毗鄰隧道連接段遮光棚對(duì)駕駛?cè)艘曈X(jué)負(fù)荷影響試驗(yàn)研究

吳坤霖, 杜志剛, *, 韓 磊, 黃小民

(1. 武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院, 湖北 武漢 430063; 2. 廣東省公路建設(shè)有限公司江羅分公司, 廣東 云浮 527431)

0 引言

近年來(lái),隨著國(guó)家高速公路網(wǎng)的不斷完善,高速公路建設(shè)得到了快速發(fā)展,其中公路隧道作為中西部高速公路的重要組成部分,在克服地形地貌限制、優(yōu)化道路線(xiàn)形以及縮短行車(chē)?yán)锍痰确矫姘l(fā)揮著不可或缺的作用[1-2]。隨著公路隧道數(shù)量的日益增多,隧道分布也日趨密集。相關(guān)研究[3]表明,當(dāng)相鄰隧道連接段長(zhǎng)度不超過(guò)250 m時(shí),稱(chēng)為毗鄰隧道。由于毗鄰隧道連接段較短,駕駛?cè)嗽谠撀范涡旭傔^(guò)程中將于短時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷光環(huán)境的循環(huán)交替突變,導(dǎo)致駕駛?cè)艘曈X(jué)明暗適應(yīng)過(guò)程的快速轉(zhuǎn)換,容易引發(fā)駕駛?cè)说囊曈X(jué)障礙,嚴(yán)重干擾其對(duì)行車(chē)信息的感知與獲取,不利于行車(chē)安全[4]。因此,如何合理構(gòu)建毗鄰隧道連接段的光環(huán)境過(guò)渡帶,緩解駕駛?cè)嗽谠撀范紊系囊曈X(jué)不適感,對(duì)促進(jìn)道路交通安全具有極其重要的意義。

目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于隧道光環(huán)境變化與視覺(jué)特性研究已取得一定的成果。例如:Wang等[5]以駕駛?cè)送酌娣e最大瞬態(tài)速度值為指標(biāo),評(píng)價(jià)不同時(shí)段下駕駛?cè)嗽谒淼廊肟诘囊曈X(jué)負(fù)荷;He等[6]研究了駕駛?cè)嗽?種照明環(huán)境下的眼動(dòng)參數(shù),指出隧道過(guò)渡段的亮度變化對(duì)駕駛?cè)说囊曈X(jué)影響程度較大;Qin等[7]分別在白天與晚上研究車(chē)速對(duì)公路隧道入口區(qū)域駕駛?cè)说难蹌?dòng)行為影響;潘福全等[8]通過(guò)眼瞼閉合度指標(biāo)分析駕駛?cè)嗽诤５姿淼莱鋈肟诘囊曈X(jué)特征,發(fā)現(xiàn)照度變化是主要影響因素。

在隧道進(jìn)出口光環(huán)境的改善方面,遮光棚的設(shè)置得到了廣泛研究。例如: Mehri等[9]發(fā)現(xiàn)在隧道入口設(shè)置半透明層可以幫助駕駛?cè)烁爝m應(yīng)隧道的黑暗環(huán)境;Gil-martin等[10]根據(jù)隧道洞口的光波變化對(duì)遮光棚的透光率進(jìn)行設(shè)置,結(jié)果表明此方法能夠使該區(qū)域照度衰減更為緩和;包逸帆等[11]研究了在隧道進(jìn)出口所設(shè)置遮光棚對(duì)駕駛?cè)嗣靼颠m應(yīng)過(guò)程的影響規(guī)律;劉群峰等[12]通過(guò)降低遮光棚的頻閃效應(yīng)以提高駕駛?cè)诉M(jìn)出隧道過(guò)程中的舒適性。

