隧道群路段環(huán)境光照度與駕駛?cè)送酌娣e分析*

閻瑩 葉飛 王曉飛 沈小燕 胡卉

(1.長安大學(xué) 汽車學(xué)院， 陜西 西安 710064； 2.浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 運輸管理學(xué)院， 浙江 杭州 311112； 3.華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

隧道群路段環(huán)境光照度與駕駛?cè)送酌娣e分析*

閻瑩1葉飛2王曉飛3?沈小燕1胡卉1

(1.長安大學(xué) 汽車學(xué)院， 陜西 西安 710064； 2.浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 運輸管理學(xué)院， 浙江 杭州 311112； 3.華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

為提高高速公路隧道群路段駕駛?cè)诵熊嚢踩捎醚蹌觾x等設(shè)備對被試駕駛?cè)说耐鬃兓M行了試驗研究，分析了隧道群環(huán)境光照度、隧道縱深與駕駛?cè)送酌娣e的相關(guān)關(guān)系；提出隧道群路段“6小段”劃分方式，構(gòu)建駕駛?cè)送酌娣e最大差值與隧道連接段長度之間的曲線模型.結(jié)果表明：隧道群路段駕駛?cè)送酌娣e與環(huán)境光照度呈指數(shù)變化關(guān)系，上游隧道出口視覺明適應(yīng)水平及連接段長度是影響下游隧道及整個隧道群路段視覺適應(yīng)的主要因素.最后，提出改善隧道群路段環(huán)境光照度的推薦值，建議當隧道間距小于50 m時，設(shè)置隧道連接段遮光棚或上游隧道照度漸變式出口；當隧道間距在50～100 m之間時，設(shè)置下游隧道照度漸變式進口.

交通安全；隧道；瞳孔面積；光照度；關(guān)系模型;視覺環(huán)境

隨著我國高速公路建設(shè)快速向山區(qū)推進，公路隧道已成為一種重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，其在高速公路中所占的比重越來越大，如重慶在建高速公路的橋隧比例平均達50%以上，個別路段高達90%，特長隧道及隧道群之多居全國之冠；陜西西漢高速公路的136座隧道也構(gòu)成了世界最大的隧道群.我國已成為世界上隧道及地下工程最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國家[1].隧道及隧道群由于其呈隱蔽帶狀分布的結(jié)構(gòu)特點，內(nèi)部行車環(huán)境單調(diào)乏味，空間封閉性較強.駕駛?cè)嗽谕ㄟ^隧道群路段時，主要依靠視覺器官感知和獲取交通信息，同時經(jīng)歷光環(huán)境交替循環(huán)突變、視覺明暗適應(yīng)快速轉(zhuǎn)換的過程，容易引起駕駛?cè)说囊曈X障礙，從而嚴重影響隧道路段駕駛?cè)藢Νh(huán)境信息的正確判斷和快速反應(yīng)，導(dǎo)致駕駛行為不當，交通事故頻發(fā)[2].道路設(shè)計者通常通過在隧道路段設(shè)置照明燈具來改善視場內(nèi)的光環(huán)境，以期緩解或消除上述問題，但提供的照明光環(huán)境是否科學(xué)合理、是否與駕駛?cè)说纳硇枨笙噙m應(yīng)，已引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注.

國外在隧道路段駕駛?cè)艘曈X特征與光環(huán)境研究方面取得了一定成果.Bourdy等[3]研究了在環(huán)境光照度持續(xù)變化情況下視覺短暫適應(yīng)對駕駛?cè)瞬煊X障礙(危險)能力的影響.Adrian[4]指出，在CIE建議的隧道照明標準中，通過測量20°視場范圍內(nèi)的平均亮度來表達能夠滿足駕駛?cè)艘曈X適應(yīng)過程的隧道進口基本亮度要求，提出了等效光幕亮度計算方法.Mitani等[5]在高速公路隧道洞口設(shè)計研究中指出，洞口會對駕駛?cè)说男睦碡摵僧a(chǎn)生影響.Rands[6]研究了如何采用光度計數(shù)據(jù)控制隧道照明，同時指出隧道照明的原則是確保在任何時間和光照條件下駕駛?cè)司軌蛞哉Ｂ范紊舷嗤乃俣劝踩⑹孢m的通過隧道.國內(nèi)相關(guān)研究主要集中在隧道進出口及特長隧道內(nèi)部[7- 13].以上研究成果從不同角度為隧道路段光環(huán)境設(shè)計奠定了基礎(chǔ)，但鮮有對隧道群這一特殊路段的光環(huán)境變化和駕駛?cè)艘曈X特性開展研究，已有的研究成果尚不足以為實際運營中隧道群光環(huán)境的設(shè)計提供充分的科學(xué)依據(jù)[14].

