史曉花，杜志剛,2，鄭展驥，吳超仲

(1.武漢理工大學　交通學院，湖北　武漢　430063;2. 西南交通大學　交通隧道工程教育部重點實驗室，四川　成都　610031；

3.武漢理工大學　智能交通系統(tǒng)研究中心，湖北　武漢　430063)

?

公路隧道中部視錯覺減速標線的優(yōu)化

史曉花1，杜志剛1,2，鄭展驥1，吳超仲3

(1.武漢理工大學交通學院，湖北武漢430063;2. 西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室，四川成都610031；

3.武漢理工大學智能交通系統(tǒng)研究中心，湖北武漢430063)

摘要：為了改善隧道中部的減速效果，提出了高、低頻視覺信息組合的設計方法。利用3ds Max軟件制作公路隧道仿真場景的視頻，并在隧道側墻上設置高頻8～16 Hz和低頻 0.2～4 Hz的視錯覺組合標線，采用E-prime2.0軟件對設置單一頻率和高、低頻組合的視覺信息進行了心理物理學試驗，得出不同信息下的駕駛員的速度錯覺程度，進而分析了視錯覺標線的減速效果。試驗結果表明：多頻率組合信息使駕駛員對速度的感知產生高估，其中設置高頻信息為12 Hz和低頻信息為0.2 Hz相組合的視覺信息使駕駛員的速度高估程度為8.21%較合理，同時駕駛員的反應時最短為2.09 s。在此基礎上，通過行車安全距離模型，計算得出隧道中部在限速80 km/h下的車輛安全距離最少為67 m，與傳統(tǒng)的行車安全距離90 m相比減小25.6%，更符合實際的行車狀況。

關鍵詞：隧道工程；交通安全；視覺信息組合；公路隧道；反應時；安全距離

0引言

公路隧道環(huán)境單調、照度低和空間封閉等特點，使得駕駛員對速度的感知變弱，導致駕駛員無意識超速行為頻發(fā)，從而誘發(fā)隧道交通事故。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，公路隧道交通事故中，超過60%是由駕駛員超速行為引起的，事故多發(fā)生于隧道中部，其中70%的超速行為是由速度錯覺引起。因此，有必要從中長隧道中部駕駛員的視錯覺進行研究。

在車速控制方面，較常用的有工程控制、法規(guī)控制和心理控制3種方法。常規(guī)的工程控制主要是通過振動提醒使駕駛員減速的方法，但是振動減速犧牲了駕駛員的心理、生理的舒適感，忽略了人的因素；法規(guī)控制在駕駛員無意識超速方面的效果不佳；心理控制主要是利用視錯覺原理設計的視錯覺減速標線，基于駕駛員的心理特點，主動誘導駕駛員降低車速，控速效果較好。Denton[1]在英國環(huán)行交叉口應用減速標線，設置了間距逐漸減小的橫向標線使駕駛員產生速度高估進而降低車速，采取該措施后平均車速降低了23%，速度差則降低了37%。陳昌武[2]的研究表明，隧道內對比度的降低和低邊緣率導致了駕駛員對車速產生低估效應，從而使隧道內的車速實際值高于駕駛員的期望值，并提出通過在隧道內增加視覺刺激物，增加隧道內的視覺邊緣率，進而提高駕駛員的速度感知。朱順應[3]的研究表明，在時間頻率適當時，宜著重考慮通過橫縱比、虛實比和角度的變化增強路面邊緣率標線的減速效果。宋子璇[4]認為，在隧道內天藍色能較好緩解駕駛員的疲勞，三角形圖案銳利, 給人一種強烈的視覺刺激；圖形間距10～20 m范圍是較適合的間距。劉兵[5]認為，當邊緣率約為2 Hz時，駕駛員并未表現(xiàn)出速度高估效應；當邊緣率在4～16 Hz 時，試驗者對速度產生了高估，且隨著邊緣率密度的增大,高估效應逐漸遞增，但邊緣率密度在8～16 Hz時，駕駛員的速度感知差異較小。

