基于視錯覺的公路隧道環(huán)境改善研究新進展*

杜志剛 徐彎彎 孟 爽 李平凡

(武漢理工大學交通學院1) 武漢 430063) (公安部交通管理科學研究所2) 無錫 214063)

基于視錯覺的公路隧道環(huán)境改善研究新進展*

杜志剛1)徐彎彎1)孟 爽1)李平凡2)

(武漢理工大學交通學院1)武漢 430063) (公安部交通管理科學研究所2)無錫 214063)

我國公路隧道照明運營中開燈率普遍較低，一般不到國家規(guī)范值的40%，遠低于國家標準，隧道照明節(jié)能與交通安全矛盾突出，并造成嚴重視錯覺，駕駛員容易低估車速，高估跟車距離，進而誘發(fā)超速行為及追尾、撞側(cè)墻事故.文中總結(jié)了國內(nèi)外對視錯覺與道路環(huán)境相關(guān)性研究、公路隧道照明節(jié)能方法的新進展.結(jié)果表明，公路隧道時空隧道、黑洞/白洞效應(yīng)實質(zhì)是嚴重的視錯覺，而隧道弱視覺參照系是誘發(fā)隧道環(huán)境嚴重視錯覺，并導致交通事故的主要原因，中西部公路隧道更需要低成本的逆反射改善方法，也指出了逆反射改善方法尚缺乏隧道照明新理論、評價指標及精準化設(shè)計.

公路隧道；視錯覺；交通安全；照明節(jié)能

0 引 言

截至2015年末，我國境內(nèi)的公路隧道為14 006處，總長達到1 268.39萬米，其中特長隧道744處，總長達329.98萬米，長隧道3 138處，總長達537.68萬米.隧道路段作為道路交通中的關(guān)鍵路段，交通事故多發(fā)，極易出現(xiàn)群死群傷.

在機動車的行駛過程中，駕駛員90%以上的交通信息通過視覺獲得；駕駛員對所得信息判定車速、車距、障礙物距離，做出決策避免交通事故的發(fā)生.我國公路隧道開燈率普遍較低，遠低于國家標準，容易造成嚴重視錯覺，使駕駛員產(chǎn)生速度低估和距離高估，進而誘發(fā)超速行為及追尾、撞側(cè)墻事故，隧道照明節(jié)能與交通安全矛盾突出.

因此文中對公路隧道照明節(jié)能與交通安全的矛盾、視錯覺理論在道路交通安全中的應(yīng)用、高速公路隧道照明技術(shù)進行綜述，分析現(xiàn)有研究存在問題及發(fā)展趨勢，得出公路隧道光環(huán)境改善方向.

1 我國公路隧道交通安全與照明節(jié)能矛盾突出

光環(huán)境是指由交通中自然光源、人造光源及主動、被動發(fā)光的標識、指示及景觀耦合營造的動態(tài)系統(tǒng)環(huán)境.車輛在公路隧道中部高速運行時，由于照度低、參照物少、對比度低、環(huán)境單調(diào)，駕駛員會顯著低估車速、高估跟車距離；急于駛離隧道，容易誘發(fā)超速行為，并誘發(fā)追尾、撞側(cè)墻的交通事故.

1) 公路隧道弱視知覺參照系環(huán)境容易誘發(fā)隧道時空隧道、黑洞/白洞效應(yīng) 車輛在公路隧道中部高速運行時(見圖1a))，由于照度低、參照物少(主要為燈具及輪廓標)、對比度低、環(huán)境單調(diào)(為典型的弱視覺參照系)，駕駛員會顯著低估車速、高估跟車距離；急于駛離隧道，容易誘發(fā)超速行為.隧道外照度高、視覺空間廣闊，景觀及交通工程設(shè)施豐富，為典型的強視覺參照系.白天隧道入口即是由強視覺參照系向弱視覺參照系環(huán)境劇烈過渡的過程(見圖1b))，照度從幾萬lx急劇減少到幾百lx，從開闊空間迅速縮小到隧道狹小空間，照度劇烈過渡為“黑”，空間劇烈過渡成“洞”.生理上，駕駛員瞳孔迅速擴大，難以準確在視網(wǎng)膜上聚焦，容易產(chǎn)生“兩眼一抹黑”的瞬時盲期，心理上，由于洞外到洞內(nèi)視覺參照物也急劇減少，視敏度迅速降低，無法看清隧道內(nèi)信息，即為黑洞效應(yīng)；在隧道出口，駕駛員看到刺眼眩亮白洞(見圖1c))，形成白洞效應(yīng)，出洞口視覺功能降低，無法準確判定車速與車距.

