駕駛員視點(diǎn)在路段人行橫道上的分布特性研究

吳立新,嚴(yán)貴龍

(吉林建筑大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000)

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)條件的確定

考慮到氣候條件的影響，本文選擇在夏季晴朗的工作日時(shí)間段，選取長(zhǎng)春市車(chē)流和人流較大且滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的自由大路中東市場(chǎng)路段和博學(xué)路迅馳廣場(chǎng)路段作為實(shí)驗(yàn)路段，該路段為有中央分隔帶的雙向6車(chē)道及雙向4車(chē)道，共包含6處無(wú)信控人行橫道，可提供充足的樣本量，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)場(chǎng)景如圖1所示。

選擇3名身體狀態(tài)良好、駕齡1年以上的駕駛員進(jìn)行實(shí)地行車(chē)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括DIkablis眼動(dòng)儀、D-Lab軟件、正弦逆變器以及普通轎車(chē)1臺(tái)。實(shí)車(chē)試驗(yàn)分別在白天(08:30—09:30)和傍晚(05:00—07:00)進(jìn)行，為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，眼動(dòng)儀需要完成校準(zhǔn)程序。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，駕駛員佩戴眼動(dòng)儀以正常狀態(tài)駕駛車(chē)輛行駛時(shí)應(yīng)避免移動(dòng)眼動(dòng)儀或頭部大幅度晃動(dòng)，最終以3名駕駛員的眼動(dòng)指標(biāo)均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)進(jìn)行分析。

圖1 試驗(yàn)場(chǎng)地實(shí)景圖

1.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選取

根據(jù)無(wú)信控路段人行橫道的情況以及預(yù)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際特點(diǎn)，在進(jìn)行眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)對(duì)駕駛員注視點(diǎn)的分布情況，可以直觀簡(jiǎn)單地將注視區(qū)域劃分為5個(gè)部分，如圖2所示。

圖2 自由大路路段駕駛員注視區(qū)域劃分

反映駕駛員視點(diǎn)分布指標(biāo)的包括注視熱點(diǎn)圖、注視路徑圖、注視陰影圖，每個(gè)樣本圖都可以直觀反應(yīng)駕駛員視點(diǎn)在興趣區(qū)域注視時(shí)間的長(zhǎng)短，可以反應(yīng)駕駛員在通過(guò)人行橫道的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

1.2.1 注視熱點(diǎn)圖

注視熱點(diǎn)圖是反映視點(diǎn)掃視運(yùn)動(dòng)的可視化圖形。掃視是在特定的時(shí)間內(nèi)積累起來(lái)并在圖形中顯示為彩色的云點(diǎn)，注視熱點(diǎn)圖的顏色范圍從綠色到紅色，簡(jiǎn)短的掃視以綠色顯示，隨著視點(diǎn)停留在該區(qū)域的時(shí)間增長(zhǎng)，顏色變化過(guò)程就從綠色到黃色再到紅色,如圖3所示。

圖3 注視熱點(diǎn)圖

1.2.2 注視路徑圖

注視路徑圖是表示視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。當(dāng)視點(diǎn)從一個(gè)固定位置跳到另一個(gè)固定位置時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一條直線(xiàn)，注視的固定位置用圓圈表示，固定時(shí)間越長(zhǎng)，圓圈越大，如圖4所示。

圖4 注視路徑圖

1.2.3 注視陰影圖

注視陰影圖是反映視點(diǎn)興趣區(qū)域的圖形。在注視陰影圖中，由于瞳孔的反光運(yùn)動(dòng)與黑色圖層疊加，形成了明暗相間的區(qū)域。在一個(gè)區(qū)域停留的時(shí)間越長(zhǎng)，該區(qū)域就變得越透明,如圖5所示。

圖5 注視陰影圖

由圖3—圖5可見(jiàn)，在路段人行橫道處，駕駛員視點(diǎn)更關(guān)注的是過(guò)街行人和人行橫道兩側(cè)的情況，所以，針對(duì)此現(xiàn)狀，此次試驗(yàn)選取了注視時(shí)間和注視次數(shù)2個(gè)參數(shù)作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)對(duì)駕駛員的視點(diǎn)分布特性進(jìn)行分析。

2 路段人行橫道駕駛員視點(diǎn)分布特性

在路段人行橫道處，當(dāng)過(guò)街行人量較大時(shí)，駕駛員會(huì)對(duì)前方道路的信息需求較為強(qiáng)烈且緊張程度也會(huì)增大，主要表現(xiàn)為注視次數(shù)、注視時(shí)間增多及瞳孔直徑增大等。注視次數(shù)是指在選定的時(shí)間間隔內(nèi)駕駛員在人行橫道上的注視點(diǎn)數(shù)目，平均注視次數(shù)則是在每個(gè)人行橫道注視點(diǎn)數(shù)目的平均值。注視時(shí)間是指駕駛員對(duì)人行橫道所有注視持續(xù)時(shí)間總和，平均注視時(shí)間是指駕駛員對(duì)人行橫道所有注視持續(xù)時(shí)間的平均值。

