北京工业大学 100124
摘要：隧道侧墙容易给驾驶员带来压抑和封闭的感觉，驾驶人长时间处于单调的环境中，容易出现压抑、疲劳等不良感觉，有较大的安全隐患。特殊景观带的设计有一定的缓解作用。利用3D max软件开发隧道3D模型，并进行模拟实验，分析被试的生理变化数据和主观评价表明，隧道内设置蓝天白云景观，可以一定程度上缓解驾驶人的疲劳和压抑感。
关键字：侧墙效应；交通安全；驾驶行为
1研究背景
隧道是我国公路建设的重要组成部分，实现了截曲、缩短运输距离、减低坡度、改善道路线形、提高运输速度、 改善运输环境等功能[1]；另一方面，公路隧道作为高速公路网的瓶颈路段，具有安全隐患大，易发生交通事故，且事故危害程度大、事后处理困难、易发生二次事故等特点[2]。因此隧道路段成为影响和制约着整个高速公路的安全性和运营服务水平瓶颈点。提高隧道的综合安全水平成为研究的重点。
1.1侧墙效应
隧道侧墙给驾驶员带来唯恐与之冲撞的心理，由于行车过程中缺少外部参照，驾驶人会产生紧张心理，加之驾驶动作简单、坐姿呆板等综合因素作用下，驾驶人会反应迟钝，甚至很难沉着、准确地操纵车辆[3]。随着速度的增加，驾驶员会出现动视力降低，动视野缩小，空间分辨能力降低等变化[4]。严重影响驾驶安全，导致交通事故的发生。研究表明，在特长隧道的适当位置科学地设置特殊灯光带进行景观照明，能使驾驶员眼前一亮，调节视力，减少疲劳，并能有效地减少烦躁、焦虑等不良感觉，增加行车的安全度和舒适度[5]。因此降低隧道事故率、提高隧道行车安全尤为重要。
1.2研究现状
研究表明，隧道线型设计和光环境对驾驶员的驾驶行为有一定的影响，浅色的隧道壁比强光照明更有利于驾驶员把视线集中在前方[6]。蓝色、绿色隧道壁可以缓解驾驶员的视觉疲劳，圆形和方形图案给人稳定的感觉，一定程度上可以减轻驾驶员的紧张感，三角形图案清晰，给人以强烈的视觉刺激[7]。
目前，国内外大多特殊路段设计方案都是采用拓宽道路，改变照明系统和景观等方式。位于挪威的拉达尔隧道特殊灯光带拓宽隧道净空的结构采用，并在特殊灯光带隧道洞顶设置蓝色灯光，底部设置黄色灯光，营造日出的效果，以防止司机分神或入睡。我国的秦岭-终南山隧道在特殊路段营造出蓝天白云或日出日落的景象[8]。
两个着名的隧道都有类似的设计，这对缓解压力和疲劳有积极作用。但这种设计有其不足之处。由于特殊带净空需要扩宽，隧道结构和隧道力学也会发生变化，无论是成本还是施工难度都会非常高。
2方案设计
2.1隧道基础设计
为了创建一个仿真度高的隧道景观，选用3D max作为动画制作和渲染软件。
模型设置遵照《公路隧道设计规范》（下文简称《规范》）[9]。隧道结构选用国内最常见的双洞单向隧道。隧道内设置三车道。在水平曲线设计中，我们在直线车道的两端添加了曲线。所有的交通设施，如交通信号灯，紧急停车区，交通安全设施，消防设施和照明系统等均参考《规范》标准。为了给驾驶员提供几秒钟的缓冲，在隧道入口处设置链接路段和山脉景观。
2.2景观方案设计
以前的研究证明，像蓝色和绿色这样的冷色可以更好地缓解驾驶员的紧张情绪，冷色调也可以扩大生理学领域的空间，也就是说可以削弱侧壁效应。所以我们把隧道内部景观设计成蓝天白云和草地的图案。基础隧道内墙的粗糙质感通过贴图实现模拟。
3模拟实验
3.1实验设计
制作隧道行车视频，模拟驾驶员行车时的动视野，招募被试观看视频，并为其佩戴眼动记录仪，以记录相关数据。被试观看视频的视线也应是1.2米左右，实验视频于投影幕布上放出。实验结束后，为被试发放主观问卷，以调查被试对隧道景观的评价
•主观问卷
问卷分为两部分，分别是基本信息和主观评价。基本信息部分调查被试的驾驶经验、性别年龄等信息，主观评价部分调查被试对蓝天白云型隧道和基本型隧道的个人感受、对隧道的评价与安全性评估。
•被试招募
招募被试共八名，其中女性5人，男性3人。为了保证眼动仪收集的数据的准确性，要求被试无散光、视力正常能够清楚地看清屏幕。
3.2视频制作
在两种隧道模型全部建成后，我们在隧道模型中画出一条虚拟线模拟车辆的车道轨迹，设置摄像机沿线移动。由于隧道内设计速度为80km/h，因此摄像机移动速度也设置为80km/h。
4结果分析
4.1眼睑闭合百分比
眨眼持续时间与隧道总时间的比率称为眼睑闭合百分比。眼睑闭合百分比用于表征视觉疲劳程度[10]，随着眼睛疲劳加剧，百分比增加。
图1 两种隧道景观的眼见别和时间比例对比
由于被试1号和2号的数据缺失，被试4号试验过程中有揉眼睛的行为，因此三人的数据不具代表性，故剔除相应数据。由折线图可看出，蓝天白云隧道内的眼睑闭合率低于基本型隧道。所以蓝天隧道给被试带来的视觉疲劳程度较低。
4.2主观问卷评估
被试评估了自己两种隧道中的主观感受。在基本型隧道中，被试会有更强烈的抑郁，疲劳，烦躁和眼睛不适的感觉。然而，在蓝天隧道中，被试则有更强烈的兴奋和恐惧感，和两方面感受均对延缓疲劳有积极的影响。
主管问卷调查中，被试对基本型隧道的评价中比例最高的三个词为单调、昏暗、狭窄，对蓝天白云型隧道的评价中比例最高的三个词为明亮、丰富、宽敞。
5结论
研究表明，设有蓝天白云景观的隧道相比基本型隧道，更有利于延缓视觉疲劳。蓝天白云型隧道能给驾驶员适当的刺激，在一定程度上给驾驶员开阔的感觉，缓解侧墙效应对驾驶员生理和心理的负面影响。驾驶员在行车过程中，实现多集中于右前方。被试的眼动数据比心点数据抗干扰性更强，可信度更高。
参考文献
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[10]Dinges D F, Grace R. PERCLOS: A Valid Psychophysiological Measure of Alertness as Assessed by Psychomotor Vigilance[J]. Tech Brief, 1998.
论文作者:张奥博,杨佳臻,周宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/23
标签：隧道论文; 驾驶员论文; 疲劳论文; 景观论文; 蓝天论文; 主观论文; 评价论文; 《基层建设》2018年第7期论文;