潘福全， 梁雪， 王琳， 陳德啟， 楊曉霞， 張麗霞

(青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院， 青島 266000)

隨著通行需求的不斷擴(kuò)大，交通事故頻繁發(fā)生。在公路隧道交通事故的研究中發(fā)現(xiàn)，超速是引發(fā)交通事故的重要因素之一，且隧道出入口段事故發(fā)生率最高[1]。而海底隧道又因行車環(huán)境相對(duì)閉塞、內(nèi)外光照差異、遇難疏散困難等問題，造成了眾多交通安全隱患。若在海底隧道設(shè)置傳統(tǒng)的減速設(shè)施，駕駛舒適性和穩(wěn)定性欠佳，甚至?xí)砦ｋU(xiǎn)。但視覺減速標(biāo)線能彌補(bǔ)上述不足，它是利用視錯(cuò)覺原理來引起駕駛員心理和生理變化，促使駕駛員主動(dòng)采取減速措施，同時(shí)還具有駕駛舒適性較好、穩(wěn)定性較強(qiáng)、噪聲較小、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

國外對(duì)于視覺減速標(biāo)線在普通公路的研究較早，但缺少視覺減速標(biāo)線在海底隧道應(yīng)用的研究。Balde[2]通過實(shí)驗(yàn)研究視覺減速標(biāo)線對(duì)車速和車速離散性的影響，結(jié)果表明變間距視覺標(biāo)線減速效果優(yōu)于等間距標(biāo)線，且白天的視覺減速標(biāo)線效果優(yōu)于夜晚。Lee等[3]研究視覺減速標(biāo)線設(shè)置下韓國高速環(huán)坡道行駛速度的變化，結(jié)果表明該標(biāo)線能顯著控制高速環(huán)坡道的車速。Pratyaksa[4]為研究亞特蘭大市兩條坡道上設(shè)置魚刺形減速標(biāo)線的安全效益，分析了坡道的交通事故數(shù)據(jù)，結(jié)果表明設(shè)置魚刺形減速標(biāo)線可有效減少坡道的碰撞事故。Arien等[5]基于駕駛仿真實(shí)驗(yàn)研究橫向減速標(biāo)線和倒向人字形標(biāo)線對(duì)彎道內(nèi)和附近彎道中的速度和橫向控制的影響，結(jié)果表明兩種標(biāo)線都影響平均速度和平均加速度，但不影響橫向控制。Hussein等[6]采用貝葉斯法分析了加拿大3個(gè)管轄區(qū)中38個(gè)公路段的交通事故數(shù)據(jù)，結(jié)果表明較寬的縱向減速標(biāo)線可減少碰撞。Calvo-Poyo等[7]通過實(shí)驗(yàn)研究縱向減速標(biāo)線寬度與車速的關(guān)系，結(jié)果表明較寬的縱向減速標(biāo)線有助于降低車速。Yotsutsuji等[8]發(fā)現(xiàn)將橫向減速標(biāo)線設(shè)置在與緩和曲線部分相鄰的直車道上，有助于車輛減速進(jìn)入彎道。

國內(nèi)對(duì)視覺減速標(biāo)線的研究較晚，且在隧道等特殊路段方面的研究較少。張冬梅[9]根據(jù)隧道出入口段行車環(huán)境、駕駛員視覺特征以及車速，分別建立了隧道出入口段視覺減速標(biāo)線的參數(shù)計(jì)算模型。段萌萌[10]運(yùn)用UC-win/Road對(duì)視覺減速標(biāo)線方案進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并篩選出效果較優(yōu)的標(biāo)線方案，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其有效性和安全性。陶盼盼等[11]通過對(duì)隧道入口段橫向減速標(biāo)線和紅色警示路面的駕駛仿真實(shí)驗(yàn)，建立趨勢(shì)面模型，分析其對(duì)車速和行車舒適性的影響。施茲國等[12]為研究減速標(biāo)線、彩色路面等控制措施對(duì)駕駛員車速的影響，建立了駕駛員視覺負(fù)荷模型。尚婷等[13]為研究視覺減速標(biāo)線橫向?qū)挾鹊陌踩院褪孢m性對(duì)駕駛員瞳孔變化的影響，建立了二者之間的回歸模型。潘福全等[14]通過實(shí)驗(yàn)分析了駕駛員在海底隧道出入口段受不同照度和縱坡耦合作用下眼動(dòng)特征變化規(guī)律，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。白婧榮等[15]通過實(shí)驗(yàn)采集分析了縱向減速標(biāo)線設(shè)置下山區(qū)城市道路交叉口路段駕駛員瞳孔指標(biāo)和區(qū)間速度等數(shù)據(jù)，結(jié)果表明駕駛員在設(shè)置縱向減速標(biāo)線的山區(qū)城市道路交叉口路段可提前減速。

