基于瞳孔变动的隧道群区段视觉明暗适应特性研究

为了从驾驶人视觉明暗适应角度改善高速公路隧道群区段环境光照度,提高行车安全性,在分析隧道群光环境特征、交通事故特征和驾驶人视觉适应特征的基础上,通过指定试验条件下的实车道路试验采集环境光照度、驾驶人瞳孔面积和视觉适应时间等数据,建立数理模型,以G65包茂(包头—茂名)高速公路西柞(西安—柞水)段为例,研究隧道群典型区段以瞳孔面积为特征参数的驾驶人视觉明暗适应规律。结果表明,驾驶人瞳孔面积与隧道环境光照度之间呈幂函数关系;隧道连接段长度直接影响进入下游隧道之前的明暗适应水平,是整个隧道群区段驾驶人视觉适应的主要影响因素;针对不同连接段长度的环境光照度改善措施是提高隧道群区段行车安全性的有益尝试。     

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。     

隧道进出口驾驶人瞳孔变化特性研究

驾驶人在高速公路隧道群中行车,经过隧道进出口时,受隧道内外环境变化的影响,会出现不同程度的紧张甚至恐慌导致心理、生理产生变化,而其瞳孔变化可以体现这种紧张或恐慌.文中通过驾驶人在隧道群中的行车实验,获得驾驶人在隧道进口、出口及隧道中的瞳孔面积数值,分析了不同类型隧道中驾驶人瞳孔的变化特性.     

低等级公路光学长隧道驾驶员视觉负荷研究

为进一步分析低等级公路光学长隧道内不同车型、不同隧道区域驾驶员的视觉负荷特性，招募了22名驾驶员（12名小汽车驾驶员、10名货车驾驶员），选取云南省境内的昔宜隧道开展低等级公路光学长隧道驾驶员实车试验。利用眼动仪采集驾驶员瞳孔面积的相关数据，应用双因素方差分析对数据进行小汽车与货车、入口段与出口段的差异性显著检验，并分析驾驶员瞳孔面积变化速率的整体变化规律；同时，借助变异系数来反映驾驶员的适应能力。结果表明： 1）隧道入口段和出口段之间以及小汽车与货车驾驶员之间的瞳孔面积变化速率均值存在显著性差异，车型（小汽车和货车）与隧道区域（入口段和出口段）2类因素之间对瞳孔面积变化速率无交互影响； 2）货车驾驶员在进出隧道时视觉负荷更严重，货车驾驶员在隧道内的瞳孔面积增大与减小变化率峰值均大于小汽车驾驶员； 3）货车车型和出口区域的驾驶员对视觉环境更为敏感，不同车型、不同隧道区域驾驶员的瞳孔面积变化速率变异系数有显著差异。     

高速公路连续隧道群驾驶人视觉特性分析

为了提高高速公路隧道群的行车安全,研究隧道群环境下驾驶人的视觉特性,在实际高速公路隧道群场景中,设计了驾驶人眼动特性实验方案,借助TobiiGlass2眼动仪与ErgoLAB数据分析平台采集了20名实验者的注视、扫视及瞳孔变化等眼动行为数据,对比分析了视觉特性变量在不同隧道、不同区段的差异.结果显示,在水平方向上第1条...     

城市隧道驾驶员生理特征差异性研究

隧道出入口处驾驶人生理特征变化与交通安全关系紧密,为掌握该路段驾驶人生理特征变化规律,提高隧道口行车的安全性,通过实车实验采集进、出隧道前后的照度、实时车速以及驾驶人心率、瞳孔大小等参数,运用数理统计对比分析了驾驶人在隧道入口和出口段行驶时的心率、瞳孔大小2个方面生理特征的变化规律及差异性.对心率与照度、车速进行了偏相关分析,并建立了入口段心率与照度、车速间的多元线性回归模型以探索外部因素的对心率的影响程度.结果表明,驾驶人心率在进隧道前后存在显著差异,出隧道前后不存在显著差异;瞳孔大小在进、出隧道前后2个阶段均存在显著差异,进行显著性检验的值均接近于0;隧道入口段心率与照度、车速的偏相关系数分别为-0.65和-0.74;入口段仅考虑车速与照度2个因素时所建立的回归模型拟合度为0.66.      

