刘东旗

（长安大学，陕西 西安 710064）

不同隧道环境下驾驶人眼动特性研究

刘东旗

（长安大学，陕西 西安 710064）

利用眼动仪记录驾驶人的眼动特性参数，对比分析在不同隧道环境下驾驶人的注视特性、扫视特性变化规律。通过分析可知：驾驶人的瞳孔面积随着隧道长度增加而变大；隧道越长，长注视时间分布比例越高；扫视平均速度随着隧道长度增加而降低。

眼动特性；隧道环境；驾驶人

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

引言

车辆在行驶过程中，驾驶人主要通过视觉、听觉获取道路交通信息，其中80%是通过视觉获取的，驾驶人根据获取的道路交通信息而改变其驾驶行为，相关研究表明，90%的道路交通事故发生的原因与驾驶人有关。高速公路隧道的环境单调、空间封闭、内部照度低等特殊环境，驾驶人行驶在隧道路段时，生理心理都会受到隧道环境的影响。因此，针对隧道环境下驾驶人生理心理变化，探索不同隧道环境下驾驶人眼动特性变化规律，为不同隧道照明设计及相关隧道安全问题提供理论依据，降低隧道交通事故的发生，提高整个高速公路段的安全性和服务水平有重要意义。

1、眼动形式及其表征参数

眼动的基本形式主要有三种：眨眼、注视、扫视。注视表征参数主要有注视时间、瞳孔面积，注视时间的长短反映驾驶人获取注视目标信息的难易程度，视野内目标物的信息越复杂、信息密度越高，注视持续时间也就越长；瞳孔面积大小揭示不同刺激条件下对驾驶人注意状态的激发，主要受光照强度、紧张程度、认知负荷等影响，本文研究中在隧道环境路段行驶，主要受环境照度的影响。

扫视表征参数主要有扫视时间、扫视幅度、扫视平均速度。扫视时间反映视觉搜索过程中，搜寻感兴趣目标花费的时间，其长短代表获取信息量的多少；扫视幅度反映驾驶人采集信息的范围，在交通条件复杂的环境里获取的信息多，其扫视幅度大，在单调的环境下获取的信息少，扫视幅度小，可以用来衡量信息的密集程度和注意深度；扫视平均速度反映上一次注视过程中的信息的加工速度与搜索下一个目标的速度。

2、实验方案

2.1 实验路段选取

选取陕西省境内的西安蓝田-商洛的高速公路段作为实验路段，实验路段桥隧众多，选取路段上短、中、长隧道为研究对象进行实验。其基本信息如表1所示。

表1 隧道基本信息

2.2 实验人员选取

考虑到实际道路上实验安全性，选取来自高速公路管理处的9名工作人员作为被试驾驶人，平均驾龄在10年以上，驾驶经验比较丰富，能够很快的熟悉并操纵实验车辆，视觉机能正常，实验前充分休息。

2.3 实验时间

实验在2016年6月，在晴朗的白天进行隧道道路实车实验。

2.4 实验车辆与仪器

实验车辆为起亚2007新佳乐，车辆性能良好，能够按照实验要求完成实验任务；仪器主要是德国SMI制造的iView X HED 眼动仪，记录行驶过程中驾驶人的眼动参数，照度计，记录隧道路段照度环境。

3、隧道实验数据分析

本文选取驾驶人注视特性（瞳孔面积、注视时间）以及扫视特性（扫视平均速度）作为评价指标，分析不同隧道环境对驾驶人眼动特性的影响。

3.1 驾驶人瞳孔面积变化

图1 不同隧道环境下驾驶人瞳孔面积变化

如图1为车辆行驶在不同隧道环境各驾驶人的瞳孔面积箱式图，可以看出，各驾驶人平均瞳孔面积随着隧道长度增加而增加，这是由于在隧道路段，公路隧道的长度越长，隧道内部行车路段的环境平均亮度越低，眼睛瞳孔为保持进入眼内的光线足够多，而使瞳孔面积变大，以适应隧道内环境比较低的亮度，隧道长度越长，瞳孔面积越大。

3.2 注视时间分布

车辆行驶在不同隧道环境时，驾驶人获取周边的信息不同，其对注视目标的关注程度不同，表现为注视时间的长短。从驾驶人在不同隧道环境下其注视时间分布，分析其眼动行为特性，其注视时间分布比例如图2所示。

图2 不同隧道环境下驾驶人注视时间分布

从图中可知，当注视时间在200ms内时，在长隧道内其分布比例最低，而当注视时间高于200ms时，其分布比例在长隧道段高于中短隧道段，这是由于，隧道长度越长，隧道内行车环境平均亮度越低，驾驶人想要获取目标的信息难度就越高，导致驾驶人长时间注视次数增多，因而其长注视时间分布比例增加。

3.4 扫视平均速度

如图3为驾驶人在不同隧道环境下扫视平均速度变化情况，可知，在长隧道路段其扫视平均速度最低，是分析其主要原因是，驾驶人在长隧道内行驶的时间比较长，内部环境亮度低，驾驶人想要清晰识别目标比较困难，导致驾驶人在上一次注视中对信息的处理能力降低，光线较暗影响其搜寻下一次注视目标的速度，因而其扫视平均速度较低。

图3 不同隧道环境下驾驶人扫视平均速度变化

4、结语

通过分析眼动的几种基本形式及其表征参数，确定本文选取的表征参数作为指标，并设计隧道路段实车实验方案，研究不同隧道环境下驾驶人眼动变化特性，通过实验数据分析得，各驾驶人平均瞳孔面积随着隧道长度的增加而变大，以适应隧道内行车环境亮度的降低；在长隧道内平均环境亮度较低，长注视时间分布比例比中短隧道路段高；隧道长度增加，平均环境亮度降低，驾驶人搜寻注视目标难度增加导致扫视平均速度降低；通过对不同隧道环境下驾驶人眼动特性变化规律的研究，可以为不同长度隧道照明和交通标志设置提供理论依据。

[1] 王春雨.隧道路段驾驶员视觉安全技术研究[D].重庆交通大学, 2013.

[2] 郭应时.交通环境及驾驶经验对驾驶员眼动和工作负荷影响的研究[D],长安大学, 2009.

[3] 田晶晶,李世武,孙文财,等.高速公路隧道环境对驾驶人视觉特性的影响[J]. 长安大学学报自然科学版,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

刘东旗，男（1990-），硕士研究生，就读于长安大学。