论文部分内容阅读
摘 要：本文以隧道路段驾驶员生理及心理变化特性为研究课题，在隧道路段环境特点和隧道事故特征以及驾驶员视觉特性研究的基础上，分析了在短隧道段、中长隧道段、长隧道路段的驾驶员眼动规律，针对存在的相关问题，提出了自己的安全措施及建议，希望可以有效地减少隧道事故的发生，确保隧道内的行车安全。
关键词：隧道;视觉特性;眼动仪;行车安全
0 引言
我国在改革开放后大力发展高速公路隧道建设，现已成为世界上隧道最多、最复杂、建设发展最快的国家。但是，高速公路隧道进出口是形成事故黑点的主要路段，隧道进出口处的事故率是隧道内事故率的2～3倍，远远高于一般路段。因此研究分析不同隧道路段驾驶员视觉和心理的变化规律，采取有效措施改善我国隧道进出口的安全状况，减少隧道事故发生。
1 国内外研究进展
关于隧道路段駕驶员心生理变化规律和交通安全关系的研究，近年来国内外取得了一定的成果，2012年，瑞典的 Katja Kircher 和 Christer Ahlstrom 基于驾驶模拟器研究了隧道设计因素对驾驶行为的影响，研究表明隧道墙壁颜色和照明会对驾驶行为产生一定的影响，浅色的隧道墙壁颜色比强的照明更能使驾驶员的注意力集中。2005年，同济大学的潘晓东课题组利用眼动仪等设备研究了隧道路段驾驶员的眼动特性。
本文以目前国内外隧道研究文献为基础，通过分析高速公路隧道进出口的环境特征、驾驶员生理和心理特性以及隧道进出口交通事故时间分布、空间分布、事故形态和原因等特征，明确目前高速公路隧道的安全现状以及引起隧道交通事故的主要因素。
2 研究目的和意义
本文通过分析发现，隧道内平均瞳孔直径大于非隧道段，且在隧道进、出口段，瞳孔直径会明显增大和急剧减小，长隧道路段的眨眼持续时间和次数远多于中长隧道和短隧道，短隧道路段的注视点呈现时间最大，三种路段的进出口都会出现眼跳幅度的增大。针对驾驶员视觉相关变化规律，本文在系统分析后，提出了改善隧道路面、改善隧道内通风和洞内景观，加强驾驶员安全教育等措施，期待将来隧道设计水平的不断提高，安全措施的踏实执行，能够有效地减少隧道路段交通事故的发生，使高速公路更加快速、便捷、安全。
3 隧道驾驶员生理特征分析
3.1 平均瞳孔直径分析
对不同长度隧道路段驾驶员的瞳孔直径变化可分析出：隧道进口段的照度变化急剧，使得驾驶员的平均瞳孔直径变大，驾驶员的视觉负荷增加;隧道内部行驶过程中，平均瞳孔直径初期仍在增大，然后渐渐较为平稳，整体上不再有明显的增大或减小;隧道出口段，驾驶员平均瞳孔直径迅速变小，逐渐恢复到正常值。不同长度隧道路段，驾驶员的平均瞳孔直径在出入口段的变化程度不同，长隧道出入口段的瞳孔直径突变较大，中长隧道居中，而对于短隧道路段，驾驶员的瞳孔直径在出口前已降到较低的值。
3.2 眨眼持续时间分析
眨眼时间是指驾驶员行车过程中眼睛每眨动一次所需的时间。通过比较三种不同长度隧道驾驶员的眨眼持续时间变化可分析出：短隧道内的眨眼持续时间最少，长隧道内眨眼持续时间最多，中长隧道介于两者之间。对于隧道路段，驾驶员的眨眼持续时间随着隧道长度的增长而增多，即短隧道内驾驶员的眨眼时间显著少于中长隧道和长隧道。
3.3 注视点呈现时间分析
查阅资料对比三种不同长度隧道驾驶员的注视点呈现时间变化可看出，驾驶员的注视点呈现时间存在不同程度的差异。短隧道注视点呈现时间最大，平均注视次数最少，中长隧道居中，长隧道注视点呈现时间最小，平均注视次数最多。对于隧道路段，随着隧道长度的增加，驾驶员的注视点呈现时间逐渐减少而平均注视次数逐渐增多。
3.4 眼跳幅度分析
