夜間會(huì)車狀態(tài)下駕駛員視覺特性研究＊

胡雁賓 賈洪飛 楊麗麗

（吉林大學(xué)交通學(xué)院 長春 130022）

0 引 言

車輛夜間會(huì)車時(shí)，駕駛員視覺特征隨著外界環(huán)境的變化而不斷變化，研究中主要以駕駛員視覺清晰度、眼點(diǎn)光照度等變量來表示.在實(shí)際駕駛行為中，夜間會(huì)車開啟遠(yuǎn)光燈對(duì)駕駛員視覺特性的影響尤為嚴(yán)重，也是引發(fā)交通事故的又一主要誘因，大燈晃眼造成的視覺刺激及視覺下降，駕駛員出現(xiàn)眩光等不適感，視覺特性也隨之發(fā)生變化.眩光是指視野中由于不適宜亮度分布，或在空間或時(shí)間上存在極端的亮度對(duì)比，以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件.視野內(nèi)產(chǎn)生人眼無法適應(yīng)之光亮感覺，可能引起厭惡、不舒服甚或喪失明視度.眩光又分為不適眩光和失能眩光，其中失能眩光會(huì)造成駕駛員視覺的迅速下降，對(duì)行車安全造成的危害較大.而與眩光有關(guān)的另一種現(xiàn)象是消失現(xiàn)象，即當(dāng)某一物體（例如行人）因同時(shí)受到對(duì)向的車燈照射，而在某一相對(duì)距離內(nèi)完全看不清該物，呈消失狀態(tài)，例如，站在路中心線的行人當(dāng)雙向車距行人約50cm時(shí)，呈消失現(xiàn)象，無法辨別行人［1］.駕駛員獲取的信息約有80%由視覺提供，視覺錯(cuò)誤對(duì)事故的發(fā)生也具有潛在影響，國家公安部發(fā)布數(shù)據(jù)稱我國2012年夜間交通事故有30%－40%與濫用遠(yuǎn)光燈有關(guān)，相關(guān)調(diào)查表明有七成以上的駕駛員曾在不恰當(dāng)條件下開啟過遠(yuǎn)光燈［2］.

國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于夜間會(huì)車時(shí)駕駛員視覺特性已進(jìn)行許多研究，包括對(duì)駕駛員視覺關(guān)注焦點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律、視場(chǎng)范圍和障礙物遮擋等方面的研究［3］；對(duì)駕駛員動(dòng)態(tài)視野與行車安全可靠度進(jìn)行研究，建立駕駛員動(dòng)態(tài)視野行為模式來研究駕駛員視覺特性［4］；以及利用虛擬場(chǎng)景技術(shù)對(duì)駕駛員發(fā)覺障礙物的能力和按鈕位置對(duì)駕駛員視覺行為及安全感的影響進(jìn)行的研究［5－8］.以上研究主要集中在靜態(tài)視覺特征和虛擬場(chǎng)景條件下的動(dòng)態(tài)視覺特征研究2個(gè)方面，開展真實(shí)交通場(chǎng)景條件下的動(dòng)態(tài)視覺特征研究的較少.

該研究通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M夜間會(huì)車時(shí)開啟遠(yuǎn)光燈狀態(tài)下駕駛員視覺特性變化，探討駕駛員視覺特性相關(guān)參數(shù)的測(cè)量方法，對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)得到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究會(huì)車車距、駕駛員視覺效果、行人特征、眼點(diǎn)光照度等各個(gè)變量之間的聯(lián)系，重點(diǎn)探究隨著會(huì)車車距的逐漸變化，駕駛員視覺清晰度和眩目感受的一系列變化過程以及駕駛員對(duì)不同衣著顏色行人的辨識(shí)程度變化.

1 實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)采集

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

選取道路平坦、燈光照度不高于4lx、光亮分布相對(duì)均勻的道路，考慮到車燈照射距離和車輛行駛中的基本間距，選擇車輛交錯(cuò)排列相距150 m作為初始狀態(tài)（見圖1），使兩車均開啟遠(yuǎn)光燈，模擬道路環(huán)境中兩車會(huì)車情景.

