隧道环境对驾驶员注视特性的影响

王 蓉 / 重庆交通大学交通运输学院

隧道环境对驾驶员注视特性的影响

王 蓉 / 重庆交通大学交通运输学院

公路隧道的特殊环境会影响驾驶员的注视特性，进而影响驾驶行为。从影响驾驶员视觉特性的因素出发，总结目前隧道环境对驾驶员注视特性影响的国内外研究现状。并在目前所得的研究成果基础上，提出对隧道环境的改善与建议。

注视特性；公路隧道；驾驶行为

引言

交通系统是由人、车、路和环境构成的复杂系统，要减少交通事故发生，必须协调交通系统中的各个因素，提高交通系统的协同性[1]。车辆行驶过程中驾驶员实时感知不同的交通信息， 根据统计分析可知， 各感觉器官给驾驶员提供交通信息数据的比例如下：视觉为 80%， 听觉为14%，触觉为2%，味觉为2%，嗅觉为2%，可见驾驶员主要依靠视觉获取交通信息。

在汽车前进过程中，由于驾驶员信息获取不足或者未获取到重要信息而导致严重交通事故的可能性非常大，因此十分有必要开展对驾驶员视觉特性方面的研究[2]。

1.驾驶人视觉特性的影响因素分析

1.1驾驶员年龄及驾驶经验

驾驶员年龄及驾驶经验因素的研究：由于各国对于申请驾驶执照均有最低年龄限制，因此驾驶经验与年龄有一定的相关性，即低龄驾驶人往往也是驾驶经验不足或驾驶里程较短的新手[3]。每个国家的交通事故统计数据均显示，经验不足的驾驶人和新驾驶人拥有较高的事故率。

1.2亮度

光线过强或过弱都会引起视觉疲劳。瞳孔会由于光线突然变强而产生强烈的收缩。如果瞳孔长时间地强烈收缩，虹膜的括约肌就会产生疲劳，从而引起中枢神经紧张，最终导致视疲劳。如果所处的环境的光线太弱，会由于视网膜的照度不够，物体的对比度下降，导致视物费力、视神经紧张，增加睫状肌疲劳，引起视疲劳。

1.3外部交通环境与相对运动速度

外部交通环境（如一天中的不同时段、道路类型、通道宽度等）以及车辆的运动速度等因素同样会对驾驶人的视觉特性有显著的影响，最终影响驾驶人的跟驰、换道行为以及相应的行车安全性。

2.高速公路隧道环境对驾驶员注视特性的影响

眼睛是人体中十分重要的感觉器官，它虽然体积比较小，但眼睛获取了大概80%的外界信息。驾驶人在驾驶过程中常常伴随着复杂的心理、生理变化，同时有关道路、车速、环境等信息都是靠驾驶员的注视获取的，最终完成加工和反馈的过程[4]。本文主要讨论高速公路隧道环境对驾驶员注视特性的影响，分别从瞳孔直径大小、注视点和注视时间及次数三部分进行论述。

2.1瞳孔直径大小

吉林大学乔飞艳[5]通过大量的隧道路段实验，采用Smart Eye 眼动仪记录驾驶员在隧道路段行驶时的视觉数据。通过使用Acknowledge软件、EXCEL软件和SPSS for Windows软件分析了不同长度隧道环境下，驾驶员的瞳孔直径变化情况。得出结论：不同长度隧道驾驶员瞳孔直径均值之间的关系为：非隧道路段<短隧道<中长隧道<长隧道，即随着隧道长度的增加，驾驶员的瞳孔直径均值也增加。

长安大学丁光明[6]使用头部的眼动测试装置获得9名不同年龄、不同驾龄男性驾驶员通过特长隧道时的视觉特性数据，再利用EDF Data View对数据进行初处理，最后用SPSS for Windows 15.0对试验数据进行统计和分析处理。通过建模得出驾驶员在隧道入口段、洞内行车段和出口段的瞳孔面积变化情况：由于在隧道外的路段内光照等条件没有发生明显变化，因此驾驶人瞳孔面积有小量的变化，仅围绕某一数值呈现小幅度波动，变化平稳；进入隧道后，环境照度突然降低，驾驶员为增加进入眼睛光线，会使瞳孔面积迅速增大以适应环境照度变化，这种变化曲线呈指数增长趋势；在进入出口段之前，驾驶员的瞳孔面积已经开始迅速减小，不同人之间的变化幅度差异较明显。

