不同隧道環境下駕駛人眼動特性研究

劉東旗

（長安大學，陜西 西安 710064）

不同隧道環境下駕駛人眼動特性研究

劉東旗

（長安大學，陜西 西安 710064）

利用眼動儀記錄駕駛人的眼動特性參數，對比分析在不同隧道環境下駕駛人的注視特性、掃視特性變化規律。通過分析可知：駕駛人的瞳孔面積隨著隧道長度增加而變大；隧道越長，長注視時間分布比例越高；掃視平均速度隨著隧道長度增加而降低。

眼動特性；隧道環境；駕駛人

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-179-03

引言

車輛在行駛過程中，駕駛人主要通過視覺、聽覺獲取道路交通信息，其中80%是通過視覺獲取的，駕駛人根據獲取的道路交通信息而改變其駕駛行為，相關研究表明，90%的道路交通事故發生的原因與駕駛人有關。高速公路隧道的環境單調、空間封閉、內部照度低等特殊環境，駕駛人行駛在隧道路段時，生理心理都會受到隧道環境的影響。因此，針對隧道環境下駕駛人生理心理變化，探索不同隧道環境下駕駛人眼動特性變化規律，為不同隧道照明設計及相關隧道安全問題提供理論依據，降低隧道交通事故的發生，提高整個高速公路段的安全性和服務水平有重要意義。

1、眼動形式及其表征參數

眼動的基本形式主要有三種：眨眼、注視、掃視。注視表征參數主要有注視時間、瞳孔面積，注視時間的長短反映駕駛人獲取注視目標信息的難易程度，視野內目標物的信息越復雜、信息密度越高，注視持續時間也就越長；瞳孔面積大小揭示不同刺激條件下對駕駛人注意狀態的激發，主要受光照強度、緊張程度、認知負荷等影響，本文研究中在隧道環境路段行駛，主要受環境照度的影響。

掃視表征參數主要有掃視時間、掃視幅度、掃視平均速度。掃視時間反映視覺搜索過程中，搜尋感興趣目標花費的時間，其長短代表獲取信息量的多少；掃視幅度反映駕駛人采集信息的范圍，在交通條件復雜的環境里獲取的信息多，其掃視幅度大，在單調的環境下獲取的信息少，掃視幅度小，可以用來衡量信息的密集程度和注意深度；掃視平均速度反映上一次注視過程中的信息的加工速度與搜索下一個目標的速度。

2、實驗方案

2.1 實驗路段選取

選取陜西省境內的西安藍田-商洛的高速公路段作為實驗路段，實驗路段橋隧眾多，選取路段上短、中、長隧道為研究對象進行實驗。其基本信息如表1所示。

表1 隧道基本信息

2.2 實驗人員選取

考慮到實際道路上實驗安全性，選取來自高速公路管理處的9名工作人員作為被試駕駛人，平均駕齡在10年以上，駕駛經驗比較豐富，能夠很快的熟悉并操縱實驗車輛，視覺機能正常，實驗前充分休息。

2.3 實驗時間

實驗在2016年6月，在晴朗的白天進行隧道道路實車實驗。

2.4 實驗車輛與儀器

實驗車輛為起亞2007新佳樂，車輛性能良好，能夠按照實驗要求完成實驗任務；儀器主要是德國SMI制造的iView X HED 眼動儀，記錄行駛過程中駕駛人的眼動參數，照度計，記錄隧道路段照度環境。

3、隧道實驗數據分析

本文選取駕駛人注視特性（瞳孔面積、注視時間）以及掃視特性（掃視平均速度）作為評價指標，分析不同隧道環境對駕駛人眼動特性的影響。

3.1 駕駛人瞳孔面積變化

圖1 不同隧道環境下駕駛人瞳孔面積變化

如圖1為車輛行駛在不同隧道環境各駕駛人的瞳孔面積箱式圖，可以看出，各駕駛人平均瞳孔面積隨著隧道長度增加而增加，這是由于在隧道路段，公路隧道的長度越長，隧道內部行車路段的環境平均亮度越低，眼睛瞳孔為保持進入眼內的光線足夠多，而使瞳孔面積變大，以適應隧道內環境比較低的亮度，隧道長度越長，瞳孔面積越大。

3.2 注視時間分布

車輛行駛在不同隧道環境時，駕駛人獲取周邊的信息不同，其對注視目標的關注程度不同，表現為注視時間的長短。從駕駛人在不同隧道環境下其注視時間分布，分析其眼動行為特性，其注視時間分布比例如圖2所示。

圖2 不同隧道環境下駕駛人注視時間分布

從圖中可知，當注視時間在200ms內時，在長隧道內其分布比例最低，而當注視時間高于200ms時，其分布比例在長隧道段高于中短隧道段，這是由于，隧道長度越長，隧道內行車環境平均亮度越低，駕駛人想要獲取目標的信息難度就越高，導致駕駛人長時間注視次數增多，因而其長注視時間分布比例增加。

3.4 掃視平均速度

如圖3為駕駛人在不同隧道環境下掃視平均速度變化情況，可知，在長隧道路段其掃視平均速度最低，是分析其主要原因是，駕駛人在長隧道內行駛的時間比較長，內部環境亮度低，駕駛人想要清晰識別目標比較困難，導致駕駛人在上一次注視中對信息的處理能力降低，光線較暗影響其搜尋下一次注視目標的速度，因而其掃視平均速度較低。

圖3 不同隧道環境下駕駛人掃視平均速度變化

4、結語

通過分析眼動的幾種基本形式及其表征參數，確定本文選取的表征參數作為指標，并設計隧道路段實車實驗方案，研究不同隧道環境下駕駛人眼動變化特性，通過實驗數據分析得，各駕駛人平均瞳孔面積隨著隧道長度的增加而變大，以適應隧道內行車環境亮度的降低；在長隧道內平均環境亮度較低，長注視時間分布比例比中短隧道路段高；隧道長度增加，平均環境亮度降低，駕駛人搜尋注視目標難度增加導致掃視平均速度降低；通過對不同隧道環境下駕駛人眼動特性變化規律的研究，可以為不同長度隧道照明和交通標志設置提供理論依據。

[1] 王春雨.隧道路段駕駛員視覺安全技術研究[D].重慶交通大學, 2013.

[2] 郭應時.交通環境及駕駛經驗對駕駛員眼動和工作負荷影響的研究[D],長安大學, 2009.

[3] 田晶晶,李世武,孫文財,等.高速公路隧道環境對駕駛人視覺特性的影響[J]. 長安大學學報自然科學版,2015(s1):216-221.

Research on the Eye Movement Characteristics of Drivers in Different Tunnel Environments

Liu Dongqi
( Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

The eye movement characteristic parameters of the driver were recorded by the eye tracker, and the gaze characteristics of the driver in different tunnel environments were compared and analyzed. According to the analysis, The pupil area of the driver increases as the length of the tunnel increases; The longer the tunnel, the higher the proportion of the long fixation time distribution; the average speed of glance decreases as the length of the tunnel increases.

Eye movement characteristic; Tunnel environment; Driver

U467.3

A

1671-7988 (2017)10-179-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.062

劉東旗，男（1990-），碩士研究生，就讀于長安大學。