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。     

基于因子模型的高速公路特长隧道驾驶人心理负荷特性研究

为研究驾驶人行驶通过特长隧道环境中的心理负荷变化特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,采集驾驶人实时心电信号,以心率和心率变异性指标分析为基础,通过数据挖掘构建了基于因子分析的心理负荷计算模型,采用心率变异性频域分析结果对模型进行验证。研究结果表明：心率变异性指标在计算心理负荷时比心率指标具有更高的效度和信度,驾驶人在距离隧道入口较远处和距离隧道出口较近时负荷较大;在隧道路段和普通高速路段,熟悉试验道路的驾驶人平均心理负荷小于不熟悉试验道路的驾驶人;被试在隧道路段的平均心理负荷大小依次为入口段、出口段、行车段,熟练驾驶人心理负荷在特长隧道入口前300 m至前180 m范围受到的影响最为明显;非熟练驾驶人心理负荷在入口前300 m至入口后240 m范围受到的影响最为明显。上述结果说明：在隧道出、入口段,尤其是入口段驾驶人负荷过高,也是造成事故数量多的主要原因之一;熟悉道路条件可在一定程度上降低驾驶人心理负荷;普通高速路段虽然行车环境较好,但运行车速过高也会造成驾驶人负荷增加。熟练驾驶人心理负荷在隧道入口前升高,而非熟练驾驶人心理负荷在进入隧道后仍保持较高水平。     

公路隧道中间段驾驶人视点分布特征分析

选取浙江省多条公路隧道,开展实车试验,研究单向及双向通行隧道中间段驾驶人的视觉特性。通过驾驶人兴趣区域视点分布比率、驾驶视觉搜索区域面积及重心坐标等指标,对比分析单向通行和双向通行隧道中间段驾驶人视点分布差异,从而定量分析单向及双向通行条件对行车安全的影响。研究发现,双向通行隧道中间段驾驶人视野横向搜索范围较小,纵向视觉搜索稳定性较低;单向通行隧道驾驶人视点左右切换的需求较多,双向通行隧道驾驶人注视位置更多地在视觉远景和近景间切换。根据通行条件对驾驶人视觉特征的影响,从公路隧道照明设计等方面提出了建议。     

长隧道入口对驾驶人心理及车速的影响

为减少高速公路长隧道入口交通事故,提高道路交通安全水平,通过实际道路试验,研究了驾驶人在长隧道入口段的心理和生理变化规律.试验采用多导生理记录仪实时记录行车过程中驾驶人心率、微波速度传感器测量记录车速变化,运用BP神经网络建立驾驶人在隧道入口段心率和速度变化的模型.结果表明长隧道入口环境中行车时驾驶人心率增加,心理紧张...     

公路隧道群污染物串流扩散机理与通风控制方法研究

本文模拟分析了不同间距、不同风速条件下两隧道间污染物分布情况,揭示了洞口之间污染气体扩散机理,提出了纵向间距50~100m两座相邻隧道污染物窜流百分比35%~65%结论,当洞外横风小于1.0~1.5m/s时,污染物窜流会导致后一隧道洞内污染物浓度超过设计允许浓度;提出了粤北山区复线高速公路间距50~100m隧道群的射流风机一体化设计方法和风速联动控制方法,为公路隧道群相邻隧道通风设施的一体化设计、建设和运营控制提供了技术依据。     

