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。     

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。     

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.     

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。     

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.      

高速公路隧道进出口视觉震荡与行车安全研究

利用EMR-8B眼动仪,以高速公路隧道进出口驾驶员的瞳孔变化为研究对象,在大量行车试验基础上,针对明暗适应中的视觉震荡现象,选取换算视觉震荡持续时间作为驾驶员视觉舒适度评价指标,用于评价隧道进出口驾驶员视觉负荷程度及行车安全性。结果表明:当隧道进出口行车速度控制在85 km.h-1以下时,能保证驾驶员良好的视觉舒适度,并得出高速公路隧道进出口停车视距应比现行规范增加20~30 m。     

基于瞳孔面积变动的公路隧道明暗适应时间

公路隧道进出口照度剧烈变化,容易造成驾驶员明暗视觉适应困难,也是导致交通事故的重要原因,因此驾驶员明暗适应时间的确定是解析隧道视觉安全的基础问题.以26条典型公路隧道为例,利用IViewX HED Laptop眼动仪系统,对公路隧道路段驾驶员的视觉适应性进行了试验研究.根据大量试验数据建立了隧道进出口瞳孔面积及面积变化临界速度定量关系.在此基础上利用瞳孔面积速度/瞳孔面积临界速度比率κ来评价隧道路段视觉负荷,并建立了基于λ值的视觉明暗适应时间指标,最终得到隧道长度与视觉明暗适应时间的定量关系.对于中长隧道,暗适应时间一般不超过23 s,明适应时间不超过13s.     

隧道进出口驾驶人明暗适应特性研究

隧道洞口光环境的剧烈变化是影响隧道行车安全的重要因素。为进一步明确驾驶人进出隧道的明暗适应时间,提高行车安全性,文中通过实车试验采集福银(福州—银川)高速公路陕西境内某路段驾驶人进出隧道时的瞳孔直径、照度及车速等数据,按照度分布规律确定瞳孔数据分布范围,并采用数理统计方法得到瞳孔换算震荡时间和空间分布特性。结果表明,隧道进出口明暗适应时间为1.6～2.6 s。     

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...     

基于视觉信息变化率的沙漠草原公路线形安全评价

相关研究表明,驾驶员在驾驶操作过程中,80%[1]以上的信息来自于视觉。因此,驾驶员在行驶过程中的视觉信息可接受能力在一定程度上可用来评价公路线形的安全性。提出视觉信息变化率的概念,基于三维运动学的相关原理,建立公路平面、纵断面和平纵组合等条件下的公路线形视觉信息变化率模型,并对比典型沙漠草原公路——京藏高速公路部分路段的交通事故数据,定性分析公路线形的视觉信息变化率与交通事故的相关性。研究表明,车速和曲线半径是决定线形视觉信息变化率大小的关键指标,同时,公路线形的信息变化率在一定程度上能揭示交通事故的发生原因。     

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.      

基于视错觉的公路隧道中部安全控速方法

公路隧道中部低照度、环境单调的特点,容易导致驾驶人产生严重视错觉,从而低估车速,引发交通事故.高频视觉信息容易导致驾驶人高估车速,而中、低频视觉信息则会导致驾驶人低估车速,但不同频率视觉信息,不同照度水平对公路隧道中部行车环境中驾驶人的车速感知影响缺乏定量分析.文中利用3ds Max软件制作公路隧道中部行车仿真模型,利用E-prime软件进行基于极限法的车速感知心理物理实验,并用实车试验数据校核了模型精度,对高频视觉信息与高、中频组合视觉信息在不同照度水平(100％,50％,25％标准照度)条件下的速度感知、反应时进行了对比研究.实验结果显示:公路隧道中部的速度感知主要由高频视觉信息决定,在100％标准照度条件下高频视觉信息的车速高估约为20％,在加人中频视觉信息后,车速高估情况趋于合理,约为14％;照度变动对速度感知和反应时均有显著影响,显著度分别为0.008和0.013,照度条件越好,车速高估越低,反应时越短.     

基于Origin的隧道入口运行车速计算模型的探讨

运行车速被广泛的应用于检验公路线形。该文对运行车速计算模型采用了一个新的思路:考虑了隧道对运行车速的影响。该研究以人为本,分析了影响隧道入口驾驶员行车速度的三个主要因素:隧道洞内外光线差值、路基宽度差值以及洞口位置,运用Origin软件统计得出高速公路隧道入口运行车速计算模型。该研究完善了运行车速模型,为高速公路交通安全的评价提供了很好的前提条件。     

驾驶员隧道段夜间行车动视点特征模糊聚类评价

通过隧道路段行车试验,利用SmartEyeAB型眼动仪对驾驶员夜间隧道动视点数据进行采集并进行处理。选取视点停留比率、显著可见区域、扫视幅度、扫视峰值速度、扫视持续时间5项指标作为驾驶员动视点特征主要影响因素。利用模糊聚类分析中的传递闭包聚类方法对驾驶员夜间隧道路段行车视觉特点进行了分析与评价。通过驾驶员对路段的熟悉程度可将动视点特征分为6类。结果表明：该模糊聚类评价方法能够有效反映驾驶员夜间路段视觉信息获取与加工特征,可为保障夜间行车安全提供理论与实践依据。     

