隧道環(huán)境對(duì)駕駛員注視特性的影響

【摘 要】公路隧道的特殊環(huán)境會(huì)影響駕駛員的注視特性，進(jìn)而影響駕駛行為。從影響駕駛員視覺(jué)特性的因素出發(fā)，總結(jié)目前隧道環(huán)境對(duì)駕駛員注視特性影響的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。并在目前所得的研究成果基礎(chǔ)上，提出對(duì)隧道環(huán)境的改善與建議。

【關(guān)鍵詞】注視特性；公路隧道；駕駛行為

引言

交通系統(tǒng)是由人、車、路和環(huán)境構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，要減少交通事故發(fā)生，必須協(xié)調(diào)交通系統(tǒng)中的各個(gè)因素，提高交通系統(tǒng)的協(xié)同性[1]。車輛行駛過(guò)程中駕駛員實(shí)時(shí)感知不同的交通信息， 根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知， 各感覺(jué)器官給駕駛員提供交通信息數(shù)據(jù)的比例如下：視覺(jué)為 80%， 聽覺(jué)為14%，觸覺(jué)為2%，味覺(jué)為2%，嗅覺(jué)為2%，可見(jiàn)駕駛員主要依靠視覺(jué)獲取交通信息。

在汽車前進(jìn)過(guò)程中，由于駕駛員信息獲取不足或者未獲取到重要信息而導(dǎo)致嚴(yán)重交通事故的可能性非常大，因此十分有必要開展對(duì)駕駛員視覺(jué)特性方面的研究[2]。

1.駕駛?cè)艘曈X(jué)特性的影響因素分析

1.1 駕駛員年齡及駕駛經(jīng)驗(yàn)

駕駛員年齡及駕駛經(jīng)驗(yàn)因素的研究：由于各國(guó)對(duì)于申請(qǐng)駕駛執(zhí)照均有最低年齡限制，因此駕駛經(jīng)驗(yàn)與年齡有一定的相關(guān)性，即低齡駕駛?cè)送彩邱{駛經(jīng)驗(yàn)不足或駕駛里程較短的新手[3]。 每個(gè)國(guó)家的交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均顯示，經(jīng)驗(yàn)不足的駕駛?cè)撕托埋{駛?cè)藫碛休^高的事故率。

1.2 亮度

光線過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱都會(huì)引起視覺(jué)疲勞。瞳孔會(huì)由于光線突然變強(qiáng)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的收縮。如果瞳孔長(zhǎng)時(shí)間地強(qiáng)烈收縮，虹膜的括約肌就會(huì)產(chǎn)生疲勞，從而引起中樞神經(jīng)緊張，最終導(dǎo)致視疲勞。如果所處的環(huán)境的光線太弱，會(huì)由于視網(wǎng)膜的照度不夠，物體的對(duì)比度下降，導(dǎo)致視物費(fèi)力、視神經(jīng)緊張，增加睫狀肌疲勞，引起視疲勞。

1.3 外部交通環(huán)境與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度

外部交通環(huán)境（如一天中的不同時(shí)段、道路類型、通道寬度等）以及車輛的運(yùn)動(dòng)速度等因素同樣會(huì)對(duì)駕駛?cè)说囊曈X(jué)特性有顯著的影響，最終影響駕駛?cè)说母Y、換道行為以及相應(yīng)的行車安全性。

2.高速公路隧道環(huán)境對(duì)駕駛員注視特性的影響

眼睛是人體中十分重要的感覺(jué)器官，它雖然體積比較小，但眼睛獲取了大概80%的外界信息。駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中常常伴隨著復(fù)雜的心理、生理變化，同時(shí)有關(guān)道路、車速、環(huán)境等信息都是靠駕駛員的注視獲取的，最終完成加工和反饋的過(guò)程[4]。本文主要討論高速公路隧道環(huán)境對(duì)駕駛員注視特性的影響，分別從瞳孔直徑大小、注視點(diǎn)和注視時(shí)間及次數(shù)三部分進(jìn)行論述。

2.1 瞳孔直徑大小

吉林大學(xué)喬飛艷[5]通過(guò)大量的隧道路段實(shí)驗(yàn)，采用Smart Eye 眼動(dòng)儀記錄駕駛員在隧道路段行駛時(shí)的視覺(jué)數(shù)據(jù)。通過(guò)使用Acknowledge軟件、EXCEL軟件和SPSS for Windows軟件分析了不同長(zhǎng)度隧道環(huán)境下，駕駛員的瞳孔直徑變化情況。得出結(jié)論：不同長(zhǎng)度隧道駕駛員瞳孔直徑均值之間的關(guān)系為：非隧道路段<短隧道<中長(zhǎng)隧道<長(zhǎng)隧道，即隨著隧道長(zhǎng)度的增加，駕駛員的瞳孔直徑均值也增加。

長(zhǎng)安大學(xué)丁光明[6]使用頭部的眼動(dòng)測(cè)試裝置獲得9名不同年齡、不同駕齡男性駕駛員通過(guò)特長(zhǎng)隧道時(shí)的視覺(jué)特性數(shù)據(jù)，再利用EDF Data View對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初處理，最后用SPSS for Windows 15.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析處理。通過(guò)建模得出駕駛員在隧道入口段、洞內(nèi)行車段和出口段的瞳孔面積變化情況：由于在隧道外的路段內(nèi)光照等條件沒(méi)有發(fā)生明顯變化，因此駕駛?cè)送酌娣e有小量的變化，僅圍繞某一數(shù)值呈現(xiàn)小幅度波動(dòng)，變化平穩(wěn)；進(jìn)入隧道后，環(huán)境照度突然降低，駕駛員為增加進(jìn)入眼睛光線，會(huì)使瞳孔面積迅速增大以適應(yīng)環(huán)境照度變化，這種變化曲線呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)；在進(jìn)入出口段之前，駕駛員的瞳孔面積已經(jīng)開始迅速減小，不同人之間的變化幅度差異較明顯。

