周伟 黄骤屹 尹川 聂鑫磊
文山州广那高速公路投资建设开发有限公司 云南省 663000
摘要：隧道照明产生的电能在整个隧道工程运营能耗中占有较高的比例，明色化铺装通过增强灯光反射效果，降低照明能耗。隧道明色化铺装与常规铺装在路面色彩上存在差异，本文对隧道明色化铺装进行仿真模拟，并研究不同灯光亮度条件下驾驶员的视觉特性，评价隧道明色化铺装对行车安全的影响。
1前言
在交通心理学和计算机科学的迅速发展的同时，人体的眼动指标也逐步被应用于道路交通领域。驾驶员眼动的基本形式包括注视、眨眼和扫视，当驾驶员在行车过程当中，这三种眼动形式相辅相成共同影响驾驶员的视觉搜索过程，其中主要以注视和扫视为主，眨眼为辅，这不仅是出现外界刺激时驾驶员的一种生理现象，还反映了驾驶员的心理状态和工作负荷。随着绿色交通理念的逐渐发展，隧道建设的照明能耗备受关注[1-6]，本文对隧道路面进行明色化铺装模拟，通过模拟驾驶，研究驾驶员瞳孔面积变化、视觉注视点占比、小目标反应时间三个指标[7]评价[1-6]隧道明色化铺装对行车安全的影响。
2试验与分析
2.1试验
利用UC-win/Road软件模拟黑色路面和红、黄、灰、绿四种明色化铺装路面，然后通过模拟仿真驾驶，并通过眼动仪收集驾驶员视觉数据，最后对试验结果进行分析处理。图1为软件模拟效果图（红色与黄色）
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图1软件模拟效果图
2.2瞳孔面积变化率
根据仿真路面不同颜色、不同灯光照度进行模拟驾驶试验，并对试验结果进行分析处理，得到不同方案下瞳孔面积变化率，瞳孔面积变化率折线图如图3所示。
根据瞳孔面积变化率可知，当隧道内铺设彩色路面时，驾驶员的瞳孔面积变化率随着照度的变化而变化，这种变化是非线性的。每种颜色由于其色调的不同而导致其在不同照度下，驾驶员的瞳孔面积变化率起伏变化。如路面铺装为黄色时，照度从60%增加至90%时，驾驶员的瞳孔面积变化率递减，而从90%增加至100%时，瞳孔面积变化率开始增加。由此可以说明，隧道内的照度并非越高越好。
同时，5种颜色中红、黄、绿为亮色，黑、灰为暗色。暗色的瞳孔面积变化率明显高于亮色。黑色方案的最小瞳孔面积变化率下的照度为100%；红色方案的最小瞳孔面积变化率下的照度为90%；黄色方案的最小瞳孔面积变化率下的照度为90%；灰色方案的最小瞳孔面积变化率下的照度为70%；绿色方案的最小瞳孔面积变化率下的照度为80%。
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图2照度及色彩对瞳孔面积变化率影响
2.3注视点占比
根据注视点各个区域的注视点数量计算各区域的注视点占比。对多名驾驶员的试验数据进行均值计算，得到不同方案下注视点占比，如表1所示。
当路面铺装颜色为黑色时，可以明显看出随着照度的递增，驾驶员对视野左前方的注视点显著减少；道路路面区域的注视点显著增加，而且照度从70%到80%的变化尤为明显，而90%与100%照度的差异性较小。驾驶员隧道内所处的车道为右侧车道，驾驶员对视野左前方的视点减少而道路路面的视点增加，说明驾驶员更加注重车辆的行驶状态，有利于驾驶员对前方障碍物的及时反应。
路面铺装颜色为红色时，照度对驾驶员注视点区域没有明显的影响。从60%到100%照度，驾驶员对各个区域的注视点相差不多。但是，在照度为100%和80%时，驾驶员对于路面的关注度较其他方案高。
路面铺装颜色为黄色时，可以看出在不同照度下驾驶员的注视点占比曲线变化较大，但是不同照度下，驾驶员对于路面区域的注视点占相差不大。可以解释为当路面铺装为黄色时，驾驶员能够获得较好的视觉效果，照度的变化对其影响不大。
路面铺装颜色为灰色时，可以看出随着照度变化，驾驶员对道路路面区域的注视点也不相同。当照度较低60%和照度较高100%时，驾驶员对道路路面区域的注视点较少，中间照度（70%、80%、90%）下驾驶员对道路路面区域的关注度较高。
当路面铺装颜色为绿色时，可以看出当照度为60%、70%和80%时，驾驶员的注视点变化与照度关系较为明显，当照度为90%、100%时，驾驶员的注视点变化与照度关系较弱，两者的变化趋势相差不大。可以说明此方案下当照度达到90%后驾驶员的视觉效果开始区域稳定，照度对驾驶员的影响减弱。
表1注视点占比统计
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2.4反应时间
根据反应时间测算方法测得的反应时间，对多名驾驶员的试验数据进行均值计算，得到不同方案下驾驶员的反应时间，如表2所示。根据表2，发现隧道内路面铺装的5种颜色下，黑色路面铺装的反应时间比其他颜色铺装方案高；红色路面铺装的反应时间比其他颜色铺装方案低。当照度为70%以上时，绿色和黄色两种方案的反应时间接近。同时，5种方案下，驾驶员在照度不超过80%时，照度的增加会减少驾驶员的反应时间，当照度大于80%时，驾驶员的反应时间反而会稍有增加，造成该种现象的原因时，在亮色路面的对比下，过高的照度会导致驾驶员出现眩光等不利影响。
表2小目标反应时间/s
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3总结
综合分析，对于隧道内不同路面铺装颜色方案，如果从增加驾驶员的注意力，使驾驶员在驾驶过程中更多关注前方道路的角度出发，铺设黄色、红色、绿色路面均具有一定效果，其中黄色方案下驾驶员的综合视觉效果最佳，能够更安全的行驶。同时，根据驾驶员的瞳孔面积变化率以及注视点占比，隧道内的照度建议使用设计值的70%～90%。
参考文献：
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基金项目：云南省交通运输厅科技创新及示范项目（云交科教便﹝2019﹞38号）