CN115162222B - 一种高速公路中分带防眩植物配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高速公路防眩技术领域，特别涉及一种高速公路中分带防眩植物配置方法，包括：获取植物冠幅d₀，依据道路线形计算防眩角θ，再依据植物冠幅d₀、防眩角θ和植物最小间距1之间的几何关系计算植物最小间距1，并根据计算得出的植物最小间距1配置高速公路中分带相邻防眩植物之间的间距。本发明提供一种高速公路中分带防眩植物配置方法，通过考虑路线线形的特征差异来计算防眩角，能更准确地计算出防眩角，进而更好地计算植物最小间距并配置高速公路中分带相邻防眩植物之间的间距，可有利于取得更好的防眩效果。

Description

一种高速公路中分带防眩植物配置方法

技术领域

本发明涉及高速公路防眩技术领域，特别涉及一种高速公路中分带防眩植物配置方法。

背景技术

高速公路尤其是弯道路段夜间行车时，驾驶人容易受到对向来车前照灯的眩光刺激，影响行车安全。防眩设施分为防眩板、防眩网和防眩植物，与防眩板和防眩网相比，防眩植物的防眩效果好，同时可增加高速公路绿化率，在景观效果和环保方面要优于防眩板，有利于缓解驾驶人的疲劳感和单调感。

然而现行规范对防眩植物设置存在一定缺失，工程实践中对防眩植物的设置存在一定盲目性和不确定性，大多遵循“统一、整齐”的指导思想，并未考虑路线线形特征差异，导致防眩角计算产生偏差，削弱了中央分隔带绿化植物的防眩效果。针对上述缺陷，本发明作出了改进。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种高速公路中分带防眩植物配置方法，通过考虑路线线形的特征差异来计算防眩角，能更准确地计算出防眩角，进而更好地计算植物最小间距并配置高速公路中分带相邻防眩植物之间的间距，可有利于取得更好的防眩效果。

本发明所采用的技术方案是：一种高速公路中分带防眩植物配置方法，包括：获取植物冠幅d0，依据道路线形计算防眩角θ，再依据植物冠幅d0、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系计算植物最小间距l，并根据计算得出的植物最小间距l配置高速公路中分带相邻防眩植物之间的间距。

优选的，所述道路线形为弯道路段时，对于转弯方向朝向对向来车的弯道路段，防眩角需在弯道路段规范防眩角θ的基础上增大α，α为视线偏转角，即修正后防眩角γ＝θ+α。

优选的，所述的植物冠幅d0、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系为：l＝d0/sinθ，所述弯道路段规范防眩角的计算公式为：

其中，R为车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径，b3为驾驶人所处地点与车辆所处车道内侧中央分隔带中线的间距，θ₀为平直路段防眩角大小。

优选的，所述视线偏转角α为驾驶人视线方向与车辆行驶方向之间的夹角，当转弯方向朝向对向来车的弯道路段为左向弯道路段时，计算所述视线偏转角α包括以下步骤：

S1、在左向弯道路段所在平面内，车辆位于距中央分隔带外边缘第n个车道内，单个车道宽度为L0，设车辆所在车道内侧平曲线的圆心为点0，设驾驶人视点位置为点A，设车辆所在车道内侧车道线的平曲线顶点为点B，即驾驶人视线方向从A指向B，设OA连线与车辆所在车道内侧车道线的交点为点C，设点D为过点A的切线上的一点且车辆行驶方向从A指向D，设车辆左侧车轮位置为点E且点E位于线段OA上，设车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径为R，设中央分隔带宽度为d，设驾驶人与车辆所在车道内侧车道线的横向距离为l_AC，设驾驶人视点位置与车辆左侧车轮的横向距离为l_AE，设车辆左侧车轮与车辆所在车道内侧车道线的横向距离为l_CE；

S2、依据几何关系可知，视线偏转角α等于∠AOB，l_AC＝l_AE+l_CE，且满足以下公式：

进而可求出：

优选的，当驾驶人驾驶车辆位于左向弯道路段最左侧超车道时，n＝1，则视线偏转角α的计算公式简化为：

优选的，在步骤S1之后、步骤S2之前需选取计算车型并获取以下数据：中央分隔带宽度d、曲率半径R和弯道路段的设计速度，通过选取的计算车型来确定驾驶人视点位置与车辆左侧车轮的横向距离l_AE，通过选取的计算车型和弯道路段的设计速度来确定车辆左侧车轮与车辆所在车道内侧车道线的横向距离l_CE。

