视力角指标及在城市隧道安全评价中的应用

城市隧道作为城市交通的咽喉,隧道出入口视觉环境的急剧变动,是造成交通事故的重要原因。利用EMR-8B眼动仪系统,以某城市隧道路段驾驶员视点变动为研究对象,对4名驾驶员共进行16次有效行车试验,得出注视点分布一般特征。并根据心理学研究中提出的视力角概念,用成功扫视幅度中值来量度视力角,建立基于视力角的城市隧道标志视认模型：隧道行车过程中,当目标物体在注视点分布椭圆边界的视力角范围之内,较容易视认,超过此范围,则难以视认。再利用该模型,对隧道进口交通标志设置安全性进行评价,并提出改善建议。     

高速公路隧道路段驾驶员最小注视时间确定及应用

为了研究驾驶员在隧道路段的最小注视时间合理值,运用EMR-8B眼动仪系统,以高速公路隧道驾驶员的注视点变动为研究对象,选取浙江省6条高速公路隧道,对3名驾驶员分别进行36次有效行车试验,并将隧道划分为7段进行对比分析,对定义范围为0.033~0.483 s的各最小注视时间,注视频率、视力角变异系数进行了比较分析;利用隧道各路段视力角最大变异系数为评价指标,得出合理的定义最小注视时间为0.167 s。在此基础上得出高速公路隧道行车过程驾驶员注视点变动一般特征,包括注视时间、停留频率、视力角等,可用于隧道安全性评价及改善。     

高速公路隧道驾驶员注视点分布特征分析

驾驶员的眼动特征能很好地表现视觉信息加工过程,可通过对高速公路隧道路段驾驶员注视点变动特征的记录及分析来判定隧道环境的安全性和舒适性。运用IView X HED Laptop眼动仪系统,以高速公路隧道驾驶员的注视点变动为研究对象,选取浙江省上三高速公路4座典型隧道,对2名驾驶员分别进行16次有效行车试验,得出驾驶员白天及夜间注视点分布范围。统计表明:在隧道路段,驾驶员注视点在车辆前方0.604～2.557s,夜间注视点分布比白天更靠近车辆前方。并提出交通信号系统改善方法。     

基于视点移动速度的视认距离确定方法

视认距离法是研究隧道入口行车安全的重要研究方法。基于驾驶员正常驾驶中,不同眼动行为的区别,利用眼动仪采集的视点坐标,提出了一种确定实车实验中视认距离的方法。利用典型实验数据,通过视点坐标的速度变化,确定开始发现障碍物的时刻,即开始视认的时刻。通过眼动仪前置摄像头视频,确定障碍物经过驾驶员的时刻。两时刻作差,得出从发现障碍物到经过障碍物的时间,乘车辆匀速行驶的速度,得出视认距离。该方法充分利用了眼动仪的视点采集技术,为研究自然驾驶实验中的驾驶员视认行为,提供了新的研究方法。     

驾驶员交通标志视认性的影响因素研究

为了深入研究驾驶员的交通标志视认性,本文从驾驶经验和在驾驶过程中驾驶员是否打电话2个因素进行研究,共招募20位驾驶员,其中10位新手驾驶员和10位有经验的驾驶员,所有驾驶员需要完成打电话和不打电话2种情况下的驾驶任务.利用眼动仪记录驾驶员的眼动数据,主要分析了交通标志牌平均注视持续时间、交通标志牌注视点百分比和平均停留次数3个眼动参数.研究表明:不同经验的驾驶员对交通标志牌的视认性存在显著差异;在打电话和不打电话情况下的驾驶员对交通标志牌的视认性存在显著差异;并且打电话行为,对新手驾驶员交通标志牌的视认性影响显著大于有经验的驾驶员.     