綜上所述,國(guó)內(nèi)外學(xué)者多采用視覺(jué)特性對(duì)隧道出入口光環(huán)境進(jìn)行分析,探索駕駛?cè)嗽谠搮^(qū)域的視覺(jué)負(fù)荷或明暗適應(yīng)規(guī)律,進(jìn)而為遮光棚的設(shè)計(jì)與布置提供方向。但現(xiàn)有研究多集中于單體隧道的出入口,鮮有對(duì)毗鄰隧道的光環(huán)境變換與改善進(jìn)行研究,特別是其連接段區(qū)域,屬于整個(gè)毗鄰隧道碰撞率最高的路段[13]。本文基于試驗(yàn)心理學(xué)和視覺(jué)心理學(xué),以貴州2處毗鄰隧道為研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)車(chē)試驗(yàn),選取駕駛?cè)送讌?shù)為指標(biāo),研究毗鄰隧道連接段有無(wú)遮光棚對(duì)駕駛?cè)嗣靼颠m應(yīng)與視覺(jué)負(fù)荷的影響;在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探究首條隧道的長(zhǎng)度差異是否會(huì)影響遮光棚的功能效用,以期為山區(qū)高速公路毗鄰隧道連接段遮光棚的設(shè)置與優(yōu)化提供理論依據(jù),提升山區(qū)高速公路毗鄰隧道連接段區(qū)域的駕駛安全。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)隧道

選取廈蓉高速貴州段2處毗鄰隧道為試驗(yàn)隧道。第1處毗鄰隧道由貓沖1號(hào)隧道和貓沖2號(hào)隧道組成,均為短隧道,2條隧道的連接段以開(kāi)敞的形式設(shè)置;第2處由爐鎮(zhèn)隧道和銀洞坡隧道組成,2條隧道分別為短隧道和長(zhǎng)隧道,連接段設(shè)置有遮光棚。上述均為雙洞單向雙車(chē)道分離式隧道且朝向大致相同,隧道最高限速均為80 km/h。同時(shí)經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),所研究毗鄰隧道出入口區(qū)域照明燈具類(lèi)型、參數(shù)與布置方式基本一致,照明條件無(wú)顯著性差異。而遮光棚整體高度為7.8 m,采用透光率為29%的藍(lán)色系PC板作為遮光材料,另外遮光棚底部設(shè)置有81 m的混凝土護(hù)欄并設(shè)計(jì)1 m鏤空提高通風(fēng)效果。試驗(yàn)所用毗鄰隧道信息如表1所示。毗鄰隧道位置及連接段形式如圖1所示。同時(shí),根據(jù)JTG/T D70—2004《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)公路隧道的分類(lèi),當(dāng)隧道長(zhǎng)度<500 m時(shí)屬于短隧道;當(dāng)1 000 m≤隧道長(zhǎng)度<3 000 m時(shí)屬于長(zhǎng)隧道[14]。因此,3個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)景的明顯差異在于隧道連接段的形式或首隧道類(lèi)型。

表1 試驗(yàn)毗鄰隧道信息

1)試驗(yàn)編號(hào)A。毗鄰隧道連接段未設(shè)置遮光棚,首隧道為短隧道。

2)試驗(yàn)編號(hào)B。毗鄰隧道連接段設(shè)置了遮光棚,首隧道為短隧道。

3)試驗(yàn)編號(hào)C。毗鄰隧道連接段設(shè)置了遮光棚,首隧道為長(zhǎng)隧道。

其中,試驗(yàn)編號(hào)A與B用于分析連接段有無(wú)遮光棚對(duì)駕駛?cè)送鬃兓挠绊?試驗(yàn)編號(hào)B與C用于研究首隧道長(zhǎng)度存在顯著差異的情況下,連接段遮光棚對(duì)緩解駕駛?cè)说囊曈X(jué)不適與負(fù)荷程度是否存在不同。