基于预览视距的山区高速公路线形安全性评价

视觉信息对驾驶员采取正确的驾驶行为至关重要,是高速公路安全行车的基础.从驾驶行为理论和驾驶员的视觉特性出发.提出了预览视距的概念,用于量化驾驶员的视觉信息,构建了预览视距计算模型.以预览视距为切入点.根据多条既有山区高速公路的设计资料、实际运营数据和事故资料,通过理论分析和试验验证,探讨了驾驶行为中的预览视距与高速公路线形安全性之间的关系.提出了基于预览视距变化率的山区高速公路线形安全性评价指标,并通过运行车速修正,建立了山区高速公路线形安全性评价模型与评价标准.     

低等级公路隧道入口光环境优化新思路

隧道光环境不良是低等级公路隧道路段事故多发的重要原因,为了解决这一问题,从低等级公路隧道光环境的特点出发,分析了隧道接近段与入口段的光环境特征,并结合低等级公路隧道的交通组成以及入口段的车速特性,基于出行者光环境视觉需求,提出了安全型视觉参照系下低等级公路隧道入口光环境优化新思路及优化方法。通过驾驶模拟试验对驾驶员在隧道入口区域光环境优化改善前后的视距与视区进行评价,结果显示无论白天与夜间,驾驶员的视距距离与视区范围提升显著;通过经济节能评价显示采用改善方案是传统2种方案在未来10年资金投入的1/7和1/5。此改善方法提升了驾驶员在路段行驶时对隧道内外视觉信息的认知水平,满足了驾驶员的视觉需求,解决了低等级公路隧道照明不足。     

基于照度的高速公路隧道入口安全评价研究

隧道出入口过渡段的"明暗适应"过程是产生道路行车安全问题的一个重要因素。文中基于隧道入口照度对车辆行车速度的影响,建立隧道入口照明过渡技术指标对速度的关系模型,进而通过运行速度差的道路安全评价中介指标,建立了评价隧道入口段道路行车安全性的隧道入口照度安全评价标准,为提高隧道入口的安全性提供了技术保证。     

基于动静结合的公路隧道洞口设计综合评价体系研究

随着国民经济发展、人民精神生活的丰富,隧道洞口设计由于影响驾驶体验而逐渐受到重视,但目前针对公路隧道洞口的设计评价主要从结构安全出发,对洞口景观环境和洞口美学的考量较少,缺乏对隧道洞口设计综合评价体系的研究;并且评价角度主要从静态视觉角度展开,忽略了行车过程中驾驶人的动态视觉特性,缺乏对洞口设计安全性问题的思考。鉴于此,以层次分析法为基本评价分析框架,建立隧道洞口设计综合评价体系;采用德尔菲法、灰色系统理论确定以功能、景观环境、美学为准则层的评价指标,并通过层次分析法计算得出功能、景观环境、美学指标的权重为0.662∶0.232∶0.106;基于模糊数学理论,提出了以专家和普通群众为评价主体、采用专家打分法和驾驶模拟试验的公路隧道洞口设计综合评价方法;并考虑洞口设计在动态视觉特性下对驾驶安全的影响,针对隧道洞口设计安全性问题提出了眼动仪测试评价方法,构建了一套公路隧道洞口设计综合评价体系。以云南省富龙高速板仑隧道洞口设计方案为例,采用综合评价体系计算得出隧道洞口设计方案为结构安全、环境友好、景观优美的优秀方案;并通过对试验者眼动数据的分析得出隧道洞口设计方案不存在安全隐患问题。该案例验证了综合评价体系的合理性,可为隧道洞口设计及综合评价提供一定的借鉴参考。     

隧道进出口车速变化研究

通过自行开发的三轴加速度仪对某高速公路的十八条隧道的出入口的车速变化进行测量,分析了隧道出入口车速变化的一般规律。同时结合隧道出入口附近的道路线形,分析了道路线形对车速变化的影响。     

山区高速公路桥隧连接段安全评价技术

针对山区高速公路桥隧连接段事故率高的特点,为了从道路几何线形优化角度提高其行车安全性,对桥隧连接段特征点车速进行了观测,并开展了驾驶员心理生理指标的实车试验.在此基础上分析了车辆在桥隧连接段车速衍生值(平均速度差和加速度)以及驾驶员心理生理指标的变化情况,并运用数理统计理论定量分析了桥—隧路段、桥—隧—桥路段以及隧—桥—隧路段3种主要形式对车辆平均速度差、加速度以及驾驶员心率增长率的影响.结果表明,隧道洞口平纵线形和隧道之间的连接段长度对车辆平均速度差、加速度和驾驶员心率增长率都有一定的影响.最后,并针对桥隧连接段提出了基于平均速度差、加速度和心率增长率的评价方法.