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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
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    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
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    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
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    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
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    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
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    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
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  • 收稿日期:  2021-07-26
  • 网络出版日期:  2022-03-31

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