公路隧道进出口行车安全评价指标应用研究

利用EMR-8B眼动仪系统,对公路隧道进出口50 m范围驾驶员的瞳孔变化进行了试验研究.比较研究了各种试验条件下瞳孔反应的差异性,在大量试验基础上,建立基于驾驶员瞳孔面积变化速度及持续时间的行车安全评价指标:当瞳孔面积变化速度超出-6～4 mm2·s-1范围,且持续时间大于0.2 s时,行车不安全;反之则安全.并将该指标应用于隧道进出口行车速度的安全评价.     

隧道群路段环境光照度与驾驶人瞳孔面积分析

为提高高速公路隧道群路段驾驶人行车安全,采用眼动仪等设备对被试驾驶人的瞳孔变化进行了试验研究,分析了隧道群环境光照度、隧道纵深与驾驶人瞳孔面积的相关关系;提出隧道群路段"6小段"划分方式,构建驾驶人瞳孔面积最大差值与隧道连接段长度之间的曲线模型.结果表明:隧道群路段驾驶人瞳孔面积与环境光照度呈指数变化关系,上游隧道出口视觉明适应水平及连接段长度是影响下游隧道及整个隧道群路段视觉适应的主要因素.最后,提出改善隧道群路段环境光照度的推荐值,建议当隧道间距小于50 m时,设置隧道连接段遮光棚或上游隧道照度渐变式出口;当隧道间距在50~100 m之间时,设置下游隧道照度渐变式进口.     

基于驾驶员瞳孔变化的隧道被动发光导行反光环色彩设置研究

为了研究隧道被动发光导行反光环(下简称隧道反光环)对驾驶员瞳孔变化的影响,利用UC-win/Road软件对隧道反光环进行仿真模拟,采集了8名驾驶员的瞳孔数据,定性分析了不同行车速度下,反光环色彩对其瞳孔面积变化率影响的规律,并构建了三者之间的趋势面拟合模型。最后,对行车速度、隧道反光环色彩进行了单因素敏感性分析。结果表明：黄色的隧道反光环对驾驶员瞳孔面积变化影响最大;行车速度与驾驶员瞳孔面积呈正相关,隧道反光环色彩值与之呈负相关;行车速度对驾驶员瞳孔面积变化的影响起着决定性的作用。     

按驾驶员瞳孔变化的隧道导行反光环色彩设置研究

为了研究隧道被动发光导行反光环(下简称隧道反光环)对驾驶员瞳孔变化的影响,利用UC-win/Road软件对隧道反光环进行仿真模拟,采集了8名驾驶员的瞳孔数据,定性分析了不同行车速度下,反光环色彩对其瞳孔面积变化率影响的规律,并构建了三者之间的趋势面拟合模型。最后,对行车速度、隧道反光环色彩进行了单因素敏感性分析。结果表明:黄色的隧道反光环对驾驶员瞳孔面积变化影响最大;行车速度与驾驶员瞳孔面积呈正相关,隧道反光环色彩值与之呈负相关;行车速度对驾驶员瞳孔面积变化的影响起着决定性的作用。     

基于心生理反应的高速公路隧道入口安全

高速公路隧道入口由于光照强度变化,导致驾驶员行车时出现暂时失明而产生安全隐患,为了提高高速公路隧道口的行车安全性和驾驶舒适性。以交通工程学、高等数学、心生理学理论为基础,通过实车驾驶试验,检测驾驶员进隧道时的心生理反应参数、行车速度、光照强度和GPS数据,定性、定量分析高速公路隧道口距离与光照强度、速度、驾驶员心生理反应的相互关系,建立了隧道入口段多元回归安全评价模型。结果表明：驾驶员倾向减速驶入隧道,加速驶离隧道,心率随着速度的增大呈现不同幅度的增长;在隧道入口外3m至内20m照度变化最为明显,驾驶员的心率增长率随着照度的降低逐渐增大,在距隧道洞口内8m位置处心率增长率达到峰值,最大为31.95%,得到基于照度变化率的舒适性阈值为[5%,57%],为高速公路隧道口灯光参数设计和交通安全管理提供了理论参考依据。     

基于视觉负荷的公路隧道进出口环境改善范围

在大量动视点行车实验的基础上,提出了以"瞳孔面积最大瞬态速度值"(MTPA)为视觉负荷评价指标.利用该指标对高速公路隧道进出口驾驶员视觉障碍与驾驶视觉舒适性及视觉负荷程度进行了相关分析,得出隧道进出口在白天、夜间不同限速条件下视觉环境应加强改善的范围,并提出了利用植物、照明加强及路面色彩等改善隧道进出口"黑洞"或"白洞"效应的措施.     