2.2注视点

交通运输部田晶晶[7]等人采用Smart Eye眼动仪，选取24条不同隧道，获取驾驶员在经过不同等级隧道时的视觉特性参数，并采用 K－均值聚类法对车辆行驶过程中驾驶员感兴趣区域进行聚类分析，将车辆前进过程中驾驶员的视野平面划分为8个不同注视区域。在驾驶员注视区域划分结果的基础上，将不同隧道环境下驾驶员注视区域的分布情况进行对比。通过SPSS分析软件对车辆在经过短隧道、中长隧道和长隧道过程中驾驶员的注视点在各个不同区域的分布进行统计。通过分析得出：由于驾驶员在短隧道环境下的视认难度系数较高，因此在短隧道环境下驾驶员的注视区域主要集中于车辆前进方向的正前方；在中长隧道环境下，驾驶员在长隧道环境下注视点分散于不同的注视区域。

长安大学江治东[8]通过研究试验数据，结合车辆结构，运用K均值聚类，将驾驶人的前方视野平面划分为8个区域，得出隧道内驾驶员注视点的分布大小，结论表明：在隧道的入口段和出口段驾驶人的左方和右方视觉分布比隧道中间段和正常行驶路段稍微高一些。江治东运用马尔可夫过程理论研究分析了驾驶员在隧道入口段、洞内行车段以及出口段的视觉注意转移概率，得出以下结论：①任何区域转向自身区域的概率都是较高的。②某区域转向另一个区域的概率与视觉分布有关，即转向正前方这类分布最多的概率都是很高的。转向驾驶仪器这类分布较少的区域概率都是较低的。③某个区域转向另一个区域的概率与空间位置的距离有很大关系，例如，前面远方转向正前方的概率远远大于前面远方转到驾驶仪器。

2.3注视时间及次数

长安大学刘浩学[9]整理分析被测试者分别在非隧道段、特长隧道段、以及隧道段各段环境中的累积注视时间占总时间的百分、平均注视时间及注视持续时间。通过分析比较得出以下结论：①特长隧道各段驾驶人累积注视时间均大于非隧道段，其中在特设灯光带段最高，出口段小于特长隧道段；差异性分析表明隧道内各段及各处灯光带之间的累积注视时间差异性均不显著。②非隧道段驾驶员平均注视时间小于特长隧道段，通过差异性分析表明，特长隧道各段驾驶员的平均注视时间均高于非隧道段，隧道内各段及各处灯光带间平均注视时间均不存在显著性差异。③驾驶人在各路段均有最高比例的短时间注视持续时间，除了0-100ms时段外，驾驶人在特长隧道各段的注视持续时间百分比均大于非隧道段，此外长时间注视持续时间百分比在入口段最高，短时间注视持续时间百分比在出口段最高。

3.改善与建议

（1）将隧道入口路上标志改为太阳能主动发光标志，从而提高标志视认性；应该提高较重要交通标志的反光等级，保证不小于工程三级以上，同时应做好平时的维护保养工作，从而使夜间的视认性得到保障。

（2）设置立体型交通信息系统，即在路面设置与路上内容一致的交通标线，如限速标线，以降低夜间驾驶员视认失误的概率。

[1]王建, 赵明龙.驾驶员视觉特性与心理因素对交通安全的影响[J].学术论坛,2010, 8:180-180.

[2]马勇,付锐.驾驶人视觉特性与行车安全研究进展[J].中国公路学报,2015, 28(6):82-94.

[3]杨锋.特长隧道内非充分照明环境对驾驶员的生理影响研究[D].内蒙古：内蒙古农业大学,2014.

[4]Geoffrey Underwood, David Crundall, Peter Chapman. Selective searching while driving:the role of experience in hazard detection and general surveillance[J]. Ergonomics, 2002, 45(1) 1-15.

[5]乔飞艳.高速公路隧道路段对驾驶员视觉及心率影响规律研究[D].吉林：吉林大学,2012.

[6]丁光明.高速公路隧道环境对驾驶人生理及心理影响研究[D].西安：长安大学,2011.

[7]田晶晶,李世武.高速公路隧道环境对驾驶员注视特性的影响[J].江苏大学学报,2016,37(3):264-267.

[8]江治东.高速公路隧道路段驾驶人视觉注意转移规律研究[D].西安：长安大学,2015.

[9]刘浩学.高速公路特长隧道驾驶人眼动注视特性研究[D].西安：长安大学,2011.

王蓉 (1994-)，女，山西运城人，在读硕士，主要从事交通安全研究方面的工作。