夜间会车状态下驾驶员视觉特性研究＊

胡雁宾 贾洪飞 杨丽丽

（吉林大学交通学院 长春 130022）

0 引 言

车辆夜间会车时，驾驶员视觉特征随着外界环境的变化而不断变化，研究中主要以驾驶员视觉清晰度、眼点光照度等变量来表示.在实际驾驶行为中，夜间会车开启远光灯对驾驶员视觉特性的影响尤为严重，也是引发交通事故的又一主要诱因，大灯晃眼造成的视觉刺激及视觉下降，驾驶员出现眩光等不适感，视觉特性也随之发生变化.眩光是指视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件.视野内产生人眼无法适应之光亮感觉，可能引起厌恶、不舒服甚或丧失明视度.眩光又分为不适眩光和失能眩光，其中失能眩光会造成驾驶员视觉的迅速下降，对行车安全造成的危害较大.而与眩光有关的另一种现象是消失现象，即当某一物体（例如行人）因同时受到对向的车灯照射，而在某一相对距离内完全看不清该物，呈消失状态，例如，站在路中心线的行人当双向车距行人约50cm时，呈消失现象，无法辨别行人［1］.驾驶员获取的信息约有80%由视觉提供，视觉错误对事故的发生也具有潜在影响，国家公安部发布数据称我国2012年夜间交通事故有30%－40%与滥用远光灯有关，相关调查表明有七成以上的驾驶员曾在不恰当条件下开启过远光灯［2］.

国内外学者关于夜间会车时驾驶员视觉特性已进行许多研究，包括对驾驶员视觉关注焦点的移动规律、视场范围和障碍物遮挡等方面的研究［3］；对驾驶员动态视野与行车安全可靠度进行研究，建立驾驶员动态视野行为模式来研究驾驶员视觉特性［4］；以及利用虚拟场景技术对驾驶员发觉障碍物的能力和按钮位置对驾驶员视觉行为及安全感的影响进行的研究［5－8］.以上研究主要集中在静态视觉特征和虚拟场景条件下的动态视觉特征研究2个方面，开展真实交通场景条件下的动态视觉特征研究的较少.

该研究通过实验模拟夜间会车时开启远光灯状态下驾驶员视觉特性变化，探讨驾驶员视觉特性相关参数的测量方法，对模拟实验得到的相关数据进行分析，研究会车车距、驾驶员视觉效果、行人特征、眼点光照度等各个变量之间的联系，重点探究随着会车车距的逐渐变化，驾驶员视觉清晰度和眩目感受的一系列变化过程以及驾驶员对不同衣着颜色行人的辨识程度变化.

1 实验方法与数据采集

1.1 实验方法

选取道路平坦、灯光照度不高于4lx、光亮分布相对均匀的道路，考虑到车灯照射距离和车辆行驶中的基本间距，选择车辆交错排列相距150 m作为初始状态（见图1），使两车均开启远光灯，模拟道路环境中两车会车情景.

图1 测量初始状态

如图2所示，驾驶员观测行人的眼点分布呈长方形长条状，眼点随着行人位置的变换和驾驶员身体的摆动而落于分布范围的不同位置，在实际测定中选取视觉效果最差的眼点进行观测.实际测定表明，在车距较大时（见图3a））观察图景视觉效果最差，车距较小时（见图3b））观察图景视觉效果最差.下面对眼点移动选取产生的误差进行探究.

图2 眼点变换、行人与车相对位置

图3 行人与远光灯相对位置

如图4所示，选取2车横向纵向中心c为行人基准位置，a，b点与c点位于基准线的同一条垂线上，a点为AE与基准线交点，观察图景见图3a）；b点为AF 与基准线交点，观察图景见图3b）.

车距较大时（见图4a）），a，b，c点相距很小，驾驶员稍有视觉移动就会有图景的变化，此时选用AE线或AF作为观察视线误差均较小.车距较小时（见图4b）），a，b，c点相距较大，且a，c间距离比b，c间距离大，即选择AF作为观察实现比AE的误差要小.因此长车距使用图3a），短车距使用图3b）的误差是相对较小的.

图4 眼点移动与车距的关系

1.2 数据采集

以10m为单位缩短会车车距并变换行人衣着颜色，在车距为10～150m内的15次测定中，每个车距条件下都测定了行人着装10种颜色和眼点光照度的数据.行人条件包括离车距离（随车距调整为车距一半）和衣着颜色（共10种），在眼点处观测不同的视觉现象及眩光感受评出相应等级，对于清晰度分为A，B，C，D级别，A为看不清，D为可以看清，B，C介于两者之间.

其中，车距与眼点处光照度的关系见图5.

图5 车距与眼点处光照度关系

2 实验结果分析

2.1 车距与视觉清晰度关系分析

根据测定数据散点图的分布，见图6，可知车距与视觉清晰度呈如下变化.

