淺談高速公路線形對駕駛員視覺特性影響

苗成濤

（山東省德州市公路勘察設(shè)計院，山東德州 253006）

淺談高速公路線形對駕駛員視覺特性影響

苗成濤

（山東省德州市公路勘察設(shè)計院，山東德州 253006）

高速公路交通系統(tǒng)主要由人、車、路三個方面構(gòu)成，其中人是高速公路交通系統(tǒng)的核心部分，負責接收道路交通信息并及時處理各種交通情況。但目前主要的高速公路線形設(shè)計都是以滿足汽車的行車需求為最高宗旨，忽略了人在高速公路交通系統(tǒng)中的核心地位，忽視了高速公路線形對于駕駛員視覺特性的影響。正是因為如此，導致交通事故頻發(fā)，嚴重影響了高速公路交通系統(tǒng)的行車安全。因此，開展有關(guān)高速公路線形對駕駛員視覺特性的研究具有實際應(yīng)用意義。本文將結(jié)合視覺特性的生理學基礎(chǔ)和心理學分析，介紹高速公路線形對于駕駛員視覺特性的影響，并提出解決對策。

高速公路線形 駕駛員 視覺特性

高速公路線形可以分為平曲線和縱曲線，傳統(tǒng)的公路線形設(shè)計主要考慮汽車行駛是否方便，忽略了高速公路線形對于視覺的影響。但事實是當駕駛員通過不同線形類型的高速公路時，視覺特性會受到路面線形的影響而發(fā)生相應(yīng)的變化，致使出現(xiàn)對于交通信息判斷不準確的情況。因此開展有關(guān)高速公路線形對于駕駛員視覺特性的影響十分必要。本文將從駕駛員心理特點和視覺生理特點兩方面分析研究視覺特性，并對高速公路線形引發(fā)的錯覺進行分析，提出解決對策。

1　視覺的生理學基礎(chǔ)

在駕駛員開車的過程中，主要通過眼睛獲取道路交通信息，本節(jié)主要研究分析駕駛員的眼睛如何獲取信息、認知信息和處理信息。我們知道，眼睛完成信息的收集、認知和處理不僅需要眼睛、還要依賴于視覺中樞和視神經(jīng)。我們通常所說的視覺首先要通過眼睛折射可見光，并將可見光傳輸給視網(wǎng)膜，視網(wǎng)膜在刺激下產(chǎn)生神經(jīng)沖動傳給視覺中樞，從而產(chǎn)生視覺。

人腦的左右腦對于信息處理的功能大不相同，對于視覺信息的處理，左腦更加善于處理文字信息，而右腦在處理數(shù)字信息方面較強。正是因為左右腦存在這種不同，導致左右腦產(chǎn)生的效應(yīng)不同。在遇到需要快速反應(yīng)的信息時，需要視神經(jīng)的交叉作用解決左右腦反應(yīng)不一樣的問題。

眼球表面約67%的面積均有視網(wǎng)膜覆蓋，視網(wǎng)膜中各個部分的敏感度不一樣，主要是因為視網(wǎng)膜中各個部分的細胞分布大為不同。相較于邊緣區(qū)域，中央?yún)^(qū)域的敏感程度最高。因此，投射到中央?yún)^(qū)域的像較為清晰，而邊緣區(qū)域的像相對于中央?yún)^(qū)域要模糊一些，甚至會產(chǎn)生盲區(qū)。在駕駛員駕車行駛的過程中，各種交通信息通過視覺系統(tǒng)傳輸給駕駛員，為了清晰的看到這些信息，駕駛員要不斷地的轉(zhuǎn)眼珠，確保各種圖像、文字信息能被投射到視網(wǎng)膜的中央?yún)^(qū)域。此外，視網(wǎng)膜還能感受到物體顏色和亮度的變化。視網(wǎng)膜中的細胞包括視錐細胞和視桿細胞兩種，視錐細胞主要分布在視網(wǎng)膜的中央?yún)^(qū)域，對可見光的亮度和顏色信息比較敏感，對于物體的細微部分的分辨率較強，即能感受到強光的刺激。視桿細胞對于弱光較為敏感，但不能感受到顏色的刺激。因此，在白天或強光環(huán)境下，主要依靠視錐細胞觀看各種物體，而在夜里或者弱光環(huán)境中則主要依靠視桿細胞，但不能分辨物體的顏色，也不能看清物體的全貌。