圖1 公路隧道內(nèi)視覺環(huán)境

公路隧道中弱視覺參照系環(huán)境中駕駛員的時空隧道、黑洞效應(yīng)、白洞效應(yīng)，視知覺表現(xiàn)上是對速度、距離、時間發(fā)生較大誤判(隧道進口的瞬時盲期、隧道出口眩光均會降低駕駛員視敏度，從而加大這種誤判程度).

2) 隧道視覺效應(yīng)實質(zhì)是嚴重視錯覺，容易誘發(fā)超速行為及交通事 視覺參照系：能為觀察者提供重要的視覺線索：大小，覆蓋，相互位置，疊加，透視，運動視差，明暗適應(yīng)，融合，立體視覺，形狀，顏色，亮度，視野中的位置等，所有這些相關(guān)信息的總和，則成為視覺參照系.

視錯覺就是當人或動物觀察物體時，基于經(jīng)驗主義或不當?shù)膮⒄障敌纬傻腻e誤判斷和感知.在行車過程中，如果缺乏周圍參照物時，物體的深度及形狀信息將會按照駕駛員認知習性予以估計，容易發(fā)生感知及判斷失誤，誘發(fā)視錯覺.高速公路交警部門統(tǒng)計表明，駕駛員超速70%為速度錯覺誘發(fā)，其次為距離錯覺誘發(fā)[1]，因此減少速度錯覺、距離錯覺，將能降低超速行為，有效提升交通安全.

航空醫(yī)學中提出黑洞錯覺的概念(black-hole illusion)，并認為其是導致飛行員判斷失誤，誘發(fā)夜間飛機降落事故的重要原因；與之類似，公路隧道環(huán)境中的時空隧道、黑洞效應(yīng)、白洞效應(yīng)實質(zhì)是一種基于特定視覺參照系的嚴重視錯覺：公路隧道中部誘發(fā)原因為弱視覺參照系環(huán)境，公路隧道進出口誘發(fā)原因為視覺參照系(照度、空間、參照物)的劇烈過渡.

國內(nèi)23座公路隧道交通事故的調(diào)查表明，隧道路段事故是全線平均事故率的1.3～9.67倍(平均為5.17倍)，事故總數(shù)、受傷死亡人數(shù)和造成經(jīng)濟損失的比例遠高于正常路段；對十漫高速公路隧道群調(diào)研，結(jié)果表明隧道事故70%發(fā)生在白天隧道入口，且入口超速比例在50%～60%，事故形態(tài)中40%以上為追尾[2].

3) 現(xiàn)有公路隧道低照度運營十分常見，交通工程設(shè)施難以發(fā)揮作用 我國中西部地區(qū)公路隧道照明“高配低用”現(xiàn)象普遍，低照度運營十分常見.我國公路隧道照明標準主要參照歐美照明標準，建立依據(jù)為駕駛員在停車視距范圍內(nèi)能有效視認行駛車道中心障礙物(20 cm×20 cm×20 cm)，對于交通量較小的我國中西部公路隧道相對保守，照明能耗過大(2015年我國工業(yè)用電電費為美國的4倍，人均收入不及美國的1/7，相對成本為美國的30倍).2013年統(tǒng)計表明全國公路隧道每年發(fā)生的耗電費用高達264億元.秦嶺終南山隧道每月照明費用即接近200萬元，白天開燈率只有國家規(guī)范值的40%.總體而言，我國中西部公路隧道照明運營“高配低用”現(xiàn)象普遍存在；即開燈率較低，低照度運營，遠低于國家規(guī)范值，犧牲了交通安全[3].

