留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高速公路连续隧道群驾驶人视觉特性分析

汤文蕴 丁纯璐 潘义勇 杨震

汤文蕴, 丁纯璐, 潘义勇, 杨震. 高速公路连续隧道群驾驶人视觉特性分析[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(1): 54-62. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.01.007
引用本文: 汤文蕴, 丁纯璐, 潘义勇, 杨震. 高速公路连续隧道群驾驶人视觉特性分析[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(1): 54-62. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.01.007
TANG Wenyun, DING Chunlu, PAN Yiyong, YANG Zhen. An Analysis of Visual Characteristics of Drivers Over Continuous Highway Tunnels[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(1): 54-62. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.01.007
Citation: TANG Wenyun, DING Chunlu, PAN Yiyong, YANG Zhen. An Analysis of Visual Characteristics of Drivers Over Continuous Highway Tunnels[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(1): 54-62. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.01.007

高速公路连续隧道群驾驶人视觉特性分析

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.01.007
基金项目: 

国家自然科学基金青年基金项目 51508280

江苏省高等学校自然科学研究面上项目 20KJB580016

教育部2021年第二批产学合作协同育人项目 202102055014

详细信息
    通讯作者:

    汤文蕴(1988—),博士,讲师. 研究方向:道路交通安全. E-mail:tangwy@njfu.edu.cn

  • 中图分类号: U458

An Analysis of Visual Characteristics of Drivers Over Continuous Highway Tunnels

  • 摘要: 为了提高高速公路隧道群的行车安全,研究隧道群环境下驾驶人的视觉特性,在实际高速公路隧道群场景中,设计了驾驶人眼动特性实验方案,借助TobiiGlass2眼动仪与ErgoLAB数据分析平台采集了20名实验者的注视、扫视及瞳孔变化等眼动行为数据,对比分析了视觉特性变量在不同隧道、不同区段的差异。结果显示,在水平方向上第1条隧道的视野角度均值高于第2条隧道,而在垂直方向上则相反;第2条隧道的平均扫视时间比第1条隧道缩短47.75%,第1条隧道的平均瞳孔直径比第2条隧道大7.89%;第1条隧道入口段的瞳孔面积变化率平均值与方差大于第2条隧道入口段。实验结果表明,驾驶人在连续隧道群中通行到第2条隧道时视觉负荷降低,视觉稳定性提高。

     

  • 图  1  实验路段划分示意图

    Figure  1.  Division of tunnel group sections

    图  2  眼动仪设备图

    Figure  2.  Tobii Glass2

    图  3  实验流程图

    Figure  3.  Experiment flow chart

    图  4  眼动仪分析界面

    Figure  4.  Analysis interface of eye tracker

    图  5  水平方向驾驶人视野角度

    Figure  5.  Driver's visual angle in the horizontal direction

    图  6  垂直方向驾驶人视野角度

    Figure  6.  Driver's visual angle in the vertical direction

    图  7  水平注视区域划分

    Figure  7.  Horizontal fixation area division

    图  8  垂直注视区域划分

    Figure  8.  Vertical fixation area division

    图  9  注视次数在水平区域的百分比

    Figure  9.  The percentage of fixation times in the horizontal area

    图  10  注视次数在垂直区域的百分比

    Figure  10.  The percentage of fixation times in the vertical area

    表  1  眼动仪输出数据指标

    Table  1.   Output data index of eye-moving instrument

    输出指标 单位
    注视次数(fixation count)
    单次注视时间(single fixation time) s
    总共扫视时间(total saccade time) s
    眨眼次数(blink count)
    聚焦点(focus point)
    平均瞳孔直径(average pupil diameter) mm
    下载: 导出CSV

    表  2  隧道群各区段驾驶人扫视特性表

    Table  2.   Scanning characteristics of drivers in each section of tunnel group

    变量 隧道接近段 第1条隧道 开敞段 第2条隧道 驶离段
    长度/m 300 452 227 263 150
    通行时间/s 16.61 25.03 9.88 12.57 8.31
    扫视次数/次 18 16 10 8 34
    平均扫视时间/ms 94.5 69.85 48.05 36.5 109.5
    扫视比例/% 6.27 2.42 2.91 2.11 13.98
    下载: 导出CSV