根据分析三种不同长度隧道驾驶员的眼跳幅度变化可以看出：由于隧道进口段和出口段存在黑洞效应和白洞效应，光线明暗度变化较大，危险状况较多，驾驶员视觉上不能马上适应，心理上也会产生一定程度的恐惧感，需要注视更多方面来获取大量信息，并且需要对信息进一步的判断、加工处理和做出相应的反应，因此驾驶员在隧道进口段和出口段的眼跳幅度变化较大，变化的频率较高;进入隧道内行驶后，驾驶员渐渐适应了隧道内亮度、温度等周围环境，需要注视的信息变少，在视觉上和心理上会稍许放松，因此隧道内驾驶员眼跳幅度变化相对较小，变化频率较低。在隧道内行驶中，驾驶员注视到先前没有掌握的信息或突发紧急状况（如需要刹车降速），驾驶员眼跳幅度和频率会突然变大，所以隧道内部也存在驾驶员眼跳幅度发生突变的可能。隧道长度不同，适应时间和获取的信息量也有差异，因此不同隧道路段驾驶员眼跳幅度和变化频率也不相同，隧道长度越长，进出隧道时驾驶员眼跳幅度变化越大。
4 安全策略及建议
基于本文的研究分析和查阅的相关资料，本章提出以下安全对策和建议。
4.1 隧道路面改善
在隧道出入口，采用鲜艳色彩的防滑路面，提高道路的防滑性能，防止车辆由沥青路面驶入水泥路面时因附着系数的变化，驾驶员本能采取制动措施而出现的侧滑、追尾等恶性交通事故。
4.2 通风系统改善
隧道通风系统的合理设计，是保持隧道内部空气质量和安全行驶的关键之一。针对长大隧道的通风系统可在隧道顶部间隔一定的距离，采用垂直向上的竖形桶状排气管，既可以将隧道内部的空气抽出隧道内，又能将隧道外新鲜的空气输入到隧道内部。
4.3 照明设施改善
高亮度的照明也会提高路面的能见度，防止隧道内部由于道路路面污染导致能见度降低。为保障照明的持续性，应增设五台大功率柴油发电机组作为备用电源。主要用于在供电部门高压线路检修、夏季用电紧张电力部门拉闸限电情况下，通过启用自备发电机进行应急供电，从而有效减少因“黑洞”、“白洞”效应造成车辆追尾事故及二次事故的发生概率，进一步确保隧道内行车安全。
5 结论
本文选择了不同长度的隧道路段作为主要的研究对象，对比分析的方法研究了不同长度隧道和隧道内部驾驶员的平均瞳孔直径，眨眼持续时间，注视点呈现时间和眼跳幅度的变化规律，系统分析了不同隧道路段对驾驶员视觉的影响规律，并对隧道安全问题提出了一些参考建议。
主要研究结论如下：
（1）由于隧道进出口路段明暗反应变化快，驾驶员心理紧张，注意力高度集中，长时间的注视使驾驶员瞳孔直径在隧道进出口段发生较大变化，在隧道进口路段迅速增大，在出口路段迅速减小，隧道内平均瞳孔直径大于正常路段。
（2）对于隧道路段，驾驶员的眨眼持续时间随着隧道长度的增长而增多，短隧道内的眨眼持续时间最少，长隧道内眨眼持续时间最多。短隧道路段的环境、照度等的突变比较大，所以眨眼持续时间都较少;随着这种突变的程度逐渐减弱，驾驶员紧张的生理和心理情况得到缓解，所以眨眼持续时间逐渐增多。
（3）不同长度隧道，驾驶员注视点呈现时间存在差异。短隧道注视点呈现时间最大，平均注视次数最少，中长隧道居中，长隧道注视点呈现时间最小，平均注视次数最多，随着隧道长度的增加，驾驶员的注视点呈现时间逐渐减少而平均注视次数逐渐增多。
（4）隧道长度越长，隧道进口段和出口段驾驶员眼跳幅度变化越大，需要注视掌握的信息量也越多，隧道内部路段驾驶员眼跳幅度变化容易受到时间和突发情况的影响。
参考文献：
[1]张殿业.驾驶人动态视野与行车安全可靠度[J].西南交通大学学报，2000，35（3）：319-322.
[2]丁光明.高速公路隧道环境对驾驶人生理及心理影响研究[D].长安大学，2011.