基于驾驶视觉特性的隧道内反光轮廓标设置方案研究

隧道洞内轮廓标设置不合理,将导致驾驶员视认困难、心理紧张,影响安全行车。本文基于驾驶员的动态视认特性,在隧道试验段左右洞采用不同轮廓标设置方案,采用实车驾车动态试验的方法,运用眼动仪采集驾驶员的瞳孔面积变化率、眨眼数目、眨眼频率、注视次数等参数值,分析研究轮廓标的合理设置。结合工程实践和养护成本,提出了轮廓标的最佳设置方案。     

城市隧道长度对驾驶人视觉特性影响分析

为了探究城市隧道长度对驾驶人视觉特性的影响,开展了城市快速路隧道行车实验.采用Tobii Pro Glasses 2可穿戴式眼动仪采集驾驶人行车过程中的瞳孔直径、扫视时间以及注视点分布数据,运用数据拟合的方法分析城市隧道长度对驾驶人瞳孔直径及扫视时间的影响规律,从安全注视区域的角度分析驾驶人注视点分布对行车安全的影响.结果表明,城市隧道长度小于1 km的短隧道对视觉特性影响较小,驾驶人瞳孔直径最大值较小,扫视百分比相对较低;长度介于1~2 km的城市隧道对视觉特性影响显著,在此区间随着隧道长度的增加,瞳孔直径最大值显著增大,扫视百分比迅速增加;隧道长度超过2 km以后,瞳孔直径最大值不再继续增加;城市隧道长度越大,驾驶人注视点分布越离散,行车风险越大.研究成果可以为城市隧道交通安全设施设计及交通组织提供科学依据.      

冰雪环境公路弯道线形诱导标志色彩视认特性研究

为了提高冰雪公路弯道行车安全,研究冰雪环境中驾驶员对不同线形诱导标志的视认效果,通过分析驾驶员色彩视觉效应,采用3ds Max软件建立了冰雪公路弯道仿真模型。基于E-prime软件分别进行了不同速度下反应时间的色彩视认心理物理试验,根据试验结果采用回归分析法确定了行驶速度与视认距离之间的定量关系。对比结果表明:不同的色彩对冰雪环境中视认距离表现出较大差异;蓝色和红色标志拥有最佳视认效果,表现为在20~50 km/h速度中,视认距离介于33 m和41 m之间,并拥有良好的稳定性,其中蓝色标志的视认效果略优于红色标志;绿色标志视认距离稳定性较差,黄色标志视认距离整体最低,二者均不利于行车安全性。     

高速公路隧道出口交通标志安全距离研究

高速公路隧道出口处亮度的急剧变化,容易诱发视觉障碍,并影响驾驶员对出口处交通标志的准确认知。通过对隧道出口标志视认性分析计算,建立基于视觉震荡持续时间的公路隧道出口交通标志至隧道口安全距离S关系式,在大量高速公路隧道出口行车试验基础上,根据视觉震荡时间分析结果,得出了在隧道内限速为60km／h与80km／h时的S合理取值。并提出改善隧道出口标志视认性的方法,以供工程技术人员参考。     

高速公路隧道出口交通标志安全距离研究

高速公路隧道出口处亮度的急剧变化,容易诱发视觉障碍,并影响驾驶员对出口处交通标志的准确认知.通过对隧道出口标志视认性分析计算,建立基于视觉震荡持续时间的公路隧道出口交通标志至隧道口安全距离S关系式,在大量高速公路隧道出口行车试验基础上,根据视觉震荡时间分析结果,得出了在隧道内限速为60 km/h与80 km/h时的S合理取值.并提出改善隧道出口标志视认性的方法,以供工程技术人员参考.     