因此，本文采用E-prime2.0軟件分別測量隧道內單一頻率和組合頻率標線的主觀等同速度和反應時，對比分析得出減速效果最優(yōu)的設計方案，為隧道內視錯覺減速標線的優(yōu)化設計提供依據(jù)。

1改善原理與方法

1.1改善原理

邊緣率是單位時間內穿過觀察者視野邊緣或間斷的數(shù)目。劉兵[6]的研究表明，長度的減小能夠顯著增強邊緣率標線的減速效果，當邊緣率標線長度分別取1.5，1，0.5 m時，平均車速與鋪設前相比分別降低5.0%，7.1%，8.8%。

邊緣率可以提高視知覺對真實速度的高估，車輛在高速行駛時，駕駛員的視野成狹窄的圓錐形，駕駛員通過視覺邊緣率的變化來感知車速。因此，可通過駕駛員的視覺邊緣率變化來控制車速、車輛碰撞和彌補駕駛員對車速的適應性缺陷。目前邊緣率在車速控制方面應用非常廣泛，公路及城市道路中廣泛應用基于邊緣率的車速控制方法，如路側減速變線、輪廓標、路側行道樹等。本文采用的是設置側墻立面標線的高頻信息和側墻輪廓標的中頻信息，以豐富駕駛員的視覺信息，提高駕駛員對速度的感知能力，最終達到控速的效果。

生理學的研究表明，人的眼睛對色彩的飽和度感覺不同。眼睛對紅、黃、藍光刺激強烈，對綠色光刺激最弱、飽和度低。人眼的明暗層次感隨著光線變暗而急劇變得遲鈍起來。當光線弱時，人眼不太能分得清明暗層次，同樣在強光下，眼睛對明暗層次也變得遲鈍。據(jù)國外科研機構測定，紅色在680 nm 波長時，其在白色光照中的明度要比藍色為480 nm波長時的明度高出近10倍。因此，本文主要采用紅色和黃色為主色進行設計?！豆匪淼劳L照明設計規(guī)范》(JTJ 026.1—1999)[7]和《公路隧道交通工程設計規(guī)范》(JTG/T D71—2004)[8]的頒布和應用使我國公路隧道的機電設施配置達到了很高的水平，從而導致隧道實際運營過程中普遍存在“配得起，用不起”的問題，高配低用的現(xiàn)象較為常見，即在實際運營過程中，通常只開啟部分照明甚至全部關閉照明，與公路段相比隧道中部照度低。為使研究盡可能避免照度因素的影響，本文采取100%照度標準，燈具為80 W高壓鈉燈，進行雙側對稱布燈，燈距10 m。

1.2設計方法

由于高速公路隧道實車試驗有較高的危險性，且交通流以及車輛通行速度會對施工造成較大影響，不便于實地調查與研究，本文采用3ds Max 2012軟件設計行車視頻，制作出高速公路隧道中部改善前后的視頻，模擬高速公路隧道行車場景。通過E-prime2.0軟件對試驗進行驗證并收集數(shù)據(jù)，采用反應時指標來度量本文改善方法對駕駛員速度感知的影響。

試驗場景分為標準試驗場景和對比試驗場景。依據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》(JTG D70—2004)[9]的規(guī)定，高速公路隧道應設計為上、下分離式獨立雙洞，對比試驗場景為隧道中部行車模型，具體工程尺寸如表1所示。

表1　公路隧道建筑限界橫斷面組成最小寬度

(1)

式中，v為設計車速，取80 km/h；f為頻率；h為側墻立面標線的間隔。

本文采用8，12，16 Hz的頻率作為高頻信息，采用0.2，0.4，0.6 Hz的頻率作為低頻信息，再根據(jù)式(1)分別計算出高頻和低頻時的標線間隔。因此，側墻立面標記線的間隔分別為2.78，1.85，1.39 m，側墻輪廓標的間隔分別為111.11，55.56，37.04 m。

本文采用高頻與中頻相結合的設計方案對隧道中部已有設施進行設計，具體設計見表2。

具體設計圖如圖1所示。

為了得出單一頻率和組合頻率對駕駛員的速度感知影響，首先將單一頻率設計6組試驗，即低頻(0.2，0.4，0.6 Hz)信息和高頻(8，12，16 Hz)信息的對比試驗場景分別與標準試驗場景作對比，將組合頻率設計9組試驗，具體如表3所示，通過心理物理學軟件E-prime2.0進行試驗。