(b) 爐鎮(zhèn)隧道—銀洞坡隧道連接段

(c) 銀洞坡隧道—爐鎮(zhèn)隧道連接段

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)所用車(chē)型為別克GL8自動(dòng)擋5座車(chē),照度采集設(shè)備為T(mén)esto540型號(hào)照度計(jì)。試驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)德國(guó)ERG-ONEERS公司生產(chǎn)的Dikablis Professional眼動(dòng)儀采集駕駛?cè)说难蹌?dòng)數(shù)據(jù),采集頻率為60 Hz,瞳孔追蹤精度達(dá)到0.05°。所配置的D-Lab 3.51軟件專(zhuān)用于眼動(dòng)儀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理,瞳孔面積數(shù)據(jù)可通過(guò)該軟件進(jìn)行提取與分析。

1.3 駕駛?cè)诉x取

在廈蓉高速收費(fèi)站和附近服務(wù)區(qū)招募了32名身體健康、視力糾正后在1.0以上并且具有豐富駕駛經(jīng)驗(yàn)的駕駛?cè)诉M(jìn)行試驗(yàn)。其中,女性駕駛?cè)?名,男性駕駛?cè)?4名,年齡分布于25～45歲,駕齡分布于5～20年。駕駛?cè)嘶拘畔⒁?jiàn)表2。最終搜集到有效樣本32組,符合中心極限定理最小樣本量大于30的要求[15]。

表2 駕駛?cè)嘶拘畔?/p>

1.4 試驗(yàn)流程及數(shù)據(jù)采集

為避免主試與被試意識(shí)當(dāng)中的個(gè)人偏好和主觀偏差對(duì)結(jié)果的影響,試驗(yàn)采用雙盲原則[16]。同時(shí),不同場(chǎng)景下的試驗(yàn)需盡可能保證環(huán)境等因素的一致性。因此,實(shí)車(chē)試驗(yàn)時(shí)間均選擇在晴朗天氣下的11:00～13:00,駕駛?cè)嗽谝?guī)定的限速下按照其開(kāi)車(chē)習(xí)慣正常行駛。為避免換道對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響,試驗(yàn)期間不允許變換車(chē)道。為了減少周?chē)?chē)流影響駕駛?cè)说男熊?chē)穩(wěn)定性,在每次試驗(yàn)前工作人員先對(duì)道路交通情況進(jìn)行主觀評(píng)估,在自由流的環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)。若試驗(yàn)過(guò)程中周?chē)?chē)輛對(duì)駕駛?cè)水a(chǎn)生嚴(yán)重干擾,則此次試驗(yàn)無(wú)效,需重新進(jìn)行。每次試驗(yàn)需讓駕駛?cè)擞?～5 min的休息時(shí)間,最終需保證每位駕駛?cè)擞行瓿删幪?hào)為A、B、C 3種場(chǎng)景下的試驗(yàn)各2組。每次的試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)流程

在T/CECS G: E10—2021《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)程》中,將進(jìn)洞口前200 m至出洞口后100 m定義為隧道路段[17]。因此,對(duì)于本試驗(yàn)的毗鄰隧道,數(shù)據(jù)采集范圍選擇從首隧道進(jìn)洞前200 m開(kāi)始,到次隧道出洞后100 m結(jié)束。考慮到毗鄰隧道連接段遮光棚設(shè)置對(duì)駕駛?cè)说囊曈X(jué)影響,數(shù)據(jù)導(dǎo)出范圍選擇從首隧道出洞前200 m至次隧道入洞后200 m(包含連接段),并且定義首隧道出洞前200 m為首隧道出口段,次隧道入洞后200 m為次隧道入口段。試驗(yàn)路段及劃分示意圖如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)路段及劃分示意圖(單位: m)