2.2 注視點(diǎn)

交通運(yùn)輸部田晶晶[7]等人采用Smart Eye眼動(dòng)儀，選取24條不同隧道，獲取駕駛員在經(jīng)過(guò)不同等級(jí)隧道時(shí)的視覺(jué)特性參數(shù)，并采用 K-均值聚類法對(duì)車輛行駛過(guò)程中駕駛員感興趣區(qū)域進(jìn)行聚類分析，將車輛前進(jìn)過(guò)程中駕駛員的視野平面劃分為8個(gè)不同注視區(qū)域。在駕駛員注視區(qū)域劃分結(jié)果的基礎(chǔ)上，將不同隧道環(huán)境下駕駛員注視區(qū)域的分布情況進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)SPSS分析軟件對(duì)車輛在經(jīng)過(guò)短隧道、中長(zhǎng)隧道和長(zhǎng)隧道過(guò)程中駕駛員的注視點(diǎn)在各個(gè)不同區(qū)域的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過(guò)分析得出：由于駕駛員在短隧道環(huán)境下的視認(rèn)難度系數(shù)較高，因此在短隧道環(huán)境下駕駛員的注視區(qū)域主要集中于車輛前進(jìn)方向的正前方；在中長(zhǎng)隧道環(huán)境下，駕駛員在長(zhǎng)隧道環(huán)境下注視點(diǎn)分散于不同的注視區(qū)域。

長(zhǎng)安大學(xué)江治東[8]通過(guò)研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合車輛結(jié)構(gòu)，運(yùn)用K均值聚類，將駕駛?cè)说那胺揭曇捌矫鎰澐譃?個(gè)區(qū)域，得出隧道內(nèi)駕駛員注視點(diǎn)的分布大小，結(jié)論表明：在隧道的入口段和出口段駕駛?cè)说淖蠓胶陀曳揭曈X(jué)分布比隧道中間段和正常行駛路段稍微高一些。江治東運(yùn)用馬爾可夫過(guò)程理論研究分析了駕駛員在隧道入口段、洞內(nèi)行車段以及出口段的視覺(jué)注意轉(zhuǎn)移概率，得出以下結(jié)論：①任何區(qū)域轉(zhuǎn)向自身區(qū)域的概率都是較高的。②某區(qū)域轉(zhuǎn)向另一個(gè)區(qū)域的概率與視覺(jué)分布有關(guān)，即轉(zhuǎn)向正前方這類分布最多的概率都是很高的。轉(zhuǎn)向駕駛儀器這類分布較少的區(qū)域概率都是較低的。③某個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)向另一個(gè)區(qū)域的概率與空間位置的距離有很大關(guān)系，例如，前面遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)向正前方的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前面遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)到駕駛儀器。

2.3 注視時(shí)間及次數(shù)

長(zhǎng)安大學(xué)劉浩學(xué)[9]整理分析被測(cè)試者分別在非隧道段、特長(zhǎng)隧道段、以及隧道段各段環(huán)境中的累積注視時(shí)間占總時(shí)間的百分、平均注視時(shí)間及注視持續(xù)時(shí)間。通過(guò)分析比較得出以下結(jié)論：①特長(zhǎng)隧道各段駕駛?cè)死鄯e注視時(shí)間均大于非隧道段，其中在特設(shè)燈光帶段最高，出口段小于特長(zhǎng)隧道段；差異性分析表明隧道內(nèi)各段及各處燈光帶之間的累積注視時(shí)間差異性均不顯著。②非隧道段駕駛員平均注視時(shí)間小于特長(zhǎng)隧道段，通過(guò)差異性分析表明，特長(zhǎng)隧道各段駕駛員的平均注視時(shí)間均高于非隧道段，隧道內(nèi)各段及各處燈光帶間平均注視時(shí)間均不存在顯著性差異。③駕駛?cè)嗽诟髀范尉凶罡弑壤亩虝r(shí)間注視持續(xù)時(shí)間，除了0-100ms時(shí)段外，駕駛?cè)嗽谔亻L(zhǎng)隧道各段的注視持續(xù)時(shí)間百分比均大于非隧道段，此外長(zhǎng)時(shí)間注視持續(xù)時(shí)間百分比在入口段最高，短時(shí)間注視持續(xù)時(shí)間百分比在出口段最高。

3.改善與建議

（1）將隧道入口路上標(biāo)志改為太陽(yáng)能主動(dòng)發(fā)光標(biāo)志，從而提高標(biāo)志視認(rèn)性；應(yīng)該提高較重要交通標(biāo)志的反光等級(jí)，保證不小于工程三級(jí)以上，同時(shí)應(yīng)做好平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)工作，從而使夜間的視認(rèn)性得到保障。

（2）設(shè)置立體型交通信息系統(tǒng)，即在路面設(shè)置與路上內(nèi)容一致的交通標(biāo)線，如限速標(biāo)線，以降低夜間駕駛員視認(rèn)失誤的概率。

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[9]劉浩學(xué).高速公路特長(zhǎng)隧道駕駛?cè)搜蹌?dòng)注視特性研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：

王蓉 （1994-），女，山西運(yùn)城人，在讀碩士，主要從事交通安全研究方面的工作。