鑒于此，文中通過對隧道群路段的駕駛?cè)送酌娣e變化規(guī)律進行系統(tǒng)分析，探究不同光環(huán)境條件對駕駛?cè)艘曈X明暗適應(yīng)過程的影響，以期為有效改善隧道群路段交通安全問題以及構(gòu)建節(jié)能環(huán)保的光環(huán)境提供理論基礎(chǔ).

1 理論基礎(chǔ)

1.1 隧道群概念界定

《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTG D70—2004)對單體隧道按實際長度進行了分類，此外《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》(JTJ 026.1—1999)和《公路隧道照明設(shè)計細則》(JTG/T D70/2—01 2014)中均提到了“連續(xù)隧道”，但在概念上并沒有對其予以說明.目前，國內(nèi)外關(guān)于隧道群的定義尚無定論和明確的標準.

結(jié)合相關(guān)研究成果[15]，考慮通風(fēng)、照明、交通安全、駕駛?cè)艘曈X適應(yīng)、防火安全等因素，當兩隧道間距L≤250 m時，定義為毗鄰隧道；當250 m

1.2 明暗適應(yīng)過程分析

為了向駕駛?cè)颂峁┝己玫牡缆方煌ōh(huán)境信息，必須通過隧道照明的方式來提高隧道內(nèi)環(huán)境照度，保證隧道內(nèi)外光環(huán)境的一致性，滿足人眼識別和行車舒適性要求.與夜間情形相比，晝間隧道照明要求更加復(fù)雜.

晝間，由于外界環(huán)境光線強度遠高于隧道內(nèi)，車輛從明亮的外部環(huán)境駛?cè)肓炼容^低的隧道時，駕駛?cè)艘曈X會產(chǎn)生暗適應(yīng)過程.通常情況下，暗適應(yīng)的時間較長，若隧道內(nèi)照明亮度不夠，在進入隧道前駕駛?cè)搜壑械乃淼肋M口將會呈現(xiàn)成一個黑洞(長隧道)或黑框(短隧道)的形式，出現(xiàn)暫時性的視覺“盲期”，經(jīng)過一段時間才能看清隧道內(nèi)部的環(huán)境，稱為“適應(yīng)的滯后反應(yīng)”.若亮度變化太快，駕駛?cè)说囊暪δ芟陆?，能見距離受到限制，嚴重時將出現(xiàn)短暫“失明”現(xiàn)象，無法辨認前方道路情況.加之隧道內(nèi)部通風(fēng)不暢，汽車尾氣及塵土顆粒對照明光線的散射、削弱等影響，隧道內(nèi)環(huán)境照度會進一步降低，影響駕駛?cè)艘暶舳?，對行車安全造成極大影響[16].在駛出隧道時駕駛?cè)藢⒚媾R短暫的明適應(yīng)過程，較強的炫光也會降低視覺功能和舒適性.當毗鄰隧道間隔距離較短時，駕駛?cè)藢⒔?jīng)歷劇烈交替變化的明暗適應(yīng).夜間情況則恰好相反.