綜上所述，駕駛員視覺特性的生理影響因素是視網(wǎng)膜，視網(wǎng)膜不僅負責感受物體的像，同時對于光和顏色的變化較為敏感。

2　視覺特性心理學分析

2.1駕駛員的視覺信息加工能力

介紹駕駛員的視覺信息加工能力首先要介紹視知覺的概念，所謂視知覺就是駕駛員通過視覺系統(tǒng)獲取各種道路交通信息，并根據(jù)自己的經(jīng)驗、知識對獲取的信息進行解釋，即對信息進行加工的過程。我們每個人都有視知覺的能力，但又由于每個人的生活經(jīng)歷、生活環(huán)境以及知識儲備量的不同，導致視知覺能力大為不同。而在駕駛員駕駛車輛行駛的過程中要不斷對道路信息進行判斷并做出反應(yīng)，很多車禍的發(fā)生就是因為駕駛員信息處理錯誤導致的。駕駛員視覺信息加工能力具有以下幾個特點。第一，首先關(guān)注自己關(guān)心的事物；第二，對于曾經(jīng)有過的體驗記憶深刻；第三，對于看到的事物容易出現(xiàn)自己想象事物發(fā)展的方向問題，如看到車?？吭诘缆返淖髠?cè)就會想到車要左轉(zhuǎn)彎；第四，容易優(yōu)先關(guān)心和自己關(guān)系重大的事物；第五，較先發(fā)現(xiàn)移動的事物。

2.2駕駛員對距離的估計能力

駕駛員對距離估計主要包括對于跟車距離、超車距離、兩車相遇時的距離、行人據(jù)車的距離以及障礙物據(jù)車的距離等。駕駛員對距離估計能力高低與駕駛員的駕駛經(jīng)驗和駕齡有關(guān)。但無論是多少年駕齡的駕駛員，往往都習慣低估距離，導致這一現(xiàn)象的原因有兩點，第一很多駕駛員出于安全的考慮，為了避免剮蹭，低估距離；第二是由于駕駛員的位置相較于地面而言較高，存在視覺錯覺。

2.3駕駛員對道路地形的判斷能力

駕駛員在駕車行駛的過程中對于特殊地形的判斷較容易出現(xiàn)錯誤，我們較為常見的例子有，對于彎道半徑估計不準確，或沒有看清下坡地形，而誤認為是平面行駛。尤其是在沒有明顯地標建筑物或地形起伏變化較大的情況下，常出現(xiàn)對于坡度判斷錯誤的情況。這些情況的出現(xiàn)與駕駛員的駕駛經(jīng)驗有關(guān)，也與視覺錯誤有關(guān)。

3　高速公路線形引起的錯覺分析

所謂錯覺就是人們通過視覺系統(tǒng)獲得的視覺信息與實際物體信息之間存在的偏差。當駕駛員通過視覺判斷的物體信息與實際信息不一致時就會引發(fā)錯覺。高速公路線形容易引起的錯覺包括彎道錯覺、坡道錯覺和速度錯覺。

3.1彎道錯覺

彎道是在高速公路行駛過程中較為常見的一種道路類型，特別是在山區(qū)行駛時。根據(jù)有關(guān)交通事故的記錄顯示，彎道是導致交通事故的重要原因之一。最近幾年，美國和加拿大的有關(guān)專家對于彎道引發(fā)的駕駛員錯覺進行了分析研究。加拿大的Y.Hassan等人通過研究得出下述結(jié)論：第一，當平曲線和凸形豎曲線銜接時，平面曲線的半徑會產(chǎn)生視覺上的變化，使得平曲線視覺上更加彎曲，而當平曲線與凹形豎曲線銜接時，使得平曲線在視覺上更加平緩；第二，駕駛員在平曲線和凸曲線相結(jié)合的路面行駛時，會持續(xù)減速，而在平曲線與凹曲線相結(jié)合的路面行駛時會出現(xiàn)加速行駛的現(xiàn)象；第三，當駕駛員在平曲線與凹曲線相結(jié)合的路面行駛時，視覺錯覺會較為明顯；第四，在彎道上行駛時，駕駛員產(chǎn)生的視覺錯覺主要是由于平曲線和縱曲線組合引起的，其它的彎道參數(shù)對于駕駛員錯覺的影響較小，基本上可以不考慮［1］。

彎道錯覺主要是因為駕駛員對于彎道半徑判斷錯誤導致的。駕駛員一般通過對彎道半徑的判斷而不斷改變行駛速度，如果彎道半徑判斷和彎道實際半徑值偏差較大，就會因為視覺錯覺加大而采用不適宜的行駛速度，導致出現(xiàn)交通事故。