2 瞳孔變化規(guī)律分析

現(xiàn)有研究表明,明暗適應(yīng)的轉(zhuǎn)換與瞳孔參數(shù)變化存在顯著性的關(guān)聯(lián),其中瞳孔面積的變動(dòng)能夠表征駕駛?cè)藢?duì)光環(huán)境過(guò)渡的適應(yīng)性[18],而瞳孔面積變化速率能夠表征駕駛?cè)诉M(jìn)出隧道過(guò)程所受到的視覺(jué)刺激程度[11]。選取瞳孔面積的變化和變化速率為指標(biāo),研究遮光棚的設(shè)置對(duì)毗鄰隧道連接段區(qū)域駕駛?cè)送讌?shù)變化特性的影響。

2.1 照度與瞳孔面積

為更好地分析毗鄰隧道連接段遮光棚對(duì)駕駛?cè)送酌娣e變動(dòng)規(guī)律的影響,選取首隧道出口段至次隧道入口段的瞳孔面積大小為研究對(duì)象,在剔除異常數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,以5 m為1個(gè)單位對(duì)每個(gè)駕駛?cè)说耐酌娣e數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分并求均值。為消除個(gè)體差異的影響,再對(duì)所有駕駛?cè)说耐酌娣e數(shù)據(jù)進(jìn)行均值處理,得到平滑后的瞳孔面積變化情況。采集的照度數(shù)據(jù)和瞳孔面積如圖4所示。

(a) 貓沖2號(hào)隧道—1號(hào)隧道群

(b) 爐鎮(zhèn)隧道—銀洞坡隧道群

(c) 銀洞坡隧道—爐鎮(zhèn)隧道群

圖4 首隧道出口段至次隧道入口段照度與駕駛?cè)送酌娣e變化

Fig. 4 Illuminance and drivers′ pupil area changes from upstream tunnel exit section to downstream tunnel entrance section

由圖4可知: 1)未設(shè)置遮光棚的場(chǎng)景下,連接段的照度達(dá)到1×105Lux,而設(shè)置有遮光棚的連接段區(qū)域,其照度為2×104Lux; 2)從變化趨勢(shì)來(lái)看,圖4(a)的首隧道出口及次隧道入口處變化幅度明顯更大,而圖4(b)和4(c)的照度變化趨勢(shì)則更為緩和,且這2個(gè)場(chǎng)景的照度條件相近。

2.2 瞳孔面積變化

在3個(gè)不同試驗(yàn)場(chǎng)景下,駕駛?cè)嗽谶B接段出隧道、進(jìn)隧道過(guò)程中,其瞳孔面積大小變化均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì);同時(shí),相比于其他區(qū)域,首隧道出洞后50 m至次隧道入洞前50 m的連接段,駕駛?cè)说耐酌娣e變化較為平緩,說(shuō)明在該路段上駕駛?cè)说拿鬟m應(yīng)過(guò)程已大致完成且還未向暗適應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)有研究[19]也表明,隧道進(jìn)出口兩側(cè)50 m范圍內(nèi)的外部道路是事故易發(fā)的危險(xiǎn)路段,其次是隧道洞口附近的內(nèi)部路段,主要成因是光環(huán)境的劇烈變化。因此,本文將首隧道出口段與首隧道出洞后50 m劃分為首隧道出口區(qū)域,將次遂道入口段與進(jìn)洞前50 m劃分為次隧道入口區(qū)域。對(duì)比研究3種試驗(yàn)場(chǎng)景下駕駛?cè)诉M(jìn)出洞過(guò)程的瞳孔大小變化差異,結(jié)果如圖5所示。

(a) 首隧道出口區(qū)域

(b) 次隧道入口區(qū)域

對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)A和B: 1)在洞內(nèi)50 m至洞外50 m,連接段設(shè)置有遮光棚的試驗(yàn)場(chǎng)景下(試驗(yàn)編號(hào)B),瞳孔面積變化幅度明顯較為平緩,變化幅度約比未設(shè)置遮光棚的場(chǎng)景小2.80 mm2; 2)在次隧道入口區(qū)域,駕駛?cè)嗽谡麄€(gè)路段的平均瞳孔面積分別為11.64 mm2和18.13 mm2,說(shuō)明在設(shè)置遮光棚場(chǎng)景下駕駛?cè)说耐酌娣e較大,同時(shí)由變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)其上下波動(dòng)的程度較小。因此,遮光棚的設(shè)置能夠緩解光環(huán)境過(guò)渡的劇烈程度,不管是在首隧道出口區(qū)域還是在次隧道入口區(qū)域,駕駛?cè)说耐状笮∽兓染玫搅私档汀?/p>