1.3 表征參數(shù)選取

根據(jù)駕駛?cè)松硇睦韺W(xué)理論，瞳孔作為光線射入人眼的通道，外界光照環(huán)境較亮?xí)r，射入眼睛的光線增多，自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)瞳孔括約肌收縮，瞳孔面積會縮??；反之，瞳孔面積會散大，以適應(yīng)較暗的光照環(huán)境.與此同時，駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中，通過瞳孔獲取外部信息.在其他條件保持一致的前提下，瞳孔面積的大小直接決定了人眼的視覺功效.瞳孔收縮會極大地提高視覺功效，而瞳孔放大則會降低視覺功效[17].因而，瞳孔大小既可以作為隧道群路段駕駛?cè)艘曈X負荷程度的直接度量指標，又在一定程度上反映了光照環(huán)境條件對駕駛?cè)说挠绊懀饰闹羞x取瞳孔面積作為駕駛?cè)艘曈X明暗適應(yīng)變化規(guī)律的表征參數(shù).

2 試驗設(shè)計

2.1 試驗路段

試驗選取G65包茂高速陜西境內(nèi)的西安—柞水高速進行測試.西-柞段為雙向四車道高速公路，設(shè)計速度80 km/h，隧道內(nèi)限速70 km/h，全線路段包含終南山隧道等13座長度不等的隧道，隧道內(nèi)照明燈具均為高壓鈉燈，雙側(cè)單排布置，進出口無洞外照明設(shè)施.試驗路段部分隧道長度及相關(guān)參數(shù)見表1.

表1 試驗隧道相關(guān)參數(shù)Table 1 Parameters of test tunnels

2.2 試驗儀器和對象

試驗車輛為福特JX6541B-H，分別采用 Eye LinkⅡ眼動儀和非接觸式五輪儀采集行車過程中的駕駛?cè)送酌娣e及車速數(shù)據(jù)，如圖1所示.此外，采用手持式高精度照度計進行隧道群光照度數(shù)據(jù)的采集.以50 m為間隔，分別測量不同隧道內(nèi)外距洞口0～300 m處的右側(cè)路面照度情況，每個采集區(qū)域包含35個采集點，各采集點間的縱向間隔為0.5 m，橫向間隔為0.25 m，以照度平均值作為此區(qū)域的照度值.距洞口距離小于50 m時，環(huán)境光照度變化較快，因此可適當縮小照度測量間隔.采集點的詳細布設(shè)方式見圖2.

圖1 瞳孔數(shù)據(jù)采集Fig.1 Pupil data collection

圖2 照度數(shù)據(jù)采集Fig.2 Illumination data collection

考慮被試者的駕駛經(jīng)驗、年齡、性別以及視覺機能等因素的差異性，在服務(wù)區(qū)和收費站共選取9名被試駕駛?cè)诉M行實地測試.

3 瞳孔面積與光照度關(guān)系模型

3.1 照度變化規(guī)律

晝間隧道進口段的環(huán)境光照度會受到外界自然光的影響，隧道進口外環(huán)境光照度可達上萬勒克斯；由于隧道結(jié)構(gòu)物的遮蔽，進入隧道內(nèi)部越深，環(huán)境光照度越低.

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)初步分析發(fā)現(xiàn)，當隧道較短時，隧道內(nèi)環(huán)境光照度受自然光線的影響更大，而與距隧道縱深的距離相關(guān)性不顯著.基于此定性分析，主要采用S1南五臺隧道、S6青岔隧道、S8終南山隧道的試驗數(shù)據(jù)，計算實測所得的距進口相同間隔距離下環(huán)境光照度的平均值，建立環(huán)境光照度E與距隧道進口的距離dj間的相關(guān)性模型：

(1)

式中：E為隧道環(huán)境光照度，lx；dj為距隧道進口距離，m；取行車方向為正向,洞口處為0；δ、γ為模型參數(shù).

利用不同隧道縱深所對應(yīng)的環(huán)境光照度數(shù)據(jù)對式(1)進行參數(shù)標定，得到照度隨距離變化的關(guān)系模型，即

(2)

擬合優(yōu)度檢驗系數(shù)R為0.967，相關(guān)性較好.

由圖3可見，從隧道進口開始，隨著進入隧道的加深，環(huán)境光照度呈逐漸下降的趨勢，特別是在剛進入隧道的短時間內(nèi)急劇下降.當距離隧道進口約200～300 m時，環(huán)境光照度維持在一個較為穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)，照度較低，主要由隧道內(nèi)部照明燈提供.

