無信控路段行人過街處駕駛員眼動參數分析

嚴貴龍，吳立新，李晶晶

無信控路段行人過街處駕駛員眼動參數分析

嚴貴龍，吳立新，李晶晶

（吉林建筑大學，吉林 長春 130000）

晝夜不同光照條件會對駕駛員視覺特性產生影響。通過駕駛員佩戴眼動儀在白天早高峰和夜間晚高峰時段通過施劃過街人行橫道路段的實地行車實驗，獲取駕駛員在不同情況下的眼動參數，分析路面條件和光照條件對駕駛員視覺特性的影響。研究結果可以為城市道路無信控路段行人過街的設置提供參考依據。

無信號控制路段；行人過街；視覺特性；眼動研究

1 引言

駕駛員在行車過程中約有80%的信息由視覺獲取，主要是依靠眼睛來判斷道路交通狀況，利用眼動儀對駕駛員在通過無信控路段人行橫道處的視點進行采集分析，對提高城市道路行人過街安全有著非常重要的意義。

國內外的相關學者利用眼動儀進行了大量研究，張杰[1]利用Smart-Eye Pro智能眼動儀對駕駛員在不同平曲線的視點分布特性進行研究；李之紅[2]采用SMI Iview X眼動儀分析城市道路實車測試過程中駕駛員的注視行為，提出基于馬爾可夫過程的駕駛員視點轉移模型；李俊德等人[3]利用眼動儀對駕駛員明暗適應距離進行研究，為隧道明暗過渡段的照明設計提供參考依據；VALERIA等人[4]研究瞬時速度和視覺注視的頻率對駕駛員行為的影響，得出駕駛員在道路施工區域看臨時標識與永久標識的頻率相近。本文通過實車試驗，分析駕駛員通過人行橫道時的視點分布規律，研究成果可以為城市道路無信號控制路段人行過街橫道的合理設置提供參考。

2 實驗目的和原理

2.1 實驗目的

通過在施劃人行過街橫道線的道路上進行實地行車試驗，記錄白天早高峰和夜間晚高峰時段駕駛員通過無信控 路段人行過街橫道處的眼動數據，分析駕駛員的晝夜眼動 特性差異，總結駕駛員在無信控路段人行橫道上的視點分布規律。

2.2 實驗原理

注視是指將眼睛的中央凹對準某一物體一段時間的歷程，在駕駛員眼動研究中可以用來探討內在認知過程，識別交通環境的某個特征。駕駛員依據自身駕駛習慣通過選定路段的人行橫道處時，由于受到道路條件、交通條件、光照環境和行人過街行為等因素的影響，其眼動指標和視點分布都會發生一定的變化。因此，通過駕駛員在實車試驗過程中佩戴眼動儀，獲取駕駛員的視覺特性參數，使用軟件對眼動數據進行分析處理，就可以探究駕駛員在不同情況下通過人行過街橫道時的眼睛注視行為的規律。

3 實驗方案

3.1 實驗設備

實驗設備主要包括德國Ergoneers公司所生產的Dikablis眼動儀、D-Lab數據分析軟件、實驗車輛、攝像機、正弦逆變器等，如圖1所示。

圖1 實驗設備

3.2 實驗時間與地點

選取位于長春市凈月商業圈的博學路作為試驗路段，其機動車流量和人流量均較大。在正常氣候條件、能見度良好情況下白天07：00—09：00早高峰時段和夜晚18：00— 20：00晚高峰時段進行實地行車實驗。4名駕駛實驗人員身體狀態良好，駕齡均在1年以上，在實驗前有充足的休息時間。

3.3 實驗準備

通過實驗前的多次踏勘，選擇確定了合適的攝像機架設地點，能夠清晰拍攝到車輛通過路段過街人行橫道前后50 m范圍的交通狀況，參與實驗人員全部完成眼動儀使用及實驗過程中注意事項的培訓。在駕駛員做好開車的準備工作后，為駕駛員佩戴眼動儀，如圖2所示。啟動D-Lab軟件，對眼動儀進行校準，校準完成后駕駛員應盡可能保持眼動儀不發生大的位移。準備工作完成后，即可開始實驗，實驗過程中被試者要以正常的駕駛心態和行為操縱車輛。

圖2 實驗駕駛員佩戴眼動儀

在研究駕駛員視點分布規律時，采用將駕駛員的視覺區域進行劃分的方法，能夠更加準確有效地對視點分布進行定位[5-6]。通過視點分布模擬實驗，將駕駛員在人行橫道上的視覺區域進行劃分，如圖3所示。

