隧道環境對駕駛員注視特性的影響

【摘 要】公路隧道的特殊環境會影響駕駛員的注視特性，進而影響駕駛行為。從影響駕駛員視覺特性的因素出發，總結目前隧道環境對駕駛員注視特性影響的國內外研究現狀。并在目前所得的研究成果基礎上，提出對隧道環境的改善與建議。

【關鍵詞】注視特性；公路隧道；駕駛行為

引言

交通系統是由人、車、路和環境構成的復雜系統，要減少交通事故發生，必須協調交通系統中的各個因素，提高交通系統的協同性[1]。車輛行駛過程中駕駛員實時感知不同的交通信息， 根據統計分析可知， 各感覺器官給駕駛員提供交通信息數據的比例如下：視覺為 80%， 聽覺為14%，觸覺為2%，味覺為2%，嗅覺為2%，可見駕駛員主要依靠視覺獲取交通信息。

在汽車前進過程中，由于駕駛員信息獲取不足或者未獲取到重要信息而導致嚴重交通事故的可能性非常大，因此十分有必要開展對駕駛員視覺特性方面的研究[2]。

1.駕駛人視覺特性的影響因素分析

1.1 駕駛員年齡及駕駛經驗

駕駛員年齡及駕駛經驗因素的研究：由于各國對于申請駕駛執照均有最低年齡限制，因此駕駛經驗與年齡有一定的相關性，即低齡駕駛人往往也是駕駛經驗不足或駕駛里程較短的新手[3]。 每個國家的交通事故統計數據均顯示，經驗不足的駕駛人和新駕駛人擁有較高的事故率。

1.2 亮度

光線過強或過弱都會引起視覺疲勞。瞳孔會由于光線突然變強而產生強烈的收縮。如果瞳孔長時間地強烈收縮，虹膜的括約肌就會產生疲勞，從而引起中樞神經緊張，最終導致視疲勞。如果所處的環境的光線太弱，會由于視網膜的照度不夠，物體的對比度下降，導致視物費力、視神經緊張，增加睫狀肌疲勞，引起視疲勞。

1.3 外部交通環境與相對運動速度

外部交通環境（如一天中的不同時段、道路類型、通道寬度等）以及車輛的運動速度等因素同樣會對駕駛人的視覺特性有顯著的影響，最終影響駕駛人的跟馳、換道行為以及相應的行車安全性。

2.高速公路隧道環境對駕駛員注視特性的影響

眼睛是人體中十分重要的感覺器官，它雖然體積比較小，但眼睛獲取了大概80%的外界信息。駕駛人在駕駛過程中常常伴隨著復雜的心理、生理變化，同時有關道路、車速、環境等信息都是靠駕駛員的注視獲取的，最終完成加工和反饋的過程[4]。本文主要討論高速公路隧道環境對駕駛員注視特性的影響，分別從瞳孔直徑大小、注視點和注視時間及次數三部分進行論述。

2.1 瞳孔直徑大小

吉林大學喬飛艷[5]通過大量的隧道路段實驗，采用Smart Eye 眼動儀記錄駕駛員在隧道路段行駛時的視覺數據。通過使用Acknowledge軟件、EXCEL軟件和SPSS for Windows軟件分析了不同長度隧道環境下，駕駛員的瞳孔直徑變化情況。得出結論：不同長度隧道駕駛員瞳孔直徑均值之間的關系為：非隧道路段<短隧道<中長隧道<長隧道，即隨著隧道長度的增加，駕駛員的瞳孔直徑均值也增加。

長安大學丁光明[6]使用頭部的眼動測試裝置獲得9名不同年齡、不同駕齡男性駕駛員通過特長隧道時的視覺特性數據，再利用EDF Data View對數據進行初處理，最后用SPSS for Windows 15.0對試驗數據進行統計和分析處理。通過建模得出駕駛員在隧道入口段、洞內行車段和出口段的瞳孔面積變化情況：由于在隧道外的路段內光照等條件沒有發生明顯變化，因此駕駛人瞳孔面積有小量的變化，僅圍繞某一數值呈現小幅度波動，變化平穩；進入隧道后，環境照度突然降低，駕駛員為增加進入眼睛光線，會使瞳孔面積迅速增大以適應環境照度變化，這種變化曲線呈指數增長趨勢；在進入出口段之前，駕駛員的瞳孔面積已經開始迅速減小，不同人之間的變化幅度差異較明顯。