圖3 環(huán)境光照度變化Fig.3 Ambient illumination variation

同理，可建立環(huán)境光照度E與距出口的距離dc的關(guān)系模型，其他參數(shù)含義同前：

(3)

3.2 相關(guān)關(guān)系模型

(1)瞳孔面積特征

根據(jù)多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄的時間和車輛行駛速度，計算車輛行駛距離，被試駕駛?cè)嗽谏闲蠸1南五臺隧道進口段特征點處對應(yīng)的瞳孔面積變化數(shù)據(jù)見表2.

表2 隧道進口段瞳孔面積數(shù)據(jù)Table 2 Pupil area data at entrance of tunnel

被試駕駛?cè)送酌娣eQ隨進口距離dj的變化規(guī)律如圖4所示.

圖4 瞳孔面積變化Fig.4 Pupil area variation

從圖4可以看出，駕駛?cè)嗽谄胀范涡熊囘^程中已適應(yīng)外界明視場環(huán)境，在隧道進口外約300 m路段，瞳孔面積穩(wěn)定在某一數(shù)值附近，呈小幅波動.當車輛逐漸接近隧道進口時，如前述分析，受環(huán)境光照度急劇降低的影響，瞳孔面積急劇增大.盡管不同駕駛?cè)说耐酌娣e存在差異，但總體變化趨勢大致相同，隨進入隧道距離的增加而不斷增大.

根據(jù)被試駕駛?cè)嗽谶M口路段的瞳孔面積數(shù)據(jù)繪制箱式圖，分析特定位置及被試駕駛?cè)送酌娣e數(shù)據(jù)的分布情況，如圖5、6所示.

圖5 不同位置的瞳孔面積變化Fig.5 Pupil area variation at different positions

圖6 被試駕駛?cè)说耐酌娣e變化Fig.6 Pupil area variation of different drivers

對比圖5、6可知：從A1到A13逐漸駛?cè)胨淼赖倪^程中，駕駛?cè)送酌娣e呈現(xiàn)總體增大的趨勢；但進入隧道后瞳孔面積大小較分散，說明暗適應(yīng)過程中不同駕駛?cè)说耐酌娣e變化速率和變化范圍存在差異.2號、4號和8號駕駛?cè)送酌娣e變化區(qū)間很小，可以理解為對光環(huán)境變化的敏感性較低；而9號駕駛?cè)送酌娣e變化范圍最大，說明光環(huán)境的變化引起了較為顯著的視覺反應(yīng).

此外，文中還對出口段駕駛?cè)说耐酌娣e變化進行了數(shù)據(jù)處理和分析，發(fā)現(xiàn)當車輛行駛至接近隧道出口段，由于長時間處于隧道內(nèi)暗視場照度環(huán)境，在隧道口會產(chǎn)生“白洞效應(yīng)”.隨著與隧道出口距離的減小，環(huán)境光照度出現(xiàn)突變，9名被試瞳孔面積均有不同程度減小；駛出隧道出口外200 m左右路段，駕駛?cè)送酌娣e趨于穩(wěn)定并伴隨小幅波動.在明適應(yīng)過程中，駕駛?cè)藢猸h(huán)境變化的敏感性與暗適應(yīng)過程相同.具體分析過程不再贅述.

(2)模型構(gòu)建

基于對隧道環(huán)境光照度及駕駛?cè)送酌娣e變化規(guī)律的定性分析，建立瞳孔面積Q與隧道環(huán)境光照度E的關(guān)系模型：

ln(Q/E)=aln(E)+b

(4)

式中,a、b均為模型參數(shù)，由隧道進出口環(huán)境和駕駛?cè)松硖匦詻Q定.

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，運用數(shù)理統(tǒng)計的方法對模型參數(shù)進行標定，整理變形后最終得到關(guān)系模型為

Q=e8.509E-0.101

(5)

由式(5)可知，駕駛?cè)送酌娣eQ與隧道進出口環(huán)境光照度E之間為冪函數(shù)關(guān)系.隧道路段行車過程中，環(huán)境光照度是影響駕駛?cè)送酌娣e的最主要因素.瞳孔面積的變化控制進入眼睛的光線，體現(xiàn)駕駛?cè)说囊曈X明暗適應(yīng)過程.