目前中國現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范[16]中沒有明確規(guī)定海底隧道視覺減速標(biāo)線的設(shè)置，基于此，現(xiàn)設(shè)計(jì)6種視覺減速標(biāo)線方案，通過駕駛仿真實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用駕駛模擬器及眼動(dòng)儀等設(shè)備采集分析所設(shè)計(jì)的視覺減速標(biāo)線方案下駕駛員眼動(dòng)特征參數(shù)的變化規(guī)律，對(duì)提高海底隧道行車安全性具有重要意義。

1 視覺減速標(biāo)線方案設(shè)計(jì)

以膠州灣海底隧道黃島—團(tuán)島方向收費(fèi)站處到隧道入口內(nèi)150 m作為隧道入口段研究路段，隧道出口內(nèi)200 m到隧道出口外100 m作為隧道出口段研究路段。膠州灣海底隧道劃分區(qū)段示意圖如圖1所示。參考最新交通標(biāo)線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合已有視覺減速標(biāo)線研究成果，共設(shè)計(jì)了6種海底隧道出入口段視覺減速標(biāo)線方案。

1.1 海底隧道入口段視覺減速標(biāo)線方案設(shè)計(jì)

1.1.1 方案1：魚刺形減速標(biāo)線與紅色警示路面組合設(shè)計(jì)

隧道入口外30 m至隧道內(nèi)20 m設(shè)置紅色警示路面，隧道入口外50 m設(shè)置等間距2 m的白色倒向魚刺形減速標(biāo)線，其設(shè)計(jì)參數(shù)為單個(gè)標(biāo)線夾角為60°，橫向?qū)挾萕=3 m，線寬h=30 cm，閃現(xiàn)率f=8 Hz，共15條標(biāo)線，如圖2所示。

1.1.2 方案2：橫向減速標(biāo)線與紅色警示路面組合設(shè)計(jì)

隧道入口外30 m至隧道內(nèi)20 m設(shè)置紅色警示路面，隧道入口外50 m處設(shè)置白色橫向減速標(biāo)線，其設(shè)計(jì)參數(shù)為橫向?qū)挾萕=3 m，線寬h=45 cm，兩條一組，沿行車方向相鄰標(biāo)線間隔依次為20 m和17 m，共6條標(biāo)線，如圖3所示。

圖1 膠州灣海底隧道劃分區(qū)段示意圖Fig.1 Schematic diagram for division of Jiaozhou Bay undersea tunnel

圖2 標(biāo)線方案1平面圖Fig.2 Plan of marking scheme 1

圖3 標(biāo)線方案2平面圖Fig.3 Plan of marking scheme 2

1.1.3 方案3：縱向減速標(biāo)線與紅色警示路面組合設(shè)計(jì)

隧道入口外30 m至隧道內(nèi)20 m設(shè)置紅色警示路面，隧道入口外50 m設(shè)置白色縱向減速標(biāo)線，與道路邊緣線基本保持平行的菱形塊沿行車方向由窄變寬，菱形塊長1 m，寬30 cm，標(biāo)線間距1 m，標(biāo)線與行車道夾角為45°，與道路邊緣線相距5 cm，如圖4所示。

圖4 標(biāo)線方案3平面圖Fig.4 Plan of marking scheme 3

1.2 海底隧道出口段視覺減速標(biāo)線方案設(shè)計(jì)

1.2.1 方案4：基于車速增加原理的黃色魚刺形減速標(biāo)線設(shè)計(jì)

隧道出口內(nèi)100 m處設(shè)置變間距黃色倒向魚刺形減速標(biāo)線，閃現(xiàn)率為8 Hz，標(biāo)線間距依次為2.4、2.4、2.4、2.3、2.3、2.3、2.2、2.2、2.2、2.1、2.1、2 m，共13條，如圖5所示。

圖5 標(biāo)線方案4平面圖Fig.5 Plan of marking scheme 4

1.2.2 方案5：基于車速增加原理的白色魚刺形減速標(biāo)線設(shè)計(jì)