    表  3  隧道群各区段驾驶人瞳孔直径表

    Table  3.   Pupil diameter of drivers in each section of tunnel group  单位: mm

    区段划分 平均瞳孔直径 最大瞳孔直径 最小瞳孔直径
    隧道接近段 3.74 4.52 0.85
    第1条隧道 5.06 6.81 2.45
    开敞段 4.31 6.44 1.38
    第2条隧道 4.69 6.23 2.06
    驶离段 4.42 5.32 1.26
    下载: 导出CSV

    表  4  茅山隧道群区段划分表

    Table  4.   Section division of maoshan tunnel group  单位: m

    区段划分 第1条隧道 第2条隧道
    人口段长度 162 81
    中间段长度 198 122
    出口段长度 92 60
    下载: 导出CSV

    表  5  隧道内各区段驾驶人扫视速度

    Table  5.   Scanning speed of drivers in each section of the tunnel  单位: (°) /s

    指标 第1条隧道路段 第2条隧道路段
    人口段 中间段 出口段 人口段 中间段 出口段
    平均值 171.8 113.8 215.7 160.2 94.6 176.6
    极小值 112 87 157 108 59 127
    极大值 253 154 299 228 136 221
    标准差 40.8 21.3 40.4 33.1 19.4 33.8
    方差 1 747.3 446.6 1 648.6 1128.3 375.2 1 212.2
    下载: 导出CSV

    表  6  隧道内各区段驾驶人瞳孔面积变化率

    Table  6.   Change rate of pupil area of drivers in each section of tunnel  单位: %

    指标 第1条隧道路段 第2条隧道路段
    人口段 中间段 出口段 人口段 中间段 出口段
    平均值 44.81 15.17 34.23 34.50 12.93 30.87
    极小值 21.39 5.68 14.71 19.30 5.40 7.88
    极大值 66.93 22.60 58.92 47.22 22.34 55.11
    标准差 13.31 5.10 10.89 9.51 4.82 11.70
    方差 1.80 0.30 1.20 0.90 0.20 1.40
    下载: 导出CSV
  • [1] 杜志刚, 余昕宇, 向一鸣, 等. 基于交通事故预防的高速公路隧道光环境优化研究[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2018, 42(5): 715-719.

    DU Z G, YU X Y, XIANG Y M, XU Wanwan. Research on light environment optimization of highway tunnel based on traffic accident prevention[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Transportation Science & Engineering), 2018, 42(5): 715-719. (in Chinese)
    [2] 王志杰, 王如磊, 舒永熙, 等. 高速公路特长隧道及隧道群运营安全风险评估研究[J]. 现代隧道技术, 2019, 56(增刊2): 36-43. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDSD2019S2006.htm

    WANG Z J, WANG R L, SHU Y X, et. al. Study on operation safety risk assessment of the extra-long expressway tunnel and tunnel group[J]. Modern Tunnelling Technology, 2019, 56 (S2): 36-43. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDSD2019S2006.htm
    [3] 钱勇, 马健霄, 赵顗, 等. 基于集对可拓物元模型的公路隧道运营环境安全评价方法[J]. 森林工程, 2020, 36(1): 87-95.

    QIAN Y, MA J X, ZHAO Y, et al. Safety evaluation method for highway tunnel operation environment based on set-pair extension matter element model[J]. Forest Engineering, 2020, 36(1): 87-95. (in Chinese)
    [4] 方松, 马健霄. 城市隧道路段驾驶行为综合风险研究[J]. 森林工程, 2019, 35(6): 67-71. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SSGC201906011.htm

    FANG S, MA J X. Research on comprehensive risk of driving behavior of urban tunnel[J]. Forest Engineering, 2019, 35(6): 67-71. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SSGC201906011.htm
    [5] 王羽尘, 马健霄, 刘宇航. 公路隧道火灾环境人群逃生行为分析及多项Logit建模[J]. 中国安全生产科学技术, 2020, 16 (12): 129-135. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LDBK202012028.htm