2.2 注視點

交通運輸部田晶晶[7]等人采用Smart Eye眼動儀，選取24條不同隧道，獲取駕駛員在經過不同等級隧道時的視覺特性參數，并采用 K-均值聚類法對車輛行駛過程中駕駛員感興趣區域進行聚類分析，將車輛前進過程中駕駛員的視野平面劃分為8個不同注視區域。在駕駛員注視區域劃分結果的基礎上，將不同隧道環境下駕駛員注視區域的分布情況進行對比。通過SPSS分析軟件對車輛在經過短隧道、中長隧道和長隧道過程中駕駛員的注視點在各個不同區域的分布進行統計。通過分析得出：由于駕駛員在短隧道環境下的視認難度系數較高，因此在短隧道環境下駕駛員的注視區域主要集中于車輛前進方向的正前方；在中長隧道環境下，駕駛員在長隧道環境下注視點分散于不同的注視區域。

長安大學江治東[8]通過研究試驗數據，結合車輛結構，運用K均值聚類，將駕駛人的前方視野平面劃分為8個區域，得出隧道內駕駛員注視點的分布大小，結論表明：在隧道的入口段和出口段駕駛人的左方和右方視覺分布比隧道中間段和正常行駛路段稍微高一些。江治東運用馬爾可夫過程理論研究分析了駕駛員在隧道入口段、洞內行車段以及出口段的視覺注意轉移概率，得出以下結論：①任何區域轉向自身區域的概率都是較高的。②某區域轉向另一個區域的概率與視覺分布有關，即轉向正前方這類分布最多的概率都是很高的。轉向駕駛儀器這類分布較少的區域概率都是較低的。③某個區域轉向另一個區域的概率與空間位置的距離有很大關系，例如，前面遠方轉向正前方的概率遠遠大于前面遠方轉到駕駛儀器。

2.3 注視時間及次數

長安大學劉浩學[9]整理分析被測試者分別在非隧道段、特長隧道段、以及隧道段各段環境中的累積注視時間占總時間的百分、平均注視時間及注視持續時間。通過分析比較得出以下結論：①特長隧道各段駕駛人累積注視時間均大于非隧道段，其中在特設燈光帶段最高，出口段小于特長隧道段；差異性分析表明隧道內各段及各處燈光帶之間的累積注視時間差異性均不顯著。②非隧道段駕駛員平均注視時間小于特長隧道段，通過差異性分析表明，特長隧道各段駕駛員的平均注視時間均高于非隧道段，隧道內各段及各處燈光帶間平均注視時間均不存在顯著性差異。③駕駛人在各路段均有最高比例的短時間注視持續時間，除了0-100ms時段外，駕駛人在特長隧道各段的注視持續時間百分比均大于非隧道段，此外長時間注視持續時間百分比在入口段最高，短時間注視持續時間百分比在出口段最高。

3.改善與建議

（1）將隧道入口路上標志改為太陽能主動發光標志，從而提高標志視認性；應該提高較重要交通標志的反光等級，保證不小于工程三級以上，同時應做好平時的維護保養工作，從而使夜間的視認性得到保障。

（2）設置立體型交通信息系統，即在路面設置與路上內容一致的交通標線，如限速標線，以降低夜間駕駛員視認失誤的概率。

參考文獻：

[1]王建， 趙明龍.駕駛員視覺特性與心理因素對交通安全的影響[J].學術論壇，2010， 8：180-180.

[2]馬勇，付銳.駕駛人視覺特性與行車安全研究進展[J].中國公路學報，2015， 28（6）：82-94.

[3]楊鋒.特長隧道內非充分照明環境對駕駛員的生理影響研究[D].內蒙古：內蒙古農業大學，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]喬飛艷.高速公路隧道路段對駕駛員視覺及心率影響規律研究[D].吉林：吉林大學，2012.

[6]丁光明.高速公路隧道環境對駕駛人生理及心理影響研究[D].西安：長安大學，2011.

[7]田晶晶，李世武.高速公路隧道環境對駕駛員注視特性的影響[J].江蘇大學學報，2016，37（3）：264-267.

[8]江治東.高速公路隧道路段駕駛人視覺注意轉移規律研究[D].西安：長安大學，2015.

[9]劉浩學.高速公路特長隧道駕駛人眼動注視特性研究[D].西安：長安大學，2011.

作者簡介：

王蓉 （1994-），女，山西運城人，在讀碩士，主要從事交通安全研究方面的工作。