夜間會車狀態下駕駛員視覺特性研究＊

胡雁賓 賈洪飛 楊麗麗

（吉林大學交通學院 長春 130022）

0 引 言

車輛夜間會車時，駕駛員視覺特征隨著外界環境的變化而不斷變化，研究中主要以駕駛員視覺清晰度、眼點光照度等變量來表示.在實際駕駛行為中，夜間會車開啟遠光燈對駕駛員視覺特性的影響尤為嚴重，也是引發交通事故的又一主要誘因，大燈晃眼造成的視覺刺激及視覺下降，駕駛員出現眩光等不適感，視覺特性也隨之發生變化.眩光是指視野中由于不適宜亮度分布，或在空間或時間上存在極端的亮度對比，以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件.視野內產生人眼無法適應之光亮感覺，可能引起厭惡、不舒服甚或喪失明視度.眩光又分為不適眩光和失能眩光，其中失能眩光會造成駕駛員視覺的迅速下降，對行車安全造成的危害較大.而與眩光有關的另一種現象是消失現象，即當某一物體（例如行人）因同時受到對向的車燈照射，而在某一相對距離內完全看不清該物，呈消失狀態，例如，站在路中心線的行人當雙向車距行人約50cm時，呈消失現象，無法辨別行人［1］.駕駛員獲取的信息約有80%由視覺提供，視覺錯誤對事故的發生也具有潛在影響，國家公安部發布數據稱我國2012年夜間交通事故有30%－40%與濫用遠光燈有關，相關調查表明有七成以上的駕駛員曾在不恰當條件下開啟過遠光燈［2］.

國內外學者關于夜間會車時駕駛員視覺特性已進行許多研究，包括對駕駛員視覺關注焦點的移動規律、視場范圍和障礙物遮擋等方面的研究［3］；對駕駛員動態視野與行車安全可靠度進行研究，建立駕駛員動態視野行為模式來研究駕駛員視覺特性［4］；以及利用虛擬場景技術對駕駛員發覺障礙物的能力和按鈕位置對駕駛員視覺行為及安全感的影響進行的研究［5－8］.以上研究主要集中在靜態視覺特征和虛擬場景條件下的動態視覺特征研究2個方面，開展真實交通場景條件下的動態視覺特征研究的較少.

該研究通過實驗模擬夜間會車時開啟遠光燈狀態下駕駛員視覺特性變化，探討駕駛員視覺特性相關參數的測量方法，對模擬實驗得到的相關數據進行分析，研究會車車距、駕駛員視覺效果、行人特征、眼點光照度等各個變量之間的聯系，重點探究隨著會車車距的逐漸變化，駕駛員視覺清晰度和眩目感受的一系列變化過程以及駕駛員對不同衣著顏色行人的辨識程度變化.

1 實驗方法與數據采集

1.1 實驗方法

選取道路平坦、燈光照度不高于4lx、光亮分布相對均勻的道路，考慮到車燈照射距離和車輛行駛中的基本間距，選擇車輛交錯排列相距150 m作為初始狀態（見圖1），使兩車均開啟遠光燈，模擬道路環境中兩車會車情景.

圖1 測量初始狀態

如圖2所示，駕駛員觀測行人的眼點分布呈長方形長條狀，眼點隨著行人位置的變換和駕駛員身體的擺動而落于分布范圍的不同位置，在實際測定中選取視覺效果最差的眼點進行觀測.實際測定表明，在車距較大時（見圖3a））觀察圖景視覺效果最差，車距較小時（見圖3b））觀察圖景視覺效果最差.下面對眼點移動選取產生的誤差進行探究.

圖2 眼點變換、行人與車相對位置

圖3 行人與遠光燈相對位置

如圖4所示，選取2車橫向縱向中心c為行人基準位置，a，b點與c點位于基準線的同一條垂線上，a點為AE與基準線交點，觀察圖景見圖3a）；b點為AF 與基準線交點，觀察圖景見圖3b）.

車距較大時（見圖4a）），a，b，c點相距很小，駕駛員稍有視覺移動就會有圖景的變化，此時選用AE線或AF作為觀察視線誤差均較小.車距較小時（見圖4b）），a，b，c點相距較大，且a，c間距離比b，c間距離大，即選擇AF作為觀察實現比AE的誤差要小.因此長車距使用圖3a），短車距使用圖3b）的誤差是相對較小的.

圖4 眼點移動與車距的關系

1.2 數據采集

以10m為單位縮短會車車距并變換行人衣著顏色，在車距為10～150m內的15次測定中，每個車距條件下都測定了行人著裝10種顏色和眼點光照度的數據.行人條件包括離車距離（隨車距調整為車距一半）和衣著顏色（共10種），在眼點處觀測不同的視覺現象及眩光感受評出相應等級，對于清晰度分為A，B，C，D級別，A為看不清，D為可以看清，B，C介于兩者之間.

其中，車距與眼點處光照度的關系見圖5.