城市水下特长隧道出入口视觉及舒适性研究

为探求驾驶人在城市水下特长隧道出入口的视觉负荷变化特性和视觉舒适性,在上午9：00~10：00的平峰时段,天气良好且交通流影响较小的条件下,选取10名驾驶人于东湖隧道（全长10.6 km,限速60 km·h^-1）以50~60 km·h^-1的自由流车速开展实车试验。利用眼动仪、照度计等试验设备,采集驾驶人进出城市水下特长隧道过程中的瞳孔面积、照度值等试验数据。基于实车试验数据,研究进出隧道过程中驾驶人的瞳孔变动特性,并比较多种评价指标的差异性,选取瞳孔面积最大瞬态速度值为评价指标,对东湖隧道出入口的视觉舒适度进行评价。基于瞳孔面积的变化特点构建了瞳孔面积最大瞬态速度值与瞳孔面积的函数模型,具体分析了出入隧道过程中不同位置的视觉负荷。结合出入口处连续时间序列下光环境的变化特点,分析了出入口的视觉舒适性。研究结果表明：进入隧道过程中驾驶人瞳孔面积的平均增长率较城市普通路段增大至246.561%并趋于稳定,对黑洞效应的适应时间为8.636 s;驶离隧道过程中较隧道内部路段平均增长率减小至62.631%并趋于稳定,对白洞效应的的适应时间为4.273 s;瞳孔面积最大瞬态速度值与瞳孔面积呈正相关性,出入口位置的视觉负荷排序为入口洞内最大、出口洞内次之、入口洞外与出口洞外最小,各区段的视觉舒适性与之相反;研究发现出入口处的格栅式遮光棚可缓解光环境的急剧变化,有助于驾驶人适应黑白洞效应、提升行车安全性。     

驾驶员视觉搜索模式模糊聚类评价方法

针对用单一眼动参数评价驾驶员视觉搜索模式存在片面性和较大误差等不足,提出运用模糊理论,将驾驶员的注视持续时间、水平方向视角、垂直方向视角、扫视幅度和扫视速度5个主要表征参数综合起来进行评价的方法。通过真实交通环境中的实车试验,记录驾驶员行驶过程的眼动数据,建立模糊相似矩阵和模糊等价矩阵,依据聚类样本驾驶员的驾驶里程确定最佳阈值,将样本驾驶员视觉搜索模式分为4类,并以每类驾驶员视觉搜索模式特征为判别标准,运用择近原则对其他驾驶员的视觉搜索模式进行识别和评价。结果表明:所提出的驾驶员视觉搜索模式模糊聚类评价方法有效且可靠。     

基于因子分析与熵值法的不同隧道侧向宽度下驾驶负荷模型

为探究隧道侧向宽度对驾驶心理及行为的影响机理，采用眼动仪、CAN-OBD测速仪等设备在滨莱高速试验场开展不同侧向宽度场景实车试验，获取30名男性驾驶人在不同侧向宽度场景下生心理及驾驶行为数据；以心率均值、车速差、速度标准差、平均注视持续时间和注视时间标准差为关键变量，建立基于因子分析与熵值法的驾驶负荷量化模型，量化评价不同侧向宽度下驾驶负荷变化规律；基于K-means聚类算法确定不同等级驾驶负荷阈值，结合ROC曲线的分类判别和最大约登指数值，提出隧道侧向宽度临界阈值计算方法。研究结果表明：当设计速度为120 km·h^-1时，采用较大的隧道侧向宽度不仅有利于提高运行车速，同时可减小驾驶负荷；相较于左、右侧侧向宽度分别为0.75 m和1.25 m的标准断面设计尺寸，隧道左、右侧侧向宽度增加至1.00 m和1.50 m时，小型车和大型车驾驶人运行车速分别提升4.5%和3.6%,驾驶负荷分别减小31%和29%;不同侧向宽度下驾驶负荷低、中、高3个等级对应的阈值为0.23和0.42,隧道左侧最佳侧向宽度阈值为0.75～1.00 m,右侧最佳侧向宽度阈值为1.25～1.50 ...     

高速公路线形三维空间综合指标与运行车速的关系模型

为准确预测高速公路运行车速,以平、纵线形综合指标为主,横断面线形指标作为修正的方式,考虑桥梁、隧道等结构物的影响,建立包括曲率、曲率变化率、曲线转角、纵坡度、车道宽度等指标的公路线形三维空间综合指标描述函数;注重运行车速的连续性变化及驾驶员视觉需求,确定车辆行驶中前方100 m至250 m有效注视范围为前方线形对车速的...     