    WANG Y C, MA J X, LIU Y H. Analysis of crowd escape behavior in highway tunnel fire environment and multinomial Logit modeling[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2020, 16(12): 129-135. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LDBK202012028.htm
    [6] CHAKRABARTY N, GUPTA K. Analysis of driver behaviour and crash characteristics during adverse weather conditions[J]. Social and Behavioral Sciences, 2013(104): 1048- 1057. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042813045916/pdfft?md5=6ce8f8ac0360f6f5f68301ea9d48b673&pid=1-s2.0-S1877042813045916-main.pdf
    [7] KIM H S, HWANG Y, YOON D, et. al. Driver workload characteristics analysis using EEG data from an urban road[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2014, 15(4): 1844-1849. doi: 10.1109/TITS.2014.2333750
    [8] 王玉化, 戚春华, 朱守林, 等. 驾驶疲劳恢复时间的心电信号分析[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(8): 7-12. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZAQK201708002.htm

    WANG Y H, QI C H, ZHU S L, et. al. Study on driving fatigue recovery time based on ecg analysis[J]. China Safety Science Journal, 2017, 27(8): 7-12. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZAQK201708002.htm
    [9] 杜志刚, 潘晓东, 郭雪斌. 高速公路隧道进出口视觉适应实验[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2007, 39(12): 1998-2001. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBX200712034.htm

    DU Z G, PAN X D, GUO X B. Experimental studies of visual adaptation on driving through freeway tunnels entrance and exit[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2007, 39 (12): 1998-2001. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBX200712034.htm
    [10] 李显生, 孟凡淞, 郑雪莲, 等. 基于应激响应的驾驶人视觉特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1403-1410. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY201705011.htm

    LI X S, MENG F S, ZHENG X L, et. al. Driver's visual characteristics based on stress response[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2017, 47 (5): 1403-1410. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY201705011.htm
    [11] 胡月琦, 刘浩学, 朱彤, 等. 高速公路特长隧道环境中驾驶员视觉特性研究[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(6): 31-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZAQK201706006.htm

    HU Y Q, LIU H X, ZHU T, et. al. Research on visual characteristics of drivers driving through extremely long expressway tunnel[J]. China Safety Science Journal, 2017, 27(6): 31-36. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZAQK201706006.htm
    [12] HU Y Q, LIU H X, ZHU T. Influence of spatial visual conditions in tunnel on driver behavior: Considering the route familiarity ofdrivers[J]. Advances in Mechanical Engineering, 2019, 11(5): 1-9. http://www.researchgate.net/publication/333490310_Influence_of_spatial_visual_conditions_in_tunnel_on_driver_behavior_Considering_the_route_familiarity_of_drivers
    [13] 朱可宁, 龚波. 高速公路特长隧道出口段驾驶人心理负荷变化规律[J]. 交通科技与经济, 2017, 19(3): 6-9. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KJJJ201703002.htm

    ZHU K W, GONG B. Research on driver mental load in exit of super long tunnel[J]. Technology & Economy in Areas of Communications, 2017, 19(3): 6-9. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KJJJ201703002.htm
    [14] 陈孟柯, 马健霄, 陆涛, 等. 高速公路隧道行车视觉特性分析[J]. 交通信息与安全, 2019, 37(3): 86-92. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.011

    CHEN M K, MA J X, LU T, et. al. Visual characteristics of drivers for driving through freeway tunnel[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2019, 37(3): 86-92. (in Chinese) doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.011
    [15] HE S, LIANG B, PAN G, et al. Influence of dynamic highway tunnel lighting environment on driving safetybased on eye movement parameters of the driver[J]. Tunnellingand Underground Space Technology, 2017(67): 52-60. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0886779817301372
    [16] 方松, 马健霄. 城市隧道长度对驾驶人视觉特性影响分析[J]. 交通信息与安全, 2020, 38(6): 24-30. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.004

