朱光祖，劉富瑜

（1.廣西南天高速公路有限公司，廣西 南寧；2.廣西交通投資集團河池高速公路運營有限公司，廣西 河池）

在公路行駛的過程中，隧道是容易發(fā)生交通事故的多發(fā)路段，隧道內(nèi)的交通事故難以處理，極易造成重大傷亡[1]。特別是在外部大環(huán)境光線很強的情況下，駕駛員進入隧道時，眼睛瞳孔的變化會讓駕駛員產(chǎn)生短暫性的黑洞致盲現(xiàn)象[2]。由于駕駛員的短暫性的眩光，增加了隧道內(nèi)的不確定性，隧道內(nèi)交通事故的發(fā)生率大大增加[3]。

課題重點研究隧道頂部的亮化標結構對人眼眼動參數(shù)的影響。通過在隧道頂部安裝多排亮化標結構，使用眼鏡式眼動儀Dikablis 記錄駕駛員在駕駛過程中的視覺動態(tài)特征。通過研究有無亮化標條件下，人眼瞳孔變化的規(guī)律；給出亮化標對眼睛瞳孔變化速率的影響，進而給出優(yōu)化的設計結果[4]。

1 實驗設計與數(shù)據(jù)收集

1.1 實驗隧道

實驗高速公路是國家交通運輸科普基地道路綠色照明與安全防災新材料試驗室實驗用隧道，全長158 m，隧道外沖刺最大距離為60 m。隧道限速為60 km/h。

1.2 實驗駕駛員

選擇了兩名男性駕駛員和一名女駕駛員，年齡段在30-40 歲之間。

1.3 實驗車輛與設備

實驗車輛選用INFO.instruments 贏富儀器生產(chǎn)的眼鏡式眼動儀Dikablis 來測量駕駛員的視覺動態(tài)特征[5]。選用柯尼卡美能達推出的分光輻射照度計CL-500A 來測量照度值。美國Photo Research 公司生產(chǎn)的PR670 光譜掃描亮度計。詳見圖1-圖3。

圖1 實驗用車

圖2 實驗隧道

圖3 實驗儀器和配備

1.4 實驗設計

（1）隧道照度測量沿隧道內(nèi)的行車方向，測量距隧道口的距離為0 m、5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m、40 m、50 m 和60 m 時的照度。駕駛員乘坐實驗車輛，在駕駛員乘坐位置處測量在隧道外0 m、5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m、40 m、50 m 和60 m 處時，每一排亮化標將光反射到駕駛員人眼處的亮度[6]。

（2）時間選定在中午11 點至14 點間，此時太陽光照射較強。

（3）在車輛駛入隧道的過程中，用眼鏡式眼動儀Dikablis 記錄駕駛員瞳孔大小的變化，由D-lab 記錄實驗得出的數(shù)據(jù)，通過matlab 等分析軟件對得出的數(shù)據(jù)進行分析。

圖4 中，照度值的測量是取駕駛員平視隧道入口時，用照度計測量的實時值。該值極大地受到環(huán)境因素的影響，測量時間是7 月至8 月的中午11 點至14點。由于太陽光照時隱時現(xiàn)，極大地影響了平視隧道入口時的照度變化，所以此照度值為實時值，并無規(guī)律可循[7]。

圖4 距離隧道入口一定距離處亮化標亮度的變化規(guī)律

2 駕駛員的動態(tài)視覺特征

2.1 駕駛員的眼動參數(shù)變化

在駛入隧道口的過程中，隨著離隧道口的距離逐漸的縮小，瞳孔大小的變化也會發(fā)生相應的變化[8]，眼動儀記錄了三個駕駛員的眼動參數(shù)隨時間的變化。選取右眼的眼動參數(shù)數(shù)據(jù)作為參考，記錄駕駛員在駛入隧道口的過程中，其瞳孔直徑大小的變化。

