馬　超,邵　飛,胡業(yè)平（中國人民解放軍理工大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院,南京　210007）

城市隧道出入口駕駛特性分析

馬超,邵飛,胡業(yè)平
（中國人民解放軍理工大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院,南京210007）

對(duì)三種含有坡道段的城市隧道出入口進(jìn)行實(shí)車實(shí)驗(yàn)，分析駕駛?cè)送字睆降淖兓?guī)律，總結(jié)出駕駛員在不同類型城市隧道出入口的駕駛行為特性。結(jié)果表明：駕駛員在駛?cè)胨淼罆r(shí)，觀察重點(diǎn)區(qū)域集中于前方100米位置；駕駛員在一般城市隧道出入口的駕駛舒適感最差，在湖底隧道中最好。

隧道實(shí)驗(yàn);南京快速干道;眼動(dòng)儀佩

1　引言

隧道出入口是交通事故的多發(fā)路段，事故發(fā)生率明顯高于隧道內(nèi)部路段和外部主線。城市隧道出入口交通事故頻發(fā)的原因主要有:隧道內(nèi)外的照明差異大，駕駛員在行車過程中視覺難以適應(yīng)；隧道出入口有縱坡或彎道，線性一致性較差，有悖于駕駛員的期望；駕駛員在進(jìn)出隧道過程中對(duì)車速、距離的感知與在一般道路上不同；城市道路中非機(jī)動(dòng)車、行人等交通參與者的違章行為等。

近年來，眾多學(xué)者從不同角度對(duì)隧道出入口進(jìn)行了多樣化的研究，主要有平面線形一致性[1-2]、照明設(shè)計(jì)優(yōu)化[3]、視覺適應(yīng)性研究[4]等方面。這些研究基本上針對(duì)的都是無坡道段的隧道出入口，本文采用城市隧道實(shí)車實(shí)驗(yàn)，從瞳孔直徑的變化特性方面來探究駕駛?cè)嗽诤衅碌蓝蔚母黝惓鞘兴淼莱鋈肟谏系鸟{駛特性。

2　隧道實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

本實(shí)驗(yàn)以南京快速干道內(nèi)環(huán)線通濟(jì)門——模范馬路隧道群為研究對(duì)象，該隧道群包括通濟(jì)門隧道、西安門隧道、九華山隧道、玄武湖隧道、模范馬路隧道，五個(gè)隧道的出入口都設(shè)有一定坡度的上下坡。其中通濟(jì)門隧道、西安門隧道與模范馬路隧道為典型的一般城市隧道，九華山隧道為山體隧道和湖底隧道的結(jié)合體，玄武湖隧道則為湖底隧道。為了研究不同類型城市隧道出入口駕駛員的駕駛特性，本文選取西安門隧道南口、九華山隧道南口和玄武湖隧道西口為研究對(duì)象，三個(gè)坡道的坡度都為4%。

采用德國Ergoneers研發(fā)的D-Lab駕駛行為分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該系統(tǒng)具有眼動(dòng)檢測、視頻行為記錄分析、生理檢測等功能，本實(shí)驗(yàn)主要使用該系統(tǒng)的Dikablis眼動(dòng)追蹤模塊和Eyetracking分析軟件。

為了提高數(shù)據(jù)的代表性和有效性，挑選不同年齡、駕齡、職業(yè)的10名駕駛員進(jìn)行實(shí)車測試，實(shí)驗(yàn)車輛選用歐寶安德拉。為了排除交通流、強(qiáng)太陽光等因素的影響，實(shí)驗(yàn)選擇在沒有強(qiáng)光的上午10點(diǎn)鐘左右及下午3點(diǎn)鐘左右進(jìn)行，盡量使行車過程趨于自由狀態(tài)。

部分被試駕駛員基本信息

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

以路燈為標(biāo)志物對(duì)各個(gè)出入口進(jìn)行區(qū)段劃分，將隧道間連接段緊鄰坡道的兩段路段、坡道段和隧道內(nèi)300米長度作為研究對(duì)象，以隧道洞口為零點(diǎn)，行車方向?yàn)檎?/p>

數(shù)據(jù)觀測者位于副駕駛位置負(fù)責(zé)被試駕駛員的瞳孔標(biāo)定，操作與眼動(dòng)儀相連的筆記本電腦，實(shí)時(shí)觀測所測得的瞳孔直徑數(shù)據(jù)；駕駛員佩戴好眼動(dòng)儀從通濟(jì)門隧道南端出發(fā)，向北依次穿越5個(gè)隧道后在古平崗立交轉(zhuǎn)向，沿原路返回。