隧道交通工程設(shè)施難以發(fā)揮作用.高速運行時駕駛員注視點前移，難以通過速度方向盤適時準確判定車速；輔助駕駛系統(tǒng)成本高，難以普及到所有車輛上.同時我國中西部公路隧道開燈率低，主要依靠車輛遠光燈照明，并通過環(huán)境參照物來判定車速、車距.公路隧道內(nèi)低照度及低對比度也導致環(huán)境參照物難以被駕駛員發(fā)現(xiàn)，作用有限.

2 視錯覺理論及在道路交通中的應(yīng)用研究

航空醫(yī)學的“黑洞錯覺” Randall等[4]提出了“黑洞錯覺”(black-hole illusion)概念.當夜間高空飛行的飛行員降落時候，由于缺乏周圍線索，在長而狹窄的跑道上極容易產(chǎn)生黑洞錯覺，飛行員對目標物體的大小、形狀、深度均會發(fā)生較大的誤判，容易誘發(fā)飛行事故.

距離知覺是人們空間知覺和運動知覺中的重要認知形式.道路交通領(lǐng)域?qū)W者普遍認為碰撞時間是車距保持的最關(guān)鍵因素,趙煒華等[5]研究了判識紅、綠色障礙物的空間距離，結(jié)果表明,絕對距離和相對距離判識結(jié)果均隨速度增加而減小，隨深度距離增加而增大，夜間判識距離大于白天.

速度知覺的影響因素研究 Hammett等[6]室內(nèi)模擬實驗得出對比度降低會使人們速度的低估.文獻[7]在直線公路上減速試驗表明，隨著適應(yīng)時間的增長，駕駛員對速度的低估效應(yīng)逐步放大.Lauckner等[8]指出多數(shù)交通事故誘因是車速控制不當，參照物數(shù)量越多則車速越慢.

光流率是人運動時，空間中各點穿過視野的相對速度，邊緣率是單位時間內(nèi)穿過觀察者視野邊緣或間斷的數(shù)目[9].邊緣率是物體速度、移動方向判斷的重要線索,人對速度的主觀知覺很大程度上取決于局部邊緣率.

照度、空間對速度判定的影響 Buchner等[10]提出，低照度環(huán)境下，由于眼睛的調(diào)節(jié)作用，更多光線進入眼睛，晶狀體曲度變小，光線折射角度變小，成像也就感覺往后，引起判識距離逐漸增大.Suh等[11]發(fā)現(xiàn)，夜間不良照明條件會使駕駛員低估車速，誘發(fā)駕駛員超速.程國柱等[12]研究表明，駕駛員夜間感知速度的準確度、識別距離與白天相比下降.

公路環(huán)境“時空隧道”效應(yīng) Ranney等[13]提出在長直線公路高速行駛時，駕駛員集中注視于前方地平面中心點的現(xiàn)象，稱為隧道效應(yīng)(time-tunnel effect)；單調(diào)環(huán)境能增大這種效應(yīng)，表現(xiàn)為駕駛員車速敏感性降低，低估距離，容易誘發(fā)疲勞效應(yīng)，也是瞌睡事故重要誘因.