分析整個行車過程的視頻，通過回放視頻，判斷汽車進入隧道的不同位置和時間，并獲得其對應的眼動數(shù)據(jù)[9]。圖5、圖6 是相關的駕駛視頻和眼動數(shù)據(jù)。

圖5 行車駕駛圖例

圖6 眼動參數(shù)隨時間的變化規(guī)律

圖5（a）是實驗車輛進入隧道入口前的駕駛圖例；圖5（b）是實驗車輛進入隧道入口時的駕駛圖例；圖5（c）是實驗車輛進入隧道后減速直至停止時的駕駛圖例。

圖6（a）、圖6（c）和圖6（e）是在隧道內(nèi)頂部安裝亮化標的情況下，三名駕駛員的眼動參數(shù)隨時間變化規(guī)律的圖像。圖6（b）、圖6（d）和圖6（f）是在隧道內(nèi)沒有安裝亮化標的情況下，三名駕駛員的眼動參數(shù)隨時間變化規(guī)律的圖像。

從圖6 中可以知道，在隧道外眼睛瞳孔變化不大，主要是因為照度變化比較小，因而眼睛的瞳孔不需要頻繁的調(diào)節(jié)大小來適應環(huán)境[10]。同樣在進入隧道一段時間后，瞳孔的面積也基本不變，這是因為眼睛已經(jīng)比較適應暗環(huán)境條件。在中間部分，呈現(xiàn)線性變化的趨勢（這個地方要和照度的變化相配合）[11]，本課題重點關注的即為中間線性變化部分的趨勢和規(guī)律。因此，單獨將線性部分截取，并進行數(shù)據(jù)擬合，獲得瞳孔大小變化的速率，并進行分析和比對[12]。

2.2 比較關注的瞳孔區(qū)域的變化速度

圖7 分別給出了線性部分的數(shù)據(jù)擬合結果。

圖7 眼動參數(shù)隨時間變化的擬合結果

圖7 是眼動參數(shù)隨時間變化的擬合結果。需要說明的是，因為在駕駛過程中難免會遇到駕駛員眨眼等偶然因素而導致的較大偶然誤差，所以在數(shù)據(jù)擬合的過程中，為了更接近真實的擬合結果，需要處理這些較大的誤差值，從而使擬合結果更具有準確性和普遍性[13]。

圖7（a）和圖7（b）是第一名男駕駛員的數(shù)據(jù)擬合直線，（a）直線斜率是 134.3（132.8,135.9），（b）直線斜率是140.3（137.6,143）。圖7（c）和圖7（d）是第二名男駕駛員的數(shù)據(jù)擬合直線，（c）直線斜率是104.9（102.9,106.8），（d）直 線 斜 率 是 137.4（136,138.8）。圖7（e）和圖7（f）是女駕駛員的數(shù)據(jù)擬合直線，（e）直線斜率是245.3（241.5,249），（f）直線斜率是265（261,268.9）。

很顯然，沒有亮化標時，其眼睛瞳孔變化率要明顯大于安裝了亮化標時的變化率[14]。這樣說明，亮化標的安裝極大的減緩了眼睛瞳孔的變化速率，因此也能減小“黑洞”效應，提升駕駛員駕駛車輛進入隧道的安全性[15]。

3 分析與結論

通過上述對三名駕駛員的瞳孔大小(眼動參數(shù))-時間圖像結果進行分析，得出以下結論：

(1) 兩種不同的隧道情況，有亮化標存在時的隧道情況條件下的瞳孔大小變化速率要比沒有亮化標時的隧道情況條件下的瞳孔大小變化速率低。

(2) 亮化標結構對在駛入隧道過程中的駕駛員是有影響，主要體現(xiàn)在減緩了駕駛員瞳孔大小的變化速率，使駕駛員能夠更好地提前適應隧道內(nèi)部環(huán)境，減弱了駛入隧道內(nèi)暗適應過程而產(chǎn)生的黑洞眩光現(xiàn)象，從而降低隧道內(nèi)交通事故的發(fā)生率。