[3]王书灵.基于驾驶人心生理反应的林区双车道公路极限坡度坡长研究[D].北京工业大学，2005.
[4]郑柯.基于驾驶人心里生理反应的高速公路线形研究[D].北京工业大学，2003.
关键词：隧道;视觉特性;眼动仪;行车安全
0 引言
我国在改革开放后大力发展高速公路隧道建设，现已成为世界上隧道最多、最复杂、建设发展最快的国家。但是，高速公路隧道进出口是形成事故黑点的主要路段，隧道进出口处的事故率是隧道内事故率的2～3倍，远远高于一般路段。因此研究分析不同隧道路段驾驶员视觉和心理的变化规律，采取有效措施改善我国隧道进出口的安全状况，减少隧道事故发生。
1 国内外研究进展
关于隧道路段駕驶员心生理变化规律和交通安全关系的研究，近年来国内外取得了一定的成果，2012年，瑞典的 Katja Kircher 和 Christer Ahlstrom 基于驾驶模拟器研究了隧道设计因素对驾驶行为的影响，研究表明隧道墙壁颜色和照明会对驾驶行为产生一定的影响，浅色的隧道墙壁颜色比强的照明更能使驾驶员的注意力集中。2005年，同济大学的潘晓东课题组利用眼动仪等设备研究了隧道路段驾驶员的眼动特性。
本文以目前国内外隧道研究文献为基础，通过分析高速公路隧道进出口的环境特征、驾驶员生理和心理特性以及隧道进出口交通事故时间分布、空间分布、事故形态和原因等特征，明确目前高速公路隧道的安全现状以及引起隧道交通事故的主要因素。
2 研究目的和意义
本文通过分析发现，隧道内平均瞳孔直径大于非隧道段，且在隧道进、出口段，瞳孔直径会明显增大和急剧减小，长隧道路段的眨眼持续时间和次数远多于中长隧道和短隧道，短隧道路段的注视点呈现时间最大，三种路段的进出口都会出现眼跳幅度的增大。针对驾驶员视觉相关变化规律，本文在系统分析后，提出了改善隧道路面、改善隧道内通风和洞内景观，加强驾驶员安全教育等措施，期待将来隧道设计水平的不断提高，安全措施的踏实执行，能够有效地减少隧道路段交通事故的发生，使高速公路更加快速、便捷、安全。
3 隧道驾驶员生理特征分析
3.1 平均瞳孔直径分析
对不同长度隧道路段驾驶员的瞳孔直径变化可分析出：隧道进口段的照度变化急剧，使得驾驶员的平均瞳孔直径变大，驾驶员的视觉负荷增加;隧道内部行驶过程中，平均瞳孔直径初期仍在增大，然后渐渐较为平稳，整体上不再有明显的增大或减小;隧道出口段，驾驶员平均瞳孔直径迅速变小，逐渐恢复到正常值。不同长度隧道路段，驾驶员的平均瞳孔直径在出入口段的变化程度不同，长隧道出入口段的瞳孔直径突变较大，中长隧道居中，而对于短隧道路段，驾驶员的瞳孔直径在出口前已降到较低的值。
3.2 眨眼持续时间分析
眨眼时间是指驾驶员行车过程中眼睛每眨动一次所需的时间。通过比较三种不同长度隧道驾驶员的眨眼持续时间变化可分析出：短隧道内的眨眼持续时间最少，长隧道内眨眼持续时间最多，中长隧道介于两者之间。对于隧道路段，驾驶员的眨眼持续时间随着隧道长度的增长而增多，即短隧道内驾驶员的眨眼时间显著少于中长隧道和长隧道。
3.3 注视点呈现时间分析
查阅资料对比三种不同长度隧道驾驶员的注视点呈现时间变化可看出，驾驶员的注视点呈现时间存在不同程度的差异。短隧道注视点呈现时间最大，平均注视次数最少，中长隧道居中，长隧道注视点呈现时间最小，平均注视次数最多。对于隧道路段，随着隧道长度的增加，驾驶员的注视点呈现时间逐渐减少而平均注视次数逐渐增多。
3.4 眼跳幅度分析