表2　隧道中部設施改善設計表

圖1　高速公路隧道中部交通工程設施改善設計Fig.1　Improvement design of traffic engineering facilities in middle of highway tunnel

表3　高低頻信息組合試驗分組

2試驗

2.1試驗場景

試驗在武漢理工大學ITS研究中心的駕駛模擬器座艙中進行。汽車駕駛模擬器座艙由駕駛艙座、視景計算機、視屏(5個數(shù)字投影機后視圖提供180°前方視野)、操作傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、耳機和話筒等組成。座艙包含方向盤、離合器、腳剎、油門和手剎等與真實車輛相同的操作部件。

2.2試驗內容

被試者共20人，根據(jù)我國駕駛員的男女性別比例約為7:3，故確定被試者為14男6女，其中20～25歲的有10人(7男3女)，25～30 歲的有6人(4男2女)，30～ 35歲的有4人(3男1女)，其中6人有駕駛經(jīng)驗，其余被試者無駕駛經(jīng)驗但正常視力或矯正視力在5.0以上。

本試驗采用被試者的反應時來度量駕駛員對速度的感知，即反應時越短，駕駛員作出判斷越快，對速度的感知能力越強。反應時指刺激作用于有機體后到明顯的反應開始時所需要的時間，即刺激與反應之間的時間間隔。本試驗測量在隧道中部被試者看到前方障礙物到做出反應之間的時間間隔，用E-prime2.0心理學軟件對其進行記錄。速度刺激強度序列分為遞增和遞減兩種，遞增(減)場景的速度是以某固定值將速度從極小(大)值增加(減少)到極大(小)值。每段視頻隧道中部某處固定一個障礙物，被試者需要在車輛與前方障礙物之間要超出安全距離時踩剎車。為了試驗的準確性，在每段視頻播放前插播一段標準視頻，該標準視頻演示了不同速度下被試者遇到障礙物做出的判斷，通過標準視頻，被試者大致了解在仿真情況下的行車安全距離，為接下來的試驗做準備。為了控制因標準刺激與比較刺激先后呈現(xiàn)所造成的時間誤差，本試驗采取的平衡方法是多層次的ABBA法，其中A是將視頻(標準和對比)以遞增的形式展示，B是將視頻(標準和對比)以遞減的形式展示。

本試驗共有2×6=12個試驗方案，其中每個方案試驗8～10 段視頻，并進行20人×12次=240人次。

2.3試驗流程

考慮到仿真視頻操作方便、制作簡單、安全性能高、數(shù)據(jù)量大等特點，本試驗采取3ds Max軟件制作仿真視頻進行模擬。由于高速公路隧道限速60～80 km/h，本試驗分別以50，60，70，80 km/h的速度±2.5 km/h作為仿真視頻的速度。具體流程如下：

(1)分別將高速公路隧道中部改善前和改善后的場景用3ds Max軟件制成仿真視頻，用Corel Video-Studio Pro-Multilingual軟件將所有視頻裁剪到時間相等，并將視頻依次投影到大屏幕上，被試者距離大屏幕大約為6 m(按照人機工程學確定)，控制鍵與電腦相連，在駕駛模擬器座艙中進行試驗操作。

(2)正式試驗前5～10 min讓被試者熟悉試驗過程。

(3)被試者手握方向盤，正視前方大屏幕，根據(jù)指導語進行試驗。

(4)先播放一段標準視頻，接著播放對比視頻，此時，被試者需要做出時間的判斷，即車輛與前方障礙物之間要超出安全距離時踩剎車；在播放下段標準視頻之前，插入倒計時圖片(3～5 s)，讓被試者做準備。