對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)B和C: 1)在連接段同樣設(shè)置有遮光棚的場(chǎng)景下,當(dāng)首隧道為長(zhǎng)隧道時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)C),駕駛?cè)嗽谑姿淼莱隹趨^(qū)域的瞳孔面積更早出現(xiàn)減小的趨勢(shì),大約提前50 m; 2)在洞內(nèi)150 m至洞口處,2個(gè)場(chǎng)景下的瞳孔變化幅度分別為9.89 mm2和12.27 mm2,由此發(fā)現(xiàn)首隧道為長(zhǎng)隧道的瞳孔變化幅度更大,這可能是駕駛?cè)碎L(zhǎng)時(shí)間在長(zhǎng)隧道行駛后,對(duì)于光線(xiàn)的敏感度更高,同樣的遮光棚其所起到的功效有所減弱; 3)在次隧道入口區(qū)域的洞內(nèi)50～200 m,首隧道為長(zhǎng)隧道時(shí)瞳孔變化較為平緩,變化幅度相對(duì)較小,可能的原因是駕駛?cè)嗽陂L(zhǎng)隧道長(zhǎng)時(shí)間駕駛使其對(duì)暗環(huán)境的適應(yīng)能力有所增強(qiáng)。

2.3 瞳孔面積變化速率

由2.2節(jié)分析可知,隧道連接段有無(wú)遮光棚以及遮光棚連接段前首隧道長(zhǎng)度均對(duì)駕人的瞳孔面積變化趨勢(shì)存在顯著影響。為進(jìn)一步分析駕駛?cè)送酌娣e的波動(dòng)程度,本文對(duì)毗鄰隧道的首隧道出口區(qū)域和次隧道入口區(qū)域駕駛?cè)说耐酌娣e變化速率進(jìn)行研究,以探求駕駛?cè)诵熊?chē)過(guò)程中所受到的視覺(jué)刺激程度,則瞳孔面積變化速率

(1)

式中:S為瞳孔面積,mm2;x為車(chē)輛行駛距離,m;t為車(chē)輛行駛時(shí)間,s;v為每5 m的平均行車(chē)速度,m/s。

在毗鄰隧道連接段的首隧道出口區(qū)域與次隧道入口區(qū)域,所有駕駛?cè)说耐酌娣e平均變化速率如圖6所示。

(a) 首隧道出口區(qū)域

對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)A與B: 1)在首隧道出口區(qū)域的洞內(nèi)200 ～70 m,無(wú)遮光棚的場(chǎng)景下(試驗(yàn)編號(hào)A)駕駛?cè)说耐酌娣e平均變化速率波動(dòng)范圍較大,主要在-3.0～2.5 mm2/s,約為設(shè)有遮光棚場(chǎng)景下的2倍; 2)從洞內(nèi)70 m至洞外50 m,平均瞳孔面積變化速率的變化趨勢(shì)都是先減小后增大,變化速率均值分別為-2.2 mm2/s和-1.9 mm2/s,這說(shuō)明未設(shè)置遮光棚的場(chǎng)景整體平均變化速率明顯更快;3)在次隧道入口區(qū)域的洞內(nèi)70～200 m,未設(shè)置遮光棚的場(chǎng)景平均變化速率波動(dòng)程度同樣明顯更大。以上分析說(shuō)明連接段設(shè)置遮光棚能夠緩解光環(huán)境過(guò)渡給駕駛?cè)藥?lái)的視覺(jué)刺激程度,因此駕駛?cè)说耐鬃兓俾实玫骄徍?波動(dòng)范圍也相對(duì)較小。

