高速公路隧道入口路段驾驶人视觉注意转移规律研究

为了研究驾驶人进入高速公路隧道入口时其视觉转移特性,在7个高速公路隧道入口处进行实车试验。利用Eye Link II型眼动仪,实时记录3名驾驶人进入隧道入口时的眼动行为数据。采用K均值聚类法对驾驶人注视区域进行划分,运用马尔可夫链理论研究驾驶人注视点在不同注视区域之间的转移规律,并分析对比驾驶人在进入隧道入口过程中其注视分布的差异性。研究发现,在驾驶人进入隧道入口时其视觉转移频次明显增加,其注视点主要集中于正前方区域。研究结果可为进一步研究驾驶人进入隧道入口时的安全性提供理论依据。     

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。     

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.     

高速公路隧道群内隧道纵向间距对驾驶人生理负荷的影响规律研究

为研究隧道群内隧道间纵向间距对行车安全的影响，采用驾驶人实车试验方案，借助眼动仪和MP150生理仪采集了10名驾驶人的瞳孔面积以及心电信号数据，并采用模糊综合评价法表征不同隧道间纵向间距下隧道群中各相邻区段的生理负荷。结果表明：驾驶人的瞳孔面积变化率、窦性心搏间标准差(SDNN)在隧道群中各区段均具有显著性差异。驾驶人在第二隧道入口段瞳孔面积变化率最大，第一隧道中间段SDNN最大；在隧道群的第二隧道入口段和第一隧道出口段的生理负荷最大，其次是纵向间距段；第一隧道中间段的综合负荷较低。隧道群纵向间距在0～110 m驾驶人的综合生理负荷增加并达到最大，隧道群纵向间距在110～200 m,驾驶人的综合生理负荷降低，在150 m后变化趋近平缓。建议对于纵向间距小于150 m的隧道群，在隧道之间设置遮光棚，以减小驾驶人明暗适应带来的综合生理负荷。     

高速公路隧道行车视觉特性分析

从交通安全的角度,为获取高速公路隧道行车视觉特性,利用Tobii Glass2眼动仪在夏季11:00—14:00开展了实车测试实验,采集了驾驶人的眼动数据.选取驾驶人的注视持续时间、平均注视时间、瞳孔直径、注视时间比例、扫视时间比例等指标,利用ErgoLAB平台和Origin数据分析软件对相关指标统计分析.以老山隧道为例,分析了隧道照明分段、半开敞棚洞段和隧道内部视线不良路段的驾驶人视觉特性.实验结果表明,驾驶人在隧道照明出入口段驾驶过程中注视时间比例较高;驾驶人在隧道照明基础段行驶过程中注视时间比例降低,扫视时间比例升高;隧道出口段采用半开敞棚洞结构能够降低驾驶人行驶过程中的注视时间比例及扫视时间比例,减弱驾驶人获取驾驶信息的难度和驾驶过程中的紧张感;驾驶人在长大隧道内部视距不良路段行驶时,注视时间比例集中在70%左右,注视热点区域主要集中在视线正前方.      

国内汽车市场驾驶人眼动行为检测技术分析

为研究不同认知分心等级时的驾驶人眼动行为,通过数理统计的分析方法,对实车道路试验采集的驾驶人完成不同等级认知次任务时的眼动行为特性指标进行了对比分析,定量研究了不同认知分心等级时驾驶人的眨眼、扫视及注视的变化规律。结果表明:认知次任务复杂度、眨眼频率、扫视幅度、视野广度之间显著相关。随着认知次任务难度的增加,驾驶人眨眼频率显著增加、搜索广度明显缩小、注视点分布更加集中。可见本文的研究可以为基于眼动行为的驾驶辅助系统的开发提供理论支持。     

基于驾驶人视觉特性的公路景观设计研究

从分析驾驶人视觉特性出发,分析了动视觉和静视觉对于公路景观的不同要求,分别阐述了基于动视觉和静视觉的公路景观设计理念,并提出了使用评估的方法。对于提高公路景观设计的科学性和合理性具有指导意义。     

基于驾驶人视觉特性的公路景观设计研究

从分析驾驶人视觉特性出发,分析了动视觉和静视觉对于公路景观的不同要求,分别阐述了基于动视觉和静视觉的公路景观设计理念,并提出了使用评估的方法。对于提高公路景观设计的科学性和合理性具有指导意义。     