(5)每個速度遞增或遞減的視頻播放結束后，呈現(xiàn)30 s的風景圖片供被試者放松。

(6)每個試驗結束后，暫停3 min，讓被試者休息。

(7)用E-prime軟件將試驗數(shù)據(jù)導出，并用SPSS19.0軟件計算和分析各個試驗的反應時間。

2.4精度檢驗

為了檢驗用3ds Max軟件制作的仿真場景與真實場景(均為高速公路隧道中部)之間的精度，對模型的精度進行校核。校核試驗具體流程詳見2.3節(jié)。校核試驗場景如圖2所示。被試者包括有駕駛經(jīng)驗者(6人)和無駕駛經(jīng)驗者(14人)兩種，分別進行試驗，并對試驗結果的顯著性差異進行分析。

圖2　模型精度校核Fig.2　Model precision checking

其中真實場景的行車速度為74 km/h，對比模型場景的行車速度區(qū)間為[50 km,80 km](最小速度單元為2.5 km/h)，校核結果如表4所示。

表4　模型精度檢驗表

由表4可知，利用極限法測定的主觀等同速度為74.8 km/h，模型誤差約為1.08%(即感知速度比物理速度高1.08%)，小于5%，因此可以認為3ds Max制作的公路隧道中部的仿真視頻可以用來近似模擬真實環(huán)境。并以圖2右側的仿真場景作為以下試驗的標準視頻。

利用SPSS17.0軟件對有/無駕駛經(jīng)驗被試者的主觀等同速度進行獨立雙樣本的假設檢驗，結果如表5所示。

表5　兩者主觀等同速度獨立雙樣本檢驗結果

表5顯示，在顯著性水平α=0.05的情況下，方差齊性檢驗的顯著度大于0.05，表明有駕駛經(jīng)驗的被試者與無駕駛經(jīng)驗的被試者主觀等同速度的總體方差是齊性的(即方差相等)，兩者總體在假設方差相等的條件下，顯著度都大于0.05，所以不能拒絕原假設，可認為有駕駛經(jīng)驗的被試者與無駕駛經(jīng)驗的被試者的主觀等同速度沒有顯著差異，是一致的。

3試驗結果與分析

3.1單一頻率視覺信息試驗結果

目前主要采用主觀等同速度刺激(Stimulation of Subjectively Equal Speed，SSES)法[10]來度量駕駛員的速度感知。SSES的意義為刺激物的感知速度與標準刺激物的感知速度相同時對比刺激物的物理速度，SSES大于標準試驗的物理速度表明對比試驗環(huán)境會導致速度的低估，SSES小于標準試驗的物理速度表明對比試驗環(huán)境會導致車速的高估。本試驗主要采用迫選法測定SSES，步驟如圖3所示。

圖3　迫選法測定SSESFig.3　Flowchart of measuring SSES by forced choice method

單一頻率試驗場景如圖4所示，試驗測得的結果如表6所示。

表6　單一頻率的試驗結果

注：1. 速度錯覺程度=(標準場景的實際車速—主觀等同速度)/標準場景的實際車速；2. “+”表示車速高估，“-”表示車速低估。

圖4　單一頻率試驗場景Fig.4　Experimental scene using single frequency

由表6可知，隧道內駕駛員的感知速度在不同低頻信息下均出現(xiàn)了不同程度的低估效應，其中低頻信息為0.2 Hz時車速低估程度最高。對車速產生低估效應會導致駕駛員的實際車速增加，進而導致隧道內超速現(xiàn)象，不利于行車安全；隧道內駕駛員的感知速度在不同高頻信息下均出現(xiàn)了不同程度的高估效應，其中高頻信息為16 Hz時車速高估程度最高。對車速產生高估效應會導致駕駛員的高度緊張，甚至恐慌等心理影響,即與改善前隧道內場景相比，改善后的場景對駕駛員的視錯覺均有影響。

3.2高低頻組合視覺信息試驗結果

低頻和高頻的視覺信息組合可以緩和高頻視覺信息條件下的速度高估和低頻視覺信息下的速度低估，提升駕駛員對車速感知的敏感度。

根據(jù)圖3的流程進行試驗，試驗場景見圖5，得出的結果如表7所示。

圖5　組合視覺信息試驗場景Fig.5　Experimental scene of visual information combination

試驗試驗1試驗2試驗3試驗4試驗5SSES2/(km·h-1)77.9973.4368.0567.5466.37速度錯覺程度/%+2.51+8.21+14.94+15.58+17.04試驗試驗6試驗7試驗8試驗9SSES2/(km·h-1)62.3868.4363.5862.12速度錯覺程度/%+22.03+14.46+20.53+22.35