优选的，基于修正后防眩角，再结合所述的植物冠幅d0、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系得出高速公路左向弯道路段中央分隔带防眩植物的间距计算公式为：

优选的，在获取植物冠幅d0之前要进行植物类型的选择，植物类型选择方案包括：中央分隔带条件评估，提出约束条件；对植物进行常绿乔木判定；进行植物生长特性评估；进行植物安全特性评估；进行植物景观特性评估；进行植物培育成本评估；进行植物选择综合排序并输出植物配置方案。

优选的，在获取植物冠幅d0之前要进行植物类型的选择，基于防眩植物选择体系制定植物类型选择方案，所述防眩植物选择体系的建立包括：选取准则层指标，选取指标层指标，再利用AHP层次分析法确定准则层和指标层各指标的权重系数，并进一步对各指标进行重要度排序。

优选的，选取立地条件、功能特性及培育特性作为准则层指标，所述立地条件指标进一步包括地理区位、乡土适应性和中央分隔带条件三个指标层指标，所述功能特性指标进一步包括防眩功能、景观功能和安全特性三个指标层指标，所述培育特性指标进一步包括生长特性和培育成本两个指标层指标，制定的植物类型选择方案包括以下步骤：

选择公路自然区划，进行植物初选；

中央分隔带条件评估，提出约束条件；

乡土植物调查并输入，充实植物选择库；

对植物进行常绿乔木判定；

进行植物生长特性评估；

判定植物是常绿乔木时进行植物安全特性评估，判定植物不是常绿乔木时进行植物景观特性评估；

进行植物培育成本评估；

进行植物选择综合排序；

输出植物配置方案。

综上所述，本发明有益效果为：

1.利用实际行驶轨迹及汽车驾驶员视线偏移，修正防眩角，本发明通过几何关系计算出驾驶人在左向弯道行驶时视线偏移角的大小，并考虑不同车型的汽车在弯道上的行驶轨迹，得到最不利情况下的计算车型，最后对防眩角进行修正，能有效避免驾驶员在转弯过程中受到眩光刺激，保障行车安全；

2.本发明依据AHP层次分析法建立了高速公路中央分隔带防眩植物选择体系，并通过专家打分法计算出各指标的权重；

3.本发明依据防眩植物选择体系中各指标的权重排序，建立了高速公路中央分隔带防眩植物选择机制，并给出了具体操作步骤，大大提高了植物类型选择的效率。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明直线路段防眩植物配置的原理示意图；

图2为本发明弯道路段防眩植物配置的原理示意图；

图3为本发明左向弯道路段驾驶人注视点分布示意图；

图4为本发明右向弯道路段驾驶人注视点分布示意图；

图5为本发明n＝1时左向弯道路段视线几何示意图；

图6为本发明n＝2时左向弯道路段视线几何示意图；

图7为本发明载重汽车与小客车视点位置示意图(单位：m)；

图8为本发明高速公路中央分隔带防眩植物选择机制的一种流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的图1至图8，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1至图8所示，本实施例公开的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，包括：获取植物冠幅d0，依据道路线形计算防眩角θ，再依据植物冠幅d0、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系计算植物最小间距l，并根据计算得出的植物最小间距l配置高速公路中分带相邻防眩植物之间的间距。在上述技术方案中，不同的植物类型通常具有不同的植物冠幅d0，不同的道路线形会影响防眩角的计算，而植物设置最小间距l与道路线形、防眩角θ以及植物冠幅d0紧密相关，依据植物冠幅d0、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系计算得出植物最小间距l后就能更好地配置高速公路中分带相邻防眩植物之间的间距，进而有利于取得更好的防眩效果。在本实施例中，中央分隔带简称为中分带。

