驾驶员视点在路段人行横道上的分布特性研究

吴立新,严贵龙

(吉林建筑大学 交通科学与工程学院，吉林 长春 130000)

1 实验设计

1.1 实验条件的确定

考虑到气候条件的影响，本文选择在夏季晴朗的工作日时间段，选取长春市车流和人流较大且满足实验要求的自由大路中东市场路段和博学路迅驰广场路段作为实验路段，该路段为有中央分隔带的双向6车道及双向4车道，共包含6处无信控人行横道，可提供充足的样本量，实验地点场景如图1所示。

选择3名身体状态良好、驾龄1年以上的驾驶员进行实地行车实验，实验设备包括DIkablis眼动仪、D-Lab软件、正弦逆变器以及普通轿车1台。实车试验分别在白天(08:30—09:30)和傍晚(05:00—07:00)进行，为了保证实验的准确性，眼动仪需要完成校准程序。实验过程中，驾驶员佩戴眼动仪以正常状态驾驶车辆行驶时应避免移动眼动仪或头部大幅度晃动，最终以3名驾驶员的眼动指标均值作为实验结果来进行分析。

图1 试验场地实景图

1.2 实验参数的选取

根据无信控路段人行横道的情况以及预试验时的实际特点，在进行眼动实验时，通过对驾驶员注视点的分布情况，可以直观简单地将注视区域划分为5个部分，如图2所示。

图2 自由大路路段驾驶员注视区域划分

反映驾驶员视点分布指标的包括注视热点图、注视路径图、注视阴影图，每个样本图都可以直观反应驾驶员视点在兴趣区域注视时间的长短，可以反应驾驶员在通过人行横道的重点关注对象。

1.2.1 注视热点图

注视热点图是反映视点扫视运动的可视化图形。扫视是在特定的时间内积累起来并在图形中显示为彩色的云点，注视热点图的颜色范围从绿色到红色，简短的扫视以绿色显示，随着视点停留在该区域的时间增长，颜色变化过程就从绿色到黄色再到红色,如图3所示。

图3 注视热点图

1.2.2 注视路径图

注视路径图是表示视点运动的过程。当视点从一个固定位置跳到另一个固定位置时，就会出现一条直线，注视的固定位置用圆圈表示，固定时间越长，圆圈越大，如图4所示。

图4 注视路径图

1.2.3 注视阴影图

注视阴影图是反映视点兴趣区域的图形。在注视阴影图中，由于瞳孔的反光运动与黑色图层叠加，形成了明暗相间的区域。在一个区域停留的时间越长，该区域就变得越透明,如图5所示。

图5 注视阴影图

由图3—图5可见，在路段人行横道处，驾驶员视点更关注的是过街行人和人行横道两侧的情况，所以，针对此现状，此次试验选取了注视时间和注视次数2个参数作为实验指标对驾驶员的视点分布特性进行分析。

2 路段人行横道驾驶员视点分布特性

在路段人行横道处，当过街行人量较大时，驾驶员会对前方道路的信息需求较为强烈且紧张程度也会增大，主要表现为注视次数、注视时间增多及瞳孔直径增大等。注视次数是指在选定的时间间隔内驾驶员在人行横道上的注视点数目，平均注视次数则是在每个人行横道注视点数目的平均值。注视时间是指驾驶员对人行横道所有注视持续时间总和，平均注视时间是指驾驶员对人行横道所有注视持续时间的平均值。

2.1 注视次数及时间的分布

根据图1对路段视点区域的划分，通过实车试验，得到白天、夜间驾驶员的视点分布数据。分别对3名驾驶员的注视次数、注视时间总和求均值，用均值代表驾驶员视点在人行横道上的注视次数、注视时间。白天和夜间条件下，驾驶员平均注视次数分布如图6所示，驾驶员平均注视时间分布如图7所示。

图6 平均注视次数分布图

图7 平均注视时间分布图

通过图6、图7中的数据分析发现，驾驶员在驾驶车辆时，视点在道路中心区域的注视频率最高，并且总是较频繁的关注道路中心区域及车辆右侧的区域，这种现象在白天和夜间还存在一定差异。白天驾驶员驾车通过人行横道时，视点在人行横道中心区域的注视时间占总时间的34%，而夜间占51%；白天在中心区域注视次数占总次数的45%，夜间占48%。由此可见，在亮度下降的情况下，驾驶员显得更为谨慎，且照度越低越明显。白天和夜间在不同区域的注视时间分布如表1所示。

表1 注视时间百分比 %

2.2 瞳孔面积的变化

从眼动仪获取的数据中发现，驾驶员在通过人行横道时，视点从正常行车路段向施划人行过街横道路段部分过渡过程中的瞳孔面积瞬间增大。驾驶员白天瞳孔面积变化如图8所示，夜间瞳孔面积变化如图9所示。

根据瞳孔变化可以得出驾驶员视点的集中程度。由图8、图9中的数据分析可以看出，当驾驶员行车通过人行过街横道路段时，自身的紧张程度会随之提高。因为过街行人的行为存在不确定性，所以驾驶员需要时刻注意他们的过街行为，这也就是为什么驾驶员在驾车通过人行横道时瞳孔面积突然增大的原因。白天与夜间驾驶员在通过人行横道时的瞳孔面积变化同样存在差异，在正常路段，夜间通过时瞳孔面积相比白天的瞳孔的面积增加了65.3%，在人行横道处，夜间瞳孔面积相比白天的瞳孔的面积增加了67.4%，驾驶员瞳孔面积变化情况如表2所示。

图9 夜间瞳孔面积变化图

表2 瞳孔面积(像素)

3 结 论

通过实车试验结果表明，驾驶员在行车通过人行横道时，视点主要集中在中心区域及车辆右侧的区域，由于车辆的遮挡，对于另一侧的区域的行人信息会忽视或减少。另一方面，驾驶员在通过人行横道时，其瞳孔面积的增加会体现出驾驶员的紧张程度;其次，通过数据显示，白天和夜间的紧张程度也表现了很大的差距。主要表现为以下几个方面：

1)驾驶员在通过人行横道时，白天和夜间视点在中心区域的注视时间比分别占到了34%和51%，在右侧区域占到了45.3%和34.7%。

2)驾驶员从正常路段向人行横道处过渡时，白天瞳孔面积的变化率达到44.4%，夜间变化率达到26%。

3)夜间驾驶员的视点分布较为集中，正常路段的瞳孔面积变化率达到65.3%，人行横道处变化率达到67.4%，与白天相比驾驶员的紧张程度有所增加。

通过研究总结驾驶员视点在无信控路段人行横道上的分布特点，为交通管理控制部门提供改善参考依据。