无信控路段行人过街处驾驶员眼动参数分析

严贵龙，吴立新，李晶晶

无信控路段行人过街处驾驶员眼动参数分析

严贵龙，吴立新，李晶晶

（吉林建筑大学，吉林 长春 130000）

昼夜不同光照条件会对驾驶员视觉特性产生影响。通过驾驶员佩戴眼动仪在白天早高峰和夜间晚高峰时段通过施划过街人行横道路段的实地行车实验，获取驾驶员在不同情况下的眼动参数，分析路面条件和光照条件对驾驶员视觉特性的影响。研究结果可以为城市道路无信控路段行人过街的设置提供参考依据。

无信号控制路段；行人过街；视觉特性；眼动研究

1 引言

驾驶员在行车过程中约有80%的信息由视觉获取，主要是依靠眼睛来判断道路交通状况，利用眼动仪对驾驶员在通过无信控路段人行横道处的视点进行采集分析，对提高城市道路行人过街安全有着非常重要的意义。

国内外的相关学者利用眼动仪进行了大量研究，张杰[1]利用Smart-Eye Pro智能眼动仪对驾驶员在不同平曲线的视点分布特性进行研究；李之红[2]采用SMI Iview X眼动仪分析城市道路实车测试过程中驾驶员的注视行为，提出基于马尔可夫过程的驾驶员视点转移模型；李俊德等人[3]利用眼动仪对驾驶员明暗适应距离进行研究，为隧道明暗过渡段的照明设计提供参考依据；VALERIA等人[4]研究瞬时速度和视觉注视的频率对驾驶员行为的影响，得出驾驶员在道路施工区域看临时标识与永久标识的频率相近。本文通过实车试验，分析驾驶员通过人行横道时的视点分布规律，研究成果可以为城市道路无信号控制路段人行过街横道的合理设置提供参考。

2 实验目的和原理

2.1 实验目的

通过在施划人行过街横道线的道路上进行实地行车试验，记录白天早高峰和夜间晚高峰时段驾驶员通过无信控 路段人行过街横道处的眼动数据，分析驾驶员的昼夜眼动 特性差异，总结驾驶员在无信控路段人行横道上的视点分布规律。

2.2 实验原理

注视是指将眼睛的中央凹对准某一物体一段时间的历程，在驾驶员眼动研究中可以用来探讨内在认知过程，识别交通环境的某个特征。驾驶员依据自身驾驶习惯通过选定路段的人行横道处时，由于受到道路条件、交通条件、光照环境和行人过街行为等因素的影响，其眼动指标和视点分布都会发生一定的变化。因此，通过驾驶员在实车试验过程中佩戴眼动仪，获取驾驶员的视觉特性参数，使用软件对眼动数据进行分析处理，就可以探究驾驶员在不同情况下通过人行过街横道时的眼睛注视行为的规律。

3 实验方案

3.1 实验设备

实验设备主要包括德国Ergoneers公司所生产的Dikablis眼动仪、D-Lab数据分析软件、实验车辆、摄像机、正弦逆变器等，如图1所示。

图1 实验设备

3.2 实验时间与地点

选取位于长春市净月商业圈的博学路作为试验路段，其机动车流量和人流量均较大。在正常气候条件、能见度良好情况下白天07：00—09：00早高峰时段和夜晚18：00— 20：00晚高峰时段进行实地行车实验。4名驾驶实验人员身体状态良好，驾龄均在1年以上，在实验前有充足的休息时间。

3.3 实验准备

通过实验前的多次踏勘，选择确定了合适的摄像机架设地点，能够清晰拍摄到车辆通过路段过街人行横道前后50 m范围的交通状况，参与实验人员全部完成眼动仪使用及实验过程中注意事项的培训。在驾驶员做好开车的准备工作后，为驾驶员佩戴眼动仪，如图2所示。启动D-Lab软件，对眼动仪进行校准，校准完成后驾驶员应尽可能保持眼动仪不发生大的位移。准备工作完成后，即可开始实验，实验过程中被试者要以正常的驾驶心态和行为操纵车辆。

图2 实验驾驶员佩戴眼动仪

在研究驾驶员视点分布规律时，采用将驾驶员的视觉区域进行划分的方法，能够更加准确有效地对视点分布进行定位[5-6]。通过视点分布模拟实验，将驾驶员在人行横道上的视觉区域进行划分，如图3所示。

图3 博学路路段驾驶员注视区域划分

4 实验数据的采集与分析

眼动仪配置的D-Lab软件具有Plan、Measure、Analysis等功能，驾驶员的眼动参数由眼动仪获取后，经软件分析可以得到相关数据数值和变化图。在驾驶员行车实验的同时架设摄像机进行录像，对获取的数据进行分析整理，得到博学路两处施划过街人行横道线路段白天和夜间高峰小时人流量和高峰小时车流量，如表1所示。