基于视觉适应的高速公路高风险路段照明参数设置研究

为提高高速公路夜间高风险路段的交通安全水平,基于行为适应理论,采用UCwin/road软件构建了高风险路段试验场景,并结合眼动追踪系统进行驾驶模拟试验,采集了不同环境照度条件下驾驶人的眼动参数,并通过研究环境照度差异对驾驶人视觉适应的影响规律,提出了高风险路段照明的照度标准及过渡段设置标准。研究表明,在高速公路高危路段,路面照度最高可采用48 lx,将路面平均照度从5 lx依次提升到48 lx时,驾驶人平均适应时间则从9.59 s逐渐降至2.4 s,适应时间标准差从4.23降至0.47;高速公路高危路段的照明过渡段由3部分组成,各部分长度应按行车速度、驾驶人视觉适应时间及12 lx/7.64 s、24 lx/5.63 s、36 lx/4.55 s的平均照度进行确定。     

雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为研究

雾环境下驾驶人行车与正常天气相比，在低能见度下视觉参照物较少，驾驶人更倾向于跟驰行驶。为研究雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为，以真实雾环境下实车试验方式，选择多条高速公路作为试验路段，以Smart Eye眼动仪获取车辆在雾环境下高速公路驾驶人视觉参数，包含驾驶人注视区域、注视角度、注视持续时间、瞳孔直径、扫视速度以及扫视幅度等，以归一化方法对驾驶人注视重心进行分析，研究不同能见度下驾驶人的跟驰需求，并通过对雾环境下上述视觉参数进行规律总结。对雾环境下驾驶人跟驰特性进行统计及分类，将跟驰行为划分为主动、半主动、半被动以及全被动跟驰；通过分析雾区低能见度下驾驶人跟驰行驶条件，引入多维偏好理论及后悔理论，进行驾驶人跟驰决策模型构建，并基于差分法对模型进行参数标定及验证。研究结果表明：驾驶人在1次跟驰动态过程中，正常车道保持时驾驶人扫视速度较低，而当处于车道调整时，驾驶人扫视速度存在较大波动，且平均扫视速度较高，低能见度下驾驶人注视点转移速度27.0 （°）·s^-1明显低于晴好天气的52.0 （°）·s^-1；驾驶人在跟驰过程中，能见度对驾驶人跟驰时的视觉特征有显著影响，通过跟驰模型构建可为后续雾环境下车辆跟驰前后车距及车速预测提供理论支撑。     

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。     

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。     

草原公路线形诱导标志对驾驶员视觉特性影响的实验研究

草原公路线形诱导标志在指示曲线路段道路线形变化、诱导驾驶员视线、缓解视觉单调感、提高行车安全等方面都发挥着重要作用.选取草原公路不同曲线路段,利用眼动仪采集7名驾驶员的眼动指标,筛选得到5名驾驶员的能清晰描述眼动变化规律的有效数据,并通过单因素方差分析筛选眼动响应敏感指标,得出不同因素对驾驶员眼动指标的影响规律.结果表明,瞳孔直径对是否存在线形诱导标志、驾驶员性别响应敏感;扫视幅度对线形诱导标志设置位置响应敏感.不存在线形诱导标志时,驾驶员的平均瞳孔直径大于存在线形诱导标志时驾驶员的平均瞳孔直径0.09 mm;而存在线形诱导标志时,驾驶员的瞳孔直径变化幅度较大,平均变化率相差近0.5%.线形诱导标志设置在道路左侧时,驾驶员扫视幅度幅值较大,相比线形诱导标志设置在道路右侧时驾驶员的扫视幅度高2.59°,平均变化率相差1.3%.女性驾驶员在线形诱导标志引导路段的平均瞳孔直径比男性驾驶员大近0.25 mm,瞳孔直径变化幅度明显,平均变化率相差0.7%.      

