城市快速路高架橋段行駛視覺空間的結(jié)構(gòu)特征與行車安全

楊龍海，朱小剛

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150090； 2.江西師范大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，南昌 330022)

疲勞駕駛和分心駕駛是道路交通事故的兩大主要誘因[1-2].視覺疲勞使駕駛?cè)顺霈F(xiàn)注意力不集中、高頻眨眼、瞌睡和急躁等危險(xiǎn)狀態(tài)，是引發(fā)疲勞駕駛和分心駕駛的重要因素[3].大量實(shí)驗(yàn)研究表明，長時(shí)間行駛在視覺要素構(gòu)成匱乏且單一的城市高架路、隧道和深路塹等特殊道路空間時(shí)，極易導(dǎo)致駕駛?cè)说囊曈X疲勞.

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)駕駛視覺特性的諸多方面進(jìn)行了深入研究，并對(duì)不良駕駛行為和駕駛心理所導(dǎo)致的交通安全問題開展了相關(guān)試驗(yàn)研究.一、在駕駛視覺特性方面，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)聚焦于駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中的視覺搜索模式，以及影響安全駕駛的眾多視覺分心因素，這一類成果可簡要?dú)w納為研究駕駛?cè)搜劬Α霸趺纯础焙汀翱茨睦铩钡膯栴}：如Sodhi M等[4]利用安裝在頭部的眼睛追蹤裝置研究了駕駛?cè)嗽诟鞣N駕駛?cè)蝿?wù)過程中的眼動(dòng)行為；Geoffrey Underwood等[5]通過讓受試駕駛?cè)嗽趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)觀看在真實(shí)交通環(huán)境中攝制的場景錄像，對(duì)熟練和非熟練駕駛?cè)说囊曈X搜索特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；Scullion J[6]等與沃爾沃汽車公司合作開發(fā)了駕駛?cè)祟^部位置的測量、跟蹤系統(tǒng)，以測量頭部位置、駕駛?cè)说拈]眼和眨眼程度來預(yù)測疲勞駕駛行為；Harbluk等[7]通過頭戴式眼動(dòng)儀分析了認(rèn)知分心對(duì)駕駛?cè)艘曈X行為及車輛操控行為的影響；國內(nèi)張殿業(yè)[8]在對(duì)駕駛?cè)藙?dòng)態(tài)視野與行車安全可靠度的研究中，建立駕駛?cè)藙?dòng)態(tài)視野行為模式，提出駕駛?cè)艘曇半S車速的增大而變窄；許金良等[9]在分析高速公路景觀敏感區(qū)模型時(shí)對(duì)駕駛?cè)说乃揭曇敖嵌取⑶熬耙晥D，以及注意力集中點(diǎn)與最深視野隨著車速的變化規(guī)律進(jìn)行了深入研究.二、在不良駕駛行為和心理方面：Klauer等[10-11]針對(duì)駕駛?cè)艘暰€離開前方道路的行為與事故風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系開展了深入研究；Kircher等[12]試圖用車速標(biāo)準(zhǔn)差、方向盤轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差和轉(zhuǎn)向熵等7個(gè)駕駛績效指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛?cè)艘曈X分心的預(yù)測；Deery H A[13]研究發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)说囊曈X分心行為大約與25%的交通事故有關(guān)；李都厚等[14]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著駕駛時(shí)間的增加，駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間會(huì)延長，駕駛穩(wěn)定性會(huì)降低，高速公路連續(xù)駕駛超過80分鐘就可能出現(xiàn)駕駛疲勞的風(fēng)險(xiǎn)．毛科俊[15]從駕駛疲勞外部因素出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算等方法研究了道路環(huán)境單調(diào)性對(duì)駕駛疲勞的影響機(jī)理.馬勇[16]對(duì)駕駛?cè)艘曈X特性與疲勞駕駛、隧道段行車安全、分心駕駛以及視覺特性的影響因素等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述.

