特長隧道內非充分照明環(huán)境對駕駛員的生理影響研究.pdf

1、我國是一個多山的國家，75％左右的國土是山地或重丘[1]，隧道工程在道路建設過程中因其具有縮短通行時間、全天候、對生態(tài)環(huán)境干擾影響小的優(yōu)點而受到廣泛重視，而且，公路隧道已逐漸成為山地或重丘地形環(huán)境中高等級公路建設不可或缺的重要組成部分。
　　公路隧道作為一種特殊的交通構造物，因其空間高度受限、縱深長，且空間寬度比常規(guī)公路小而形成了一個相對封閉的空間環(huán)境。在這樣一個封閉空間中，對光照環(huán)境的設置在理論上必須符合《規(guī)范》要求，而在實際運

2、行管理過程當中，完全按照《規(guī)范》要求的隧道照明產生的巨大能耗給隧道運營管理帶來了極大的壓力，因而在實際運行過程中，經常會在日常行車過程中采用低于設計照明要求的非充分照明來節(jié)約成本和維系日常運營。調查表明，多數隧道照明都會因為巨大的能耗壓力而處于非充分照明狀態(tài)，而這種非充分照明狀態(tài)正是導致高等級公路上的交通事故發(fā)生主要集中在隧道這一瓶頸路段的主要原因。因此，研究特長隧道內非充分照明環(huán)境對駕駛員的心理和生理影響，能夠進一步明晰公路隧道交通照

3、明環(huán)境的必要條件，從而在提高行車安全、進一步發(fā)揮公路交通人機環(huán)境系統(tǒng)有效性、降低隧道照明運行管理成本等方面發(fā)揮其應有的積極作用。
　　本文通過對特長隧道交通環(huán)境中實時動態(tài)照度分布實驗，分析了隧道內照明環(huán)境基本狀況，確定了特長隧道內非充分照明環(huán)境的基本特征;通過實駕實驗初步分析非充分照明環(huán)境對駕駛員的生理指標的影響，并通過實驗過程中采集的心電及眼動信號的敏感性分析確定本實驗研究的心電及眼動指標;運用心率變異分析方法對實駕實驗中的駕駛

4、員心電信號進行分析，進一步深入研究特長隧道內非充分照明環(huán)境對駕駛員生理反應的影響;基于生理學角度對各實驗駕駛員進行分析，探討特長隧道內非充分照明環(huán)境卞駕駛員的眼動變化特性;根據眼動與心電變化的共同之處并加以分析，確定特長隧道內非充分照明環(huán)境對駕駛員產生的生理變化共性規(guī)律，提出隧道光環(huán)境建設的具體思路和想法。
　　研究結果表明，在特長隧道內非充分照明環(huán)境對不同速度下駕駛員的生理影響存在一定差異，主要表現為以下幾個方面:
　　(

5、1)通過對秦嶺終南山隧道內照明狀況實測與分析，得出兩個通行方向隧道的實際照明環(huán)境與《規(guī)范》及隧道設計照明要求存在較大差距，其中入口段照度差距比為1/7.425（雙向均值），中間段差距比為1/8.8（雙向均值），出口段差距比為1/4.205（雙向均值），該隧道的非充分照明環(huán)境特性顯著。
　　(2)在非充分照明環(huán)境下，通過HRV指標的綜合分析得出:在低速(60km/h)狀態(tài)下，駕駛員普遍表現出穩(wěn)態(tài)區(qū)間內的心生理壓力上升，產生了不同程度

6、的生理緊張情緒，且駕駛員的駕齡、駕駛經驗、環(huán)境熟悉程度越高，其生理壓力的差異性表現越小;在高速(80km/h)狀態(tài)下，駕駛員在穩(wěn)態(tài)區(qū)間內的心生理壓力波動變化加劇，對自身生理變化的綜合控制能力存在較為明顯的個體差異;不同速度下，受駕駛員對自身生理變化的綜合控制能力影響，駕駛員的生理適應性表現不同，駕駛員的駕齡、駕駛經驗、環(huán)境熟悉程度等外在因素影響微弱。
　　(3)在非充分照明環(huán)境下，通過對駕駛員眼動指標綜合分析得出:在隧道出入口段，

7、駕駛員對黑洞效應和白洞效應的生理適應性存在差異，入口暗適應時間短于出口明適應，速度越大，差異越小;眨眼時間在低速和高速狀態(tài)下的趨勢變化及結論基本一致，有80％的駕駛員表現為穩(wěn)定區(qū)間內變化，說明了非充分照明環(huán)境下，眨眼時間對多數駕駛員的心生理變化表現不明顯;在低速狀態(tài)的瞳孔直徑均值小于高速狀態(tài);低速(60km/h)行車條件下，掃視幅度多表現出間歇性的連續(xù)上升和下降變化，這種變化說明了駕駛員在隧道內行車時產生了一定的生理壓力，且在面對壓力的

8、自我調節(jié)過程有明顯的階段性狀態(tài)調整表現，結合HRV分析結果，得出階段性狀態(tài)調整與交感神經活性增強有關;高速(80km/h)行車條件下，駕駛員的掃視幅度的范圍和幅度變化規(guī)律與瞳孔直徑變化一致，階段性狀態(tài)調整表現變弱，迷走神經活性增強。
　　因此，秦嶺終南山隧道內的非充分照明環(huán)境在低速行車狀態(tài)下對駕駛員的生理影響不大，而在高速行車狀態(tài)下則產生了一定的影響，基于此，提出以下幾點建議:
　　(1)在非充分照明環(huán)境下，進一步加大出入口