速度錯覺在道路交通中的應(yīng)用研究 Campbell等[14]認為如果駕駛員低估其行駛速度，則行駛速度高于期望速度，如果駕駛員高估其行駛速度，則行駛速度低于期望速度，可利用該原理來進行速度控制.Hunter等[15]發(fā)現(xiàn)，橫向標線和邊緣線都能夠降低車速，同時等間距逐漸減小的邊緣線減速效果強于等間距逐漸減小的橫向標線,白天減速效果好于夜間.Gates等[16]研究表明，邊緣率長期降速效果低于短期效果，減速標線設(shè)計可采用等間距、逐段縮小間距和逐條縮減間距三種設(shè)計理念.劉兵[17]通過模擬實驗得出當邊緣率小于2 Hz，或大于32 Hz時，駕駛員會出現(xiàn)速度低估，邊緣率在4～16 Hz時，實驗者對速度產(chǎn)生了高估.

隧道視覺實驗研究 Martens等[18]指出駕駛員在進入隧道時，照度劇烈過渡，難以感知到前面的車輛或障礙物，導致視覺誘導受限，往往導致追尾等交通事故增加，并建議合理設(shè)置隧道入口段的對比度.Katja等[19]實驗表明，隧道內(nèi)駕駛員注視點會較長時間離開道路，淺色的側(cè)墻更為安全.潘曉東等[20]研究表明：在長隧道側(cè)墻設(shè)置10～20 m間距矩形圖案可增加速度感.鄭晅等[21]通過室內(nèi)模擬試驗，得出隧道環(huán)境亮度安全臨界閾值為5 cd/m2.胡江碧等[22]通過行車試驗，得出隧道入口安全舒適照明亮度折減系數(shù)比現(xiàn)行標準高.杜志剛等[23]試驗表明，多數(shù)山區(qū)公路隧道入口樣本存在視覺瞬時盲期，證實黑洞效應(yīng)的存在；同時模擬實驗表明，低照度條件下，公路隧道中部速度低估接近30%，也從實驗上證實了時空隧道效應(yīng).

3 高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的研究

為了保障隧道交通安全，根據(jù)《公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范》(1999)規(guī)定“超過100 m長度”即設(shè)置照明，這也產(chǎn)生很高的照明費用，2013年統(tǒng)計表明全國公路隧道每年發(fā)生的耗電費用高達264億元.因此一些隧道照明節(jié)能技術(shù)也相繼被推出，逆光照明技術(shù).即從被照射物體的背面進行照明，從而提高目標的背景亮度，使之更容易辨認；瑞士大多公路隧道均采用此種照明方式[24].LED光源照明.由于LED隧道燈具有高光效、長壽命、易配光、智能調(diào)控等優(yōu)點，近年來也嘗試采用LED燈改善隧道照明.最新的《公路隧道照明設(shè)計細則》(JTG D702-2014)規(guī)定LED燈、逆光照明方式用于隧道內(nèi)基本段照明時，亮度標準可以適當降低.

逆反射照明是通過逆反射材料增加障礙物的局部亮度及對比度，從而提升障礙物的視認性.相對于傳統(tǒng)照明而言，逆反射照明是一種高效節(jié)能的照明方式.逆反射概念是指反射光線從靠近入射光線的反方向向光源返回的反射.利用光的逆反射原理，通過人工技術(shù)合成，就形成了實現(xiàn)光線逆反射效果的逆反射材料.逆反射照明技術(shù)最大特點是充分利用車輛前燈的亮光，通過逆反射材料的表面結(jié)構(gòu)，為駕駛員感知，有利于在低照度環(huán)境下，提高安全設(shè)施的視認性，見圖2.Joceline Rogé等[25]通過研究低照度下汽車與摩托車相撞發(fā)現(xiàn)，采用高對比度具逆反射性能的彩色路面能夠顯著增強摩托車的可見性，同時提高汽車駕駛員的視距.

圖2 公路逆反射原理示意圖

2015年貴州省交通運輸廳在《貴州省高速公路勘察設(shè)計指導意見》(交建設(shè)[2015]46號)中指出：隧道內(nèi)反光環(huán)具有邊界輪廓清晰，行車誘導效果好的特點，能降低隧道照明用電量.同時四川、浙江也開展了相應(yīng)公路隧道反光環(huán)試驗段.運用了反光環(huán)技術(shù)的少數(shù)高速公路隧道，進一步降低了開燈率(有些則全部關(guān)閉).萬紅亮等[26]研究表明，在25%，50%，100%亮度水平條件下，高頻信息(見圖3，4～8 Hz，路側(cè)立面標記線)、低頻信息(0.5～2 Hz，豎向半環(huán)形白色標線)能降低速度錯覺與反應(yīng)時間，有利于交通安全.