依据《公路项目安全性评价规范JTG B05-2015》，宜将高速公路根据线形特征划分为平直路段、平曲线路段、纵坡路段、弯坡组合路段、隧道路段和互通式立体交叉路段等道路线形。其中，平曲线路段和弯坡组合路段等弯道路段上防眩角的计算通常会产生偏差，本发明主要考虑平曲线路段和弯坡组合路段等弯道路段上防眩植物的配置问题。

作为优选的一种技术方案，所述道路线形为弯道路段时，对于转弯方向朝向对向来车的弯道路段，防眩角需在弯道路段规范防眩角θ的基础上增大α，α为视线偏转角，即修正后防眩角γ＝θ+α。(1-1)

车辆在弯道路段行驶过程中，驾驶员视线会偏向曲线内侧，更容易受到眩光影响，本实施例通过对防眩角进行修正，能有利于取得更好的防眩效果。

弯道路段包括左向弯道路段和右向弯道路段，防眩角的计算会受到汽车左驾右驾的影响，我国的道路交通领域都是车辆右侧通行，而驾驶员则坐在车辆左侧驾驶，在这个前提下，转弯方向朝向对向来车的弯道路段就是指左向弯道路段，但世界上还有些国家都是车辆左侧通行，而驾驶员则坐在车辆右侧驾驶，对于这些国家而言，转弯方向朝向对向来车的弯道路段就是指右向弯道路段。

在研究驾驶人视觉特征的过程中发现了注视点偏移现象，即驾驶人视觉具有前视作用，注视点总是落在车辆前方一定距离处，注视点偏移现象来源于驾驶员预瞄行为，注视点偏移现象会导致驾驶人视线方向与车辆行驶方向并不相同，存在一定的偏角，因此，可以通过研究计算驾驶人视线与车辆行驶方向的偏角对防眩角进行修正，进而改善植物防眩间距设置方法，驾驶人视线与车辆行驶方向的偏角就是视线偏转角。

在我国的道路交通领域，通过跟车试验对驾驶人预瞄行为进行研究，分析出驾驶人在左向和右向弯道行驶时，注视点均集中于曲线顶点处，如图3和图4所示，可以看出，驾驶人在左向弯道路段行驶时，视线会向左侧偏转，而对向车前照灯亦是从左侧射入，所以更容易受到对向来车眩光的刺激，防眩角θ已不能满足防眩设施遮挡眩光的要求，防眩角应增大。设视线偏转角为α，修正后防眩角为γ＝θ+α。驾驶人在右向弯道路段行驶时，视线会向右侧偏转，而对向车前照灯是从左侧射入，因此受到对向来车眩光的刺激会减小，防眩角θ仍能满足防眩设施遮挡眩光的要求，防眩角无需修正。综上，左向转弯车辆对防眩角大小的要求更高，对于右向弯道路段，防眩角无需修正，道路线形为直线路段时，防眩角也无需修正。因此，对弯道路段防眩角进行修正时，只需计算左向转弯路段视线偏角大小，也就是只需对转弯方向朝向对向来车的弯道路段进行防眩角的修正。

作为优选的一种技术方案，所述的植物冠幅d0、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系为：l＝d0/sin θ (1-2)，

所述弯道路段规范防眩角的计算公式为：

其中，R为车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径，b3为驾驶人所处地点与车辆所处车道内侧中央分隔带中线的间距，θ₀为平直路段防眩角大小。

直线路段包括了平直路段和纵坡路段，直线路段中央分隔带植物防眩原理如图1所示，根据防眩原理图可以看出，植物设置最小间距l与道路线形、防眩角θ以及植物冠幅d0紧密相关。根据几何关系可知，植株间距可表示为：l＝d0/sinθ，式中，θ优选8°。

弯道路段包括平曲线路段和弯坡组合路段，该路段中央分隔带植物防眩原理如图2所示，根据《公路交通安全设施设计规范(JTG D81-2017)》，平曲线路段规范防眩角计算公式为：式中，R为车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径，b3为驾驶人所处地点与车辆所处车道内侧中央分隔带中线的间距，θ₀为平直路段防眩角大小。由于防眩植物间距计算只需要看平面线形，平曲线路段和弯坡组合路段在平面线形下均表现为弯道路段，不需考虑纵断面线型变化，二者规范防眩角计算公式一致，故弯道路段规范防眩角的计算公式为：/>