上述研究主要集中在駕駛視覺搜索、駕駛心理及其對(duì)行車安全的影響方面，解決了駕駛?cè)搜劬Α霸趺纯础焙汀翱茨睦铩钡膯栴}，以及由此導(dǎo)致的心理反應(yīng)和采取的車輛操控行為.然而在駕駛?cè)烁咚傩熊囘^程中具體“看什么”和“看多少”以及所見對(duì)心理的影響則鮮有針對(duì)性研究，這方面主要體現(xiàn)在駕駛?cè)说恼鎸?shí)視覺尺度、注視區(qū)域內(nèi)的視覺要素構(gòu)成和變化情況，以及由高架路形成的特殊行駛視覺空間等方面.本文在動(dòng)態(tài)視覺的注視行為特征基礎(chǔ)上，用自主研發(fā)的車載等距變距自動(dòng)成像控制系統(tǒng)對(duì)駕駛?cè)诵旭傄曈X空間內(nèi)的要素構(gòu)成進(jìn)行客觀還原模擬實(shí)驗(yàn)，采集城市快速路普通高架橋段和特殊零界面橋段兩種典型行駛視覺空間的圖像數(shù)據(jù)，利用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行數(shù)量化分析比對(duì)，分析兩者視覺構(gòu)成要素的分布情況與變化頻率，確定兩種類型空間的視覺環(huán)境特征及其對(duì)行車安全的影響，為城市快速路的規(guī)劃設(shè)計(jì)與視覺環(huán)境整備提供一定的數(shù)據(jù)支撐.

1 城市快速路駕駛?cè)说囊曈X特性

與傳統(tǒng)以路基為主的城市道路不同，由于用地條件限制和交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，近年來各地新建城市快速路以高架為主，這些新建快速路的大型橋梁、互通立交和高架橋的比例均非常之高，尤其是常常出現(xiàn)連續(xù)幾公里的高架橋段，道路“飄”在空中，駕駛?cè)说男旭傄曈X空間構(gòu)成極為單調(diào)空曠，嚴(yán)重影響駕駛心理和行車安全，也無法融入周圍環(huán)境.

城市快速路是城市道路中設(shè)有中央分隔帶的雙向多車道道路，全部或部分采用立體交叉與控制出入，供汽車以較高速度行駛.除平面線形特征與普通城市道路相似之外，城市快速路尤其在高架橋段駕駛?cè)说囊曈X行為與視覺尺度具有自身的特性.

1.1 單向序列性

車輛在城市快速路上分幅行駛，導(dǎo)致城市快速路駕駛?cè)说囊曈X搜索模式具有典型的單向序列性，同一條快速路上下行不同方向上所獲得的視覺體驗(yàn)和景觀印象截然不同.此外，中央分隔帶作為城市快速路的防眩裝置，給高速行車尤其是夜間行車帶來了更高的安全性，但由于防眩設(shè)施具備一定的體量，使得駕駛?cè)艘暰€被阻隔而限定在道路空間之內(nèi)；尤其行駛在內(nèi)側(cè)彎道時(shí)，駕駛?cè)艘曈騼?nèi)除了部分路面信息外，剩下的均為中分帶的防眩設(shè)施.所以對(duì)城市快速路進(jìn)行視覺環(huán)境規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)需要將內(nèi)側(cè)彎道和外側(cè)彎道區(qū)別對(duì)待，這點(diǎn)與一般的城市道路有很大的不同.另外，為了保證車輛的高速、安全通行以及降低對(duì)周邊居民的影響，城市快速路比一般市政道路增設(shè)了諸如防撞墻和聲屏障等大量附屬設(shè)施和構(gòu)造物，這些安全和環(huán)保設(shè)施在視方向上不同程度會(huì)成為視軸線的障礙.

1.2 注視距離與視角

城市快速路設(shè)計(jì)車速一般為80 km/h，高于其它城市道路.實(shí)驗(yàn)表明，高速行車過程中駕駛?cè)说囊曈X搜索模式主要由注視和眼跳行為組合完成，在視覺資源和道路線形變化較小的路段駕駛?cè)嘶疽宰⒁曅袨橥瓿梢曈X體驗(yàn)過程.在駕駛?cè)耸冀K保持注視的理想狀態(tài)下其注視點(diǎn)相對(duì)位置較為固定，且注視點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡始終與行車軌跡線保持平行.秦曉春[17]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)車速增加時(shí)，駕駛?cè)说淖⒁饬谐潭群托睦砭o張程度也隨之增加，駕駛?cè)说淖⒁朁c(diǎn)位置和行車視野隨著速度的提高而變化.