2.1 注視次數(shù)及時(shí)間的分布

根據(jù)圖1對(duì)路段視點(diǎn)區(qū)域的劃分，通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)，得到白天、夜間駕駛員的視點(diǎn)分布數(shù)據(jù)。分別對(duì)3名駕駛員的注視次數(shù)、注視時(shí)間總和求均值，用均值代表駕駛員視點(diǎn)在人行橫道上的注視次數(shù)、注視時(shí)間。白天和夜間條件下，駕駛員平均注視次數(shù)分布如圖6所示，駕駛員平均注視時(shí)間分布如圖7所示。

圖6 平均注視次數(shù)分布圖

圖7 平均注視時(shí)間分布圖

通過(guò)圖6、圖7中的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，駕駛員在駕駛車(chē)輛時(shí)，視點(diǎn)在道路中心區(qū)域的注視頻率最高，并且總是較頻繁的關(guān)注道路中心區(qū)域及車(chē)輛右側(cè)的區(qū)域，這種現(xiàn)象在白天和夜間還存在一定差異。白天駕駛員駕車(chē)通過(guò)人行橫道時(shí)，視點(diǎn)在人行橫道中心區(qū)域的注視時(shí)間占總時(shí)間的34%，而夜間占51%；白天在中心區(qū)域注視次數(shù)占總次數(shù)的45%，夜間占48%。由此可見(jiàn)，在亮度下降的情況下，駕駛員顯得更為謹(jǐn)慎，且照度越低越明顯。白天和夜間在不同區(qū)域的注視時(shí)間分布如表1所示。

表1 注視時(shí)間百分比 %

2.2 瞳孔面積的變化

從眼動(dòng)儀獲取的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，駕駛員在通過(guò)人行橫道時(shí)，視點(diǎn)從正常行車(chē)路段向施劃人行過(guò)街橫道路段部分過(guò)渡過(guò)程中的瞳孔面積瞬間增大。駕駛員白天瞳孔面積變化如圖8所示，夜間瞳孔面積變化如圖9所示。

根據(jù)瞳孔變化可以得出駕駛員視點(diǎn)的集中程度。由圖8、圖9中的數(shù)據(jù)分析可以看出，當(dāng)駕駛員行車(chē)通過(guò)人行過(guò)街橫道路段時(shí)，自身的緊張程度會(huì)隨之提高。因?yàn)檫^(guò)街行人的行為存在不確定性，所以駕駛員需要時(shí)刻注意他們的過(guò)街行為，這也就是為什么駕駛員在駕車(chē)通過(guò)人行橫道時(shí)瞳孔面積突然增大的原因。白天與夜間駕駛員在通過(guò)人行橫道時(shí)的瞳孔面積變化同樣存在差異，在正常路段，夜間通過(guò)時(shí)瞳孔面積相比白天的瞳孔的面積增加了65.3%，在人行橫道處，夜間瞳孔面積相比白天的瞳孔的面積增加了67.4%，駕駛員瞳孔面積變化情況如表2所示。

圖9 夜間瞳孔面積變化圖

表2 瞳孔面積(像素)

3 結(jié) 論

通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)結(jié)果表明，駕駛員在行車(chē)通過(guò)人行橫道時(shí)，視點(diǎn)主要集中在中心區(qū)域及車(chē)輛右側(cè)的區(qū)域，由于車(chē)輛的遮擋，對(duì)于另一側(cè)的區(qū)域的行人信息會(huì)忽視或減少。另一方面，駕駛員在通過(guò)人行橫道時(shí)，其瞳孔面積的增加會(huì)體現(xiàn)出駕駛員的緊張程度;其次，通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，白天和夜間的緊張程度也表現(xiàn)了很大的差距。主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1)駕駛員在通過(guò)人行橫道時(shí)，白天和夜間視點(diǎn)在中心區(qū)域的注視時(shí)間比分別占到了34%和51%，在右側(cè)區(qū)域占到了45.3%和34.7%。

2)駕駛員從正常路段向人行橫道處過(guò)渡時(shí)，白天瞳孔面積的變化率達(dá)到44.4%，夜間變化率達(dá)到26%。

3)夜間駕駛員的視點(diǎn)分布較為集中，正常路段的瞳孔面積變化率達(dá)到65.3%，人行橫道處變化率達(dá)到67.4%，與白天相比駕駛員的緊張程度有所增加。

通過(guò)研究總結(jié)駕駛員視點(diǎn)在無(wú)信控路段人行橫道上的分布特點(diǎn)，為交通管理控制部門(mén)提供改善參考依據(jù)。