表1 高峰小时流量

路段1路段2 白天夜间白天夜间 高峰小时人流量/人260274286319 高峰小时车流量/（辆/小时）1 7181 9271 9542 108

由表1可以看出，这两处路段的夜间高峰小时车流量和人流量相对于白天均有所增加，但增加流量不大，可以认为主要是昼夜光照条件的变化使得驾驶员的眼动参数发生变化。

4.1 驾驶员视点分布图

通过对实验获取数据的分析处理，得到反映驾驶员视点在不同光照条件下的注视热点图、视点分布路径图及视点分布阴影图，如图4、图5、图6所示，左侧为晚高峰夜间时段，右侧为早高峰白天时段。

注视热点图的颜色变化表示视点停留在该区域的时间长短。简短的扫视以图4中外围的灰色显示，随着视点停留在该区域的时间增长，颜色变化从外围的灰色到白色再到最里面的深灰色。可以看出，昼夜驾驶员注视区域发生变化，白天驾驶员注视区域较分散，夜间驾驶员视点范围集中，且更加关注路面上的物体和车内仪表盘。

图4 昼夜注视热点对比图

图5 昼夜注视路径对比图

图6 昼夜注视阴影对比图

注视路径图的固定位置用圆圈表示，固定时间越长，圆圈越大，同时可以从图中获取驾驶员视点在短时间内的注视路径。图5可以反映出驾驶员在夜间的注视点比较密集，白天较为分散。

视点在一个区域停留的注视时间越长，注视阴影图中该区域就变得越透明。实验结果表明，无论白天还是夜间，驾驶员在通过人行过街横道时的视点主要集中在中心区域和车辆行驶方向的右侧区域。

4.2 瞳孔面积

瞳孔会随着外界光照强度和自身心理状态发生变化，国内外很多文献均把瞳孔大小作为反映驾驶员心理状态指标，一般认为瞳孔越大，则被试者的心理越紧张[7]。从眼动仪的实验数据中发现，当驾驶员驾驶车辆通过人行横道时，白天和夜晚的瞳孔面积都有瞬间增大的变化，如表2所示。

表2 驾驶员瞳孔面积（像素）

环境路段 正常路段过街人行横道变化率/（%） 白天55070021.4 夜间1 5872 14626.0 变化率/（%）65.367.4—

从表2可以看出，驾驶员从正常路段向施划人行过街横道路段行驶过程中瞳孔面积增大，白天和夜间的变化率分别为21.4%和26.0%；昼夜驾驶员的瞳孔面积变化更大，正常行驶路段夜间较白天提升了65.3%，而在施划人行过街横道处瞳孔面积夜间较白天提高了67.4%。由此可见，光照强度的变化和路面标线的施划，都可以使驾驶员的紧张程度提高、瞳孔面积增大。

5 结论

驾驶员在昼夜不同光照条件下通过无信号控制的路段人行过街横道时，紧张程度和注意力会提升，视点分布会发生变化。白天驾驶员注视区域较分散，夜间驾驶员视点范围集中，无论昼夜视点均主要分布在道路的中心区域及右侧区域；光照强度的变化和路面标线的施划，都会使驾驶员的紧张程度提高，瞳孔面积增大，昼夜驾驶员的瞳孔面积变化率更大。

［1］张杰.基于眼动仪的驾驶员视点分布特性研究［J］.湖南交通科技，2012，38（4）：153-155，170.

［2］李之红.基于实车眼动实验的驾驶员注视行为建模分析［J］.科学技术与工程，2018，18（11）：312-317.

［3］李俊德，冉涛，廖疆平，等.基于瞳孔直径变化的隧道明暗适应距离分析［J］.公路交通科技（应用技术版），2019，15（8）：197-200.

［4］VALERIA V，ARIANNA B，ANFREA S，et al.Road sign vision and driver behaviour in work zones［J］. Transportation Research Part F：Psychology and Behaviour，2019，60（1）：474-484.

［5］杨运兴，陈芳.山区高速公路空间郁闭度对驾驶员视觉及生理指标的影响［J］.安全与环境学报，2019，19（3）：881-886.

［6］宋婉璐，王奎元，谭婷，等.干路绿化带特性对驾驶人视觉影响评价研究［J］.交通运输研究，2019，5（1）：57-64.

［7］杨运兴，陈芳.山区高速公路边坡路段驾驶员视点分布特征研究［J］.公路交通技术，2018，34（4）：102-106.

U491.52

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.024

2095－6835（2020）08－0062－02

〔编辑：王霞〕