4 隧道群駕駛?cè)艘曈X適應(yīng)規(guī)律分析

4.1 隧道群區(qū)段劃分

根據(jù)隧道群路段照明環(huán)境過渡規(guī)律及駕駛?cè)私?jīng)歷的明暗適應(yīng)過程，以晝間為例，提出對應(yīng)的6個特征斷面T0、Tj、T1、T2、Tc和T3，形成隧道群路段“6小段”劃分方式[18]，如圖7所示.

圖7 隧道群路段區(qū)段劃分Fig.7 Section division of tunnels

圖7中：La為隧道進口接近段，從T0到Tj截面，結(jié)合實測數(shù)據(jù)，單隧道時取為100 m；Lb為隧道進口過渡段，從Tj到T1截面，即駕駛?cè)笋側(cè)胨淼篮笤诎颠m應(yīng)時間段內(nèi)行駛的距離，由于視覺上的滯后作用駕駛?cè)艘桩a(chǎn)生視覺盲區(qū)；Lc為隧道中間段，從T1到T2截面，駕駛?cè)私?jīng)過進口過渡段的暗適應(yīng)過程，將逐漸適應(yīng)隧道內(nèi)光環(huán)境變化；Ld為隧道出口接近段，從T2到Tc截面，采用10 s行程距離，即約200 m，駕駛?cè)藢⒔?jīng)歷明適應(yīng)過程；Le為隧道出口遠離段，從Tc到T3截面，同樣取為100 m；Lf為隧道間連接段，從Tc截面到下一隧道Tj截面.若多個隧道相連，劃分方法以此類推.

4.2 明暗適應(yīng)整體規(guī)律分析

選取S6青岔、S7石砭峪、S8終南山3座隧道在內(nèi)的隧道群，詳細參數(shù)見表1，利用“6小段”劃分方式進行隧道群路段區(qū)段劃分.

根據(jù)S6隧道出口前500 m至S8隧道進口后500 m路段各被試駕駛?cè)说耐酌娣e數(shù)據(jù)，繪制某被試駕駛?cè)送酌娣e隨時間變化規(guī)律趨勢圖，如圖8所示.

圖8 1號駕駛?cè)送酌娣e的變化Fig.8 Pupil area variation of No.1 driver

由圖8可以看出，駕駛?cè)诉B續(xù)經(jīng)過S6出口接近段、出口段、隧道連接段直至S8進口過渡段等數(shù)次的明、暗相間交替變化，瞳孔面積也呈現(xiàn)劇烈的波動.駕駛?cè)笋偝鯯6隧道的過程中，瞳孔面積逐漸減小.駕駛?cè)私?jīng)過長度僅為160 m的S7短隧道時，在進口過渡段暗適應(yīng)過程并未完全完成，隨即駛出S7隧道經(jīng)歷明適應(yīng)過程，因此駕駛?cè)送酌娣e變化幅度較小.由于S7、S8隧道間距僅100 m，S7出口遠離段的視覺明適應(yīng)水平會嚴重影響到S8進口過渡段的視覺暗適應(yīng)過程.S8為終南山特長隧道，進入S8隧道進口后瞳孔面積明顯持續(xù)上升.

可見，上游隧道出口路段視覺明適應(yīng)水平的不同會嚴重影響到隧道群下游隧道乃至整個隧道群路段的視覺適應(yīng)過程.

4.3 連接段規(guī)律分析

駕駛?cè)笋偝鏊淼蓝纯诤螅鬟m應(yīng)時間相對較短，將隧道出口遠離段長度取為5 s行程，即認為隧道出口100 m處駕駛?cè)艘曈X明適應(yīng)過程基本完成，在分析隧道連接段駕駛?cè)嗣靼颠m應(yīng)變化規(guī)律時，主要考慮隧道連接段長度Lf.以S7隧道Sc截面為坐標原點，9名被試駕駛?cè)说耐酌娣e最大差值散點圖如圖9所示.