根据分析三种不同长度隧道驾驶员的眼跳幅度变化可以看出：由于隧道进口段和出口段存在黑洞效应和白洞效应，光线明暗度变化较大，危险状况较多，驾驶员视觉上不能马上适应，心理上也会产生一定程度的恐惧感，需要注视更多方面来获取大量信息，并且需要对信息进一步的判断、加工处理和做出相应的反应，因此驾驶员在隧道进口段和出口段的眼跳幅度变化较大，变化的频率较高;进入隧道内行驶后，驾驶员渐渐适应了隧道内亮度、温度等周围环境，需要注视的信息变少，在视觉上和心理上会稍许放松，因此隧道内驾驶员眼跳幅度变化相对较小，变化频率较低。在隧道内行驶中，驾驶员注视到先前没有掌握的信息或突发紧急状况（如需要刹车降速），驾驶员眼跳幅度和频率会突然变大，所以隧道内部也存在驾驶员眼跳幅度发生突变的可能。隧道长度不同，适应时间和获取的信息量也有差异，因此不同隧道路段驾驶员眼跳幅度和变化频率也不相同，隧道长度越长，进出隧道时驾驶员眼跳幅度变化越大。
4 安全策略及建议
基于本文的研究分析和查阅的相关资料，本章提出以下安全对策和建议。
4.1 隧道路面改善
在隧道出入口，采用鲜艳色彩的防滑路面，提高道路的防滑性能，防止车辆由沥青路面驶入水泥路面时因附着系数的变化，驾驶员本能采取制动措施而出现的侧滑、追尾等恶性交通事故。
4.2 通风系统改善
隧道通风系统的合理设计，是保持隧道内部空气质量和安全行驶的关键之一。针对长大隧道的通风系统可在隧道顶部间隔一定的距离，采用垂直向上的竖形桶状排气管，既可以将隧道内部的空气抽出隧道内，又能将隧道外新鲜的空气输入到隧道内部。
4.3 照明设施改善
高亮度的照明也会提高路面的能见度，防止隧道内部由于道路路面污染导致能见度降低。为保障照明的持续性，应增设五台大功率柴油发电机组作为备用电源。主要用于在供电部门高压线路检修、夏季用电紧张电力部门拉闸限电情况下，通过启用自备发电机进行应急供电，从而有效减少因“黑洞”、“白洞”效应造成车辆追尾事故及二次事故的发生概率，进一步确保隧道内行车安全。
5 结论
本文选择了不同长度的隧道路段作为主要的研究对象，对比分析的方法研究了不同长度隧道和隧道内部驾驶员的平均瞳孔直径，眨眼持续时间，注视点呈现时间和眼跳幅度的变化规律，系统分析了不同隧道路段对驾驶员视觉的影响规律，并对隧道安全问题提出了一些参考建议。
主要研究结论如下：
（1）由于隧道进出口路段明暗反应变化快，驾驶员心理紧张，注意力高度集中，长时间的注视使驾驶员瞳孔直径在隧道进出口段发生较大变化，在隧道进口路段迅速增大，在出口路段迅速减小，隧道内平均瞳孔直径大于正常路段。
（2）对于隧道路段，驾驶员的眨眼持续时间随着隧道长度的增长而增多，短隧道内的眨眼持续时间最少，长隧道内眨眼持续时间最多。短隧道路段的环境、照度等的突变比较大，所以眨眼持续时间都较少;随着这种突变的程度逐渐减弱，驾驶员紧张的生理和心理情况得到缓解，所以眨眼持续时间逐渐增多。
（3）不同长度隧道，驾驶员注视点呈现时间存在差异。短隧道注视点呈现时间最大，平均注视次数最少，中长隧道居中，长隧道注视点呈现时间最小，平均注视次数最多，随着隧道长度的增加，驾驶员的注视点呈现时间逐渐减少而平均注视次数逐渐增多。
（4）隧道长度越长，隧道进口段和出口段驾驶员眼跳幅度变化越大，需要注视掌握的信息量也越多，隧道内部路段驾驶员眼跳幅度变化容易受到时间和突发情况的影响。
参考文献：
[1]张殿业.驾驶人动态视野与行车安全可靠度[J].西南交通大学学报，2000，35（3）：319-322.
[2]丁光明.高速公路隧道环境对驾驶人生理及心理影响研究[D].长安大学，2011.
[3]王书灵.基于驾驶人心生理反应的林区双车道公路极限坡度坡长研究[D].北京工业大学，2005.
[4]郑柯.基于驾驶人心里生理反应的高速公路线形研究[D].北京工业大学，2003.