圖1 行車速度與注視點(diǎn)和視角的關(guān)系

Fig.1 The relationship of speed with focusing point and visual field

如圖1所示，當(dāng)車速提高時(shí)注視點(diǎn)也向前移動(dòng)，駕駛?cè)丝梢詮淖銐蜻h(yuǎn)的前方觀察路況并及時(shí)對(duì)危險(xiǎn)作出規(guī)避反應(yīng)；行車視角隨速度的提高而減小，車速增加時(shí)駕駛?cè)说淖⒁朁c(diǎn)隨之引向景象的中心并逐漸集中在公路的軸線上.因此，盡管道路環(huán)境追求的是豐富多彩和興趣盎然，但設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)高速行車過程中駕駛?cè)说拇蟪叨葎?dòng)態(tài)視覺特性，避免過分突出的細(xì)部和分散駕駛?cè)俗⒁饬Φ囊曈X要素.

1.3 視覺尺度

1.3.1 界面圍合度

駕駛?cè)诵熊囘^程中的視覺尺度取決于視點(diǎn)與路側(cè)視屏障的距離和視屏障的體量等，可用界面圍合度來表示.界面圍合度以視屏障界面高度H與視點(diǎn)到路側(cè)視屏障界面的橫向距離D的比值表示，如圖2所示.界面圍合度不同，駕駛?cè)双@得的空間感受也不同.

張肖寧[18]在總結(jié)前人的研究基礎(chǔ)上依據(jù)界面圍合度的大小將道路行駛視覺空間劃分為：開敞空間、半開敞空間、圍合空間和郁閉空間.大量調(diào)研表明，除緊鄰沿街建筑需要設(shè)置聲屏障構(gòu)成相對(duì)郁閉的視覺空間外，城市快速路高架橋段因相對(duì)高差較大，其視覺尺度大都以開敞空間為主，駕駛?cè)诵旭傄曈X空間內(nèi)的視屏障尺度對(duì)視線打開基本不造成影響.然而，千篇一律的沿街建筑使得駕駛?cè)说囊曈X環(huán)境趨于單調(diào)，延綿數(shù)公路的高架路除了線形稍有變化外絲毫不具備區(qū)域識(shí)別功能，極易引發(fā)駕駛?cè)说囊曈X疲勞.

1.3.2 特殊的零界面空間

受用地條件限制的影響，近年來各地新建城市快速路的高架橋比例逐步提高，三層以上的高架路也屢見不鮮，導(dǎo)致部分高架橋段與地面建筑的相對(duì)高程過大，駕駛?cè)艘朁c(diǎn)與橋下建筑構(gòu)成非常大的高差，如圖3所示.

圖2 普通高架橋段界面圍合度計(jì)算圖示

圖3 特殊的零界面高架橋段

在這些特殊的視點(diǎn)場駕駛?cè)艘曈X尺度突破了常規(guī)的界面圍合度分類，行駛視覺空間內(nèi)的視覺要素構(gòu)成相當(dāng)匱乏，在攝影專業(yè)這種視覺尺度被稱為空鏡頭，缺乏參照物時(shí)鏡頭都無法聚焦.筆者將此種特殊類型的零界面空間定義為“空曠空間”，在這類特殊的行駛視覺空間內(nèi)駕駛?cè)艘曈騼?nèi)除了前方的橋面、防眩和防護(hù)設(shè)施外，再?zèng)]有其它任何視對(duì)象及高程參照物.可以預(yù)見，行駛在該線形條件下的駕駛?cè)擞捎谌狈σ晫?duì)象作為高程參考，心里難免產(chǎn)生焦慮、恐慌和不穩(wěn)定感等負(fù)面情緒，這些都是分心駕駛的重要誘因.

2 高架橋段行駛視覺空間模擬實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)采集

研究表明[18]，在駕駛?cè)耸冀K保持注視的理想狀態(tài)下其注視點(diǎn)相對(duì)位置較為固定，且注視點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡始終與行車軌跡線保持平行.選定匹配的視點(diǎn)高度、焦距和成像頻率，用車載等距變距自動(dòng)成像技術(shù)可基本采集駕駛?cè)嗽谝欢ㄜ囁贄l件下的注視區(qū)域圖像信息.

2.1 模擬實(shí)驗(yàn)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)方法

假定駕駛?cè)嗽诟咚傩熊囘^程中始終保持注視行為，即頭部相對(duì)固定且視軸線為行車軌跡線的切線方向，注視距離為定長.采用筆者自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備[18]，按照動(dòng)視覺理論研究結(jié)果調(diào)整圖像采集時(shí)車載單反數(shù)碼相機(jī)的焦距和鏡頭高度.上述行車速度與注視點(diǎn)和視角的關(guān)系圖表明，車速為80 km/h時(shí)，駕駛?cè)说囊暯羌s為60°，注視點(diǎn)與視點(diǎn)的相對(duì)距離約為450 m.根據(jù)這一動(dòng)視覺特征及相機(jī)鏡頭的焦距與視角對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中將鏡頭焦距恒定在40 mm用以模擬車速為80 km/h情況下駕駛?cè)?0°的視角.