圖9 隧道連接段瞳孔面積最大差值變化Fig.9 Maximum pupil area variation of tunnel junction

瞳孔面積最大差值QMV為9名被試駕駛?cè)送酌娣e最大差值的平均值，即隧道連接段始末位置的駕駛?cè)送酌娣e減小量，近似表征隧道連接段駕駛?cè)说囊曈X適應(yīng)水平，QMV越大，視覺適應(yīng)水平越高，QMV計算方法如式(6)所示：

(6)

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)建立隧道連接段駕駛?cè)送酌娣e最大差值與隧道連接段長度的關(guān)系模型：

(7)

以上兩式中：QMV為瞳孔面積最大差值，px；QMAXi，QMINi分別為第i個駕駛?cè)说耐酌娣e最大值和最小值，px，i=1,2,…,9；Lf為隧道連接段長度，m.

當隧道連接段Lf>100時，駕駛?cè)嗽谒淼肋B接段的明適應(yīng)過程已基本完成，瞳孔面積Q維持在與普通路段接近的恒定值，僅出現(xiàn)因人體自身正常心理、生理活動產(chǎn)生的小幅波動，可以認為QMV為定值，駕駛?cè)嗣鬟m應(yīng)水平較高，進入下游隧道過程中與單一隧道進口的暗適應(yīng)過程沒有明顯區(qū)別.

當隧道連接段較短時，駕駛?cè)嗽诔隹谶h離段的瞳孔面積變化幅度較小，隨即進入下游隧道，若下游隧道仍然按照單一隧道進口的照明方案布設(shè)照明燈具，可能會出現(xiàn)照明過度的問題，駕駛?cè)嗽谙掠嗡淼肋M口遭遇的環(huán)境光照變化情況較為復(fù)雜，甚至出現(xiàn)輕微的明適應(yīng)問題，而不是簡單的晝間單一隧道進口常見的暗適應(yīng)問題.

4.4 隧道群照明建議

針對隧道群路段的照明光環(huán)境設(shè)計，應(yīng)充分考慮特殊路段出現(xiàn)的駕駛?cè)艘曈X不完全適應(yīng)狀態(tài)間的交替轉(zhuǎn)換，從滿足駕駛?cè)隧樳m通過的心理、生理要求出發(fā)，而不僅僅是根據(jù)單一隧道進出口照明優(yōu)化方式進行照明光環(huán)境的改善，可通過降低進出口外部亮度和增加進出口內(nèi)部亮度兩種方式改善環(huán)境亮度變化率.

依據(jù)前述分析可知，上游隧道出口的光環(huán)境及駕駛?cè)说囊曈X適應(yīng)水平對于下游隧道影響較大，因此針對隧道群出口照明做進一步研究.由瞳孔面積、環(huán)境光照度及隧道縱深(行車時間)的關(guān)系模型可知，影響瞳孔面積的兩個主要因素為環(huán)境照度和行車時間，行車時間也可以看作視覺適應(yīng)時間，瞳孔面積變化速度可體現(xiàn)駕駛?cè)艘曈X負荷的程度.在視覺適應(yīng)過程中，當駕駛?cè)送酌娣e隨環(huán)境照度的變化速度趨于0而不再發(fā)生劇烈變化時，說明駕駛?cè)艘曈X基本上適應(yīng)了照明環(huán)境.為此，利用Matlab軟件根據(jù)隧道群出口實測數(shù)據(jù)做出駕駛?cè)送酌娣e、視覺適應(yīng)時間、相應(yīng)環(huán)境照度之間的三維曲面，求解三維曲面上時間變化最快的點(即瞳孔面積變化率為0的點)，作為駕駛?cè)诉m應(yīng)環(huán)境照度變化視覺要求的照明優(yōu)化控制參數(shù)，對9名被試駕駛?cè)巳∑骄岛罂傻玫剿淼廊撼隹隈{駛?cè)藢Νh(huán)境變化要求的控制點，如表3所示.

表3 環(huán)境照度變化控制點Table 3 Critical value of ambient illumination variation

依據(jù)駕駛?cè)艘曈X適應(yīng)時間與車輛行駛速度，確定隧道群出口駕駛?cè)艘曈X適應(yīng)距離.在此基礎(chǔ)上以距隧道出口300m為初始點，可以推算隧道群出口不同距離處的照度建議值，如表4所示.