在實(shí)驗(yàn)開始前要記錄駕駛員在正常路段上行駛時(shí)的瞳孔直徑作為基準(zhǔn)值，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中要保持安靜，排除其它因素的干擾。

3　駕駛特性分析

3.1 瞳孔直徑增長率

為了排除駕駛員之間的個(gè)體差異對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，本文采用了參數(shù)變化率這樣一個(gè)指標(biāo)來衡量駕駛員的瞳孔直徑變化情況。參數(shù)變化率就是用駕駛員在行車過程中某一點(diǎn)的參數(shù)值減去該駕駛員基準(zhǔn)值，再除以基準(zhǔn)值，最后乘以100%，其表達(dá)式為:

3.2 數(shù)據(jù)分析

用matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱分別對(duì)三種類型隧道出入口的被試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并畫出相應(yīng)的瞳孔直徑增長率變化曲線。三種隧道入口照明強(qiáng)化段均為200米，采用三級(jí)調(diào)光模式，其中前兩段為50米；出口照明強(qiáng)化段為50米。

由圖5可知，在山體隧道入口段，瞳孔直徑增長率從進(jìn)入隧道前100米處開始小幅負(fù)向增長，表明駕駛員的注意力集中于前方100米左右，而且洞口亮度高于洞外亮度；從隧道內(nèi)30米左右瞳孔直徑增長率急劇增加，說明照明強(qiáng)化段前兩段的亮度差比較大。在出口段，瞳孔直徑增長率從隧道內(nèi)200米處開始明顯減小，在隧道口為負(fù)值，再次表明洞口亮度高于洞外亮度。

從圖6可以看出，在一般城市隧道入口段，瞳孔直徑增長率在隧道外100米處未發(fā)生變化，說明洞口亮度近似等于洞外亮度；進(jìn)入隧道200米后，瞳孔直徑增長率不再發(fā)生明顯變化,表明洞內(nèi)亮度與照明強(qiáng)化段末端亮度相等。在出口段，瞳孔直徑增長率從隧道內(nèi)300米處就開始減小，在隧道口處近似為零，表明隧道內(nèi)外亮度基本相同。

湖底隧道入口段內(nèi)部設(shè)有50米長的減光格柵，導(dǎo)致洞口亮度低于洞外亮度，瞳孔直徑增長率在隧道外100米處就開始增大；在照明強(qiáng)化段末端也就是250米處，瞳孔直徑增長率不再變化，表明該照明強(qiáng)化段末端與隧道內(nèi)部亮度相等。在出口段，瞳孔直徑增長率從隧道內(nèi)200米處均勻減小，由于洞口亮度低于洞外亮度，瞳孔直徑增長率在隧道外減小為零。

4　結(jié)論

根據(jù)被試瞳孔直徑增長率的變化規(guī)律可以總結(jié)出駕駛員的駕駛特性：

（1）駕駛員在駛?cè)胨淼罆r(shí)，觀察重點(diǎn)區(qū)域集中于前方100米位置。

（2）洞口亮度方面，山體隧道稍高于洞外亮度，一般城市隧道約等于洞外亮度，湖底隧道低于洞外亮度；洞內(nèi)亮度方面，一般城市隧道亮度最低，湖底隧道最高。所以，一般城市隧道內(nèi)外亮度差最大，其瞳孔直徑增長率變化區(qū)段又最短，因而行駛舒適感最差；相反地，采用了光柵的湖底隧道內(nèi)外亮度差最小，瞳孔直徑增長率變化曲線最平緩，駕駛員的行車舒適性最好。

（3）在出口段，洞外光線及照明強(qiáng)化對(duì)隧道亮度的影響最遠(yuǎn)可延伸至隧道內(nèi)200米左右，最佳影響長度為150米，駕駛員瞳孔直徑開始顯著縮小。

（4）山體隧道的洞口亮度最大，一般城市隧道次之，最后是采用了光柵的湖底隧道。

[1]楊軫,唐瑩,唐磊.隧道出入口平面線形一致性[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2012,40(04):553-558.

[2]王琰,孔令旗,郭忠印等.基于運(yùn)行安全的公路隧道進(jìn)出口線形設(shè)計(jì)[J].公路交通科技,2008,25(03):134-138.

[3]沈小東,劉倩,鄧安仲等.隧道出入口照明智能控制研究[J].后勤工程學(xué)院學(xué)報(bào),2012,28(01):12-15.

[4]陳鵬,潘曉東,付志斌等.城市隧道出入口視覺適應(yīng)性研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2014(19).