圖1 測(cè)量初始狀態(tài)

如圖2所示，駕駛員觀測(cè)行人的眼點(diǎn)分布呈長方形長條狀，眼點(diǎn)隨著行人位置的變換和駕駛員身體的擺動(dòng)而落于分布范圍的不同位置，在實(shí)際測(cè)定中選取視覺效果最差的眼點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè).實(shí)際測(cè)定表明，在車距較大時(shí)（見圖3a））觀察圖景視覺效果最差，車距較小時(shí)（見圖3b））觀察圖景視覺效果最差.下面對(duì)眼點(diǎn)移動(dòng)選取產(chǎn)生的誤差進(jìn)行探究.

圖2 眼點(diǎn)變換、行人與車相對(duì)位置

圖3 行人與遠(yuǎn)光燈相對(duì)位置

如圖4所示，選取2車橫向縱向中心c為行人基準(zhǔn)位置，a，b點(diǎn)與c點(diǎn)位于基準(zhǔn)線的同一條垂線上，a點(diǎn)為AE與基準(zhǔn)線交點(diǎn)，觀察圖景見圖3a）；b點(diǎn)為AF 與基準(zhǔn)線交點(diǎn)，觀察圖景見圖3b）.

車距較大時(shí)（見圖4a）），a，b，c點(diǎn)相距很小，駕駛員稍有視覺移動(dòng)就會(huì)有圖景的變化，此時(shí)選用AE線或AF作為觀察視線誤差均較小.車距較小時(shí)（見圖4b）），a，b，c點(diǎn)相距較大，且a，c間距離比b，c間距離大，即選擇AF作為觀察實(shí)現(xiàn)比AE的誤差要小.因此長車距使用圖3a），短車距使用圖3b）的誤差是相對(duì)較小的.

圖4 眼點(diǎn)移動(dòng)與車距的關(guān)系

1.2 數(shù)據(jù)采集

以10m為單位縮短會(huì)車車距并變換行人衣著顏色，在車距為10～150m內(nèi)的15次測(cè)定中，每個(gè)車距條件下都測(cè)定了行人著裝10種顏色和眼點(diǎn)光照度的數(shù)據(jù).行人條件包括離車距離（隨車距調(diào)整為車距一半）和衣著顏色（共10種），在眼點(diǎn)處觀測(cè)不同的視覺現(xiàn)象及眩光感受評(píng)出相應(yīng)等級(jí)，對(duì)于清晰度分為A，B，C，D級(jí)別，A為看不清，D為可以看清，B，C介于兩者之間.

其中，車距與眼點(diǎn)處光照度的關(guān)系見圖5.

圖5 車距與眼點(diǎn)處光照度關(guān)系

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 車距與視覺清晰度關(guān)系分析

根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖的分布，見圖6，可知車距與視覺清晰度呈如下變化.

圖6 不同行人衣著顏色條件下駕駛員視覺清晰度與車距的變化關(guān)系

在車距大于100m時(shí)，視覺清晰度較高，此時(shí)由于對(duì)方車輛遠(yuǎn)光燈對(duì)人形、己車駕駛員影響很小，且有一定的環(huán)境光照亮人形，故此時(shí)比較清晰；在車距進(jìn)一步縮小至50m左右時(shí)，此范圍內(nèi)出現(xiàn)消失現(xiàn)象，即雖然對(duì)方車輛遠(yuǎn)光燈還沒有對(duì)己車駕駛員的視覺產(chǎn)生明顯刺激，但是駕駛員視覺功能已經(jīng)下降，無法看清行人；在車距進(jìn)一步縮小至30m左右時(shí)，此范圍內(nèi)視覺清晰度有略微的提升，此時(shí)消失現(xiàn)象的效果有所下降，而對(duì)方車輛遠(yuǎn)光燈對(duì)己車駕駛員視覺刺激沒有達(dá)到產(chǎn)生炫目的程度；當(dāng)車距縮減至20m左右時(shí)，對(duì)方車輛遠(yuǎn)光燈對(duì)己車駕駛員視覺影響明顯上升，駕駛員開始出現(xiàn)炫目，無法看清行人；當(dāng)車距為10m左右時(shí)，一部分行人（身著特定顏色）可被看清，這是由于此時(shí)行人距車較近，而且遠(yuǎn)光燈己將行人照亮，有利于觀察到一部分行人.