圖3 博學路路段駕駛員注視區域劃分

4 實驗數據的采集與分析

眼動儀配置的D-Lab軟件具有Plan、Measure、Analysis等功能，駕駛員的眼動參數由眼動儀獲取后，經軟件分析可以得到相關數據數值和變化圖。在駕駛員行車實驗的同時架設攝像機進行錄像，對獲取的數據進行分析整理，得到博學路兩處施劃過街人行橫道線路段白天和夜間高峰小時人流量和高峰小時車流量，如表1所示。

表1 高峰小時流量

路段1路段2 白天夜間白天夜間 高峰小時人流量/人260274286319 高峰小時車流量/（輛/小時）1 7181 9271 9542 108

由表1可以看出，這兩處路段的夜間高峰小時車流量和人流量相對于白天均有所增加，但增加流量不大，可以認為主要是晝夜光照條件的變化使得駕駛員的眼動參數發生變化。

4.1 駕駛員視點分布圖

通過對實驗獲取數據的分析處理，得到反映駕駛員視點在不同光照條件下的注視熱點圖、視點分布路徑圖及視點分布陰影圖，如圖4、圖5、圖6所示，左側為晚高峰夜間時段，右側為早高峰白天時段。

注視熱點圖的顏色變化表示視點停留在該區域的時間長短。簡短的掃視以圖4中外圍的灰色顯示，隨著視點停留在該區域的時間增長，顏色變化從外圍的灰色到白色再到最里面的深灰色。可以看出，晝夜駕駛員注視區域發生變化，白天駕駛員注視區域較分散，夜間駕駛員視點范圍集中，且更加關注路面上的物體和車內儀表盤。

圖4 晝夜注視熱點對比圖

圖5 晝夜注視路徑對比圖

圖6 晝夜注視陰影對比圖

注視路徑圖的固定位置用圓圈表示，固定時間越長，圓圈越大，同時可以從圖中獲取駕駛員視點在短時間內的注視路徑。圖5可以反映出駕駛員在夜間的注視點比較密集，白天較為分散。

視點在一個區域停留的注視時間越長，注視陰影圖中該區域就變得越透明。實驗結果表明，無論白天還是夜間，駕駛員在通過人行過街橫道時的視點主要集中在中心區域和車輛行駛方向的右側區域。

4.2 瞳孔面積

瞳孔會隨著外界光照強度和自身心理狀態發生變化，國內外很多文獻均把瞳孔大小作為反映駕駛員心理狀態指標，一般認為瞳孔越大，則被試者的心理越緊張[7]。從眼動儀的實驗數據中發現，當駕駛員駕駛車輛通過人行橫道時，白天和夜晚的瞳孔面積都有瞬間增大的變化，如表2所示。

表2 駕駛員瞳孔面積（像素）

環境路段 正常路段過街人行橫道變化率/（%） 白天55070021.4 夜間1 5872 14626.0 變化率/（%）65.367.4—

從表2可以看出，駕駛員從正常路段向施劃人行過街橫道路段行駛過程中瞳孔面積增大，白天和夜間的變化率分別為21.4%和26.0%；晝夜駕駛員的瞳孔面積變化更大，正常行駛路段夜間較白天提升了65.3%，而在施劃人行過街橫道處瞳孔面積夜間較白天提高了67.4%。由此可見，光照強度的變化和路面標線的施劃，都可以使駕駛員的緊張程度提高、瞳孔面積增大。

5 結論

駕駛員在晝夜不同光照條件下通過無信號控制的路段人行過街橫道時，緊張程度和注意力會提升，視點分布會發生變化。白天駕駛員注視區域較分散，夜間駕駛員視點范圍集中，無論晝夜視點均主要分布在道路的中心區域及右側區域；光照強度的變化和路面標線的施劃，都會使駕駛員的緊張程度提高，瞳孔面積增大，晝夜駕駛員的瞳孔面積變化率更大。

［1］張杰.基于眼動儀的駕駛員視點分布特性研究［J］.湖南交通科技，2012，38（4）：153-155，170.

［2］李之紅.基于實車眼動實驗的駕駛員注視行為建模分析［J］.科學技術與工程，2018，18（11）：312-317.

［3］李俊德，冉濤，廖疆平，等.基于瞳孔直徑變化的隧道明暗適應距離分析［J］.公路交通科技（應用技術版），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］楊運興，陳芳.山區高速公路空間郁閉度對駕駛員視覺及生理指標的影響［J］.安全與環境學報，2019，19（3）：881-886.

［6］宋婉璐，王奎元，譚婷，等.干路綠化帶特性對駕駛人視覺影響評價研究［J］.交通運輸研究，2019，5（1）：57-64.

［7］楊運興，陳芳.山區高速公路邊坡路段駕駛員視點分布特征研究［J］.公路交通技術，2018，34（4）：102-106.

U491.52

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.024

2095－6835（2020）08－0062－02

〔編輯：王霞〕