對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)B與C: 1)在首隧道出口段,首隧道為長(zhǎng)隧道時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)C),駕駛?cè)说耐酌娣e平均變化速率的波動(dòng)范圍較大(-2～1 mm2/s),在明適應(yīng)過(guò)程中,平均變化速率也明顯比首隧道為短隧道(試驗(yàn)編號(hào)B)的快;2)在次隧道入口區(qū)域,2個(gè)場(chǎng)景的瞳孔面積平均變化速率整體均值分別為1.1 mm2/s和0.7 mm2/s,首隧道為長(zhǎng)隧道的場(chǎng)景下平均變化速率明顯更小,瞳孔變化較為平緩。以上分析說(shuō)明駕駛?cè)碎L(zhǎng)時(shí)間于長(zhǎng)隧道行駛后,在出洞口對(duì)于光線(xiàn)的敏感度更高,受到的刺激更強(qiáng),明適應(yīng)過(guò)程較為不舒適,但在暗適應(yīng)過(guò)程中則顯得較為舒適,表明暗適應(yīng)能力相對(duì)較強(qiáng)。

3 駕駛?cè)艘曈X(jué)負(fù)荷評(píng)價(jià)

3.1 視覺(jué)負(fù)荷評(píng)價(jià)指標(biāo)

瞳孔面積最大瞬態(tài)速度值(MTPA)可用于評(píng)價(jià)駕駛?cè)说囊曈X(jué)負(fù)荷與舒適性,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。瞳孔面積最大瞬態(tài)速度值的計(jì)算如式(2)和式(3)所示。

(2)

MTPA=max{Vew(t0)}。

(3)

式(2)—(3)中:Vew(t0)為瞬時(shí)瞳孔面積頻率加權(quán)速度幅值,mm2/s;Vw(t)為t時(shí)刻的瞳孔面積變化速度,mm2/s;t0為瞬時(shí)考察時(shí)間,s;n為持續(xù)平均積分時(shí)間,取0.5 s。

表3 基于MTPA的駕駛?cè)耸孢m度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[21]

3.2 視覺(jué)負(fù)荷變化分析

為評(píng)價(jià)駕駛?cè)嗽谶B接段出入口區(qū)域的負(fù)荷程度,以瞳孔面積最大瞬態(tài)速度值作為指標(biāo),通過(guò)式(2)與式(3)計(jì)算得到MTPA,其變化情況如圖7所示。

(a) 首隧道出口區(qū)域

(b) 次隧道入口區(qū)域

由圖7及表3可知: 1)在首隧道的出口區(qū)域,連接段未設(shè)置遮光棚的貓沖2號(hào)隧道—貓沖1號(hào)隧道,駕駛?cè)说腗TPA很快上升到30 mm2/s以上,之后在35 mm2/s附近大幅波動(dòng),駕駛?cè)说闹饔^感受不舒適;連接段設(shè)置有遮光棚且首隧道為短隧道的爐鎮(zhèn)隧道—銀洞坡隧道,駕駛?cè)嗽诔龆纯谇?00～50 m其MTPA維持在較低水平,明顯小于20 mm2/s,雖然在出洞口前上升到34 mm2/s左右,但處于視覺(jué)不適的時(shí)間很短; 2)對(duì)于連接段設(shè)置有遮光棚且首隧道為長(zhǎng)隧道的銀洞坡隧道—爐鎮(zhèn)隧道,在從洞內(nèi)往洞外行駛的過(guò)程中,其MTPA變化的大致趨勢(shì)是先持續(xù)往上爬升,在接近出洞口時(shí)達(dá)到峰值,略大于30 mm2/s,隨后也開(kāi)始快速下降。