驾车接近隧道过程中驾驶员的适应亮度变化规律

在驾车接近隧道过程中,驾驶员的适应亮度随视野内景物的变化而变化。基于驾驶员视觉适应进行隧道照明设计需要掌握驾驶员在接近隧道过程中适应亮度的变化规律,为此,以4座隧道为测试对象,对驾驶员在不同时段驾车接近隧道过程中距隧道一个停车视距内不同位置处的适应亮度进行了实测研究。结果发现,驾驶员在不同测试时段接近同一隧道过程中,其适应亮度变化规律基本相似;驾驶员在接近隧道的过程中,适应亮度逐渐降低,但其适应亮度的降低不是线性的,从驾驶员距隧道洞口20~30m开始,适应亮度下降的速率变大。     

基于安全视认的夜间公路隧道入口段光环境研究

为使驾驶员在夜间安全舒适驶入隧道,对驾驶员驾驶车辆从隧道外暗环境驶入隧道内明环境的照明需求进行了理论与试验研究.分析了夜间隧道入口段由暗到明的光环境变化与交通安全的关系.设计不同运行速度情况下的目标物视认试验,采集了隧道的光环境信息、驾驶员的视认信息与车辆的运行状态信息,并建立了视认距离与隧道内外亮度差的关系模型,计算出不同设计速度下夜间隧道入口段的亮度差阈值.      

特长隧道群出入口段驾驶员瞳孔大小变化规律

山区高速公路特长隧道群出入口段是行车风险较高的路段，隧道出入口段的“黑白洞效应”对驾驶员的视觉影响显著，为了研究该路段的驾驶员瞳孔大小随着与隧道洞口距离的变化情况，本文通过实车试验采集了10名男性驾驶员在雅康高速公路喇叭河隧道群路段行驶的瞳孔直径数据，分析了该隧道群路段各个隧道出入口的驾驶员瞳孔直径大小变化数据，采用统计检验和多元线性模型的方法得到了隧道群路段隧道出入口的驾驶员瞳孔直径预测模型。试验表明：在隧道群不同隧道的入口段，驾驶员瞳孔直径呈现后倾向“W形”波动趋势，在出口段则呈现后倾向“M形”波动趋势，在隧道前后的基本路段，驾驶员瞳孔直径处于2.8~3.5mm之间，适应隧道内暗环境后驾驶员瞳孔直径则维持在4.0mm~5.0mm之间。全覆盖设置遮光棚洞时，有利于短间距相邻隧道的平稳过渡，减小驾驶员明暗适应过程中心理负荷波动程度。     

基于驾驶员视觉特性的道路视错觉控速标线关键参数研究

基于驾驶员动态视觉理论,利用3D-MAX和UC-win/Road模拟了道路视错觉控速标线,采用SMI2.1眼镜式眼动仪检测并记录了25名被测试者的眼动数据,分析了标线关键参数对驾驶员瞳孔面积变化率指标和运行速度的影响,并建立趋势面模型进行定量分析。通过敏感性分析,得到标线三个关键参数对瞳孔面积变化率的影响程度。结果表明:标线的横向宽度、角度、间距对行车速度降低有显著影响,颜色和线宽对其影响不显著。随着标线的横向宽度增大和间距变小,驾驶人产生车道变窄和车速增加的错觉越加明显,瞳孔面积变化增大。当视错觉控速标线角度为30°~45°时,瞳孔面积变化率较小;当视错觉控速标线的角度为135°~150°时,驾驶员的瞳孔面积变化率增大,在150°时最明显,角度为135°时次之。三个关键参数对瞳孔面积变化率的影响排序为角度间距横向宽度。     

基于驾驶仿真的海底隧道出入口段视觉减速标线有效性

为提高海底隧道出入口段行车安全性，研究海底隧道出入口段不同视觉减速标线方案下驾驶员视觉特征变化规律。本文共设置了6种视觉减速标线方案，对26名驾驶员进行了室内驾驶仿真实验，采集了车速、注视点占比、瞳孔直径和察觉距离等数据，通过分析和处理数据判断视觉减速标线的有效性，分别建立了海底隧道出入口段车速与驾驶员瞳孔直径的回归模型，在海底隧道入口段二者呈非线性关系；出口段二者呈线性关系。采用驾驶员问卷调查法对视觉减速标线有效性进行了验证。结果表明：在海底隧道出入口段共设置的6种视觉减速标线方案均对驾驶员视觉特征有显著影响；与其他标线方案相比，白色鱼刺形减速标线设置下驾驶员瞳孔直径、A区域注视点占比、察觉距离和错觉影响最大，有助于驾驶员主动降低车速、提前采取减速措施，保障行车安全。     