為保證行駛過程中車載單反相機(jī)的“視點(diǎn)”高度與“視軸線”方向有效模擬駕駛?cè)吮３肿⒁暊顟B(tài)下的視覺行為，將相機(jī)通過特制支架固定在車前蓋上方，鏡頭高度調(diào)整為離地1.2 m用以模擬小車內(nèi)駕駛?cè)说囊朁c(diǎn)平均高度，機(jī)身保持水平且對(duì)準(zhǔn)小車正前方，保證相機(jī)“視軸線”始終與行車軌跡線相切.

2.1.2 實(shí)驗(yàn)過程

車載單反數(shù)碼相機(jī)通過外接快門線與車內(nèi)的控制裝置連接，測速轉(zhuǎn)盤附著于汽車右后輪的輪轂外緣，紅外光電傳感器通過支架固定在離測速轉(zhuǎn)盤約3 cm位置以保證接收輪轉(zhuǎn)脈沖的穩(wěn)定性，傳感器通過連接線與車內(nèi)控制系統(tǒng)相連來實(shí)現(xiàn)輪轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)的傳輸.由于城市快速路設(shè)計(jì)車速為80 km/h，意味著每秒鐘行車約20 m，考慮到車載相機(jī)的工作穩(wěn)定性，將自動(dòng)快門控制的間距為40 m，即每隔40 m約2秒鐘系統(tǒng)會(huì)指揮車載相機(jī)自動(dòng)采集一張行駛視覺空間表征圖片.

為保證系統(tǒng)傳送信號(hào)和相機(jī)工作的穩(wěn)定性，盡量放慢采集車的車速且壓住車道分界線行駛以保證相機(jī)主軸線盡量不隨意偏轉(zhuǎn).為使得采集圖片更具代表性和比對(duì)價(jià)值，實(shí)驗(yàn)中對(duì)城市快速路普通高架橋段和特殊零界面橋段均選定各自的平角空間段進(jìn)行圖像采集實(shí)驗(yàn).

2.2 數(shù)據(jù)采集

2.2.1 駕駛?cè)俗⒁暶?/p>

根據(jù)單反數(shù)碼相機(jī)的成像原理，合適的焦距選擇可模擬人眼在一定速度條件下的視角大小.然而相機(jī)為無窮遠(yuǎn)聚焦，雖然人眼的視力范圍也接近無窮遠(yuǎn)，但高速行車狀態(tài)下影響駕駛視覺和心理感知的區(qū)域?yàn)轳{駛?cè)说淖⒁饬袇^(qū)域.換言之，在高速行車條件下駕駛?cè)说淖⒁晠^(qū)域僅為實(shí)驗(yàn)采集到全幅圖片的其中一部分，如圖4所示，相機(jī)為無窮遠(yuǎn)聚焦，成像范圍為一定視角內(nèi)的整個(gè)背景；而駕駛?cè)俗⒁暦秶且曞F在注視點(diǎn)端部的一個(gè)剖面.

圖4 人眼注視范圍與相機(jī)成像范圍對(duì)比

Fig.4 The scope of the human eye with the camera watching the scope of contrast imaging

2.2.2 駕駛?cè)艘晥霭霃?/p>

根據(jù)人眼的視力范圍分析，2 km以外的景物只能感知天際、地平線和起伏的山巒這些背景要素，并難以辨識(shí)這一范圍景觀對(duì)象間的遠(yuǎn)近.實(shí)驗(yàn)中將相機(jī)的成像面假定在遠(yuǎn)離視點(diǎn)2 km左右的背景位置以便提取采集圖片中駕駛?cè)说淖⒁暦秶?依據(jù)駕駛?cè)说淖⒁曅袨榉治鼋Y(jié)果，車速80 km/h時(shí)注視點(diǎn)位置約為離視點(diǎn)450 m處，將駕駛?cè)嗽谧⒁朁c(diǎn)處的視錐剖面與相機(jī)的成像面以透視圖方式重疊便可得出城市快速路駕駛?cè)说淖⒁晠^(qū)域，即人眼注視面的視場半徑約為相機(jī)成像面的像場半徑的1/4，如圖5所示.

