駕駛視認需求的隧道中間段路面亮度需求

陳 然

（貴州高速公路集團有限公司，貴州貴陽 550001）

駕駛視認需求的隧道中間段路面亮度需求

陳 然

（貴州高速公路集團有限公司，貴州貴陽 550001）

針對高速公路隧道建設逐年發展，因隧道照明引發的的交通事故也呈逐年遞增的趨勢，同時隧道照明安全與節能的矛盾也日益突出。以色溫5700K、顯色指數70的LED燈為隧道基本照明燈具，通過駕駛員在光源特性下的動態視認試驗，分析駕駛員在隧道中間段的視覺特性及需求。

隧道中間段；亮度；視認需求；視覺特征

1　試驗方案

1.1照明條件的確定

為了研究不同運行速度下駕駛員的安全視認需求閾值，選取貴州省思劍高速公路貴馬隧道為試驗隧道。貴馬隧道長555 m，中間段兩側基本照明為交錯布燈，行車方向左側為應急照明，燈具安裝高度H≥5.5 m。燈具采用色溫5 700 K，色溫一致性≤350 K，顯色指數Ra為70的LED燈。經現場實測得到亮度均勻度U0=0.7、縱向均勻度U1= 0.9，遠遠滿足現行《公路隧道照明設計細則》規定的中間段亮度均勻度U0≥0．4，縱向均勻度U1≥0.7的要求。隧道采用無級調光照明系統，可以通過DC0-5V的標準信號來控制燈具的輸出功率，對隧道亮度進行調控。試驗隧道可以提供一個穩定的光色環境，排除色溫偏移等對試驗的影響。隧道交通量較低，處于自由流狀態，試驗時盡可能保證駕駛員不受其他車輛的影響，確保試驗人員的安全。

1.2試驗方法

考慮到駕駛員差異和樣本量，本試驗隨機選取6名駕駛技術熟練、身體健康且休息良好的小車駕駛員以消除不同性別、年齡、駕齡、對路況熟悉程度和性格等對試驗結果的差異性影響。被試車輛安裝非接觸速度儀，儀器采集頻率為50 Hz，實時采集車輛運行速度。被試車輛車頂安裝照度計，以5 Hz的頻率實時采集駕駛員位置處車頂照度數據。駕駛員佩戴iView X HED型動態眼動儀，儀器數據采集頻率為50 Hz，可動態記錄駕駛員行車過程中視野范圍內的道路環境、交通流狀況及注視點等信息。在選取目標物方面，目標物的顏色選取與隧道背景路面的亮度相近、對比度較低的灰色（反射率為20%），以使用最不利的顏色保障駕駛的安全視認；目標物尺寸選取20 cm×20 cm×20 cm立方體，同國際照明協會推薦實驗目標物一致。

被試車輛在低交通量自由流條件下，在隧道外以舒適加速度在隧道洞口外加速到一定的設計速度，并保持一定車速駛入隧道。為避免駕駛員事先知曉目標物的位置，試驗人員在隧道中間段任意位置放置視認目標物，當駕駛員發現目標物后立刻告知車上實驗員，實驗員對非接觸速度儀打點做標記，并在車輛駛過目標物時再次打點，通過計算可得出駕駛員在不同速度、亮度條件下的視認距離。

2　試驗結果分析

2.1影響因素分析

對試驗車輛在隧道中間段的運行速度、亮度和視認距離的相關關系進行定量分析。車輛運行速度V取駕駛員進入中間段后至發現目標物的車輛運行速度的平均值，亮度L取隧道中間段的平均亮度，視認距離D取駕駛員發現目標物的地點至目標物之間的距離。得到試驗樣本數據如表1所示。

表1　貴馬隧道中間段動態視認結果

續表1

2.2模型建立

根據上述的定量分析，發現駕駛員對小目標物的視認距離與中間段亮度呈正相關關系，與運行速度相關性差。將試驗得到的K、V值代入，繪制實測值曲線，發現視認距離與亮度折減系數符合Sigmoid函數模型分布，因此在MATLAB軟件中利用Sigmoid函數模型進行擬合，采用擬牛頓法中的BFGS方法進行參數學習，最終擬合公式結果如下式所示：

式中：D為駕駛員在中間段的視認距離，m；L為亮度，cd／m2。

模型適用范圍

模型R2=0．848，F=122．463＞F0．05（1，22）= 4.3，模型相關性好，能夠很好的表征駕駛員對灰色目標物的視認距離與亮度的關系。

2.3駕駛員安全視認亮度需求

將不同設計速度條件下的安全停車視距D代入公式1，計算得到光色環境（5 700 K，70）條件下能夠滿足不同設計速度安全視認的隧道中間段亮度閾值如表2所示。

表2　中間段亮度閾值

對比研究得出的隧道中間段不同設計速度下的亮度需求閾值與我國現行的《公路隧道照明設計細則》中低交通量條件下的亮度值，可以發現細則規定亮度遠遠大于駕駛員安全視認需求的亮度。

3　結束語

通過對駕駛員在隧道行駛時的瞳孔面積分析得到，在中間段瞳孔面積最大。對駕駛員行車安全視認需求試驗結果分析，得到亮度與駕駛視認距離具有相關關系。研究得到隧道照明亮度與駕駛視認距離的相關關系模型，及高速公路隧道中間段自由流狀態下駕駛照明亮度需求閾值。

［1］ 胡江碧，馬文倩.基于駕駛視認需求的隧道入口段光環境研究［J］.上海交通大學學報，2015，（4）：464-469.

［2］ 劉紅泉，管桂平.高速公路隧道光環境對行車安全的影響及解決對策［J］.道路交通管理，2015，（8）：30-32.

U459

C

1008-3383（2016）10-0139-01

2016-04-18

陳然（1982-），男，湖南常德人，工程師，主要從事交通工程建設研究。