    FANG S, MA J X. Influences of urban tunnel length on visual characteristics of drivers[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2020, 38(6): 24-30. (in Chinese) doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.004
    [17] 周智文, 马健霄, 谭婷. 公路毗邻隧道群路段驾驶人视觉稳定性评价[J]. 森林工程, 2020, 36(4): 116-122. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SSGC202004016.htm

    ZHOU Z W, MA J X, TAN T. Evaluation of drivers'visual stability in highway adjacent tunnel group section[J]. Forest Engineering, 2020, 36(4): 116-122. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SSGC202004016.htm
    [18] LIU H, DING G, ZHAO W, et al. Variation of drivers visualfeatures in long-tunnel entrance section on expressway[J]. Journal of Transportation Safety & Security, 2011, 3(1): 27-37. http://www.researchgate.net/publication/269081952_Drivers'_Visual_Feature_Variation_in_Long-Tunnel_Exit_of_Expressway
    [19] 杜志刚, 潘晓东, 郭雪斌. 公路隧道进出口行车安全评价指标应用研究[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2008, 36 (3): 325-329. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJDZ200803010.htm

    DU Z G, PAN X D, GUO X B. Evaluation index's application studies on safety at highway tunnel's entrance and exit[J]. Journal of Tongji University(Natural Science), 2008, 36(3): 325-329. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJDZ200803010.htm
    [20] 施丽莎, 陆涛, 周智文, 等. 基于视觉追踪的导向标志评价体系设计[J]. 交通运输研究, 2019, 5(2): 36-44. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTBH201902005.htm

    SHI L S, LU T, ZHOU Z W, et. al. Evaluation system of guidance signs based on visual tracking[J]. Transport Research, 2019, 5(2): 36-44. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTBH201902005.htm
    [21] 焦方通, 杜志刚, 王首硕, 等. 城市水下特长隧道出入口视觉及舒适性研究[J]. 中国公路学报, 2020, 33(6): 147-156. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL202006015.htm

    JIAO F T, DU Z G, WANG S S, et al. Visual characteristic and comfort at the entrance and exit of the extra-long urban underwater tunnel[J]. China Journal of Highway and Transport, 2020, 33(6): 147-156. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL202006015.htm
    [22] 刘琦, 赵卫斌, 马非, 等. 自然光对公路短隧道照明环境的影响研究[J]. 公路交通技术, 2017, 33(3): 92-97. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLJT201703025.htm

    LIU Q, ZHAO W B, MA F, et al. Study on influence of natural light on lighting environment of expressway short tunnels[J]. Technology of Highway and Transport, 2017, 33 (3): 92-97. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLJT201703025.htm
    [23] 杜志刚, 梅家林, 倪玉丹, 等. 基于视觉需求的城市水下特长隧道光环境评价与优化综述[J]. 交通运输工程学报, 2020, 20(6): 48-61. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JYGC202006007.htm

    DU Z G, MEI J L, NI Y D, et al. Research on evaluation and optimization of light environment of extra-long urban underwater tunnel based on visual demands[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2020, 20(6): 48-61. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JYGC202006007.htm
    [24] 潘义勇, 丁袁, 陈璐. 景区与城市道路环境下驾驶人眼动特性差异性分析[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2019, 38(6): 84-89. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CQJT201906015.htm

    PAN Y Y, DING Y, CHEN L. Difference of eye movement characteristic of driver's in the environment of scenic area and urban road[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University (Natural Science), 2019, 38(6): 84-89. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CQJT201906015.htm
    [25] 中华人民共和国交通运输部. 公路隧道照明设计细则: JTG/T D70/2-01-2014[S]. 北京: 人民交通出版社, 2014.

    Ministry of Transport, People's Republic of China. Guidelines for design of lighting of highway tunnels: JTG/T D70/ 2-01-2014[S]. Beijing: China Communications Press, 2014. (in Chinese)
  • 加载中
图(10) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  1305
  • HTML全文浏览量:  590
  • PDF下载量:  152
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-26
  • 网络出版日期:  2022-03-31

目录

    /

    返回文章
    返回