注：“+”表示車速高估，“-”表示車速低估。

由表7可知, (1)低頻0.2～0.4 Hz和高頻8～16 Hz的視覺信息組合可以緩和高頻視覺信息條件下的顯著速度高估和低頻視覺信息下的速度低估；(2)從9組試驗結果對比得出，試驗2(低頻0.2 Hz與高頻12 Hz組合)計算得出的速度錯覺程度為+8.21%，即駕駛員對速度產生高估程度為8.21%，最為合理。

為了驗證改善前(單一頻率視覺信息)與改善后(高低頻組合視覺信息)的試驗結果是否具有顯著性差異，利用SPSS17.0軟件對改善前的SSES1和改善后的SSES2進行單因素方差檢驗，結果如表8所示。

表8　改善前與改善后單因素方差檢驗結果

表8顯示，在顯著性水平α=0.05的情況下，方差齊性檢驗的顯著度均小于0.05，表明改善前與改善后的主觀等同速度兩個總體方差是非齊性的，即具有顯著性差異，可以認為，改善前后的試驗結果不一致。

3.3行車安全距離

高速公路隧道中行駛的車輛在跟馳狀態(tài)下，當前車緊急剎車時，后車與其的距離就會減小。因此，駕駛員可根據(jù)車間距的變化來感知前車的運動狀態(tài)，通過對試驗得到的反應時間進行分析，得到多頻組合狀態(tài)下的行車安全距離，進而分析車輛跟馳距離變化的范圍，進一步探討安全車距的設計值。

通過E-prime2.0軟件記錄高、低頻組合信息下駕駛員緊急制動的反應時間，對其求平均值并根據(jù)式(2)用origin8.0對其進行高斯擬合，結果如圖6所示。

(2)

式中，y為極限反應時；y0為不同試驗條件下的反應時；A，w為不同試驗條件下的高斯擬合系數(shù)；xc為感知車速；x為實際車速。

將反應時高斯擬合的相關參數(shù)匯總，如表9所示。

當x=xc時反應時最大，將高斯擬合得到的xc，y0，A，w代入式(2)中，計算得出y值即為極限反應時。

由高斯擬合結果可知，在隧道內部駕駛員的反應時間在2～3 s之間，其中試驗2(高頻12 Hz和低頻0.2 Hz組合視覺信息)測得的反應時間最短。

圖6　試驗高斯擬合結果Fig.6　Gauss fitting results in experiment

試驗試驗1試驗2試驗3試驗4試驗5試驗6試驗7試驗8試驗9試驗條件低頻0.2Hz+高頻8HZ低頻0.2Hz+高頻12Hz低頻0.2Hz+高頻16Hz低頻0.4Hz+高頻8Hz低頻0.4Hz+高頻12Hz低頻0.4Hz+高頻16Hz低頻0.6Hz+高頻8Hz低頻0.6Hz+高頻12Hz低頻0.6Hz+高頻16Hzxc75.09565.22676.99872.33268.62761.13172.89262.43967.774y00.1470.1651.2880.1231.4090.4260.7460.4210.616A46.31035.66225.63251.60117.35950.67618.46745.14436.312w16.99614.80918.36116.10712.54817.2429.45016.37813.628y(x=xc)2.332.092.402.692.522.782.312.632.75

在整個制動過程中，汽車實際行駛的距離包括4個時間段，分別為駕駛員反應階段、制動器制動協(xié)調階段、制動器制動力增長階段和制動器持續(xù)制動階段。

(1)駕駛員反應階段

此階段車輛仍處于勻速運動，行駛時間為t1，制動前的速度為V0,后車行駛距離為:

(3)

(2)制動器制動協(xié)調階段

此階段因車輛尚未產生制動力，所以仍以制動前的速度V0勻速前進，行駛時間為t2，后車行駛距離為：

(4)

(3)制動器制動力增長階段

制動力線性增長為變減速運動,行駛時間為t3，經(jīng)積分變換后可求得該段時間內后車行駛距離為：

(5)