隧道出口內(nèi)100 m處設(shè)置變間距白色倒向魚刺形減速標(biāo)線，閃現(xiàn)率為8 Hz，標(biāo)線間距依次為2.4、2.4、2.4、2.3、2.3、2.3、2.2、2.2、2.2、2.1、2.1、2 m，共13條，如圖6所示。

圖6 標(biāo)線方案5平面圖Fig.6 Plan of marking scheme 5

1.2.3 方案6：基于車道視覺變窄原理的縱向減速標(biāo)線設(shè)計(jì)

隧道出口100 m處設(shè)置白色縱向減速標(biāo)線，相鄰標(biāo)線間距為100 cm，寬度依次為10、11.3、12.6、13.9、15.2、16.5、17.8、19.1、20.4、21.7、23、24.3、25.6、26.9 m，共14條標(biāo)線，如圖7所示。

圖7 標(biāo)線方案6平面圖Fig.7 Plan of marking scheme 6

2 仿真實(shí)驗(yàn)

基于上述方案設(shè)計(jì)，運(yùn)用UC-win/Road和Sketch Up建模工具，根據(jù)膠州灣海底隧道實(shí)際設(shè)計(jì)文件構(gòu)建了海底隧道仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景模型，并選取年齡在25～50歲，均具有一定海底隧道路段駕駛經(jīng)驗(yàn)的26名駕駛員，其中女性駕駛員8名。運(yùn)用 Blue Tiger駕駛模擬器和FaceLab眼動(dòng)儀進(jìn)行駕駛仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)采集所有駕駛員眼動(dòng)特征數(shù)據(jù)和車速等信息，以此來分析海底隧道視覺減速標(biāo)線方案的有效性。

2.1 海底隧道入口段視覺減速標(biāo)線仿真場(chǎng)景

方案1～方案3的仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖8～圖10所示。

2.2 海底隧道出口段視覺減速標(biāo)線仿真場(chǎng)景

方案4～方案6的仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖11～圖13所示。

2.3 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)分為4個(gè)部分。

(1)預(yù)實(shí)驗(yàn)：讓駕駛員試駕5 min以適應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn)駕駛環(huán)境。

圖8 方案1仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景Fig.8 Simulation experiment scene of scheme 1

圖9 方案2仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景Fig.9 Simulation experiment scene of scheme 2

圖10 方案3仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景Fig.10 Simulation experiment scene of scheme 3

圖11 方案4仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景Fig.11 Simulation experiment scene of scheme 4

(2)采集無標(biāo)線設(shè)置仿真場(chǎng)景下眼動(dòng)參數(shù)：在更換標(biāo)線方案實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景前，駕駛員需要在無視覺減速標(biāo)線方案的海底隧道仿真場(chǎng)景下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄此時(shí)駕駛員的眼動(dòng)數(shù)據(jù)和車速，作為對(duì)照組。

圖12 方案5仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景Fig.12 Simulation experiment scene of scheme 5

圖13 方案6仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景Fig.13 Simulation experiment scene of scheme 6

(3)正式實(shí)驗(yàn)：駕駛員在實(shí)驗(yàn)過程中不允許變道，按上述6種方案依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直到所有視覺減速標(biāo)線方案仿真實(shí)驗(yàn)全部完成。

(4)駕后調(diào)查問卷：駕駛員在每個(gè)駕駛場(chǎng)景結(jié)束后，還需填寫調(diào)查問卷。

3 視覺特征變化分析與模型構(gòu)建

基于仿真實(shí)驗(yàn)獲得的眼動(dòng)數(shù)據(jù)和車速等信息，分析駕駛員在隧道出入口段注視特性和瞳孔直徑變化規(guī)律，分別構(gòu)建車速與駕駛員瞳孔直徑的回歸模型。

3.1 注視特性變化數(shù)據(jù)分析

為研究視覺減速標(biāo)線方案對(duì)駕駛員注視特性的影響，通過分析注視點(diǎn)位置和注視次數(shù)，對(duì)注視點(diǎn)次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到駕駛員注視點(diǎn)在減速標(biāo)線區(qū)域的占比，即駕駛員注意力集中區(qū)域。

3.1.1 海底隧道入口段

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，擬合駕駛仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和注視點(diǎn)分布區(qū)域，劃分出隧道入口段駕駛員的可視范圍，如圖14所示。

