惡劣天氣條件下駕駛行為特性分析

謝豆豆+趙亮+舒美均

[摘 要]從駕駛員的視覺出發，通過駕駛模擬器實驗，利用眼動儀采集不同駕駛員在晴天、雨天、雪天、霧天天氣條件下的眨眼、注視、眼跳等數據，整理、分析出不同天氣環境下駕駛員的駕駛行為，得出了惡劣天氣下駕駛員容易產生急躁情緒，緊張程度增加，影響行車安全的結論

[關鍵詞]高速公路；交通安全；惡劣天氣；眼動儀

中圖分類號：U491.254 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）06-0334-01

1 惡劣天氣對高速公路行車安全的影響

1.1 惡劣天氣

惡劣天氣（severe weather）是指包括陰天、雨天、雪天、大霧、高溫、冰凍及沙塵暴等相對于晴天而言的不利天氣。在這些惡劣天氣情況下，駕駛員的情緒、視線受到很大影響。易導致追尾相撞的惡性交通事故，對高速公路行車安全產生不良影響。本文選取雨天、霧天、雪天這三種情況下行車進行分析。

1.2 雨天行車

雨天情況下的路面摩擦系數不到干燥鋪裝路面的一半，因而車輪易打滑，隨著車速增加，路面的摩擦系數急劇減，同時雨水易造成路面積水和視線不良，嚴重時將產生“水膜溜滑現象”，易造成車輛失控導致事故發生。

1.3 霧天行車

霧天對高速公路安全行車最不利。霧天能見度降低，由于視線障礙大，駕駛員可視距離大大縮短，由于景物、交通標線及前后車輛都難以辨別清楚，使駕駛員容易判斷失誤，導致發生前后車輛追尾碰撞事故。同時，霧會使光線散漫，并吸收光線，致使視物的亮度下降，影響駕駛員觀察

1.4 雪天行車

高速公路上冰雪堆積使路面變滑，汽車轉向及制動的穩定性下降，汽車操縱困難，駕駛員對路面積雪濕滑程度估計不足。當雪后晴天時，由于積雪對陽光的強烈反射作用，產生眩光也會使駕駛員視力下降，成為安全行車的潛在危險。

2 惡劣天氣下眼動特征實驗

2.1 實驗目的

通過駕駛員在晴天，雨天，雪天，霧天在高速公路上行車實驗，獲取駕駛員的眼動指標、天氣對駕駛員眼動的數據，分析惡劣天氣對駕駛員行為特性的影響。

2.2 實驗原理

試驗駕駛員在雨天、雪天、霧天條件下的高速上行車時，心理和生理都會受到影響，本實驗通過測試駕駛員在不同的場景下眨眼、注視、眼跳的生理指標，定量反映駕駛員的緊張程度與反應速度。

2.3 實驗場景模擬

在駕駛模擬器設置相應的晴天、雨、雪、霧下的高速公路場景，高速公路指標：雙向四車道，車道寬3.75m，硬路肩寬度3m，縱坡小于3%，包括彎道、匝道、服務區等，要有一定車流量。

2.4 實驗設備

（1）IView X HED 眼動儀

本實驗使用以光學記錄法為原理制造的iView X HED頭戴式眼動儀記錄駕駛員在駕駛模擬器模擬行車時的各項眼球生理指標。

（2）汽車駕駛模擬器

本次試驗使用的駕駛模擬器為吉林大學研制，通過計算機產生汽車行駛過程中的虛擬視景、和場景仿真，使駕駛員沉浸到虛擬駕駛環境中，具有真車駕駛的感覺。

2.5 實驗設計

2.5.1實驗人員選擇

為減小實驗誤差，對檢測人員和被試者提出以下要求：

（1）對檢測人員的要求：對檢測的設備操作人員進行統一的培訓，使設備操作人員對檢測儀器設備的性能、檢測原理和操作方法做到最大限度的熟知，檢測中各項設備由專人負責，以免由于檢測人員的緣故影響檢測結果而引起誤差；