作为优选的一种技术方案，所述视线偏转角α为驾驶人视线方向与车辆行驶方向之间的夹角，当转弯方向朝向对向来车的弯道路段为左向弯道路段时，参照图5和图6所示，图中，线段AB垂直于线段OB，线段AD垂直于线段OA，视线偏转角α为驾驶人视线方向与车辆行驶方向之间的夹角，即α等于∠BAD，计算所述视线偏转角α包括以下步骤：

S1、在左向弯道路段所在平面内，车辆位于距中央分隔带外边缘第n个车道内，单个车道宽度为L0，设车辆所在车道内侧平曲线的圆心为点O，设驾驶人视点位置为点A，设车辆所在车道内侧车道线的平曲线顶点为点B，即驾驶人视线方向从A指向B，设OA连线与车辆所在车道内侧车道线的交点为点C，设点D为过点A的切线上的一点且车辆行驶方向从A指向D，设车辆左侧车轮位置为点E且点E位于线段OA上，设车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径为R，设中央分隔带宽度为d，设驾驶人与车辆所在车道内侧车道线的横向距离为l_AC，设驾驶人视点位置与车辆左侧车轮的横向距离为l_AE，设车辆左侧车轮与车辆所在车道内侧车道线的横向距离为l_CE；

S2、依据几何关系可知，视线偏转角α等于∠AOB，l_AC＝l_AE+l_CE，且满足以下公式：

进而可求出：

作为优选的一种技术方案，当驾驶人驾驶车辆位于左向弯道路段最左侧超车道时，n＝1，参照图5所示，则视线偏转角α的计算公式简化为：

由几何关系可知，车辆行驶时越靠近左侧，驾驶人越容易受到眩光影响，因此只需要计算驾驶人驾驶车辆位于最左侧超车道的视线偏转角，可以看出，视线偏转角与驾驶人视点位置与车辆左侧车轮的横向距离l_AE和车辆左侧车轮与车辆所在车道内侧车道线的横向距离l_CE有关，在驾驶人驾驶车辆位于最左侧超车道时，l_CE就是车辆左侧车轮与左侧路缘带的横向距离。

作为优选的一种技术方案，在步骤S1之后、步骤S2之前需选取计算车型并获取以下数据：中央分隔带宽度d、曲率半径R和弯道路段的设计速度，通过选取的计算车型来确定驾驶人视点位置与车辆左侧车轮的横向距离l_AE，通过选取的计算车型和弯道路段的设计速度来确定车辆左侧车轮与车辆所在车道内侧车道线的横向距离l_CE。通过选取计算车型及获取中央分隔带宽度d、曲率半径R和弯道路段的设计速度，进而就能确定l_AE和l_CE，可便于进一步求出视线偏转角α。

我国很多道路研究和设计方法都将公路车辆行驶轨迹假设为在道路中心线行驶，但车辆在弯道行驶过程中，车辆并不会按照车道中心线行驶，导致防眩角计算产生偏差，需要计算出车辆实际运行轨迹对防眩角的影响，通过研究发现，车辆的行车轨迹和运行速度、车辆类型有直接的关系，现有技术中提出了车辆前轮位置的研究方法，并得到了直线路段不同车型的车辆两侧侧向安全宽度与车辆行驶速度之间的线性关系，还进一步求得了曲线外侧超车道左前轮轮迹与左侧路缘带距离，如表1所示。

表1高速公路曲线外侧超车道左前轮轮迹与左侧路缘带距离

由表1，通过选取计算车型和弯道路段的设计速度就能确定l_CE的大小。

小客车(小型车)和载重汽车(大型车)是道路线形设计所采用的代表性车辆，前者车身宽度为1.8m，后者宽度为2.5m。由相关研究可知，载重汽车驾驶人的视点大概在车身左侧0.6m位置，小客车驾驶人的视点大概在车身左侧0.5m的位置，如图7所示。由此可知，计算车型主要包括小型车和大型车，对于小型车，l_AE选取0.5m，对于大型车，l_AE选取0.6m。