(4)制動器持續(xù)制動階段

汽車作勻減速運動,根據(jù)勻減速運動規(guī)律,可求得該段時間內汽車行駛距離為：

(6)

所以，后車行駛距離為式(1)～式(4)之和，即：

(7)

由于t3很小，一般為0.1～0.2 s，其二次方可以忽略，所以將式(5)簡化為：

(8)

對于前車來說,從后車發(fā)現(xiàn)其制動信號燈亮算起到制動停車止，前車一直處于制動器持續(xù)制動階段，可求出前車行駛距離為：

(9)

(10)

式中，S0為制動停車后前車車尾距后車車頭間的安全距離，一般為2～5 m，本文取4 m；V0=80 km/h；t1為駕駛員的反應時間；t2一般取0.2～0.4 s，本文取0.3 s；a1為前車制動加速度；a2為后車制動加速度，良好路面情況下一般取值6～8 m/s2，本文取a1=8 m/s2，a2=6 m/s2。計算結果如表10所示。

圖7　前后兩車行車安全距離示意圖Fig.7　Schematic diagram of driving safety distance between 2 cars

由表10可知，在試驗2(高頻12 Hz和低頻0.2 Hz 組合視覺信息)條件下，駕駛員的反應時間t1最短，計算得出的行車安全距離為67.39 m?，F(xiàn)有行車安全公式計算得出的車速為80 km/h時的安全距離為90 m左右，本文與其相比，在多頻率組合下行車安全距離縮短25%，在相同的道路條件下更能保障行車安全。

4結論

本文利用3ds Max軟件制作公路隧道中部的仿真

表10　不同試驗條件下的行車安全距離

注：t1為表9計算得出的y值，S由式(10)計算得出。

視頻，對隧道內駕駛員的視覺環(huán)境進行了分析，并用E-prime2.0軟件做反應時的心理物理試驗，通過單一頻率信息和高、低頻視覺組合信息試驗數(shù)據(jù)的對比，得出以下結論：

(1)通過設置高、低頻視覺組合信息，使速度高估程度降低8%左右，有效降低了駕駛員對車速的錯覺，使駕駛員對速度變化的感知更加敏感。

(2)通過設置高、低頻視覺組合信息，能有效地縮短駕駛員的反應時間，進而縮短行車安全距離，既可有效地預防隧道內的車輛追尾碰撞事故，又不會影響道路通行能力。

(3)低頻和高頻視覺組合信息可以緩和高頻視覺信息條件下的顯著速度高估和低頻視覺信息下的速度低估，其中低頻0.2 Hz與高頻12 Hz視覺組合信息高估程度較合理。

(4)隧道內設置多頻率組合信息可以有效減小行車安全距離，在80 km/h限速下，行車安全距離最小為67 m，提升了行車安全性。

綜上所述，利用視錯覺原理設計的高、低頻視覺組合信息，基于駕駛員的心理特點，可降低駕駛員對速度的高估程度，主動誘導駕駛員降低車速，控速效果較好，可避免駕駛員在隧道中部高速行駛條件下的無意識加速和傳統(tǒng)隧道行車環(huán)境下的速度低估，有效地縮短駕駛員的反應時間，進而預防隧道內的車輛追尾碰撞事故。

參考文獻：

References:

[1]DENTON G G. The Influence of Visual Pattern on Perceived Speed [J].Perception, 1980,9(4):393-402.

[2]陳昌武,張萬濤,劉朝芝.基于視知覺環(huán)境的隧道內超速致因分析[J].公路與汽運,2011,04:76-79.

CHEN Chang-wu, ZHANG Wan-tao, LIU Chao-zhi. Analysis on Causation of Over Speed in Tunnel Based on Visual Perception[J]. Highways & Automotive Applications, 2011(4):76-79.

[3]朱順應,張子培,王紅, 等.路面邊緣率標線減速效果的影響機理[J].中國安全科學學報, 2013, 23(6):110-115.

ZHU Shun-ying, ZHANG Zi-pei, WANG Hong, et al. Mechanism Responsible for Velocity Reduction by Edge Rate Bars[J]. China Safety Science Journal,2013,23(6):110-115.