圖5 視場半徑與像場半徑的關(guān)系

Fig.5 The relationship between the field of view radius and the image radius

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

采用上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備選定某城市代表性的快速路普通高架橋段和特殊零界面橋段各2 km直道空間進(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)自動(dòng)連續(xù)采集的大量行駛視覺空間表征圖片進(jìn)行處理，運(yùn)用視場與像場的比例關(guān)系定量標(biāo)識(shí)出圖片上駕駛?cè)说淖⒁晠^(qū)域范圍，并對(duì)注視范圍內(nèi)的視覺要素構(gòu)成比例和變化頻率進(jìn)行數(shù)量化分析.

3.1 兩種典型行駛視覺空間的要素構(gòu)成對(duì)比

對(duì)兩種典型行駛視覺空間橋段采集的各2 km直道空間連續(xù)表征圖片提取駕駛?cè)说淖⒁晠^(qū)域，借助圖像編輯軟件繪制和測量注視區(qū)域表征圖中橋面近景、左側(cè)要素、右側(cè)要素和天際背景分別占據(jù)的區(qū)域及其面積占比，如圖6所示.

由圖6可以看出駕駛?cè)嗽趦煞N典型行駛視覺空間內(nèi)的橋面近景和左側(cè)要素占比基本相同，主要區(qū)別在右側(cè)要素和天際背景的占比情況.普通高架橋段右側(cè)要素要明顯高于特殊的零界面橋段，高出約18個(gè)百分點(diǎn)，表明在普通高架橋段右側(cè)以沿街建筑為主的視對(duì)象要多于特殊的零界面橋段.而特殊零界面橋段的天際背景要高出普通高架橋段約17個(gè)百分點(diǎn)，表明雖然兩種空間占比最大的都是為以天際為背景的橋面，但特殊零界面橋段在視覺尺度上表現(xiàn)出更加空曠的特點(diǎn)；這也印證了特殊的零界面橋段視覺要素構(gòu)成相當(dāng)匱乏的環(huán)境特質(zhì)，主要是由該特殊零界面橋段與地面建筑的相對(duì)高程過大所造成.

圖6 兩種典型行駛視覺空間內(nèi)各視覺要素所占比例對(duì)比

3.2 普通高架橋段行駛視覺空間的結(jié)構(gòu)特征

依據(jù)連續(xù)采集的2 km普通高架橋段直道空間注視區(qū)域表征圖各視覺要素所占比例信息繪制如圖7所示普通高架橋段行駛視覺空間內(nèi)構(gòu)成要素的比例變化圖.

圖7 普通高架橋段行駛視覺空間構(gòu)成要素比例變化

Fig.7 Changes in the proportion of visual elements at common viaduct section

由圖7可以看出，普通高架路段駕駛?cè)诵旭傄曈X空間內(nèi)各視覺構(gòu)成要素所占比例在整個(gè)2 km行車過程中變化幅度很小，各要素的空間分配基本保持穩(wěn)定.這充分表明在普通高架橋段駕駛?cè)说闹饕曈X體驗(yàn)對(duì)象為右側(cè)沿街建筑和天際背景，且分布相對(duì)均衡單一，缺乏應(yīng)有的變化節(jié)奏和韻律，持續(xù)時(shí)間過長極易導(dǎo)致駕駛?cè)说囊曈X和心理疲乏，最終引發(fā)駕駛疲勞.

3.3 特殊零界面橋段行駛視覺空間的結(jié)構(gòu)特征

依據(jù)連續(xù)采集的2 km特殊零界面橋段直道空間注視區(qū)域表征圖各視覺要素所占比例信息繪制如圖8所示普通高架橋段行駛視覺空間內(nèi)構(gòu)成要素的比例變化圖.

圖8 特殊零界面橋段行駛視覺空間構(gòu)成要素比例變化

Fig.8 Changes in the proportion of visual elements at zero-interface viaduct section

圖8表明，特殊的零界面橋段駕駛?cè)诵旭傄曈X空間內(nèi)各視覺構(gòu)成要素所占比例在行車過程中整體基本保持穩(wěn)定，右側(cè)要素和背景天際占比在個(gè)別位置發(fā)生突變，究其原因，主要是在個(gè)別位置路外有高聳建筑進(jìn)入駕駛?cè)艘曇?這表明在特殊的零界面橋段駕駛?cè)说男旭傄曈X空間較長時(shí)間處于視覺要素匱乏狀態(tài)，而長時(shí)間缺乏視對(duì)象作為高程參考時(shí)易導(dǎo)致駕駛?cè)水a(chǎn)生不穩(wěn)定感、焦慮和恐慌等影響行車安全的負(fù)面情緒.