由式(1-1)、(1-3)、(1-6)可得，高速公路左向弯道路段中央分隔带植物修正后防眩角计算公式为：

由几何关系可知，其中的b₃＝d/2+(n-1)*L₀+l_AE+l_CE，在n＝1时，简化为：b₃＝d/2+l_AE+l_CE。

我国对高速公路圆曲线最小半径规定如表2所示，表中圆曲线半径即前述车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径R。

表2圆曲线最小半径规范值

设计速度(km/h)	120	100	80
				极限最小半径(m)	650	400	250
一般最小半径(m)	1000	700	400

取中央分隔带宽度d为2m，平直路段防眩角θ₀为8°，依据表1、式(1-7)求出不同车型左向转弯时在各半径下所需防眩角的大小，计算结果见表3。

表3防眩角修正计算表(°)

表中修正后防眩角均满足规范要求。可以看出，公路设计速度、圆曲线半径相同时，小型车所需的防眩角更大，更容易受到眩光影响，根据最不利原则，后续计算均选取小型车为计算车型；设计速度相同时，圆曲线半径越小，所需的防眩角越大；圆曲线半径相同，设计速度越大，所需的防眩角越大。

作为优选的一种技术方案，基于修正后防眩角，即式(1-7)，再结合所述的植物冠幅d0、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系，即式(1-2)，得出高速公路左向弯道路段中央分隔带防眩植物的间距计算公式为：

通过(1-8)，根据弯道路段圆曲线半径、中央分隔带宽度、植物冠幅、计算车型等参数即可求得左向弯道路段中央分隔带防眩植物间距大小。

根据公式进行算例验证。由前可知，选取小型车作为计算车型，则l_AE＝0.5m；取中央分隔带宽度d＝2m，平直路段防眩角为θ₀＝8°；取圆曲线半径R＝1000m，设计速度为120km/h，参考表1，可知l_CE＝1.22m；取植物冠幅d0＝1.5m。将以上数据代入式(1-8)，可以求得此情况下中央分隔带防眩植物间距为l₁＝6.5m。

根据对全国各区域高速公路中央分隔带常见植物配置的调研分析，将其分为常绿小乔木或灌木、落叶小乔木或灌木、地被植物等三类。具体参数详见表4。

表4高速公路中央分隔带常见植物配置调研表

在上述植物中，常绿乔木冠幅最大，常绿小乔木或灌木冠幅较小，地被植物常用于景观设置，无防眩功能。由上表可以看出，中央分隔带防眩植物冠幅集中于0.5m-2m之间。

现参考表3和表4，针对不同圆曲线半径R和植物冠幅d0，对中央分隔带防眩植物配置间距进行计算，得出考虑驾驶员视线偏移下的植物间距推荐值。计算结果见表5。

表5考虑驾驶员视线偏移时中央分隔带防眩植物间距推荐值(m)

可以看出，当设计速度为120km/h、植物冠幅在1.0-2.0m之间时，防眩植物设置间距范围为4.4-8.7m，随着植物冠幅的增大而增大；当设计速度为100km/h、植物冠幅在1.0-2.0m之间时，防眩植物设置间距范围为4.3-8.6m；当设计速度80km/h、植物冠幅在1.0-2.0m之间时，防眩植物设置间距范围为3.7-7.4m。

作为优选的一种技术方案，在获取植物冠幅d0之前要进行植物类型的选择，植物类型选择方案的步骤主要包括：中央分隔带条件评估，提出约束条件；对植物进行常绿乔木判定；进行植物生长特性评估；进行植物安全特性评估；进行植物景观特性评估；进行植物培育成本评估；进行植物选择综合排序并输出植物配置方案。具体实施时可根据实际需求增减植物类型选择方案的步骤，也可按照一定的顺序执行植物类型选择方案的步骤，以更高效地选择合适的植物类型。

作为优选的一种技术方案，在获取植物冠幅d0之前要进行植物类型的选择，基于防眩植物选择体系制定植物类型选择方案，所述防眩植物选择体系的建立包括：选取准则层指标，选取指标层指标，再利用AHP层次分析法确定准则层和指标层各指标的权重系数，并进一步对各指标进行重要度排序。通过选定植物类型能便于确定植物冠幅d0。