[4]宋子璇,潘曉東,李少帥,等. 基于側墻效應的隧道行車安全評價基礎研究[J].公路工程,2010, 35(3):10-13.

SONG Zi-xuan, PAN Xiao-dong, LI Shao-shuai, et al. Study on Driving Safety Evaluation Based on Tunnel Sidewall Effect[J]. Highway Engineering, 2010, 35(3):10-13.

[5]劉兵.基于駕駛員視知覺的車速控制和車道保持機理研究[D].武漢: 武漢理工大學,2008.

LIU Bing. Research of Mechanism of Speed Controlling and Lane Keeping Based on Driver’s Visual Perception[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology,2008.

[6]威肯斯 C D, 霍蘭茲 J G. 工程心理學與人的作業(yè)[M]. 朱祖祥,譯. 上海: 華東師范大學出版社, 2003:193-196.

WICKENS C D, HOLLANDS J G. Engineering Psychology & Human Performance[M]. ZHU Zu-xiang, translated. Shanghai: East China Normal University Press, 2003:193-196.

[7]劉兵,朱順應,王紅,等.邊緣率標線長度對減速行為的影響現(xiàn)象和機理研究[J].中國安全科學學報,2013,23(10):114-120.

LIU Bing, ZHU Shun-ying, WANG Hong, et al. Research on Speed Reduction Phenomenon and Mechanism Influenced by Length of Edge Rate Bars[J]. China Safety Science Journal,2013,23(10):114-120.

[8]JTJ 026.1—1999,公路隧道通風照明設計規(guī)范[S].

JTJ 026.1—1999, Specifications for Design of Ventilation and Lighting of Highway Tunnel[S].

[9]JTG/T D71—2004，公路隧道交通工程設計規(guī)范[S].

JTG/T D71—2004， Design Specification for Traffic Engineering of Highway Tunnel [S].

[10]JTG D70—2004，公路隧道設計規(guī)范[S].

JTG D70—2004，Code for Design of Road Tunnel [S].

[11]SHEN H, SHIMODAIRA Y, OHASHI G. Speed-tuned Mechanism and Speed Perception in Human Vision[J]. Systems & Computers in Japan, 2005, 36(13):1-12.

Optimization of Optical Illusion Deceleration Markings in Middle of Highway Tunnel

SHI Xiao-hua1, DU Zhi-gang1,2, ZHENG Zhan-ji1,WU Chao-zhong3

(1. School of Transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei 430063, China; 2. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu Sichuan 610031, China;3. ITS Research Certer,Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei 430063,China)

Abstract：In order to improve the deceleration effect in middle of tunnel, the design method of visual information combined with high and low frequencies is proposed. With the video of highway tunnel simulation scene made by 3ds Max software, and the optical illusion combination marking in high frequency (8-16 Hz) and low frequency (0.2-4 Hz ) set up on tunnel side walls, the psychophysical experiments of the visual information about a single frequency and a series of combination of high and low frequencies is conducted by E-prime2.0 software to obtain the degree of driver’s speed illusion under different information, thus the deceleration effect of visual illusion marking is analyzed. The experimental result shows that multi-frequency combined information makes driver’s speed perception overestimation, and the driver’s rational speed overestimation degree is 8.21% when high frequency and low frequency combined visual information are 12 Hz and 0.2 Hz respectively, and the driver’s shortest reaction time is 2.08 s. On this basis, it is calculated by the safety driving distance mode that the vehicle safety distance at the speed limit of 80 km/h in the middle of highway tunnel is at least 67 m, it decreases 25.6% compared with traditional safety distance (90 m), which conforms to the actual driving condition.

Key words：tunnel engineering; traffic safety; visual information combination; highway tunnel; reaction time; safety distance

文獻標識碼：A

文章編號：1002-0268(2016)03-0089-08

中圖分類號：U491.5；X913.4

doi:10.3969/j.issn.1002-0268.2016.03.015

作者簡介:史曉花(1986-)，女，河北石家莊人，碩士研究生.(1023961874@qq.com)

基金項目：國家自然科學基金項目(51578433)；“十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAG01B03)

收稿日期：2015-02-09