（2）兩名實驗員駕齡均在一年以上，并有高速公路駕駛經驗；

（3）對檢測駕駛員的要求：規定被檢測正常狀態的駕駛員進行檢測的時間是每天下午的10：00-11：00，要求保持良好的精神狀態以獲得正常狀態下的駕駛數據。

2.5.2 實驗設備準備

（1）眼動儀的操作

讓被測試人員眼睛正視前方時，調節反光鏡片，使被試眼睛呈現在iView X 軟件界面的中央位置，固定好反光鏡片，并且鏡片不能接觸到被試的臉部。盡可能縮短場景攝像頭和人眼攝像頭的距離。

（2）駕駛場景設置

為了確保道路因素的唯一性，排除其他因素的干擾，駕駛模擬器只設置路況為高速公路交通流為中等的晴天、雨天、雪天、霧天四種天氣條件下不同駕駛場景。

2.5.3 開始實驗

對實驗員進行晴天，雨天，雪天，霧天四種不同場景試駕，通過多次檢測，最后數據取平均值。

3 實驗數據分析

3.1 數據采集與處理

通過駕駛模擬器實驗獲得實驗數據，眼動儀記錄了每一種天氣條件下的眼動特性數據。

數據處理步驟

（1）結合實驗時的視頻，查找數據段；

（2）將有效時間段數據，分類篩選排序；

（3）剔除異常數據，處理有效數據。

3.2 不同天氣條件下駕駛員眨眼特征

不同天氣條件下眨眼頻率與眨眼持續時間對照表中實驗人員在惡劣天氣條件下眨眼頻率高于正常天氣條件，眨眼持續時間低于晴天正常天氣條件。這表明惡劣天氣條件下容易造成駕駛員心里緊張程度增加和視覺疲勞，駕駛員通過提高眨眼次數來緩解緊張情緒與疲勞，駕駛員通過減少眨眼持續時間來保證對道路前方的安全觀察。

3.3 不同天氣條件下駕駛員瞳孔直徑的特征

在不同天氣下駕駛員瞳孔直徑實驗中，霧天和雨天的駕駛員的瞳孔直徑X在50-75pix之間大于晴天。相對于雨天與霧天，雪天的瞳孔直徑X更接近于晴天條件下，穩定在40-60pix之間。

晴天時，駕駛員的平均瞳孔直徑Y基本在30-50pix之間，在雨天和霧天時，實驗員的瞳孔直徑Y在50-70pix之間，雪天時，實驗員瞳孔直徑Y在40-60之間。可知，惡劣條件下駕駛員瞳孔直徑Y均大于晴天條件下駕駛員平均瞳孔直徑。證明了，隨著天氣狀況的變化，瞳孔直徑會隨著能見度的的降低而增大。

3.4 惡劣天氣條件下駕駛員眼跳特征

本文通過駕駛員在不同天氣下眼跳頻率和眼跳平均速度進行實驗發現相比于晴天，惡劣天氣條件下眼跳頻率與眼跳平均速度增大，這說明眼跳頻率隨能見度降低而變大，這是因為道路能見度低，視線受到限制，對駕駛員獲取道路信息造成障礙同時造成心理緊張。這也從側面證實了在惡劣天氣條件下，道路危險因素增加，駕駛員緊張情緒增加影響駕駛安全。

4 結語

本論文通過眼動實驗，對實驗數據并進行了分析對比，得出了以下結論：駕駛員在不同的天氣行車時，由于視線的原因和駕駛員自身的原因，駕駛員的心理和生理會發生一定的變化，產生緊張情緒。雨天、雪天、霧天行車時，由于能見度低的原因，駕駛員的心理和生理會發生一定的增長和波動，駕駛員的視線受阻，對路況的識別不清，容易產生急躁情緒，緊張程度增加，影響行車安全。

參考文獻

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