长大隧道光环境下驾驶人信息感知表征方法研究现状和进展

随着我国交通隧道数量的增多、种类的丰富,隧道运营安全、节能和舒适之间的矛盾日益凸显。为解决上述矛盾,其关键就在于明晰隧道运营光环境与驾驶人的关系。基于此,在国内外研究的基础上,将隧道动态光环境信息感知表征方法归纳为视觉辨识能力、视觉功效、视觉负荷、视错觉4类,并阐述其定义、表征模型、评价指标等研究现状。通过对比,厘清目前国内外对隧道动态光环境信息感知表征方法研究的不足,并从驾驶人注视行为和考虑“光生物效应”2个方面论述隧道动态光环境信息感知表征方法的研究进展。最后,指出在未来的公路隧道动态光环境表征方法研究中,应注重物理量与生物量的结合,并进一步考虑生物量变化对驾驶人信息感知的影响。     

基于线性诱导的公路隧道入口区域交通安全优化研究

为达到驾驶人早发现隧道洞门、早适应环境变化、早决策驾驶行为的目的，通过分析隧道入口区域行车环境下的视距视区与交通安全问题，借鉴常见的线条形视线诱导设施（如反光环、反光条、弹性交通柱等），构建隧道线性诱导系统，并提出基于线性诱导的隧道入口区域改善方法。另外，通过室内模拟试验，采集白天与夜间环境下注视点的位置数据； 将注视区域分为5类，并分析注视点在各区域的视觉转移特性，评价隧道入口区域改善前后的效果。结果表明： 1）隧道线性诱导系统具备形式多样、较大尺寸、可以勾勒轮廓、发光分散等特点，同时可以以低成本提升隧道光环境的安全性。2）隧道入口区域改善前，驾驶人的注视点以较大概率出现在前方近处。3）改善后，驾驶人的注视点以较大的概率出现在前方远处，表明改善方案使得驾驶人的视距充足； 改善后注视点在主要分布区域的注视概率变动比改善前更为缓和，表明驾驶人的视区变化得到缓解。     

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.      

复杂艰险山区公路隧道运营安全风险归类及特征分析

基于对西南复杂山区52座典型在役长大公路隧道运营10余年来逾2 500件安全风险案例的调研,以及西部高烈度地震区、高山峡谷区的国省干线运营隧道震害、崩塌泥石流等灾害的调查分析,结合境内外公路隧道安全风险相关文献,对复杂山区公路隧道运营安全风险的典型风险事件和风险致因进行细致梳理、辨识归类和分析。分析得到:建立了公路隧道安全典型风险辨识框架体系;交通事故是山区公路隧道中发生频率最高的一类风险事件,其时间分布上具有明显的季节特征,空间分布上隧道洞口影响段事故高于隧道中间段;交通环境是引发公路隧道火灾的最主要的因素,需特别重视交通事故和易燃易爆品运输两大不利因素的叠加效应;复杂山区特殊的自然环境和地质灾害是导致公路隧道结构性损伤不可避免的因素,但施工过程中的种种不规范行为的人为因素却是运营期隧道各种病害的重要诱因;公路隧道运营安全风险因素贯穿隧道勘察、设计、施工及运营的全过程,加强隧道全寿命周期的风险辨识、防控十分必要,才能全方位、彻底有效地提高隧道运营安全性。     

中国公路隧道近10年的发展趋势与思考

中国公路隧道在规模、数量、建设速度等持续快速发展的形势下,近10年来又取得了众多隧道建设技术的突破,已由隧道大国步入向隧道强国转变的轨道。首先宏观研究分析近10年来中国公路隧道建设状况,对比论述了山岭、水下、城市地下道路等类型隧道的发展特点、趋势及相关建议;从隧道建设需求导向、地质超前预报、节能环保、应急救援等方面提出了公路隧道建设理念的变化,对比总结了钻爆法、盾构法、沉管法及TBM法等4类修建公路隧道常用施工方法的应用情况及未来发展趋势,并在此基础上,对中国公路隧道未来建设中将遇到的一些问题进行了研究与思考。结果表明:应改变以支护参数设计为重点的隧道设计理念,建立以介质场为主体的隧道结构设计方法,在隧道场解重构理论与技术体系方面进一步创新;对于采用双洞布局模式的长大公路隧道,为减少长深斜竖井设置,提升建设速度,应优先采用“钻爆法+小TBM导洞扩挖法”相结合的混合方法来修建;针对越来越多的公路隧道进入后运营期,提出了隧道智能监测评估与快速修复的技术途径,以将隧道修复作业所带来的影响降到最低;中国公路隧道建设应融合大数据、智能装备、5G等先进技术,并尽快完成配套标准的制定。