視點(diǎn)區(qū)域劃分圖中，各注視區(qū)域主要的觀測(cè)物，例如，A：視覺減速標(biāo)線、行車道等；B：隧道頂部墻壁等；C：駕駛員所處的位置，包括儀表盤等；D：車輛左側(cè)后視鏡、左側(cè)行車道、行車道邊緣線、左側(cè)隧駕駛員的注視點(diǎn)分布因道路行駛條件的不同而變化：駕駛員注視點(diǎn)主要分布在道路線形、道路兩側(cè)及道路前方遠(yuǎn)近不同的道路環(huán)境上，為了準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)減速標(biāo)線對(duì)駕駛員的視覺影響，故不考慮其他車輛的干擾，只研究駕駛員注視點(diǎn)在減速標(biāo)線區(qū)域的占比，計(jì)算公式為

(1)

式(1)中：Iij為i標(biāo)線方案下j區(qū)域注視點(diǎn)占比；nij為i標(biāo)線方案下j區(qū)域注視點(diǎn)數(shù)；Ni為i標(biāo)線方案下駕駛員可視范圍內(nèi)全部視點(diǎn)。將注視點(diǎn)數(shù)據(jù)代入式(1)，計(jì)算得到駕駛員在海底隧道入口段不同標(biāo)線方案下各區(qū)域的注視點(diǎn)占比，如圖15所示。

當(dāng)車輛行駛到隧道入口段，駕駛員視線分布區(qū)域占比排序?yàn)椋篈>B>D>E>C。由此可知，駕駛員在行駛過程中，注意力主要關(guān)注車前以及近處道路上的情況，故視線大部分集中在車前和近處道路的A區(qū)域；當(dāng)逐漸靠近隧道入口時(shí)，光線變化較為明顯，且逐漸變大的建筑物也對(duì)駕駛員造成一定的視覺沖擊，故B區(qū)域的視線分布較多；由于還需關(guān)注左右視鏡及兩側(cè)相鄰車道情況，故駕駛員視線也分布在D、E兩區(qū)域；又因駕駛員的視線主要集中在車外的道路狀況，故C區(qū)域視線分布最少。

圖14 隧道入口段視點(diǎn)區(qū)域劃分圖Fig.14 View area division of tunnel entrance section

圖15 隧道入口段不同標(biāo)線方案下各區(qū)域注視點(diǎn)占比圖Fig.15 Proportion of view points in each area under different marking schemes at tunnel entrance section

與方案2和方案3相比，方案1下A區(qū)域駕駛員注視點(diǎn)占比較高，原因是駕駛員在魚刺形減速標(biāo)線行駛時(shí)，會(huì)產(chǎn)生車速越來越快的錯(cuò)覺，注意力高度集中，故注視點(diǎn)主要分布在視覺減速標(biāo)線區(qū)域；與方案1和方案2相比，方案3下D區(qū)域和E區(qū)域駕駛員注視點(diǎn)占比略高，原因是駕駛員在縱向減速標(biāo)線行駛時(shí)，會(huì)產(chǎn)生車道越來越窄的錯(cuò)覺，故注意力主要集中在視覺減速標(biāo)線區(qū)域和車道左右兩側(cè)。

3.1.2 海底隧道出口段

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，擬合駕駛仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和注視點(diǎn)分布區(qū)域，劃分出隧道出口段駕駛員的可視范圍，如圖16所示。

將注視點(diǎn)數(shù)據(jù)代入式(1)計(jì)算得到駕駛員在海底隧道出口段不同標(biāo)線方案下各區(qū)域的注視點(diǎn)占比，如圖17所示。

由圖17可知，在即將駛出隧道口的路段，駕駛員視線分布區(qū)域占比大小順序與駛?cè)胨淼廊肟跁r(shí)大致相同，但駕駛員對(duì)于A、B區(qū)域的注意力分配明顯增加，主要原因是“白洞”效應(yīng)降低了駕駛員的視覺能力，使其無法較好地判斷前方車輛與道路狀況，駕駛員需集中注意力辨識(shí)行車線、交通標(biāo)志牌等，故視線在A、B區(qū)域的分布占比明顯增加。

圖16 隧道出口段視點(diǎn)區(qū)域劃分圖Fig.16 View area division of tunnel exit section

圖17 隧道出口段不同標(biāo)線方案下各區(qū)域注視點(diǎn)占比圖Fig.17 Proportion of view points in each area under different marking schemes at tunnel exit section

