一种道路交叉口三维立体标线设计方案

2021-01-06邹梓棋聂忆华唐盛辉龚晶汉彭英洁李智民

黑龙江交通科技 2020年11期

邹梓棋,聂忆华,唐盛辉,龚晶汉,彭英洁,李智民

(湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭 411201)

0 引言

道路交通标线是由施划于路面上的各种线条、箭头、文字、立面标记、突起路标和轮廓标等所构成的交通安全设施。它的作用是向道路使用者传递有关道路交通的规则、警告、指引等信息。目前国内大多数公路上随处可见的限速标志以及各种强制性减速设施，虽然能起到比较可观减速作用，但对司机驾驶过程中的舒适性影响较强，甚至还影响车辆行驶稳定性。在不断的探索下，近期城市街头出现“3D斑马线”，让人眼前一亮，倍感新奇。三维立体标线因其醒目性与景观效果开始不断出现，利用色差将平面图形视错觉成三维立体图形。在国外，这类标线主要施划于高速公路高危路段、互通式立交桥路口交汇处、隧道入口等地段；在国内，一些高等级公路的特殊路段、学校、医院、住宅小区出入口等也部分设有此减速标线，有效地起到了预防交通事故的作用。但同时国内外的三维彩色立体道路标线的布置方式、尺寸、形状、颜色等都大不相同，在设计上并没有统一的规范，所以出现很多创新设计方案和使用效果。本文设计出一种采用国家规范指定的标线颜色，综合考虑规范要求、道路安全、色彩搭配、司机驾驶心理等因素的道路交叉口用彩色三维立体标线方案。

1 道路交叉口交通特点

根据国内道路交通标志和标线设置规范、手册及检测方法，道路交叉口标线设计原则主要有。

(1)功能多样性。道路交叉口即城市中两条及两条以上的道路相交处，具有分时、分路、分流、分车种等作用，同时有平面和立面之分。平面交叉口因车道、机动车和行人流量，分别有红绿交通灯控制、中心环岛控制、或不作安排的简易道路交叉口三种形式。本文主要开展一个四路平面交叉口设计。

(2)交通复杂性。各式各样机动车、非机动车、行人均会在交叉口直行或转向。以红绿灯控制的平面交叉口为例，交通信号灯控制着行人、车辆的通行时间，为了确保安全，各种交通标线、交通信号灯要能有效提供行驶指示及安全保障。

(3)安全隐患大。道路交叉口是交通安全事故高发地，事故起因千奇百怪，大多数为驾驶员疲劳驾驶、酒驾、行人闯红灯、路面标线不醒目、红绿灯时间设置不恰当等有关。本文主要从改进路面标线角度，提高安全性和美观性。

2 道路交叉口标线设计原则

国内道路交通标志和标线设置规范、手册及检测方法，道路交叉口标线设计原则主要有。

(1)协调性。道路交叉口的标线设计应与周边设施和景观条件相协调。标线的设置应立足道路交通有序、安全、畅通的原则，符合国家现行有关标准的规定，并保持清晰、醒目、准确，不被其他设施遮挡，也不遮挡其他设施。在道路标线施工阶段，若与已有的交通标志和标线发生信息冲突时，应在临时设置的交通标志上说明原因和有效期等内容，并及时进行养护。

(2)功能性。道路交叉口的标线设计应符合每种道路标线的功能，不违其背原有的意义，在标志图形、尺寸、颜色等和标线的材料选择上都应符合国家现行相关标准，维护交通的规范性。

(3)完整性。道路交叉口的标线设计需保持交通信息传递的完整性，保持交通的有序、通畅，同时在进行道路交叉口三维立体道路标线的设计上应创新适当，设计繁杂容易造成驾驶员理解失误，从而操作失误，影响交通安全。

3 三维立体道路标线设计要求

根据国内外道路交通标志和标线设置研究成果，归纳出三维立体道路标线设计要求有。

(1)设置位置要求

公路线路类型一般包括基本路段、出入口匝道等。在高速公路车辆高速行驶路段，一般无需设置三维立体道路标线；隧道、立交、长大下坡等路段需要车辆降速行驶，但仍属于高速公路主线路段，车辆行驶速度较高，车辆多，突然设置可能导致前面车速骤降，会对后续车辆造成严重影响，故也不建议设置三维立体道路标线；但十字路口或出入口匝道是道路连接路段，车速应逐渐减低，故可以考虑设置三维立体道路标线。同时，机动车通过交叉路口应低速行驶，保持能随时停车的状态，故可设置三维立体道路标线。

(2)颜色选择要求

三维立体道路标线的颜色使用应符合道路交通标线的颜色规定，具体的规范规定如下：在道路交通标线设计中，颜色可使用白色、黄色、蓝色或橙色，而路面图形标记中可出现红色或黑色的图案或文字。标线的颜色包括白色、黄色、橙色、红色和蓝色。在规定的使用期限内，标线不应出现明显的变色。所以综上所述，设计可使用的颜色有白色、黄色、蓝色、橙色和红色。