公路隧道出入口驾驶员视觉负荷评价与建模

公路隧道出入口段行车时驾驶员的视觉负荷变化较大，为进一步量化该路段视觉负荷的变化规律，选取10名驾驶员在秦岭终南山公路隧道柞水—西安段进行实驾试验，采集驾驶员在昼间晴朗天气下通过隧道出入口路段的照度、车速、瞳孔面积等数据。通过分析驾驶员在隧道出入口段的瞳孔面积变化特征，参照峰均比(PAR)、频段比(LF/HF)等物理学、医学参数，提出“瞳孔面积相对变化强度”(RCPA)的概念，将其作为视觉负荷的评价指标，划分出该指标取值与视觉舒适度的关系，并建立RCPA与速度、照度的数学模型。结果表明： 1）RCPA可以较好地体现出隧道出入口段视觉负荷渐变累积和急剧震荡的规律； 2）在即将驶入洞口和刚刚驶离洞口时的瞬时视觉负荷最大，超过了生理极限； 3）RCPA与速度、照度的定量关系可为隧道出入口制定安全速度阈值、改善照明环境提供参考依据。     

新建隧道群下穿既有高速公路隧道安全分析及施工保障

基于新建隧道群下穿福州绕城公路东南段董奉山既有隧道工程，运用三维有限元研究新建隧道群施工对既有隧道的影响，分别从爆破和静力施工阶段两个方面进行综合分析。结果表明:新建隧道的开挖进尺控制在1.5 m，最大允许装药量控制在7.54 kg，爆破震速可控制在3 cm/s以内，特大断面隧道群施工对新建隧道的爆破震速在安全可控范围内；既有隧道的最大变形为2.9 mm，围岩主应力的前后变化值为1.50%以内，衬砌应力的最大应力变化值为4.17%，特大断面隧道群施工对新建隧道的影响不大。最后，根据分析结果提出施工期的保障措施。     

射流温度对公路隧道风机纵向间距的影响

依托公路隧道实际工程,运用FLUENT软件,采用RNGk-ε湍流模型,模拟分析了射流风机出口风速为30m/s时,针对第一组风机(距隧道入口52m)前端发生火灾,不同送风温度对隧道内温度场的影响。模拟结果表明,当风机出口温度为299,307,314,322,329K时,诱导段的长度分别缩短4%~10%。射流温度越高回流现象越明显,不利于诱导段气流组织的发展,风机纵向控制间距相应变大,从而影响了射流效率。研究结果为隧道内风机纵向控制间距的优化提供一定的理论依据。     

高速公路隧道入口段照明动态阈值区间研究

为满足隧道智能调光技术的发展要求,提高隧道入口段驾驶员安全舒适性,利用眼动仪进行实车试验,研究公路隧道入口段驾驶员视觉特性.采用瞳孔面积变化率和反应时间表征驾驶员行车舒适性及安全性,建立与亮度折减系数、车速2项指标的回归模型,并以此基于确定高速公路隧道入口段照明动态阈值区间.以张承高速(张家口—承德)小三岔口隧道为例计算隧道入口段照明动态阈值,求解得到满足小三岔口隧道行车安全舒适性的亮度折减系数区间为[0.033,0.050],对调光方案进行节能计算,方案实施后预计隧道半幅在24 h内约节能20%.该模型可保证各时段隧道入口段照明环境满足驾驶员视觉需求.      

基于视觉负荷的隧道提速方案限速值研究

为了确定高速公路隧道内提速方案具体的限速值,通过选取多条有提速需求的典型高速公路隧道进行试验,通过瞳孔面积变化率表征驾驶人在隧道内的视觉负荷程度;根据瞳孔面积变化率与机动车临界速度之间的关系,得到满足明、暗适应的视觉负荷程度对应的机动车临界速度值;取机动车临界速度分析车辆进出高速公路隧道时由于明、暗适应引起的速度变化规律;提出了以机动车临界速度值和全线提速方案对应的隧道限速值,取两者最小值作为隧道最终提速方案的限速值,然后对隧道限速原则进行修正。研究结果表明:对于满足提速要求的隧道路段,原限速60km/h时,提速后的限速值取80km/h较合适;原隧道路段限速80km/h时,提速后的限速值取90km/h较合适。本研究具有安全性、可靠性,为日后隧道限速提供了相应参考。     

公路隧道进出口视觉负荷评价方法及应用

驾驶员的瞳孔面积变化能很好地反映行车过程中的视觉负荷,与行车安全密切相关.文中利用EMR-8B眼动仪系统,对公路隧道进出口驾驶员的瞳孔变化进行了试验研究.在大量实验基础上,参照瞬时振动人体负荷评价指标.建立了以瞳孔面积最大瞬态速度值(MTPA)为视觉负荷评价指标,能用于表述有无视觉障碍两类瞳孔变化情况,最后得出隧道进出口照度过渡加强范围及改善措施.     

