高速公路交通设施对驾驶人动态视觉特性影响分析

摘要：为深入探讨交通工程设施对高速公路行车安全性影响，本文从高速公路上交通工程设施设置前后驾驶人动态视觉特性指标的差异性角度展开研究，采用数理统计与回归分析方法，对交通工程设施设置前后测试采集的数据进行了对比分析，定量研究了高速公路上交通工程设施设置前后的驾驶人的注视及扫视等变化的影响。试验结果显示，高速公路行车过程中车速、视野、注视点距离之间显著相关，并得到随着车速增加受到信息刺激次数及反应错误次数也随之增加；交通工程设施设置前后对驾驶人的各项视觉特性指标存在明显影响。

Abstract： In order to discuss the effect of traffic engineering facilities on highway traffic safety， this study develops from the angle of the difference of driver dynamic visual characteristic parameters before and after the setting of traffic engineering facilities on freeway. The method of mathematical statistics and regression analysis are adopted to compare the data collected before and after setting the traffic engineering facilities. The influence of the change of driver's gazing and scanning before and after setting the traffic engineering facilities are studied. Experimental results show that in the process of highway traffic， the speed， vision， fixation point distance has significant correlation. And with the increase of speed， the times of information simulation and response error increase too. There is significant influence on driver’s various visual characteristics of indicators after setting traffic engineering facilities on freeway.

关键词：高速公路；交通工程设施；动态视觉特性；影响分析；驾驶人

Key words： freeway；traffic engineering facilities；dynamic visual characteristics；impact analysis；driver

0 引言

国内外大量研究表明，不同的驾驶环境驾驶人的视觉特性存在明显的差异性。本文拟开展公路交通工程设施设置前后环境下驾驶过程中不同驾驶人的视觉特性研究，以期为公路交通工程设施设置的研究提供理论和试验依据。

1 公路上行车驾驶人视觉特性试验

1.1 试验对象

本次试验具体步骤为：①测试检验iView X HED眼动仪及其附属一起设备情况；②试验人员和测试对象等参加测试人员根据试验方案，明确分工，熟悉各任务内容；③为确保数据连续性、有效性，试验全程为不间断数据采集、存储和记录；④测试对象（驾驶人）在试验过程中尽快适应试验设备，降低仪器设备对其干扰；⑤记录人员记录整理驾驶人视觉特性数据和公路沿线的路况资料，以便对比研究。

2 注视指标

2.1 注视点分布与注视兴趣区划分

2.2 注视点分布

分析6名驾驶人在设置交通工程设施前后公路上驾车时的水平和垂直搜索广度得到图3、4。

从图中可以得到随着驾驶人的水平搜索广度交通工程设施设置前要比交通工程设施设置大一些，而垂直搜索广度恰恰相反，交通工程设施设置前要比交通工程设施设置小一些。这说明公路上设置交通工程设施后，在水平方向使得驾驶人的注意力集中于信息量集中的水平范围内，也就是说注视水平搜索广度的减小体现了驾驶人在水平范围内注意力有的放矢，其注视的集中性和目的性较好，而交通工程设施设置前由于注视点较为分散，且难以寻找到驾驶人期望信息，从而造成水平搜索广度变大；垂直搜索广度交通工程设施设置前要比交通工程设施设置小的主要原因，是交通工程设施设置前在垂直方向上没有吸引驾驶人注意力的信息，所以驾驶人放弃了去观察垂直方向区域，而在交通工程设施设置后驾驶人会可以再垂直视域内寻找可用信息。

从图3、4还得到在交通工程设施设置前后驾龄长经验丰富的熟练驾驶人搜索广度值普遍小于驾龄短经验不丰富的驾驶人，这说明前者对公路交通工程设施信息的判断，能够根据自身经验完成感知、判断和操作过程，无需随时随地搜索公路交通工程设施信息。还得出女性驾驶人交通工程设施设置前后搜索广度的变化较男性明显，这说明由于女性驾驶人心思比较细腻、谨慎，更渴望在驾驶过程中搜索到有用信息。

3 扫视指标

3.1 扫视幅度

对6名被试驾驶人在交通工程设施设置前后的公路上驾车时的眼动扫视（眼跳）幅度进行分析得到驾驶人的扫视（眼跳）幅度均值如图5所示。

从图中可以得到驾驶人的扫视幅度均值交通工程设施设置前比设置后要大一些，其主要原因与驾驶人注视水平搜索广度一致，在此不再累述。

3.2 扫视速度

对6名被试驾驶人在在交通工程设施设置前后的公路上的扫视速度（单位：“o/s”）进行分析，得到扫视速度均值变化规律如图6所示。从图中可以得到驾驶人的扫视速度均值交通工程设施设置前要比设置后快一些，这说明公路上设置交通工程设施后驾驶人需要需要花费一定的精力或注意力来搜索并辨别所需要的信息，导致反应判别时间较长从而导致扫视速度慢，而在未设置交通工程设施的公路上没有能够吸引到驾驶人的有用信息，因此不需要花费时间来反应或判断，因此搜索速度较快。

4 基于驾驶人视觉特性的高速公路交通工程设施设计设置的建议与措施

①建议将承载重要信息的交通工程设施布设在驾驶人主要的兴趣区域内，如规划布局在AOI2、AOI5、AOI8兴趣去内，以便能够吸引驾驶人的注意力。②为能够足以吸引驾驶人的注意力，根据建议在交通工程设施布设在水平搜索广度60°，垂直搜索广度在30°范围内。③根据驾驶人扫视幅度对比与扫视速度对比分析来看，建议交通工程设施的设计信息量不宜过大，以避免在驾驶过程中造成驾驶人信息量过载，处理信息过慢而造成事故。

5 结论

①车速、视野、注视点距离显著相关，且随着车速增加受到信息刺激及反应错误也随之增加。②驾驶人对公路中央区域内的情况最为关注，在公路交通工程设施前后驾驶人兴趣区域注视趋势总体上相近，但是在公路交通工程设施多的区域明显能够吸引驾驶人的注意力。③驾驶人眼睛扫视水平搜索广度随着公路交通工程设施设置前要大于设置后，而垂直搜索广度则相反；尤其驾龄短、经验不丰富的驾驶人或者女性驾驶人尤其明显。④驾驶人的扫视幅度、搜索速度均值总体公路交通工程设施设置前要大于设置后，而且经验丰富的驾驶人比经验不丰富的驾驶人扫视幅度均值要小、搜索速度均值要大，男性驾驶人较女性驾驶人的扫视幅度均值普遍要小一些。

参考文献：

[2]胡立伟，李耀平，林玉珍.不同等级公路环境下驾驶人动态视觉特性规律研究[J].2014（06）.

[3]张淑林，何利佳.宽容性设计在公路中的应用[J].科技信息，2011（09）.