圖3 公路隧道多頻標線系統(tǒng)改善方案示意圖

4 現(xiàn)有研究存在的問題及發(fā)展趨勢

1) 公路隧道光環(huán)境駕駛員速度錯覺、距離錯覺閾值未能確定 不良的公路隧道光環(huán)境容易誘發(fā)較大的速度錯覺、距離錯覺，對行車安全極為不利，因此亟須確定公路隧道光環(huán)境合理的速度錯覺、距離錯覺水平(閾值)，以確保行車安全，同時對隧道照明及交通工程設(shè)施提供指導作用.

2) 公路隧道環(huán)境與速度錯覺、距離錯覺的之間定量關(guān)系未能建立 國內(nèi)外研究也得出不同邊緣率信息刺激下駕駛員容易出現(xiàn)速度錯覺，同時也對不同隧道照明條件駕駛員眼動行為進行了實驗研究.但未能建立低照度公路隧道環(huán)境視覺參照系與駕駛員視錯覺(速度錯覺、距離錯覺)之間定量關(guān)系.

3) 缺乏基于整體視覺參照系的車速控制、車距保持方法的系統(tǒng)研究 現(xiàn)有道路安全實驗表明：對于4～16 Hz邊緣率會出現(xiàn)較大的速度高估，會造成駕駛員恐慌情緒，對于行車安全極為不利.同時現(xiàn)有研究集中于利用局部邊緣率改善速度知覺，對于方向感、距離感研究少，也導致駕駛員熟悉局部信息后，敏感程度下降，長時控速效果降低，且容易誘發(fā)疲勞.因此亟須從整體視覺參照系及長時效應(yīng)的角度來進行改善.

4) 隧道反光環(huán)、輪廓帶改善方法突破現(xiàn)有隧道照明規(guī)范，理論依據(jù)不足.隧道內(nèi)反光環(huán)、輪廓帶本質(zhì)而言也是一種低成本的逆反射技術(shù)，通過加強局部亮度、信息密度而加強隧道內(nèi)弱視覺參照系，給駕駛員提供更強的視覺參照，以減少駕駛員視錯覺(速度錯覺、距離錯覺).現(xiàn)有的隧道內(nèi)反光環(huán)、輪廓帶做法突破了相關(guān)規(guī)范的規(guī)定(設(shè)置反光環(huán)的隧道內(nèi)照明亮度值一般遠低于我國現(xiàn)行規(guī)范)，急需新的交通安全理論支撐.同時現(xiàn)有改善方法評價指標如何，是否會誘發(fā)超速行為及眩光？我國公路隧道種類眾多，隧道長度、寬度、線形條件，照明水平、設(shè)計車速也有較大差異；反光光環(huán)設(shè)置位置、間距、大小是否合理，能否進一步優(yōu)化？也缺乏系統(tǒng)性報告.

5 結(jié) 論

1) 公路隧道駕駛員視錯覺是交通事故的重要原因.從隧道外到隧道內(nèi)，照度、空間、參照物劇烈過渡，即從強視覺參照系(隧道外照度充分、空間廣闊、參照物多)劇烈過渡到隧道內(nèi)弱視覺參照系(照度不足、空間狹小、參照物少)，導致駕駛員難以適應(yīng)；駕駛員長期在隧道內(nèi)弱視覺參照系環(huán)境行駛，視覺信息刺激不足；均容易產(chǎn)生嚴重視錯覺(高估車距、低估跟車距離)，進而誘發(fā)超速，急剎車等行為，產(chǎn)生追尾及撞側(cè)墻的交通事故.

