不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)搜蹌?dòng)特性研究

劉東旗

（長安大學(xué)，陜西 西安 710064）

不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)搜蹌?dòng)特性研究

劉東旗

（長安大學(xué)，陜西 西安 710064）

利用眼動(dòng)儀記錄駕駛?cè)说难蹌?dòng)特性參數(shù)，對比分析在不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)说淖⒁曁匦?、掃視特性變化?guī)律。通過分析可知：駕駛?cè)说耐酌娣e隨著隧道長度增加而變大；隧道越長，長注視時(shí)間分布比例越高；掃視平均速度隨著隧道長度增加而降低。

眼動(dòng)特性；隧道環(huán)境；駕駛?cè)?/p>

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-179-03

引言

車輛在行駛過程中，駕駛?cè)酥饕ㄟ^視覺、聽覺獲取道路交通信息，其中80%是通過視覺獲取的，駕駛?cè)烁鶕?jù)獲取的道路交通信息而改變其駕駛行為，相關(guān)研究表明，90%的道路交通事故發(fā)生的原因與駕駛?cè)擞嘘P(guān)。高速公路隧道的環(huán)境單調(diào)、空間封閉、內(nèi)部照度低等特殊環(huán)境，駕駛?cè)诵旭傇谒淼缆范螘r(shí)，生理心理都會(huì)受到隧道環(huán)境的影響。因此，針對隧道環(huán)境下駕駛?cè)松硇睦碜兓?，探索不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)搜蹌?dòng)特性變化規(guī)律，為不同隧道照明設(shè)計(jì)及相關(guān)隧道安全問題提供理論依據(jù)，降低隧道交通事故的發(fā)生，提高整個(gè)高速公路段的安全性和服務(wù)水平有重要意義。

1、眼動(dòng)形式及其表征參數(shù)

眼動(dòng)的基本形式主要有三種：眨眼、注視、掃視。注視表征參數(shù)主要有注視時(shí)間、瞳孔面積，注視時(shí)間的長短反映駕駛?cè)双@取注視目標(biāo)信息的難易程度，視野內(nèi)目標(biāo)物的信息越復(fù)雜、信息密度越高，注視持續(xù)時(shí)間也就越長；瞳孔面積大小揭示不同刺激條件下對駕駛?cè)俗⒁鉅顟B(tài)的激發(fā)，主要受光照強(qiáng)度、緊張程度、認(rèn)知負(fù)荷等影響，本文研究中在隧道環(huán)境路段行駛，主要受環(huán)境照度的影響。

掃視表征參數(shù)主要有掃視時(shí)間、掃視幅度、掃視平均速度。掃視時(shí)間反映視覺搜索過程中，搜尋感興趣目標(biāo)花費(fèi)的時(shí)間，其長短代表獲取信息量的多少；掃視幅度反映駕駛?cè)瞬杉畔⒌姆秶?，在交通條件復(fù)雜的環(huán)境里獲取的信息多，其掃視幅度大，在單調(diào)的環(huán)境下獲取的信息少，掃視幅度小，可以用來衡量信息的密集程度和注意深度；掃視平均速度反映上一次注視過程中的信息的加工速度與搜索下一個(gè)目標(biāo)的速度。

2、實(shí)驗(yàn)方案

2.1 實(shí)驗(yàn)路段選取

選取陜西省境內(nèi)的西安藍(lán)田-商洛的高速公路段作為實(shí)驗(yàn)路段，實(shí)驗(yàn)路段橋隧眾多，選取路段上短、中、長隧道為研究對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其基本信息如表1所示。

表1 隧道基本信息

2.2 實(shí)驗(yàn)人員選取

考慮到實(shí)際道路上實(shí)驗(yàn)安全性，選取來自高速公路管理處的9名工作人員作為被試駕駛?cè)?，平均駕齡在10年以上，駕駛經(jīng)驗(yàn)比較豐富，能夠很快的熟悉并操縱實(shí)驗(yàn)車輛，視覺機(jī)能正常，實(shí)驗(yàn)前充分休息。

2.3 實(shí)驗(yàn)時(shí)間

實(shí)驗(yàn)在2016年6月，在晴朗的白天進(jìn)行隧道道路實(shí)車實(shí)驗(yàn)。

2.4 實(shí)驗(yàn)車輛與儀器

實(shí)驗(yàn)車輛為起亞2007新佳樂，車輛性能良好，能夠按照實(shí)驗(yàn)要求完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)；儀器主要是德國SMI制造的iView X HED 眼動(dòng)儀，記錄行駛過程中駕駛?cè)说难蹌?dòng)參數(shù)，照度計(jì)，記錄隧道路段照度環(huán)境。