與方案4和方案6相比，方案5下A區(qū)域駕駛員注視點(diǎn)占比較高，原因是駕駛員在白色魚刺形減速標(biāo)線行駛時(shí)，會(huì)產(chǎn)生車速越來越快的錯(cuò)覺，故注意力主要集中在減速標(biāo)線區(qū)域。與方案4和方案5相比，方案6下D區(qū)域和E區(qū)域駕駛員注視點(diǎn)占比略高，原因是駕駛員在縱向減速標(biāo)線行駛時(shí)，會(huì)產(chǎn)生車道越來越窄的錯(cuò)覺，故注意力主要集中在視覺減速標(biāo)線區(qū)域和車道左右兩側(cè)。

3.2 瞳孔直徑變化數(shù)據(jù)分析與模型構(gòu)建

當(dāng)駕駛員眼睛受到外界刺激時(shí)，瞳孔直徑增加；視覺負(fù)荷保持不變時(shí)，長時(shí)間的行駛使得駕駛員進(jìn)入疲勞狀態(tài)，瞳孔直徑減小。故可通過分析駕駛員瞳孔直徑數(shù)據(jù)，描述駕駛員在不同減速標(biāo)線方案下的生理及心理變化。

3.2.1 海底隧道入口段

(1)隧道入口段瞳孔直徑描述統(tǒng)計(jì)量分析。由表1可知，瞳孔直徑均值排序?yàn)椋悍桨?>方案3>方案2>對(duì)照組，表明在設(shè)置視覺減速標(biāo)線的情況下，駕駛員視覺負(fù)荷增加、瞳孔直徑變大，有助于駕駛員主動(dòng)降低車速。

(2)隧道入口段誤差值條圖分析。在海底隧道入口段選取16個(gè)瞳孔直徑觀測(cè)斷面，計(jì)算26名駕駛員在16個(gè)觀測(cè)斷面的瞳孔直徑平均數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)值，運(yùn)用Origin分析處理瞳孔直徑統(tǒng)計(jì)參數(shù)，繪制出海底隧道入口段視覺減速標(biāo)線方案下駕駛員瞳孔直徑變化的誤差條圖，如圖18所示。

由圖18可知，駕駛員從注意到減速標(biāo)線到隧道入口外25 m的減速標(biāo)線處，瞳孔直徑增加。進(jìn)入隧道后，由于隧道內(nèi)環(huán)境較暗于隧道外環(huán)境，故隧道內(nèi)駕駛員瞳孔直徑大于隧道外。在無減速標(biāo)線的情況下，駕駛員瞳孔直徑偏小、警惕性較低。比較三種不同的標(biāo)線方案，發(fā)現(xiàn)駕駛員在經(jīng)過視覺減速標(biāo)線方案1時(shí)，所受到的視覺沖擊最大，瞳孔直徑數(shù)值最高，注意力高度集中，有助于行車安全。

(3)隧道入口段模型構(gòu)建與分析。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和回歸分析理論，在隧道入口段建立視覺減速標(biāo)線方案1下車速與駕駛員瞳孔直徑的回歸模型，如圖19所示。

計(jì)算得出車輛行駛速度和瞳孔直徑的非線性回歸模型為

y=-838.142 06+715.975 87x-

189.318 39x2+16.554 34x3

(2)

式(2)中：y為車輛行駛速度，km/h；x為駕駛員瞳孔直徑，mm。

表1 海底隧道入口段瞳孔直徑描述統(tǒng)計(jì)量分析Table 1 Statistical analysis of pupil diameter description at tunnel entrance section

圖18 隧道入口段各方案下瞳孔直徑誤差條圖Fig.18 Error bar chart of pupil diameter under each scheme at tunnel entrance section

圖19 隧道入口段車輛行駛速度與駕駛員瞳孔直徑的關(guān)系Fig.19 Relationship between vehicle speed at tunnel entrance and driver’s pupil diameter

式(2)回歸模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)R2=0.940 78，表明回歸模型對(duì)樣本數(shù)據(jù)的代表性較強(qiáng)，可用該回歸模型描述視覺減速標(biāo)線方案1下車速與駕駛員瞳孔直徑之間的關(guān)系。

由圖19可知，從接近視覺減速標(biāo)線到隧道入口處，由于受到視覺減速標(biāo)線的影響，駕駛員瞳孔直徑增大，車速相應(yīng)減小，二者呈負(fù)相關(guān)。進(jìn)入隧道后，因未設(shè)置減速標(biāo)線以及光照強(qiáng)度較弱等原因，駕駛員瞳孔直徑和車速都相應(yīng)增大，二者呈正相關(guān)。故該視覺減速標(biāo)線方案，有助于駕駛員提高警惕，主動(dòng)降低車速。