AHP层次分析法是一种***分析与决策的综合评价方法，通过建立多层级评价指标体系，能够将定性问题定量化处理。本实施例主要利用AHP层次分析法确定各指标的权重系数，并进一步对各指标进行重要度排序。

在现有技术研究的基础上，结合专家意见确定各指标。选取立地条件、功能特性及培育特性作为准则层指标，所述立地条件指标进一步包括地理区位、乡土适应性和中央分隔带条件三个指标层指标，所述功能特性指标进一步包括防眩功能、景观功能和安全特性三个指标层指标，所述培育特性指标进一步包括生长特性和培育成本两个指标层指标；采用专家打分法，判断各指标的相对重要性，并采用1-9标度法构造判断矩阵，并分别按照公式

计算其一致性指标CI，式中m为该层指标数，最大特征值λmax对应的特征向量即为各指标的权重。具体指标体系及其计算权重如表6所示。

表6高速公路中央分隔带防眩植物选择指标体系及权重分配表

计算结果表明，在准则层方面，权重排序为立地条件＞功能特性＞培育特性；在指标层方面，权重排序为中央分隔带条件＞防眩功能＞乡土适应性＞生长特性＞安全特性＞地理区位＞景观功能＞培育成本。

在防眩植物选择体系的基础上，兼顾方案运行效率，建立高速公路中央分隔带防眩植物选择机制，如图8所示。

首先要对中央分隔带本身、高速公路沿线地区自然环境进行实地调研分析和研究，依据立地条件初步选出适宜生长的植物范围，建立植物选择库；之后对防眩类植物和搭配类植物分别进行二级指标的筛选，并做综合打分排序，最后确定植物配置方案。植物类型选择方案的具体步骤如下：

(1)选择公路自然区划，进行植物初选。

依据中央分隔带所在地理区位，选择相应的公路自然区划，初步选择适宜生长的植物。

(2)中央分隔带条件评估，提出约束条件

对中央分隔带土壤条件、含水量、气温变化、天气情况进行综合评估，对所选植物的抗寒、抗旱等抗逆性提出约束条件。

(3)乡土植物调查并输入，充实植物选择库

对当地乡土植物进行调查，挑选适宜种植在中央分隔带的植物(乔木、灌木、地被植物)，扩充植物选择范围。

(4)对植物进行常绿乔木判定

通过常绿乔木的判定，将植物划分为防眩类植物和搭配类植物(常绿乔木为防眩类植物)，分别下一步的评估与筛选，提高筛选效率与准确度。

(5)进行植物生长特性评估

无论是否为防眩类植物，均进行植物生长特性评估。分析植物的抗逆性，如耐旱、耐寒、抗污染、耐贫瘠、抗风沙、耐高温、抗虫害等，并与第二步“中央分隔带条件评估”做比对，筛选出能够满足中央分隔带条件的植物，并对其抗逆性打分。打分标准见表7。

表7植物生长特性C₇打分参考

满足抗逆性条件数	得分值R7
		5-6项	0.9-1.0
4项	0.8
		3项	0.6
2项	0.4
		1项	0.2

(6)进行植物安全特性、景观特性评估

判定植物是常绿乔木时进行植物安全特性评估，判定植物不是常绿乔木时进行植物景观特性评估。由于对防眩类植物和搭配类植物的功能需求不同，防眩类植物更注重能够有效保障行车安全，搭配类植物更注重维持道路良好的景观性和生态性。因此对防眩类植物进行植物安全特性评估，首先依据植物的高度、冠幅要求进行植物筛选，对满足条件的植物的常绿性进行打分，打分标准见表8。

表8植物安全特性C₆打分参考

常绿性能	得分值R6
		常年保持色叶，且枝叶茂密	0.9-1.0
常绿，且枝叶茂密	0.8-0.9
		常绿/常色叶，且枝叶较茂密	0.7-0.8
常绿/常色叶，且枝叶稀疏	0.6-0.7
		落叶	＜0.6