表4 隧道群出口段環(huán)境照度建議值Table 4 Recommend ambient illumination values at tunnel exit

對于隧道群連接段及下游隧道進口，應(yīng)當以盡量降低“明適應(yīng)”和“暗適應(yīng)”的轉(zhuǎn)換過程為原則，根據(jù)上下游隧道間行駛時間對下游隧道進口采用一定的折減率進行照度控制.隧道間距小于50m的隧道群，建議在隧道連接段設(shè)置遮光棚或者將上游隧道出口段設(shè)置成照度漸變式出口；隧道間距在50～100m之間的，建議下游隧道進口段適當減弱原有環(huán)境光照度值，設(shè)置成照度漸變式進口.

5 結(jié)語

文中在大量隧道及隧道群實車試驗的基礎(chǔ)上，采用瞳孔面積作為表征駕駛?cè)嗣靼颠m應(yīng)的參數(shù)，分析了隧道環(huán)境光照度、距隧道進出口距離以及瞳孔面積間的相關(guān)性，比較了不同被試駕駛?cè)送酌娣e變化規(guī)律及對光環(huán)境的敏感程度.根據(jù)隧道群路段行駛時駕駛?cè)艘曈X適應(yīng)特點，提出隧道群路段“6小段”劃分方式，構(gòu)建表征隧道連接段駕駛?cè)艘曈X負荷水平大小的瞳孔面積最大差值與隧道連接段長度之間的二次曲線模型.最后從滿足駕駛?cè)艘曈X需求的角度出發(fā)，提出了隧道群上游隧道出口光環(huán)境照度建議值，并給出了改善隧道群連接段及下游進口照明的建議措施.

今后的研究中，尚需進一步增加不同隧道長度、隧道間距以及駕駛?cè)藰颖?，以提高基于駕駛?cè)艘曈X特征的高速公路隧道群環(huán)境光照度建議的普遍實用性.

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Analysis of Ambient Illumination and Driver’s Pupil Area in Tunnel Group

YANYing1YEFei2WANGXiao-Fei3SHENXiao-yan1HUHui1

(1.School of Automobile, Chang’an University, Xi’an 710064, Shaanxi, China; 2.School of Transportation Management, Zhejiang Institute of Communications, Hangzhou 311112, Zhejiang, China;3. School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

In order to improve the driver’s safety in expressway tunnel groups, the eye-movement equipment is adopted to conduct a pupil variation experiment, and the relationship between the driver’s pupil area and the ambient illumination as well as the longitudinal depth of the tunnel is analyzed. Then, a “six small” division method of tunnel groups is proposed, and a curve model describing the relationship between the maximum difference of the driver’s pupil areas and the connection length of the tunnel is constructed. The results indicate that there exists an exponential relationship between the driver’s pupil area and the ambient illumination, and the visual light adaptation level and connection length of the upstream tunnel exit are the main factors influencing the visual adaptation of both the downstream tunnel and the whole tunnel group sections. Finally, the recommended values to improve the am-bient illumination of the tunnel group are put forward. It is suggested that, when the tunnel spacing is less than 50 m, the shading shed in the tunnel connection section or the illumination gradient exit of the upstream tunnel should be set, while within the range of 50～100 m, the illumination gradient exit of the downstream tunnel should be set.

traffic safety;tunnel;pupil area;illumination intensity;relational model;visual environment

2016- 04- 05

國家科技支撐計劃項目(2014BAH23F01- 1)；國家自然科學(xué)基金資助項目(51308059,51408229)；中國博士后科學(xué)基金資助項目(2014M552399)；長安大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(310822152007) Foundation items: Supported by the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China(2014BAH23F01- 1)，the National Natural Science Foundation of China(51308059,51408229) and the China Postdoctoral Science Foundation(2014M552399)

閻瑩(1981-)，女，博士，副教授，主要從事交通安全研究.E-mail:yanying2199@chd.edu.cn

? 通信作者: 王曉飛(1980-)，女，博士，講師，主要從事道路安全研究.E-mail:xiaofeiw@scut.edu.cn

1000- 565X(2016)12- 0089- 08

U 412.3

10.3969/j.issn.1000-565X.2016.12.013