基于驾驶员生心理反应的高速隧道出口段照明质量检测

[摘 要]根据“安全视距法”，结合驾驶员在高速隧道中的心理、生理反应，利用眼动仪系统，通过对隧道出口段的视野环境进行分析，设计出一种隧道出口段照明质量z测方法，该方法可直接测取驾驶人员在驾车进入隧道过程中的视觉功效，间接地反应驾驶员的心理负荷，由此评价隧道出口段的照明质量。

[关键词]驾驶心理；高速隧道；质量评价

中图分类号：U453.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0114-01

1 驾驶员生心理反应及隧道交通安全的相关理论

1.1 停车视距法

停车视距指的是同一车道上，车辆行驶时遇到前方障碍物而必须采取制动停车时所需要最短行车距离。

停车视距由三部分组成：驾驶员反应时间内行驶的距离，开始制动汽车到汽车完全停止所行驶距离（制动距离），再加安全距离S0（5～10m）。停车视距计算公式：

按下式计算：

式中：――停车距离；

――驾驶员反应时间，取2.5s（判断时间1.5s，运行时间1.0s）；

――车辆行驶设计速度；

――路面与轮胎之间的纵向摩阻系数，因轮胎、路面、制动等条件不同而异，

计算停车视距一般按路面潮湿状态考虑；

――重力加速度，9.8；

――行驶速度。当设计速度为120～80时为其85%；当设计速度为60～40时为其90%；设计速度为30～20时为其100%。

1.2 小目标障碍物

鉴于目标障碍物与停车视距的关系，许多国家和地区制定了关于停车视距的目标物高度标准。基于这些基础，借鉴于道路照明的相关研究，CIE88―1990技术报告中指出，为建立一个能用于隧道照明的光学测量评估设施，可采用一个体积为0.2m×0.2m×0.2m、反射率为0.2的正方体小目标物作为评价停车视距的参照物。即当小目标物被驾驶人员察觉时距车的距离至少要不小于机动车的停车视距。尽管实际的交通障碍物也许更大或形体不一，但研究表明，以此为标准的小目标物将适用于各种不同的照明环境。

1.3 驾驶员对明暗差异的生理、心理反应

人眼能够自动适应环境光强的变化。当环境光强由暗到亮时，人眼的响应（瞳孔的直径变小）称为明适应，一般需要1～3s；反之，称为暗适应。驶出隧道时，视觉要经历一个明适应过程，这种现象称为“适应滞后现象”，而且，“亮度速度变换越快，适应时间越长”。由于隧道长度不同驾驶员的反应不同，可以将驾驶员驶出隧道时的感受总结如下：当车辆接近隧道出口时，看到的是一个刺眼的眩亮白洞，此时形成“白洞”效应。此现象无疑会增加驾驶员的心理负担，产生紧张、恐惧心理，严重影响行车驾驶安全。驾驶人驶出隧道的瞬间不能立即适应，会主动降低车速，条件反射性地踩制动，车辆在高速行驶时突然减速容易失去平衡，产生“甩尾”、“跑偏”等现象。方向易失控，发生撞击隧道壁或追尾的事故。

隧道内照明分布不均、注视目标频繁变换、光源闪烁不稳定及红光照明等现象，都会引起相当程度的视干扰和心理不适而导致视疲劳。视疲劳的主要症状为眼睛发酸、发胀、眼眶酸疼、欲流泪。视觉疲劳会严重影响司机的视觉功能，危及行车安全。

2 试验设计

2.1 试验目的

白天，对于同时受多变的天然光和人工光双重照明影响的隧道出口段而言，采用常规方法的检测结果，难以反映人类由于复杂生理及心理效应所产生的实际视觉功效，这就产生了以标准小目标障碍物为发现目标的“停车视距法”的思路。根据这一思路，拟用眼动仪记录受测驾驶员的视觉追踪信息，通过动态视频分析软件分别对这些信息中小目标物的注视时刻注视次数及注视持续时间等参数进行统计和分析，从而确定驾驶员发现和车辆抵达小目标物的时刻及，由其时间和车辆恒定保持的隧道照明设计时速，即可求得受测驾驶员对小目标物的发现距离。由此可判定受测驾驶员是否能在大于或等于一个安全停车视距处发现小目标障碍物，以验证隧道出口段的人工光和不同时段的天然光混合照明质量能否满足安全要求。

2.2 试验设备

试验中用到的仪器主要有：

（1）SMI眼动仪：记录行驶过程中驾驶员的视觉信息，如瞳孔直径大小、眨眼、注视时间等。

（2）试验车辆：桑塔纳2000。全车长度：4680mm，车身宽度：1700mm，车身高度：1423mm。

（3）事故记录仪：记录高速公路行驶的全过程，以便数据处理时回放分析。

（4）同时，为了顺利完成本次试验还需要蓄电池、皮尺、电脑、秒表、相机、摄像机等设备。

2.3 测点分布

测点布置方法参考CIE88―1990技术报告公路隧道和地下通道照明指南中推荐的亮度测量点布置方法。

这些测点除保证亮度和照度的实测需要外，还将作为小目标物体的设置点，以满足采用“停车视距法”的检测要求。

3 数据处理

对多名受测人不同时段不同照明工况下的多次眼动实测信息和各点、及测试数据进行处理。由此计算得到各测试条件下的小目标物被发现距离和、及测量样本的平均值。

3.1 “停车视距法”的测试信息处理

“停车视距法”的测试结果为眼动仪所采集的视频图像，图像中记录了受测人的眼动信息。实验设备可对该信息中受测人的视觉行为进行分析，从而获取其注视点信息。根据眼动信息图中小目标物体的大小，手动划定眼动信息捕捉区域，小目标物位于捕捉区域内中心处，软件将对该区域内的信息及数据进行分析和统计，如注视点进入区域内的首次时间、出现次数及持续时间的统计等，这些信息可反映小目标物被关注的程度，从而确定小目标物被发现的时刻。因此，区域范围的取值至关重要，它关系着整个测试精度。

3.2 路面亮度、照度及小目标物垂直面照度的实测数据处理

在测量受测人眼动信息的同时，分别对各点路面、及进行检测，根据其检测样本和检测时段分别算出各个样本平均值和该时段的太阳高度角，以便对相应照明工况下的隧道出口段的安全停车视距进行分析。

4 结语

本检测方法在查阅国内外标准的基础上，结合相关理论，利用安全视距法和先进的眼动仪系统，通过设计实验，设计出一种全新的隧道出口段照明质量检测方法。本方法利用安全视距直接反映了受测人的视觉功效，安全视距源于受测人的生理和心理因素，是驾驶人员生理和心理效应的客观反映。但本检测方法还处于设计阶段，其中数据处理方法还未的到实验的验证，缺少实验数据的支撑。

参考文献

[1] 白翰.基于驾驶员心理和生理反应的高速公路隧道安全策略研究.

[2] 张青文，涂耘，胡英奎，等.基基于生理和心理效应的公路隧道入口段照明质量检测方法.照明工程学报，2012，4.

[3] 涂耘.公路隧道节能照明设计研究.灯与照明，2007，2.