2) 基于視錯覺的隧道照明新理論.現(xiàn)行的隧道照明規(guī)范，主要依據(jù)是對停車視距范圍內(nèi)路面20 cm×20 cm×20 cm大小障礙物的準確辨識.可依據(jù)我國公路隧道主要事故原因(超速及剎車)、事故形態(tài)(追尾及撞側(cè)墻)，從對路面障礙物的準確視認轉(zhuǎn)變?yōu)閷β穫?cè)障礙物(緣石及側(cè)墻)及前車車距、本車速度的準確認知為基礎(chǔ).因此以事故預防為主，提出隧道照明新理論，實質(zhì)是重構(gòu)公路隧道視覺參照系：增強公路隧道內(nèi)弱視覺參照系，緩和隧道進出口視覺參照系劇烈過渡.

3) 基于視錯覺的公路隧道照明評價指標.高速公路超速70%以上為速度錯覺誘發(fā)，其次為距離錯覺.因此可以速度錯覺、距離錯覺、反應(yīng)時間為評價指標，以駕駛員對車速、車距及時準確的判斷為評價目標.

4) 低成本公路隧道照明與逆反射系統(tǒng)協(xié)同設(shè)置方法.隧道內(nèi)反光環(huán)、輪廓帶本質(zhì)而言是一種逆反射技術(shù)，通過加強局部亮度、信息密度而加強隧道內(nèi)弱視覺參照系，與輪廓標、路緣立面標記線、突起路標等共同給駕駛員提供更強的視覺參照，以減少駕駛員視錯覺(速度錯覺、距離錯覺).因此逆反射技術(shù)與主動照明協(xié)同設(shè)置，應(yīng)成為公路隧道照明的一種重要選擇，對中西部公路隧道運營更具典型意義.

[1]“7成開車人超速敗在“速度錯覺”,開車請常看時速表”.[EB/OL].http://news.xhby.net/system/2010/11/05/010849209.shtml.

[2]張文斌.知覺理論模型在中長隧道入口安全改善中的應(yīng)用[D]:武漢:武漢理工大學,2010.

[3]趙煒華,劉浩學.我國高速公路隧道照明問題研究[J].公路,2013(4):217-221.

[4]RANDALL W, GIBB. Visual spatial disorientation: revisiting the black hole illusion[J]. Aviation Space and Environmental Medicine,2007,78(8):801-808.

[5]趙煒華,劉浩學,趙建有,等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的駕駛員晝夜動態(tài)空間距離判識規(guī)律.中國公路學報,2010,23(2):92-98

[6]HAMMETT S T, LARSSON J. The effect of contrast on perceived speed and flicker[J]. Journal of Vision,2012,12(12):17-26.

[7]金治富.交通心理學[M].北京：中國人民公安大學出版社,2003.

[8]LAUCKNER M, BRANDENBURG S. Influence of basic environmental characteristics on driving speed[C]. Annual Meeting of the Human Factors and Ergonomics Society Europe Chapter: Human Factors-A view from an Integrative Perspective, Toulouse，2012.

[9]威肯斯,霍蘭茲.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.

[10]BUCHNER A, BRANDT M, BELL R, et al. Car backlight position and fog density bias observer-car distance estimates and time-to-collision judgments[J]. Human Factors,2006,48(2):300-317.

[11]SUH W, PARKPYJ, PARK C H, et al. Relationship between speed, lateral placement, and drivers’ eye movement at two-lane rural highways[J]. Journal of Transportation Engineering,2006,132(8):649-653.

[12]程國柱,胡立偉,韓娟.高速公路駕駛員晝夜感知速度變化規(guī)律[J].東南大學學報(自然科學版):2012,42(3):548-551.

[13]RANNEY T A, SIMMONS L A, MASALONIS A J. Prolonged exposure to glare and driving time: effects on performance in a driving simulator[J]. Accident Analysis Prevention,1999,31(6):601-610.