圖5 車距與眼點處光照度關系

2 實驗結果分析

2.1 車距與視覺清晰度關系分析

根據測定數據散點圖的分布，見圖6，可知車距與視覺清晰度呈如下變化.

圖6 不同行人衣著顏色條件下駕駛員視覺清晰度與車距的變化關系

在車距大于100m時，視覺清晰度較高，此時由于對方車輛遠光燈對人形、己車駕駛員影響很小，且有一定的環境光照亮人形，故此時比較清晰；在車距進一步縮小至50m左右時，此范圍內出現消失現象，即雖然對方車輛遠光燈還沒有對己車駕駛員的視覺產生明顯刺激，但是駕駛員視覺功能已經下降，無法看清行人；在車距進一步縮小至30m左右時，此范圍內視覺清晰度有略微的提升，此時消失現象的效果有所下降，而對方車輛遠光燈對己車駕駛員視覺刺激沒有達到產生炫目的程度；當車距縮減至20m左右時，對方車輛遠光燈對己車駕駛員視覺影響明顯上升，駕駛員開始出現炫目，無法看清行人；當車距為10m左右時，一部分行人（身著特定顏色）可被看清，這是由于此時行人距車較近，而且遠光燈己將行人照亮，有利于觀察到一部分行人.

2.2 行人特征與視覺清晰度關系分析

行人的身材、著裝、高矮等都對駕駛員對行人的視覺感受有所影響，實驗中行人位置持續在兩車中央，有利于使車與特定行人保持在同一比例，減小人形變化對觀察效果的影響.在保證行人其他特征不變的條件下，變換行人著裝的色彩，重點探究行人衣著顏色對駕駛員視覺的影響.實驗中行人衣著顏色選取黑、白、灰、紅、橙、黃、綠、藍、紫、粉共10種類別，以A，B，C，D作為人形清晰度的等級劃分.見圖6，行人衣著顏色在車距最遠端和最近端的影響較為明顯.

車距在大于100m時，在圖3a）情形下觀察，雖看不清具體顏色，但是人形遮擋光線后形成的“黑色區域”寬度仍不相同，有的顏色黑色擋影較窄，有的較寬，但是均處于C級左右水平，影響很小，幾乎可以不計.

車距小于40m后，衣著顏色已開始產生影響，在小于20m后有較為明顯的區分，這是由于人形反射己車遠光燈光線，實驗中將己車遠光燈切換為近光燈時，所有人形幾乎無法看清.其中，黑色、灰色等反射效果差，人形清晰度最差；白色、橙色、黃色、粉色清晰度較好.行人著反光衣對駕駛員視覺清晰度的提高有明顯的作用，可以持續保持在C級以上、一段距離內持續保持在D級的穩定效果.

2.3 車距、眼點處光照度與失能眩光程度關系分析

行車中常見的失能眩光方式為大燈晃眼與消失現象.

大燈晃眼為發生于兩車夜間相向行駛時，對方車輛開遠光燈，車距為40～50m左右時大燈燈光對駕駛員的視覺和心理均產生刺激和引發不適感的現象.根據在常見路燈條件下大燈晃眼實驗數據，40～50m左右時駕駛員眼點處照度大于10lx，眼睛受到一定刺激；不大于30m時駕駛員眼點處照度迅速增加，晃眼的不適感進一步增加且出現視覺下降，引發失能眩光.

消失現象發生于兩車夜間相向行駛時，兩車均打開遠光燈，在車距為100m左右時兩車司機均無法看清兩車中央一定范圍內行人的現象.根據實驗數據，從車距100m左右時開始，消失現象將會一直持續至車距減少至50m左右，即消失現象與大燈晃眼有一部分的重疊距離，十分危險；且在50m左右保留有消失現象的同時，開始產生對駕駛員的視覺刺激，危險最大.

3 結束語

車輛在夜間會車時開啟遠光燈，駕駛員的視覺特性會發生改變，從車距100m左右分別經歷消失現象與大燈晃眼，駕駛員視覺清晰度和失能眩光程度均有不同程度的變化.在會車車距較近時，橙、黃等顏色的服裝或反光衣有利于提高駕駛員對行人的視覺清晰度，駕駛員在夜間會車時若遇到對方車輛開啟遠光燈的情況需及時調整己車燈光并注意前方行人運動狀態.研究夜間會車時駕駛員的視覺特性變化為駕駛員失能眩光防控與測障系統等技術的研發設計提供參數閾值和理論基礎.

［1］李 江.交通工程學［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［2］中華人民共和國交通部.公路交通安全設施標準匯編［M］.北京：人民交通出版社，2013.

［3］楊建國，肖永劍，王兆安.交通微觀仿真中的駕駛員視覺感知模型［J］.系統仿真學報，2005，17（10）：2437－2441.

［4］張殿業.駕駛員動態視野與行車安全可靠度［J］.西南交通大學學報，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］閆國利，田宏杰，張仙鋒.汽車駕駛行為的眼動研究［J］.心理科學，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.