对搭配类植物景观特性进行评估，从花叶颜色、外形特征、生态效益等方面分别进行打分，最后计算总分。打分标准见表9。

表9植物景观特性C₅打分参考

(7)进行植物培育成本评估

对防眩类和搭配类植物同时进行培育成本评估，针对是否需要后期维护进行打分。打分标准见表10。

表10植物培育成本C₈打分参考

培育条件	得分值R8
		自然生长状态好，无需人工干预	0.9-1.0
自然生长状态好，需定期修剪	0.8-0.9
		自然生长状态中等，需定期维护	0.6-0.8
自然生长状态差，常需人工养护	＜0.6

(8)进行植物选择综合排序

按照表6中的权重，分别对防眩类植物和搭配类植物进行综合评价。计算公式为：

防眩类植物综合得分：R＝W₇·R₇+W₆·R₆+W₈·R₈

搭配类植物综合得分：R＝W₇·R₇+W₅·R₅+W₈·R₈

按照分数分别对防眩类植物、搭配类植物进行排序。

(9)输出植物配置方案

依据植物综合排序结果，采取“一株防眩类植物+多株搭配类植物”的模式进行搭配，输出植物配置方案。

本发明是一种具有操作性的计算和方案选择方法，具体应用于高速公路弯道路段中央分隔带防眩植物的综合配置，主要包括防眩植物间距计算及植物类型选择。

本发明方法与现有技术相比，至少具有以下优点：

一、利用实际行驶轨迹及汽车驾驶员视线偏移，修正防眩角

现有方法大多默认汽车按车道中心线行驶，与实际运行轨迹不符，以此计算防眩角会产生误差。本发明方法考虑不同车型的汽车在弯道上的行驶轨迹，并分别计算其修正防眩角，最后进行比较，计算得到按小型车作为计算车型时可以得到最不利防眩角，最大化地发挥防眩效果。

传统研究并未考虑驾驶员视线偏移现象，在此情况下得到不同设计速度、圆曲线半径下中央分隔带防眩植物间距值如表11所示。

表11未考虑驾驶员视线变化时中央分隔带防眩植物间距值(m)

将其与表5比较，可以看出，考虑驾驶员视线偏移时，防眩角得到了修正，防眩植物的间距普遍缩小，变化幅度如表12所示，更有效地遮挡了对向眩光，保障了行车安全。

表12中央分隔带防眩植物间距推荐值变化幅度

通过比较分析发现，本发明方法相比较传统的计算方法主要创新体现在：驾驶人在左向弯道行驶时，视线会向左偏移，集中于曲线顶点处，更容易受到眩光的刺激，所需防眩角增大。本方法通过几何关系计算出驾驶员视线偏移角的大小，并考虑不同车型的汽车在弯道上的行驶轨迹，得到最不利情况下的计算车型，最后对防眩角进行修正，能有效避免驾驶员在转弯过程中受到眩光刺激，保障行车安全。

二、建立了高速公路中央分隔带防眩植物选择机制

传统方法在总结植物选择需要遵循的原则和注意事项后，并未形成逻辑清晰、执行有效的选择机制，只要体现在两个方面。一是对影响防眩植物选择的因素考虑不全面，并未形成完整的指标体系，且没有对各因素提出具体定性或定量的评价标准；二是并未形成执行有效的选择机制，没有一套防眩植物的综合评价、选择方法供实际工程应用。

本方法首先依据AHP层次分析法建立了高速公路中央分隔带防眩植物选择体系，并通过专家打分法计算出各指标的权重。依据防眩植物选择体系中各指标的权重排序，建立了高速公路中央分隔带防眩植物选择机制。本机制的优点在于考虑全面，指标具有代表性，并能依据权重大小对各因素依次层层筛选；定性与定量分析相结合，能够较好的对各类植物进行综合评价；且流程清楚，采用先筛选后排序的方法，提高了机制的运行效率。

本实施例中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，在此不做进一步说明。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利权保护范围内。

Claims (8)

1.一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，包括：

获取植物冠幅d₀，依据道路线形计算防眩角θ，再依据植物冠幅d₀、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系计算植物最小间距l，并根据计算得出的植物最小间距l配置高速公路中分带相邻防眩植物之间的间距；