3.2.2 海底隧道出口段

(1)隧道出口段瞳孔直徑描述統(tǒng)計(jì)量分析。由表2可知，瞳孔直徑均值排序?yàn)椋悍桨?>方案4>方案6>對(duì)照組，表明視覺減速標(biāo)線方案設(shè)置下駕駛員視覺負(fù)荷增大，駕駛警惕性提高，有助于行車安全。

(2)隧道出口段誤差值條圖分析。在出口段選取16個(gè)瞳孔直徑觀測(cè)斷面，計(jì)算26名駕駛員的平均數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)值，運(yùn)用Origin分析處理瞳孔直徑統(tǒng)計(jì)參數(shù)，繪制出海底隧道出口段視覺減速標(biāo)線方案下駕駛員瞳孔直徑變化的誤差條圖，如圖20所示。可以看出，從駕駛員接近減速標(biāo)線到駛離隧道口，瞳孔直徑先增加后減小。在隧道出口內(nèi)100 m的范圍內(nèi)，由于較復(fù)雜的駕駛環(huán)境，駕駛員受到更大的視覺刺激，視覺負(fù)荷加劇，故駕駛員在這段距離的瞳孔直徑最大。在無減速標(biāo)線的情況下，駕駛員瞳孔直徑偏小且精神集中點(diǎn)偏后，不利于行車安全。比較以上3種標(biāo)線方案，發(fā)現(xiàn)方案5下駕駛員的瞳孔直徑最大，警惕性最高，可有效降低行車風(fēng)險(xiǎn)。

(3)隧道出口段模型構(gòu)建與分析。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和回歸分析理論，在隧道出口段建立視覺減速標(biāo)線方案5下車速與駕駛員瞳孔直徑的回歸模型，如圖21所示。

表2 海底隧道出口段瞳孔直徑描述統(tǒng)計(jì)量分析Table 2 Statistical analysis of pupil diameter description at tunnel exit section

圖20 隧道出口段各方案下瞳孔直徑誤差條圖Fig.20 Error bar chart of pupil diameter under each scheme at tunnel exit section

圖21 隧道出口段車輛行駛速度與駕駛員 瞳孔直徑的關(guān)系Fig.21 Relationship between vehicle speed at tunnel exit and driver’s pupil diameter

計(jì)算得出車速和瞳孔直徑的線性回歸模型為

y=74.236 15-1.323 57x

(3)

式(3)中：y為車輛行駛速度，km/h；x為駕駛員瞳孔直徑，mm。

式(3)回歸模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)R2=0.827 79，表明回歸模型對(duì)樣本數(shù)據(jù)的代表性較強(qiáng)，可用該回歸模型描述視覺減速標(biāo)線方案5下車速與駕駛員瞳孔直徑之間的關(guān)系。

由圖21可知，車速與駕駛員瞳孔直徑之間呈負(fù)相關(guān)，原因是從減速標(biāo)線設(shè)置區(qū)域到靠近隧道出口處產(chǎn)生的“白洞”效益，均使駕駛員瞳孔直徑增加，車速相應(yīng)減小；駛離隧道后，因未設(shè)置減速標(biāo)線且光線充足，故駕駛員瞳孔直徑減小，車速相應(yīng)增加。因此，該視覺減速標(biāo)線方案下駕駛員警惕性高，可主動(dòng)降低車速。

4 駕駛員問卷調(diào)查分析

設(shè)計(jì)者在設(shè)置減速標(biāo)線時(shí)，應(yīng)遵循駕駛員的心理和生理特性。故在每個(gè)駕駛場(chǎng)景結(jié)束后，應(yīng)對(duì)駕駛員進(jìn)行問卷調(diào)查，驗(yàn)證視覺減速標(biāo)線方案的有效性。主要調(diào)查內(nèi)容如下。