具有视觉诱导功能的隧道进出口道路标线设计

隧道作为一种特殊的管状构造物,因内外光环境的差异导致隧道进出口处的事故率明显高于普通路段。为提高隧道进出口处的安全性,提出一种具有视觉诱导功能的交通标线设计,并采用眼动特征指标检验标线的警示作用。基于透视原理与闪现率原理确定交通标线宽度与间距的取值范围,依据山区隧道的特点确定交通标线的具体设计值,通过视觉诱导理论设计的渐变交通标线与常规等间距设计的交通标线作对比;选取85名年龄在18到50周岁的受试者参与本项试验,通过虚拟驾驶技术获得不同的交通标线对驾驶员眼动特征的影响规律,以眼动特征表征受试人员在模拟行驶时的心理和生理的变化。对比两种交通标线对受试人员的瞳孔面积和注视区域的影响,绘制路面热力图及眼动轨迹图。研究表明：受试人员在试验中,接近隧道入口处时,行驶在具有视觉诱导功能的交通标线上瞳孔面积变化率较小,注视区域集中,注视点离散程度低,待完全进入隧道后眼动特征变化基本一致。说明具有视觉诱导功能的交通标线能较好的吸引驾驶人员的注意力,减少事故发生,与常规的交通标线相比眼动特征明显且具有良好的区分度。     

终南山隧道非充分动态照明环境特性分析

以隧道内的静态照明值作为进行隧道光环境设计的依据,并不能真正体现出驾驶员在行车状态下的动态视觉照明环境。通过对6条隧道(单向)的照明状况调查发现,隧道的实测照度均较大程度低于《规范》设计照度,这种照明环境称之为非充分照明环境。通过对终南山隧道的实测动态照明数据进行数理统计得出:终南山隧道内实际动态照明强度明显偏小,处于显著的非充分照明状态;隧道入口段动态照明受速度影响小,中间段和出口段受行车速度影响明显;车内外照度差随着速度的增加有增大的趋势。     

基于视觉行为的长下坡路段彩色路面设置有效性研究

为研究高速公路彩色路面对驾驶员视觉行为的影响规律,采用Smart Eye Pro 5.7型非侵入式眼动仪记录了在彩色路面路段的驾驶员眼球运动数据,并选用瞳孔面积、XY视角、注视次数百分数、注视时间百分比、平均注视时间等眼动指标对数据进行分析。结果表明:彩色路面能够有效引起驾驶员的注意,但也影响了驾驶的舒适性。彩色路面会导致驾驶员对近处与远处的关注变换更为频繁。对于隧道出口同时又是转弯的彩色路面路段,驾驶员注意力分散,关注于弯道内侧,因此彩色路面设置的方式还有待改善。。     

基于驾驶行为的隧道交通标志影响特征及作用机理

合理设置隧道交通标志能够在一定程度上缓解隧道特殊环境引发的“时空隧道效应”。文中研究了高速公路隧道内部交通标志（限速标志、出口预告标志）对驾驶行为的影响特性,首先选取特长隧道作为实验路段,通过驾驶模拟实验测试获取驾驶人细粒度微观行为数据,然后再考虑随机效应影响的条件下构建线性混合效应模型,揭示了隧道内部交通标志对驾驶行为的影响特征及作用机理。结果表明：不同影响区段内交通标志对驾驶行为的作用存在差异;在隧道内部设置限速标志能够一定程度上降低事故风险的发生概率,限速标志的重复设置一定程度上能提高驾驶人的操控能力;在隧道内部设置限速标志及出口距离预告标志有助于改善驾驶人空间控制能力、提高驾驶舒适度,其中,在距离隧道出口约小于1 km的影响区段内设置隧道出口距离预告标志有助于提高驾驶人的行车舒适性,在距离隧道出口2 km和1.5 km的影响区段内设置预告标志能在提高车辆控制能力的同时使驾驶人具有更高的行驶车速;此外,隧道交通标志作用下的驾驶行为受驾驶人性别、年龄、驾驶经验等特征属性影响,男性驾驶人的驾驶风险更低。     

夜间长途客车进出高速公路隧道群驾驶行为实验研究

研究夜间长途客车进出高速公路隧道群的车速和油门踏板行程变化特征. 基于即时采集实验系统,通过实验数据分析,得出进出隧道群的车速和油门踏板行程分布特征. 隧道进口和出口期望最高限速分别为91.4~94.1 km·h-1和96.2~99.2 km·h-1;隧道进出口的速度差≥20 km·h-1存在行车安全隐患的比例达16.9%,加速行为引起速度差过大的比例占14.0%. 结果表明上坡隧道比下坡隧道运行速度协调性好的比例高;隧道内部油门踏板行程变化率幅度要小于隧道外部.