基于规避行为的城市水下特长隧道驾驶负荷评价

为明确城市水下特长隧道驾驶负荷与驾驶特性，在武汉市公铁水下特长隧道开展了自然驾驶实车试验，选取侧壁规避程度、速度限速差和扫视角度动态变化量等3个指标，对驾驶模式进行分类，并基于熵权法计算驾驶负荷综合评价值，研究驾驶人在城市水下特长隧道驶入段与驶离段的驾驶特性与负荷。结果表明：在多数情况下，驾驶人会处于本车道内向右侧方偏移的道路行驶，但随着行驶距离的增加，规避行为逐渐减弱；驶离段速度限速差较低，扫视角度动态变化量较小，行驶速度规范程度高，且速度变化与侧壁规避程度相关性强；驶入段处驾驶人的主要驾驶负荷集中于对隧道内行驶环境变化的观测与判断，而出隧道时，对于速度的控制成为了驾驶人主要的负荷来源；胆小型、保守型、激进型三类驾驶人的驾驶负荷综合评价值在驶入段分别为7.21、9.91、16.22,在驶离段分别为6.61、9.47、17.25。研究结果可为城市水下特长隧道的安全改善提供理论性的支撑。     

城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响

为研究城市下穿隧道纵坡段驾驶人生理和行为特征变化规律,选取22名驾驶人在早晨5：00至7：00非高峰时段,交通状况几乎无差别的环境下,开展城市下穿隧道纵坡段实车试验。利用MP150生理测试仪和ECU车速采集设备采集驾驶人的心率值和车速值,应用单因素方差分析对数据进行差异性显著检验;并分析城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响规律,构建城市下穿隧道上下坡段坡度、速度和驾驶人心率增长率关系度量模型,量化了坡度、速度与驾驶人心率增长率之间的关系。然后采用单因素敏感性分析方法对模型中的2个自变量（坡度和速度）进行敏感性分析。结果表明：在城市下穿隧道上、下坡段行驶时,不同坡度范围下的车速和心率增长率有一定的差异性,车速和心率增长率均随坡度增大呈现先增加后减少的趋势;城市下穿隧道上、下坡段,车辆速度均是在3.5%~4.0%坡度范围下的达到最大,在城市下穿隧道上坡段行驶时,3.5%~4.0%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大,而在下坡段行驶时,4.0%~4.5%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大;驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时,心率增长率均值均高于上坡段,驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时比上坡段更紧张;驾驶人心率增长率对坡度敏感程度要高于其对速度的敏感程度,坡度的变动比速度更易引起驾驶人心率增长率的变动,驾驶人的心理紧张程度受坡度的影响较大。     

基于安全车速差的高速公路特长隧道环境驾驶人行为风险特性研究

为研究高速公路特长隧道环境下驾驶人行为风险特性，选取2座典型特长隧道进行实车试验，通过采集熟练驾驶人和非熟练驾驶人的速度数据，将此作为主观预期车速，结合道路行车环境的客观安全车速，构建基于安全车速差的驾驶人行为风险量化方法。在划分隧道路段为入口段、行车段和出口段的基础上，通过切分行车区间，对比分析出入口段2类驾驶人行为风险变化特性及整个隧道路段和普通高速路段的行为风险变化曲线。结果表明： 1)在隧道内部，相对于非熟练驾驶人，熟练驾驶人表现出更高的行为风险值；在隧道外部，则非熟练驾驶人的行为风险值更高一些。2)所有类型驾驶人在普通高速路段行为风险值最高，在隧道入口段的行为风险值最低。上述结果说明： 在隧道路段，熟悉试验道路的驾驶人车速行为并不安全，行为风险值相对较高。