在次隧道入口區(qū)域的前100 m,3個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)景下駕駛?cè)说腗TPA變化趨勢(shì)大致相同,均是在升高。但在入洞口后50～200 m,駕駛?cè)说腗TPA變化則存在差異,總體上,3個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)景下的MTPA分別在25、20、15 mm2/s附近波動(dòng),舒適程度依次升高。

連接段未設(shè)置遮光棚的貓沖2號(hào)隧道—1號(hào)隧道駕駛?cè)说囊曈X(jué)負(fù)荷程度最高,駕駛?cè)嗽诔龆纯诘腗TPA主要集中在30～40 mm2/s,在入洞口的MTPA則主要分布于20～30 mm2/s,駕駛?cè)说囊曈X(jué)感受稍不舒適。而連接段設(shè)置有遮光棚的毗鄰隧道,駕駛?cè)说囊曈X(jué)感受大體上都處于舒適狀態(tài)。進(jìn)一步地,對(duì)于首隧道長(zhǎng)度存在顯著差異的毗鄰隧道編號(hào)B與C(首隧道分別為短隧道和長(zhǎng)隧道),雖然連接段設(shè)置有形狀、遮光率等都相同的遮光棚,但在首隧道出口區(qū)域,試驗(yàn)編號(hào)為C的場(chǎng)景下駕駛?cè)藢?duì)于光環(huán)境變化的敏感度更高,產(chǎn)生的視覺(jué)負(fù)荷也相對(duì)較高,MTPA主要分布于20～30 mm2/s,而駕駛?cè)嗽谠囼?yàn)編號(hào)為B的場(chǎng)景下其MTPA主要分布于5～20 mm2/s,此時(shí)駕駛?cè)说拿鬟m應(yīng)過(guò)程舒適性更佳;另外,在次隧道入口區(qū)域,B場(chǎng)景下駕駛?cè)说囊曈X(jué)舒適性略差于C場(chǎng)景。所以,在毗鄰隧道中,首隧道為長(zhǎng)隧道的情況下,駕駛?cè)诉M(jìn)入次隧道時(shí)的暗適應(yīng)過(guò)程更為舒適。

3.3 視覺(jué)負(fù)荷差異性顯著檢驗(yàn)

為更深入探究不同場(chǎng)景下駕駛?cè)艘曈X(jué)負(fù)荷差異的顯著性,對(duì)不同試驗(yàn)場(chǎng)景、不同區(qū)域的瞳孔面積最大瞬態(tài)速度進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)。不同場(chǎng)景下MTPA的描述統(tǒng)計(jì)與檢驗(yàn)如表4所示。

表4 不同場(chǎng)景下MTPA的描述統(tǒng)計(jì)與檢驗(yàn)

由表4可知: 1)K-S正態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果均大于顯著性水平α,說(shuō)明數(shù)據(jù)都服從正態(tài)分布; 2)對(duì)A和B、B和C的2個(gè)區(qū)段分別進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn),結(jié)果均大于顯著性水平β,滿(mǎn)足方差齊性要求。

在不同試驗(yàn)場(chǎng)景、不同區(qū)段下,采用單因素方差分析對(duì)所有駕駛?cè)说腗TPA進(jìn)行差異性檢驗(yàn)(其中,p表示顯著性水平,當(dāng)p<0.05時(shí)表示具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,p<0.01時(shí)表示具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,p<0.001時(shí)表示具有極其顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[22])。結(jié)果發(fā)現(xiàn): 1)在首隧道出口區(qū)域,試驗(yàn)場(chǎng)景A和C的MTPA都顯著大于試驗(yàn)場(chǎng)景B(p<0.001,p=0.036); 2)在次隧道入口區(qū)域,試驗(yàn)場(chǎng)景A的MTPA同樣顯著高于試驗(yàn)場(chǎng)景B(p=0.045),而試驗(yàn)場(chǎng)景B的MTPA顯著高于試驗(yàn)場(chǎng)景C(p=0.004)。