3.4 高架橋段行駛視覺空間對(duì)行車安全的影響

3.4.1 普通高架橋段的視覺疲勞與行車安全

疲勞駕駛極易引發(fā)交通事故，是道路交通事故的重要誘因[1].任福田[19]提出駕駛疲勞是指駕駛?cè)嗽隈{駛過程中，由于駕駛引起的駕駛?cè)松砗托睦砩系钠谝约翱陀^駕駛績效低落的總稱，而視覺疲勞則是心理疲勞的主要誘因.毛俊科[15]系統(tǒng)總結(jié)了駕駛疲勞的致因分析，認(rèn)為以往對(duì)駕駛疲勞研究往往集中在駕駛?cè)藘?nèi)在因素即生理疲勞方面，而對(duì)外部因素即行車環(huán)境的研究還不夠深入；同時(shí)詳細(xì)闡述了外部因素是駕駛疲勞形成的主要因素之一，而道路環(huán)境單調(diào)性導(dǎo)致的視覺疲勞則是由外部因素所引發(fā)的駕駛心理疲勞.

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示城市快速路普通高架橋段的鋪裝條件和路側(cè)的行車環(huán)境呈現(xiàn)長時(shí)段單一化的特征.相關(guān)研究表明[20]，視覺具有高度選擇性，它不僅對(duì)能夠吸引它的事物進(jìn)行選擇，而且對(duì)所看到的任何一種事物都可以進(jìn)行選擇，并由此產(chǎn)生不同的心理反應(yīng)；當(dāng)駕駛?cè)私?jīng)常重復(fù)行駛在同一種類型的路段時(shí)，內(nèi)心會(huì)形成一種獨(dú)特的駕駛節(jié)奏，并逐漸習(xí)慣于這種節(jié)奏；如果道路條件和路旁的視覺要素與交通標(biāo)志長時(shí)間維持同一類型，周圍環(huán)境的單調(diào)性和熟悉性會(huì)使駕駛?cè)说淖⒁饬我换?，而單一的?jié)奏會(huì)引起駕駛汽車作業(yè)機(jī)械化，并減低其注意力；這種心理節(jié)奏一旦被駕駛?cè)怂邮埽谛碌鸟{駛環(huán)境中要想打破和調(diào)整這一心理節(jié)奏會(huì)變得很困難，當(dāng)其違背道路條件變化時(shí)就會(huì)給行車帶來附加的危險(xiǎn).如駕駛?cè)税凑兆约旱慕?jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，高速駛?cè)氩皇煜さ男“霃礁呒軜驎r(shí)，往往不愿降低車速以便不破壞其行車節(jié)奏，這種由視覺疲勞所導(dǎo)致的“心理惰性”很可能釀成交通事故.

通過交通安全設(shè)施的合理設(shè)計(jì)來引導(dǎo)駕駛員視線適時(shí)收放等系列景觀整備工作可有效緩解由視覺環(huán)境單一化導(dǎo)致的駕駛員視覺疲勞，實(shí)際工程中應(yīng)充分挖掘一切可利用的視覺要素，例如防眩防護(hù)設(shè)施在形態(tài)、材質(zhì)和色彩上的漸變等手段，對(duì)駕駛員的視線進(jìn)行有效調(diào)節(jié).

3.4.2 特殊零界面橋段的心理不穩(wěn)定感與行車安全

研究表明[21]負(fù)面情緒會(huì)導(dǎo)致行為控制能力減弱，從而導(dǎo)致個(gè)體察覺反應(yīng)沖突所需要的時(shí)間變得更長；Mesken J[22]認(rèn)為負(fù)面的情緒對(duì)駕駛?cè)说挠绊懞艽?，特別是憤怒、恐慌、焦慮等幾種情緒，和超速等行為有著密切的聯(lián)系.駕駛?cè)嗽隈{車過程中，隨著外界環(huán)境和自身狀態(tài)的變化，情緒也會(huì)不斷變化；情緒會(huì)通過影響駕駛?cè)藢?duì)道路交通信息的接收、判斷和反應(yīng)，如通過影響駕駛?cè)藢?duì)風(fēng)險(xiǎn)的知覺，進(jìn)而影響駕駛?cè)说鸟{駛行為[23].石京等[24]研究認(rèn)為駕駛?cè)说鸟{駛行為引起的交通事故占所有交通事故的70%以上，而駕駛?cè)说男袨閯t主要由其不良的駕駛心理所決定.