[14]CAMPBELL J L, RICHARRD C M, BROWN J L. Human factors guidelines for road systems, chapter 17: speed perception, speed choice, and speed control,nchrp report 600c[R]. Washington D C: Transportation Research Board,2010.

[15]HUNTER M, BOONSIRIPANT S, GUIN A, et al. Evaluation of effectiveness of converging chevron pavement markings in reducing speed on freeway ramps[J]. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board,2010,2149(1):50-58.

[16]GATES T J, QIN X, NOYCE D A. Effectiveness of experimental transverse-bar pavement marking as speed-reduction treatment on freeway curves[J]. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board,2008(1):95-103.

[17]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.

[18]MARTENS M H, KAPTEIN N A. Effects of tunnel design characteristics on driving behaviour and traffic safety: a literature review[R]. TNO-report, TM-97-B005,1997

[19]KATJA K, CHRISTER A. The impact of tunnel design and lighting on the performance of attentive and visually distracted drivers[J]. Accident Analysis and Prevention,2012,47:153-161.

[20]宋子璇,潘曉東.基于側(cè)墻效應(yīng)的隧道行車安全評價基礎(chǔ)研究[J].公路工程,2010,35(3):10-15.

[21]鄭晅,李雪,丁婷,等.公路隧道入口環(huán)境亮度安全臨界閾值分析[J].浙江大學學報(工學版),2015,49(2):360-365.

[22]胡江碧，李然,馬勇.高速公路隧道入口段照明安全閾值評價方法[J].中國公路學報.2014，27(3)：92-99.

[23]DU Z G, ZHENG Z J, ZHENG M,et al. Drivers’ visual comfort at highway tunnel portals: a quantitative analysis based on visual oscillation[J]. Transportation Research Part D: Transport and Environment,2014,31(8):37-47.

[24]王少飛,涂耘,鄧欣,等.論公路隧道照明節(jié)能[J].照明工程學報,2012,23(3):106-113.

[25]JOCELINE R, EVGUENI D, FABRICE V. Low conspicuity of motorcycles for car drivers dominant role of bottom-up control of visual attention or deficit of top-down control?[J]. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society,2012,54:14-25.

[26]WAN H L, DU Z G. Speed control method for highway tunnel safety based on visual illusion[J]. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board,2015(1):1-7.

New Research on Improvement Research of Highway Tunnel Based on Visual Illusion

DU Zhigang1)XU Wanwan1)MENG Shuang1)LI Pingfan2)

(WuhanUniversityofTechnology,SchoolofTransportation,Wuhan430000,China)1)(TrafficManagementResearchInstituteoftheMinistryofPublicSecurity,Wuxi214036,China)2)

The rate of China’s highway tunnel lighting in operation is generally low, which is commonly less than 40% of the national standard value and far below the national standard. There is significant contradiction between energy saving of tunnel lighting and traffic safety, and it is always leading to serious visual illusion. Drivers will underestimate the driving speed, and overestimate the car-following distance. As a result, over-speed behaviors and accidents like rear-end collision or hitting the side wall may occur. This paper summarizes the research on the correlation between visual illusion and road environment, and new developments of road tunnel lighting (focusing on reflective method). The main conclusion is drawn that the substance of Time-tunnel effect and Black-hole or White-hole illusion in highway tunnel is a serious visual illusion. The weak visual reference system in tunnels is the main reason that induces serious visual illusion and causes serious traffic accidents in tunnel environment. Finally, the new theory and evaluating indicator of tunnel lighting based on visual illusion, low-cost tunnel lighting method are discussed in this paper.

highway tunnel; visual illusion; traffic safety; lighting energy saving

2017-01-14

*國家自然科學基金資助(51578433)

U453.7

10.3963/j.issn.2095-3844.2017.02.002

杜志剛(1977—)：男，博士，教授，主要研究領(lǐng)域為交通運輸規(guī)劃與管理