(3)尺寸要求

标线的尺寸设计应满足相关设计法规。人行横道线的设计一般与道路中心线垂直，最小宽度为300 cm，并可根据行人交通量以1 m为一级加宽。线宽一般设计为45 cm或60 cm，可根据车行道宽度进行调整，最大不应超过80 cm。标线间距根据实际需要确定，在路段上设置的人行横道线之间的距离一般应大于150 m。指示标志宽10～20 cm。

由于道路交叉口道路视距干扰较大，驾驶员行驶有一定的视距和车速，所以标线的设计应设置较大尺寸。同时可以通过控制标线的厚度(标线涂料涂刷的层数)来提高标线的耐久性。

(4)形状要求

三维立体道路标线主要利用人类视觉整体性使其自身具有立体的视觉效果，引起驾驶人集中注意力，从而达到引导驾驶人及时减速的目的。在我们生活中，比较常见的立体图形如：圆柱形、圆台形、梯台形、立柱形、三角体形、正方体形。可以将这类图形使用平面三维绘画的方法，预期产生的效果为相对道路水平面具有一定垂直高度的阻挡式障碍物，使驾驶人误认为有物体放置于前方道路，若不降低车速，车辆将与其发生正面碰撞导致底盘损坏，或被扎破车轮胎而被迫减速。因此在形状上尽量选择比较常见的立体图形，从而达到减速效果。

(5)心理学要求

心理学上的要求主要是针对驾驶人，为了提高道路的行车安全性，以交通工程心理学、色彩学等心理学为基础。首先分析人行横道色彩与安全的关系，得到了三维立体道路标线的最佳配色；然后以透视原理为基础，利用三维标线的不同高度对人的生理心理反应分析，可见随着三维立体道路标线“高度”的增加，引起人紧张的程度也逐渐增加，从心理上警示驾驶员路段会比较危险，达到提醒驾驶员减速的效果；最后整个三维立体道路标线的视觉效果不能太过于刺眼，否则会引起驾驶人慌张，反而导致发生事故。

4 道路交叉口三维立体标线设计方案

本文设计提出了一种四路交叉口的三维立体标线效果图(见图1)。设计时首先选择出合理、安全、美观、经济的图形，然后从心理学角度对图形进行颜色搭配，再次根据国家标线设计标准和尺寸计算公式设计标线尺寸，最后对整体效果图采用动画效果软件，进行行驶安全性、立体化、耐久性、美观性、经济性分析，并通过实践不断完善。

图1 四路交叉口三维立体标线分布效果图

图1将道路交叉口原单一白色标线通过颜色的搭配与尺寸设计，形成具有三维立体效果的彩色标线，提升了标线醒目性及美观性，营造了美好安全的交通指引环境；驾驶人视觉下的三维标线形成一定的阻碍感，让驾驶人下意识减速，大大提高了道路交叉口安全性；红、黄、蓝等颜色相较于白色更耐磨损，可选用耐久性好的热熔性涂料，提高标线的使用寿命，并降低成本。

4.1 人行横道(斑马线)

图2给出了交叉口人行横道斑马线的三维立体设计图。设计中用红、黄、白三色将长方形的斑马线立体化为半圆柱，让驾驶者从较远地方就能发现远处的“障碍物”，使驾驶员下意识减速，提高了道路交叉口的安全性。红色在道路交通中代表“禁止”，黄色代表“警告”，斑马线正前方的半圆形的红色面，给驾驶员强烈的视觉冲击和“红灯停”的心理暗示，减少闯红灯现象。由平面绘制成的具有三维效果的斑马线与减速垄与橡胶缓冲带相比，震动轻、噪声小、视觉冲击效果更好，同时对道路周边环境及附近居民影响较小，提高人们生活的幸福感。

图2 交叉口斑马线设计效果及尺寸图

4.2 指示标志

图3给出了交叉口指示标线的三维立体设计图。设计中将指示标线采用蓝、黄、白三色立体化，可以增加驾驶人的视距，增加看到标志做出反应的时间，减小违反交通规则的概率，同时增加道路交叉口的安全性；标线正前方的黄色具有警告之意，黄、白、蓝的搭配感偏温和，不会产生紧张感，让人心情愉悦；同时该标志也具有耐久、美观的长处等。

图3 交叉口指示标线设计效果及尺寸图

4.3 减速标志

图4给出了交叉口减速标线的三维立体设计图。设计中将减速标志采用白、蓝两色进行立体化，设置在立体斑马线前，能让驾驶者在靠近斑马线之前就减速，增加反应时间，保证了行人以及驾驶者的安全，同时更加遵守了交通行驶规则，与立体斑马线一起构成了道路的“两道防线”，且白、蓝的搭配感偏温和，不会产生紧张感，让人心情愉悦；同时该标志也具有耐久、美观的长处等。