所述道路线形为弯道路段时，对于转弯方向朝向对向来车的弯道路段，防眩角需在弯道路段规范防眩角θ的基础上增大α，α为视线偏转角，即修正后防眩角γ＝θ+α；

所述视线偏转角α为驾驶人视线方向与车辆行驶方向之间的夹角，当转弯方向朝向对向来车的弯道路段为左向弯道路段时，计算所述视线偏转角α包括以下步骤：

S1、在左向弯道路段所在平面内，车辆位于距中央分隔带外边缘第n个车道内，单个车道宽度为L0，设车辆所在车道内侧平曲线的圆心为点O，设驾驶人视点位置为点A，设车辆所在车道内侧车道线的平曲线顶点为点B，即驾驶人视线方向从A指向B，设OA连线与车辆所在车道内侧车道线的交点为点C，设点D为过点A的切线上的一点且车辆行驶方向从A指向D，设车辆左侧车轮位置为点E且点E位于线段OA上，设车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径为R，设中央分隔带宽度为d，设驾驶人与车辆所在车道内侧车道线的横向距离为l_AC，设驾驶人视点位置与车辆左侧车轮的横向距离为l_AE，设车辆左侧车轮与车辆所在车道内侧车道线的横向距离为l_CE；

S2、依据几何关系可知，视线偏转角α等于∠AOB，l_AC＝l_AE+l_CE，且满足以下公式：

进而可求出：

2.根据权利要求1所述的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，所述的植物冠幅d₀、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系为：l＝d₀/sinθ，所述弯道路段规范防眩角的计算公式为：

其中，R为车辆所处车道内侧中央分隔带中线的曲率半径，b3为驾驶人所处地点与车辆所处车道内侧中央分隔带中线的间距，θ₀为平直路段防眩角大小。

3.根据权利要求1所述的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，当驾驶人驾驶车辆位于左向弯道路段最左侧超车道时，n＝1，则视线偏转角α的计算公式简化为：

4.根据权利要求3所述的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，在步骤S1之后、步骤S2之前需选取计算车型并获取以下数据：中央分隔带宽度d、曲率半径R和弯道路段的设计速度，通过选取的计算车型来确定驾驶人视点位置与车辆左侧车轮的横向距离l_AE，通过选取的计算车型和弯道路段的设计速度来确定车辆左侧车轮与车辆所在车道内侧车道线的横向距离l_CE。

5.根据权利要求4所述的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，基于修正后防眩角，再结合所述的植物冠幅d₀、防眩角θ和植物最小间距l之间的几何关系得出高速公路左向弯道路段中央分隔带防眩植物的间距计算公式为：

6.根据权利要求1所述的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，在获取植物冠幅d₀之前要进行植物类型的选择，植物类型选择方案包括：中央分隔带条件评估，提出约束条件；对植物进行常绿乔木判定；进行植物生长特性评估；进行植物安全特性评估；进行植物景观特性评估；进行植物培育成本评估；进行植物选择综合排序并输出植物配置方案。

7.根据权利要求1所述的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，在获取植物冠幅d₀之前要进行植物类型的选择，基于防眩植物选择体系制定植物类型选择方案，所述防眩植物选择体系的建立包括：选取准则层指标，选取指标层指标，再利用AHP层次分析法确定准则层和指标层各指标的权重系数，并进一步对各指标进行重要度排序。

8.根据权利要求7所述的一种高速公路中分带防眩植物配置方法，其特征在于，选取立地条件、功能特性及培育特性作为准则层指标，所述立地条件指标进一步包括地理区位、乡土适应性和中央分隔带条件三个指标层指标，所述功能特性指标进一步包括防眩功能、景观功能和安全特性三个指标层指标，所述培育特性指标进一步包括生长特性和培育成本两个指标层指标，制定的植物类型选择方案包括以下步骤：

选择公路自然区划，进行植物初选；

中央分隔带条件评估，提出约束条件；

乡土植物调查并输入，充实植物选择库；

对植物进行常绿乔木判定；

进行植物生长特性评估；

判定植物是常绿乔木时进行植物安全特性评估，判定植物不是常绿乔木时进行植物景观特性评估；

进行植物培育成本评估；

进行植物选择综合排序；

输出植物配置方案。