不同試驗(yàn)場(chǎng)景連接段出入口區(qū)域MTPA分布如圖8所示。

*表示p<0.05; **表示p<0.01; ***表示p<0.001。

由圖8可知: 1)當(dāng)毗鄰隧道連接段設(shè)置遮光棚時(shí),照度變化劇烈程度得到改善,駕駛?cè)嗽谑姿淼莱隹趨^(qū)域和次隧道入口區(qū)域的視覺(jué)負(fù)荷分別降低了37.1%與13.1%; 2)當(dāng)照度條件相近但首隧道長(zhǎng)度存在差異時(shí),首隧道為長(zhǎng)隧道場(chǎng)景下,駕駛?cè)嗽谑姿淼莱隹趨^(qū)域的視覺(jué)負(fù)荷顯著低于首隧道為短隧道的場(chǎng)景,MTPA均值相差4.74; 3)在次隧道入口區(qū)域,視覺(jué)負(fù)荷顯著性程度相反,平均MTPA均值相差4.77。

4 結(jié)論與建議

1)當(dāng)毗鄰隧道連接段設(shè)置有遮光棚時(shí),駕駛?cè)说耐酌娣e變化較為平穩(wěn),瞳孔面積平均變化速率接近80%分布于-2.00～2.00 mm2/s,波動(dòng)幅度顯著降低;MTPA平均降低了25.1%,且基本處于舒適范圍內(nèi),這說(shuō)明毗鄰隧道連接段設(shè)置遮光棚可以有效緩解駕駛?cè)嗽诿靼缔D(zhuǎn)換過(guò)程中的視覺(jué)負(fù)荷。

2)在毗鄰隧道連接段設(shè)置有相同遮光棚的場(chǎng)景下,首隧道長(zhǎng)度的不同對(duì)瞳孔指標(biāo)也存在影響。與首隧道為短隧道相比,首隧道為長(zhǎng)隧道場(chǎng)景下駕駛?cè)嗽谑姿淼莱隹趨^(qū)域的視覺(jué)負(fù)荷增加了30.1%,但在次隧道入口區(qū)域的負(fù)荷反而下降了27.1%。說(shuō)明駕駛?cè)嗽诮?jīng)過(guò)長(zhǎng)隧道之后,對(duì)光照更為敏感,在明適應(yīng)過(guò)程的視覺(jué)刺激程度較為劇烈,但在次隧道入口區(qū)域體現(xiàn)出更好的暗適應(yīng)能力,視覺(jué)表現(xiàn)較為舒適。

3)在毗鄰隧道連接段設(shè)置遮光棚能夠有效緩解光環(huán)境快速過(guò)渡對(duì)駕駛?cè)水a(chǎn)生的視覺(jué)負(fù)荷。根據(jù)首隧道長(zhǎng)度差異對(duì)視覺(jué)負(fù)荷的影響結(jié)果,可為遮光棚遮光率的設(shè)計(jì)提供參考。當(dāng)首隧道為長(zhǎng)隧道時(shí),可適當(dāng)增加連接段遮光棚前半段的遮光率;當(dāng)首隧道為短隧道時(shí),則連接段遮光棚后半段的遮光率可適當(dāng)提高,以幫助駕駛?cè)司彸龆?、早入洞、緩和出入口區(qū)域的光照劇烈過(guò)渡。

4)在連接段設(shè)置有遮光棚的基礎(chǔ)上,本文探討了毗鄰隧道的首隧道長(zhǎng)度差異對(duì)駕駛?cè)说囊曈X(jué)負(fù)荷影響,但僅考慮了短隧道與長(zhǎng)隧道2種場(chǎng)景,后續(xù)將對(duì)多種不同長(zhǎng)度類(lèi)型的隧道進(jìn)行研究,以期得到首隧道長(zhǎng)度與遮光棚遮光率之間的定量關(guān)系。