受用地條件限制，新建城市快速路的高架橋段與地面的相對(duì)高程往往過大，尤其是駕駛在特殊的零界面橋段，駕駛?cè)艘朁c(diǎn)與沿線建筑構(gòu)成一定的高差，行駛視覺空間內(nèi)的視覺要素構(gòu)成相當(dāng)匱乏，除了前方的橋面、防眩和防護(hù)設(shè)施外，再?zèng)]有其它任何視覺要素及高程參照物.在這種特殊線形條件下的駕駛?cè)擞捎谛旭傄曈X空間內(nèi)一片空白，缺乏必要的視對(duì)象作為高程參考，心理難免會(huì)產(chǎn)生焦慮、恐慌和不穩(wěn)定感等負(fù)面情緒.相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明[25]，不穩(wěn)定的心理反應(yīng)在行車過程中影響駕駛?cè)说呐袛嗪蜎Q策，焦慮和恐慌等負(fù)面心理反應(yīng)會(huì)使得駕駛?cè)俗龀鲥e(cuò)誤的判斷和更加危險(xiǎn)的決策；長時(shí)間處于焦慮心理狀態(tài)下，駕駛?cè)丝赡茏鞒雒つ刻崴俸蛷澋莱嚨纫幌盗形ｋU(xiǎn)的駕駛決策，存在非常嚴(yán)重的交通安全隱患.

在交通安全許可條件下適當(dāng)增加特殊零界面橋段的視覺對(duì)象作為高程參照物是消除特殊零界面橋段駕駛?cè)诵睦斫箲]、恐慌和不穩(wěn)定感的最直接手段.例如增設(shè)路外大體量指示牌或廣告牌用以標(biāo)記天際線.對(duì)于受用地條件限制而無法增加視覺對(duì)象的高架橋段，可考慮增加彩色防滑表層，或運(yùn)用一系列可吸引視線的交通標(biāo)志及安全設(shè)施在排列、尺度、形態(tài)和色彩等方面的再設(shè)計(jì)，在滿足交通安全條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛?cè)艘暰€的有效引導(dǎo).

4 結(jié) 論

1)指出由于橋面與地面建筑高差的影響，城市快速路高架橋段與普通路段駕駛?cè)说囊曈X尺度有顯著區(qū)別，并定義一種視覺要素構(gòu)成相當(dāng)匱乏的特殊零界面橋段為“空曠空間”.

2)運(yùn)用車載等距變距自動(dòng)成像技術(shù)對(duì)普通高架橋段和特殊零界面橋段兩種典型的行駛視覺空間進(jìn)行了還原模擬實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明，普通高架橋段駕駛?cè)说闹饕曈X要素為以大量空曠天際為背景的橋面，其次為右側(cè)沿街建筑，且分布相對(duì)均衡單一，容易導(dǎo)致駕駛?cè)说囊曈X疲勞；而特殊零界面橋段視覺要素構(gòu)成在較長時(shí)間處于匱乏狀態(tài)，易引發(fā)駕駛?cè)私箲]、恐慌和不穩(wěn)定感等負(fù)面駕駛心理.

3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的駕駛?cè)嗽谄胀ǜ呒軜蚨魏吞厥饬憬缑鏄蚨蔚囊曈X尺度和環(huán)境特征，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究成果對(duì)駕駛?cè)嗽趦煞N特殊視覺空間的駕駛心理和行車安全進(jìn)行了適當(dāng)探討，并提出合理的整備手段.

4)本文的模擬實(shí)驗(yàn)以假定駕駛?cè)嗽诟咚傩熊囘^程中始終保持注視狀態(tài)即頭部保持相對(duì)固定為前提，后續(xù)研究將輔助眼動(dòng)、心率和腦電等相關(guān)設(shè)備對(duì)駕駛?cè)嗽谡鎸?shí)注視區(qū)域中的視覺搜索模式和心理反應(yīng)進(jìn)行深入分析.