图6 不同行人衣着颜色条件下驾驶员视觉清晰度与车距的变化关系

在车距大于100m时，视觉清晰度较高，此时由于对方车辆远光灯对人形、己车驾驶员影响很小，且有一定的环境光照亮人形，故此时比较清晰；在车距进一步缩小至50m左右时，此范围内出现消失现象，即虽然对方车辆远光灯还没有对己车驾驶员的视觉产生明显刺激，但是驾驶员视觉功能已经下降，无法看清行人；在车距进一步缩小至30m左右时，此范围内视觉清晰度有略微的提升，此时消失现象的效果有所下降，而对方车辆远光灯对己车驾驶员视觉刺激没有达到产生炫目的程度；当车距缩减至20m左右时，对方车辆远光灯对己车驾驶员视觉影响明显上升，驾驶员开始出现炫目，无法看清行人；当车距为10m左右时，一部分行人（身着特定颜色）可被看清，这是由于此时行人距车较近，而且远光灯己将行人照亮，有利于观察到一部分行人.

2.2 行人特征与视觉清晰度关系分析

行人的身材、着装、高矮等都对驾驶员对行人的视觉感受有所影响，实验中行人位置持续在两车中央，有利于使车与特定行人保持在同一比例，减小人形变化对观察效果的影响.在保证行人其他特征不变的条件下，变换行人着装的色彩，重点探究行人衣着颜色对驾驶员视觉的影响.实验中行人衣着颜色选取黑、白、灰、红、橙、黄、绿、蓝、紫、粉共10种类别，以A，B，C，D作为人形清晰度的等级划分.见图6，行人衣着颜色在车距最远端和最近端的影响较为明显.

车距在大于100m时，在图3a）情形下观察，虽看不清具体颜色，但是人形遮挡光线后形成的“黑色区域”宽度仍不相同，有的颜色黑色挡影较窄，有的较宽，但是均处于C级左右水平，影响很小，几乎可以不计.

车距小于40m后，衣着颜色已开始产生影响，在小于20m后有较为明显的区分，这是由于人形反射己车远光灯光线，实验中将己车远光灯切换为近光灯时，所有人形几乎无法看清.其中，黑色、灰色等反射效果差，人形清晰度最差；白色、橙色、黄色、粉色清晰度较好.行人着反光衣对驾驶员视觉清晰度的提高有明显的作用，可以持续保持在C级以上、一段距离内持续保持在D级的稳定效果.

2.3 车距、眼点处光照度与失能眩光程度关系分析

行车中常见的失能眩光方式为大灯晃眼与消失现象.

大灯晃眼为发生于两车夜间相向行驶时，对方车辆开远光灯，车距为40～50m左右时大灯灯光对驾驶员的视觉和心理均产生刺激和引发不适感的现象.根据在常见路灯条件下大灯晃眼实验数据，40～50m左右时驾驶员眼点处照度大于10lx，眼睛受到一定刺激；不大于30m时驾驶员眼点处照度迅速增加，晃眼的不适感进一步增加且出现视觉下降，引发失能眩光.

消失现象发生于两车夜间相向行驶时，两车均打开远光灯，在车距为100m左右时两车司机均无法看清两车中央一定范围内行人的现象.根据实验数据，从车距100m左右时开始，消失现象将会一直持续至车距减少至50m左右，即消失现象与大灯晃眼有一部分的重叠距离，十分危险；且在50m左右保留有消失现象的同时，开始产生对驾驶员的视觉刺激，危险最大.

3 结束语

车辆在夜间会车时开启远光灯，驾驶员的视觉特性会发生改变，从车距100m左右分别经历消失现象与大灯晃眼，驾驶员视觉清晰度和失能眩光程度均有不同程度的变化.在会车车距较近时，橙、黄等颜色的服装或反光衣有利于提高驾驶员对行人的视觉清晰度，驾驶员在夜间会车时若遇到对方车辆开启远光灯的情况需及时调整己车灯光并注意前方行人运动状态.研究夜间会车时驾驶员的视觉特性变化为驾驶员失能眩光防控与测障系统等技术的研发设计提供参数阈值和理论基础.

［1］李 江.交通工程学［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［2］中华人民共和国交通部.公路交通安全设施标准汇编［M］.北京：人民交通出版社，2013.

［3］杨建国，肖永剑，王兆安.交通微观仿真中的驾驶员视觉感知模型［J］.系统仿真学报，2005，17（10）：2437－2441.

［4］张殿业.驾驶员动态视野与行车安全可靠度［J］.西南交通大学学报，2000，35（3）：319－322.

［5］HIROYUKI S，MARY M，HAYHOE A S.What controls attention in natural environments？［J］.Vision Research，2001，41（25／26）：3535－3545.

［6］闫国利，田宏杰，张仙锋.汽车驾驶行为的眼动研究［J］.心理科学，2005，28（5）：1211－1212.

［7］DUKIC T，HANSON L，HOLMQVIST K，et al.Effect of button location on driver’s visual behaviour and safety perception［J］.Ergonomics，2005，48（4）：399－410.

［8］MARK B，BEN W.Are we looking where we are going？an exploratory examination of eye movement in high speed driving［C］.Proc.of the 83rd Transportation Research Board Annual Meeting，Washington，TRB，2004：2602－2626.