公路隧道出入口遮阳棚对驾驶人明暗适应能力的影响

2022-05-30赵郁

中国公路 2022年6期

赵郁

（唐山市交通运输综合行政执法支队公路工程质量执法大队，河北唐山 063000）

隧道是道路上的特殊路段。隧道外部和内部的光照亮度有显著差异。驾驶人在驾驶车辆驶入和驶出隧道时会产生“黑洞”和“白洞”效应，在车速较快的情况下，上述效应极易导致驾驶人视觉功能的降低，由此引发的反应时间的不足，从而诱发交通事故[1-3]。

为了改善隧道内外部的亮度差异，降低光照强度剧变对驾驶人所造成的视觉冲击，延长驾驶人的视觉调整时间，通常采取一定的减光措施降低隧道洞口附近区域的光照亮度，缓和隧道洞口内外的亮度差异，实现明暗环境的顺利过渡，改善行车环境，保障行车安全[4]。遮阳棚是最常采用的减光设置，从数据分析的角度定量说明遮阳棚对驾驶人明暗适应能力的影响。

一、试验方案

选择两段包含有隧道的公路路段作为试验路段。两个试验路段上的隧道长度、宽度、内部照明条件基本一致，主要差异在于一个路段上的隧道出入口处设置有遮阳棚，另一个路段上的隧道出入口处未设置遮阳棚。试验路段应至少包含隧道入口前和出口后1km的正常路段，以保证能完整采集到驾驶人的明暗适应过程。

选择8名经验丰富的驾驶人作为测试对象，驾驶同一辆汽车在两个试验路段上行驶。行驶过程中，利用眼镜式眼动仪记录驾驶人的眼动数据，获得其瞳孔直径。

根据眼动数据的质量筛选试验样本，最终获得8个隧道出入口有遮阳棚的试验样本和6个隧道出入口无遮阳棚的试验样本。

中华人民共和国行业标准《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）明确给出了隧道照明段的亮度与长度图。在对试验数据进行处理时，应按照该标准以行驶长度数据为基准对使用隧道的整个过程进行路段划分，如图1所示。

图1 隧道使用过程中各照明段亮度与长度图

对比分析有无遮阳棚时，使用临近段和入口段数据进行隧道入口处分析；使用出口段数据进行隧道出口处分析。

二、有无遮阳棚条件的对比分析

（一）评价指标选择

有遮阳棚的隧道对驾驶人的视觉冲击应该比没有遮阳棚的对驾驶人的视觉冲击要小。这主要体现在驾驶人驶入隧道和驶出隧道时对光照强度变化的适应性上。为了表征这一点，考虑利用驾驶人眼动数据中的瞳孔直径、注视、扫视、眨眼等基本指标来分析[5，6]。

通过对实际数据的分析，发现驾驶人瞳孔直径的变化在有遮阳棚和无遮阳棚条件下的差异最为显著，如图2所示。

图2 隧道出入口有无遮阳棚条件下的驾驶人瞳孔直径变化

由图2可知，有无遮阳棚条件下，驾驶人瞳孔直径的变化率和所需的明暗适应时间有显著差异。因此，选择驾驶人瞳孔直径的变化率和驾驶人所需的明暗适应时间作为评价遮阳棚对驾驶人明暗适应改善情况的指标。

其中，驾驶人瞳孔直径变化率是指进入或离开隧道时，驾驶人瞳孔直径的平均变化速度；驾驶人明暗适应时间是指进入或离开隧道时，驾驶人瞳孔开度适应亮度改变所需要的时间。

（二）驶入隧道时

驶入隧道时，有无遮阳棚条件下的驾驶人的暗适应时间及瞳孔直径变化率（此时为上升速度）如图3所示。

图3 隧道入口有无遮阳棚时的驾驶人明暗适应能力

有遮阳棚的隧道入口，驾驶人的暗适应较快。有遮阳棚时，平均暗适应时间为16.84s，平均瞳孔直径上升速度为0.13mm/s；无遮阳棚时，平均暗适应时间为20.28s，平均瞳孔直径上升速度为0.12mm/s。平均明暗适应时间和瞳孔直径变化率的数值说明，有遮阳棚的隧道入口驾驶人驶入隧道平均明暗适应时间较短，上升速度较快，遮阳棚起到了促进驾驶人明暗适应过程的良好作用。

（三）驶出隧道时

驶出隧道时，有无遮阳棚条件下的驾驶人的暗适应时间及瞳孔直径变化率（此时为下降速度）如图4所示。

图4 隧道出口有无遮阳棚时的驾驶人明暗适应能力

有遮阳棚的隧道入口，驾驶人的暗适应速度较快，视觉调整时间稍有优势。有遮阳棚时，平均明适应时间为13.17s，平均瞳孔直径下降速度为-0.19mm/s；无遮阳棚时，平均明适应时间为14.72s，平均瞳孔直径上升速度为-0.16mm/s。从整体上来看，有遮阳棚的隧道出口，驾驶人驶出隧道平均明暗适应时间较短，下降速度较快，遮阳棚起到了促进驾驶人明暗适应过程的良好作用。

统计研究表明，人眼的视觉适应特征，暗适应比明适应反应过程更复杂，所需要的反应时间更长。由此应该得出，驶入隧道的适应时间应该大于驶出隧道的适应时间，且隧道入口处的遮阳棚效用要大于隧道出口处的遮阳棚效用。试验所得结果与理论研究结论匹配，驶出隧道的明适应时间（有无遮阳棚条件下）均小于驶入隧道时的暗适应时间，验证了驾驶人明适应比暗适应要快。