3、隧道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本文選取駕駛?cè)俗⒁曁匦裕ㄍ酌娣e、注視時(shí)間）以及掃視特性（掃視平均速度）作為評價(jià)指標(biāo)，分析不同隧道環(huán)境對駕駛?cè)搜蹌?dòng)特性的影響。

3.1 駕駛?cè)送酌娣e變化

圖1 不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)送酌娣e變化

如圖1為車輛行駛在不同隧道環(huán)境各駕駛?cè)说耐酌娣e箱式圖，可以看出，各駕駛?cè)似骄酌娣e隨著隧道長度增加而增加，這是由于在隧道路段，公路隧道的長度越長，隧道內(nèi)部行車路段的環(huán)境平均亮度越低，眼睛瞳孔為保持進(jìn)入眼內(nèi)的光線足夠多，而使瞳孔面積變大，以適應(yīng)隧道內(nèi)環(huán)境比較低的亮度，隧道長度越長，瞳孔面積越大。

3.2 注視時(shí)間分布

車輛行駛在不同隧道環(huán)境時(shí)，駕駛?cè)双@取周邊的信息不同，其對注視目標(biāo)的關(guān)注程度不同，表現(xiàn)為注視時(shí)間的長短。從駕駛?cè)嗽诓煌淼拉h(huán)境下其注視時(shí)間分布，分析其眼動(dòng)行為特性，其注視時(shí)間分布比例如圖2所示。

圖2 不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)俗⒁晻r(shí)間分布

從圖中可知，當(dāng)注視時(shí)間在200ms內(nèi)時(shí)，在長隧道內(nèi)其分布比例最低，而當(dāng)注視時(shí)間高于200ms時(shí)，其分布比例在長隧道段高于中短隧道段，這是由于，隧道長度越長，隧道內(nèi)行車環(huán)境平均亮度越低，駕駛?cè)讼胍@取目標(biāo)的信息難度就越高，導(dǎo)致駕駛?cè)碎L時(shí)間注視次數(shù)增多，因而其長注視時(shí)間分布比例增加。

3.4 掃視平均速度

如圖3為駕駛?cè)嗽诓煌淼拉h(huán)境下掃視平均速度變化情況，可知，在長隧道路段其掃視平均速度最低，是分析其主要原因是，駕駛?cè)嗽陂L隧道內(nèi)行駛的時(shí)間比較長，內(nèi)部環(huán)境亮度低，駕駛?cè)讼胍逦R(shí)別目標(biāo)比較困難，導(dǎo)致駕駛?cè)嗽谏弦淮巫⒁曋袑π畔⒌奶幚砟芰档?，光線較暗影響其搜尋下一次注視目標(biāo)的速度，因而其掃視平均速度較低。

圖3 不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)藪咭暺骄俣茸兓?/p>

4、結(jié)語

通過分析眼動(dòng)的幾種基本形式及其表征參數(shù)，確定本文選取的表征參數(shù)作為指標(biāo)，并設(shè)計(jì)隧道路段實(shí)車實(shí)驗(yàn)方案，研究不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)搜蹌?dòng)變化特性，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得，各駕駛?cè)似骄酌娣e隨著隧道長度的增加而變大，以適應(yīng)隧道內(nèi)行車環(huán)境亮度的降低；在長隧道內(nèi)平均環(huán)境亮度較低，長注視時(shí)間分布比例比中短隧道路段高；隧道長度增加，平均環(huán)境亮度降低，駕駛?cè)怂褜ぷ⒁暷繕?biāo)難度增加導(dǎo)致掃視平均速度降低；通過對不同隧道環(huán)境下駕駛?cè)搜蹌?dòng)特性變化規(guī)律的研究，可以為不同長度隧道照明和交通標(biāo)志設(shè)置提供理論依據(jù)。

[1] 王春雨.隧道路段駕駛員視覺安全技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué), 2013.

[2] 郭應(yīng)時(shí).交通環(huán)境及駕駛經(jīng)驗(yàn)對駕駛員眼動(dòng)和工作負(fù)荷影響的研究[D],長安大學(xué), 2009.

[3] 田晶晶,李世武,孫文財(cái),等.高速公路隧道環(huán)境對駕駛?cè)艘曈X特性的影響[J]. 長安大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,2015(s1):216-221.

Research on the Eye Movement Characteristics of Drivers in Different Tunnel Environments

Liu Dongqi
( Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

The eye movement characteristic parameters of the driver were recorded by the eye tracker, and the gaze characteristics of the driver in different tunnel environments were compared and analyzed. According to the analysis, The pupil area of the driver increases as the length of the tunnel increases; The longer the tunnel, the higher the proportion of the long fixation time distribution; the average speed of glance decreases as the length of the tunnel increases.

Eye movement characteristic; Tunnel environment; Driver

U467.3

A

1671-7988 (2017)10-179-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.062

劉東旗，男（1990-），碩士研究生，就讀于長安大學(xué)。