(1)駕駛員是否易于發(fā)現(xiàn)和理解減速標(biāo)線。

(2)駕駛員視覺特征是否受到減速標(biāo)線的影響。

(3)不同減速標(biāo)線下駕駛員的錯(cuò)覺影響程度。

(4)不同減速標(biāo)線下察覺距離的變化。

統(tǒng)計(jì)分析6種視覺減速標(biāo)線方案下26名駕駛員的調(diào)查問卷結(jié)果。

4.1 錯(cuò)覺影響分析

采用5級(jí)李克特(Likert)量表對(duì)錯(cuò)覺影響指標(biāo)進(jìn)行量化處理，擬定錯(cuò)覺影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：對(duì)駕駛過程影響非常明顯(5)、影響比較明顯(4)、影響一般明顯(3)、影響不明顯(2)、毫無影響(1)。統(tǒng)計(jì)分析駕駛員在視覺減速標(biāo)線方案下錯(cuò)覺感知程度的評(píng)分，如圖22所示。

圖22 減速標(biāo)線方案錯(cuò)覺影響百分比堆積圖Fig.22 Percentage accumulation diagram of illusion influence of deceleration marking scheme

由圖22可知，在隧道入口段，視覺減速標(biāo)線方案1下駕駛員的錯(cuò)覺感知影響最明顯，驗(yàn)證了3.1節(jié)中駕駛員在方案1下視覺減速標(biāo)線區(qū)域的注意力高于方案2和方案3的結(jié)論；在隧道出口段，視覺減速標(biāo)線方案5對(duì)駕駛員的錯(cuò)覺感知影響最明顯，驗(yàn)證了3.1節(jié)中駕駛員在方案5下視覺減速標(biāo)線區(qū)域的注意力高于方案4和方案6的結(jié)論。綜上，設(shè)置白色魚刺形減速標(biāo)線對(duì)駕駛員的錯(cuò)覺影響大于黃色魚刺形減速標(biāo)線、縱向減速標(biāo)線及橫向減速標(biāo)線。

4.2 察覺距離分析

采用5級(jí)李克特(Likert)量表對(duì)察覺距離指標(biāo)進(jìn)行量化處理，擬定察覺感知評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：距離標(biāo)線85～100 m時(shí)察覺到減速標(biāo)線(5)、距離標(biāo)線70～85 m時(shí)察覺到減速標(biāo)線(4)、距離標(biāo)線55～70 m時(shí)察覺到減速標(biāo)線(3)、距離標(biāo)線40～55 m時(shí)察覺到減速標(biāo)線(2)、距離標(biāo)線短于40 m時(shí)察覺到減速標(biāo)線(1)。統(tǒng)計(jì)分析駕駛員在視覺減速標(biāo)線方案下察覺距離程度的評(píng)分，如圖23所示。

由圖23可知，在隧道入口段，駕駛員在方案1下察覺距離最長，反應(yīng)決策時(shí)間最多，可較早采取減速措施，驗(yàn)證了3.2節(jié)中方案1下駕駛員警惕性高于方案2和方案3的結(jié)論；在隧道出口段，方案5察覺距離最長，驗(yàn)證了3.2節(jié)中方案5下駕駛員警惕性高于方案4和方案6的結(jié)論。綜上，白色魚刺形減速標(biāo)線的察覺距離長于黃色魚刺形減速標(biāo)線、縱向減速標(biāo)線及橫向減速標(biāo)線。

圖23 減速標(biāo)線方案察覺距離百分比堆積圖Fig.23 Percentage accumulation diagram of detection distance of deceleration marking scheme

5 結(jié)論

(1)分析了駕駛員注視特性數(shù)據(jù)，得出駕駛員在經(jīng)過白色魚刺形減速標(biāo)線設(shè)置段時(shí)注視點(diǎn)分布最為集中，主要關(guān)注車前和近處道路的A區(qū)域。

(2)分析了駕駛員瞳孔直徑數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與無減速標(biāo)線方案相比，視覺減速標(biāo)線方案下駕駛員瞳孔直徑明顯增大；與其他減速標(biāo)線方案相比，白色魚刺形減速標(biāo)線設(shè)置下駕駛員瞳孔直徑最大、警惕性最高。在海底隧道出入口段，分別建立最優(yōu)標(biāo)線方案下車速和駕駛員瞳孔直徑之間的回歸模型，發(fā)現(xiàn)白色魚刺形減速標(biāo)線下駕駛員瞳孔直徑增加，車速減小，有助于提高行車安全性。

(3)分析了駕駛員問卷調(diào)查數(shù)據(jù)，得出駕駛員在白色魚刺形減速標(biāo)線下錯(cuò)覺影響和察覺距離均大于其他視覺減速標(biāo)線，其能促使駕駛員較早采取減速措施。