2.2 行人特征與視覺清晰度關(guān)系分析

行人的身材、著裝、高矮等都對(duì)駕駛員對(duì)行人的視覺感受有所影響，實(shí)驗(yàn)中行人位置持續(xù)在兩車中央，有利于使車與特定行人保持在同一比例，減小人形變化對(duì)觀察效果的影響.在保證行人其他特征不變的條件下，變換行人著裝的色彩，重點(diǎn)探究行人衣著顏色對(duì)駕駛員視覺的影響.實(shí)驗(yàn)中行人衣著顏色選取黑、白、灰、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、粉共10種類別，以A，B，C，D作為人形清晰度的等級(jí)劃分.見圖6，行人衣著顏色在車距最遠(yuǎn)端和最近端的影響較為明顯.

車距在大于100m時(shí)，在圖3a）情形下觀察，雖看不清具體顏色，但是人形遮擋光線后形成的“黑色區(qū)域”寬度仍不相同，有的顏色黑色擋影較窄，有的較寬，但是均處于C級(jí)左右水平，影響很小，幾乎可以不計(jì).

車距小于40m后，衣著顏色已開始產(chǎn)生影響，在小于20m后有較為明顯的區(qū)分，這是由于人形反射己車遠(yuǎn)光燈光線，實(shí)驗(yàn)中將己車遠(yuǎn)光燈切換為近光燈時(shí)，所有人形幾乎無法看清.其中，黑色、灰色等反射效果差，人形清晰度最差；白色、橙色、黃色、粉色清晰度較好.行人著反光衣對(duì)駕駛員視覺清晰度的提高有明顯的作用，可以持續(xù)保持在C級(jí)以上、一段距離內(nèi)持續(xù)保持在D級(jí)的穩(wěn)定效果.

2.3 車距、眼點(diǎn)處光照度與失能眩光程度關(guān)系分析

行車中常見的失能眩光方式為大燈晃眼與消失現(xiàn)象.

大燈晃眼為發(fā)生于兩車夜間相向行駛時(shí)，對(duì)方車輛開遠(yuǎn)光燈，車距為40～50m左右時(shí)大燈燈光對(duì)駕駛員的視覺和心理均產(chǎn)生刺激和引發(fā)不適感的現(xiàn)象.根據(jù)在常見路燈條件下大燈晃眼實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，40～50m左右時(shí)駕駛員眼點(diǎn)處照度大于10lx，眼睛受到一定刺激；不大于30m時(shí)駕駛員眼點(diǎn)處照度迅速增加，晃眼的不適感進(jìn)一步增加且出現(xiàn)視覺下降，引發(fā)失能眩光.

消失現(xiàn)象發(fā)生于兩車夜間相向行駛時(shí)，兩車均打開遠(yuǎn)光燈，在車距為100m左右時(shí)兩車司機(jī)均無法看清兩車中央一定范圍內(nèi)行人的現(xiàn)象.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從車距100m左右時(shí)開始，消失現(xiàn)象將會(huì)一直持續(xù)至車距減少至50m左右，即消失現(xiàn)象與大燈晃眼有一部分的重疊距離，十分危險(xiǎn)；且在50m左右保留有消失現(xiàn)象的同時(shí)，開始產(chǎn)生對(duì)駕駛員的視覺刺激，危險(xiǎn)最大.

3 結(jié)束語

車輛在夜間會(huì)車時(shí)開啟遠(yuǎn)光燈，駕駛員的視覺特性會(huì)發(fā)生改變，從車距100m左右分別經(jīng)歷消失現(xiàn)象與大燈晃眼，駕駛員視覺清晰度和失能眩光程度均有不同程度的變化.在會(huì)車車距較近時(shí)，橙、黃等顏色的服裝或反光衣有利于提高駕駛員對(duì)行人的視覺清晰度，駕駛員在夜間會(huì)車時(shí)若遇到對(duì)方車輛開啟遠(yuǎn)光燈的情況需及時(shí)調(diào)整己車燈光并注意前方行人運(yùn)動(dòng)狀態(tài).研究夜間會(huì)車時(shí)駕駛員的視覺特性變化為駕駛員失能眩光防控與測(cè)障系統(tǒng)等技術(shù)的研發(fā)設(shè)計(jì)提供參數(shù)閾值和理論基礎(chǔ).

［1］李 江.交通工程學(xué)［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［2］中華人民共和國交通部.公路交通安全設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.北京：人民交通出版社，2013.

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