彩色灯光视觉调节对长隧道驾驶催眠缓解作用的试验

驾驶人在长隧道中间段驾驶中容易出现“隧道催眠”现象,为了缓解这一特殊视觉心理问题,在分析隧道催眠现象产生原因和长隧道中间段照明环境改善措施的基础上,提出了以特殊颜色灯光带作为视觉滤波带的隧道中间段照明设置形式。根据不同颜色光源下的视觉功能试验,选定不影响视觉功能但具有较强视觉刺激作用的红色光源作为视觉滤波带光源颜色。利用DIALux仿真软件建立设置了红光特殊照明以及普通照明2种场景下的隧道模型,并对有关照明指标进行计算。结果表明红光特殊照明对隧道照明参数无不利影响。通过红光特殊照明及普通照明隧道路段驾驶模拟试验,采集驾驶人动态视觉特征,包括眨眼频率及瞳孔直径,结果表明通过红色特殊灯光区域时,驾驶人的眨眼频率明显高于其他路段,瞳孔面积也存在较明显的先增大再减小的过程,说明红光段对驾驶人具有明显的视觉刺激作用。为评估红色特殊灯光区域对视觉安全性的影响,引入“瞳孔面积最大瞬态速度值”作为红光段视觉负荷评价指标,结果表明红色特殊灯光带引起的视觉负荷在驾驶视觉舒适范围内,其视觉刺激作用能够满足驾驶视觉安全要求。综上可以说明,红色特殊色彩灯光带能够在保证视觉舒适性的同时给驾驶人提供视觉刺激,起到视觉警示作用,缓解隧道催眠现象。     

城市水下道路隧道驾驶安全影响因素分析和改善思路

总结城市水下道路隧道事故分布规律，从驾驶人、隧道光环境及道路条件3方面分析隧道驾驶安全影响因素，对现有安全改善措施及其优缺点进行剖析，并指出城市水下道路隧道驾驶安全优化研究趋势： 应以提升隧道光环境质量为主，考虑交通事故形态、事故致因及影响因素，在确保交通安全的基础上，考虑不同隧道路段驾驶人差异化视觉需求。驾驶人视觉需求可以分为功能性、安全性与舒适性需求，对应的隧道行车环境可分为基本型、安全型与舒适型视觉参照系。提出以构建城市水下道路隧道舒适型视觉参照系为目标，通过隧道照明与隧道视线诱导技术相结合，缓解隧道出入口参照系的剧烈过渡，加强中间段弱视觉参照的城市水下道路隧道驾驶安全优化方法。构建基于空间路权、人因与驾驶任务、差异性与韵律性的隧道驾驶安全优化评价指标体系，为城市水下道路隧道驾驶安全优化提供新思路。     

通道宽度对驾驶员动态视觉和操作行为的影响

使用眼动仪及车速记录仪记录了5种试验条件下3名驾驶员在驾驶过程中的眼动行为和车速数据，分析了不同通道宽度条件下的车速变化特征、驾驶员眼动特征和操作行为特征。结果表明：随着通道宽度变窄，驾驶员的注视点变近，对障碍物的注意变得集中，且习惯于以左侧障碍物为参照来调整车辆运行状态；通道宽度变窄使驾驶员信息感知阶段时间所占的比例减小，而操作校正阶段时间所占比例增大，且通过条件越差，对驾驶员的刺激越强烈。     

驾驶员车道变换视点转移模型及其参数标定

为了获取驾驶员车道变换行程中的视点转移特性,构建视点转移模型,解决驾驶员行为监控设备布设缺乏依据的难题,采用眼动仪和人工记录的方式,分别以轿车和公交车驾驶员为研究样本,获取了车道变换行为过程中驾驶员视点停留时间和视点位置转移特性数据,给出驾驶员的眼动停留时间均值和分布规律,基于外界的交通运行环境,根据驾驶员对外界信息的获取程度,考虑驾驶员、车辆、道路、环境等影响因素,设定其符合泊松分布,将驾驶行为分为决策阶段和执行阶段,给出了基于6个模块的流程结构,构建基于信息满意度的视点位置转移模型并标定了模型参数。     

地铁隧道小净距爆破施工对相邻隧道支护振动响应研究

依托杭州地铁5号线通火区间隧道工程,采用FLAC3D数值模拟方法,以先行隧道初期支护为监测对象,研究其爆破振动主要影响部位,探讨不同循环进尺下和不同隧道净距下的振速、位移振动响应规律;探讨城市地铁小净距隧道开挖的条件下采用钻爆法时引起的相邻隧道支护振动响应问题.