3.2坡道錯覺

駕駛員對于坡道的坡度敏感性較弱，但對于坡道的坡度差卻十分敏感。如果駕駛員在駕駛的過程中，對于坡道的變化判斷出現(xiàn)較大的錯覺，就會出現(xiàn)采取錯誤操作的問題，進而影響駕車行駛的安全性。

坡道坡度的變化會導致駕駛員心理上的不適，從而引發(fā)坡道錯覺。此外，駕駛員產(chǎn)生坡道錯覺不僅與駕駛員的心理和生理有關(guān)，還與坡道設(shè)計的長度和坡度等因素有關(guān)。例如，研究發(fā)現(xiàn)，當坡道的長度較長，坡度加大時就容易導致坡道錯覺發(fā)生。但并非所有的坡道都會產(chǎn)生坡道錯覺。研究發(fā)現(xiàn)，當駕駛員行駛在前后坡度變化超過2.5%，且在坡度上行駛的時間超過15秒的路段，駕駛員行駛到下一坡段時就有可能產(chǎn)生坡度錯覺［2］。此外，隨著坡度差值減小，引發(fā)坡道錯覺的概率也逐漸減小。

3.3速度錯覺

速度錯覺也是較常出現(xiàn)的一種視覺錯覺，往往是由于高速公路長直線的運用不合理引發(fā)的。在較為空曠的長直路面行駛，駕駛員更容易出現(xiàn)超速行駛。這主要是因為駕駛員主要以窗外景物進行速度判斷，這種判斷方法不夠客觀，影響了駕駛員對于速度的估計。通過控制高速公路路面長直路段的長度可以有效控制速度錯覺的產(chǎn)生。

4　高速公路線形引發(fā)錯覺的對策

4.1線形錯覺設(shè)計對策

高速公路線形設(shè)計不合理是誘發(fā)線形錯覺的內(nèi)因，從高速公路線形設(shè)計入手，改善高速公路線形是有效預防線形錯覺的一種策略。

第一，平面線形設(shè)計應(yīng)秉持線形連續(xù)、順適、均衡的原則，尤其要注意直線長度的運用。切記小的連續(xù)的彎道容易引發(fā)彎道錯覺，同向曲線間直線距離太短也容易引發(fā)錯覺。同時，還應(yīng)根據(jù)駕駛員的心理特點，控制好長直線路段的長度，避免產(chǎn)生速度錯覺；第二，縱面線設(shè)計時應(yīng)考慮其與地形是否相符，要將縱面線設(shè)計成視覺上連續(xù)、平順的線形，避免出現(xiàn)過多的起伏變化。

4.2線形錯覺治理對策

上述設(shè)計對策是針對于在高速公路設(shè)計階段的，但對于已經(jīng)建設(shè)好的路段再進行調(diào)整是很難實現(xiàn)的。只能通過對于周邊環(huán)境的優(yōu)化來減少路面線形對于視覺錯覺的影響。

對于彎道錯覺的治理主要通過栽培植物、播放音樂或者顏色變化來完成。如可以在彎道上播放緩慢的音樂促使駕駛員放慢行駛速度，可以通過在彎道兩邊種植高大的樹木造成一種道路狹窄的錯覺，從而使司機加強警戒，或者在彎道周圍的墻上涂醒目的顏色提醒駕駛員注意。坡道錯覺的治理可以從錯覺的基本知識入手，相同的集合尺寸的物體由于空間里位置不同，人們在視覺里感受到的物體幾何是不相同的［3］。將這一理論應(yīng)用于坡道質(zhì)量中可以減少錯覺。速度錯覺的治理可以通過合理運用長直線路段或種植植物來完成。

5　結(jié)語

綜上所述，高速公路線形對于駕駛員視覺特性有一定的影響，會使駕駛員產(chǎn)生彎道錯覺、坡道錯覺和速度錯覺，為了有效減少駕駛員的視覺錯覺，應(yīng)在設(shè)計階段就采取有效的設(shè)計對策，對于已經(jīng)建設(shè)完成的高速公路應(yīng)采取有效的治理對策，確保駕駛員的行車安全。

［1］Y.Hassan and S.M.Easa.Effect of Vertical Alignment on Driver Perception of Horizontal Curves Journal of Transportation Engineering，2003.07：399－407.

［2］郭遷.道路線形及路邊環(huán)境引起的錯覺分析及治理對策研究［D］.重慶：重慶交通大學碩士學位論文，2006.

［3］趙炳強.駕駛員的錯覺及其影響［J］.汽車運輸，1996，（5）：7－10.