论文总字数：33846字

摘 要

由于隧道入口光线强度变化，驾驶员容易产生视觉滞后，反应时间增加的现象，从而影响行车安全。根据事故数据分析可知，隧道入口过渡段事故多发，事故危害程度大，所以研究公路隧道入口的安全至关重要。

本文首先结合国内外研究现状，对隧道入口过渡段及驾驶员特性进行分析，选定瞳孔面积变化速率作为其安全评价指标。接着结合室外驾驶试验与室内模拟仿真试验，通过配对T检验验证了室内试验数据的有效性，分析认定照度变化率与车辆行驶速度是隧道入口驾驶员行车安全的主要影响因素。

然后，本文利用试验所得数据建立了瞳孔面积变化速率关于照度变化率与车辆行驶速度的二元线性回归模型，并分析了模型的拟合程度。基于回归模型，给出了隧道入口段照度安全过渡的建议值。

最后，总结分析了目前国内隧道入口段采用的减光措施，从瞳孔面积变化速率安全阈值出发，对生态减光棚及遮光棚进行了比较，发现生态减光棚隧道入口段光照度的变化更符合驾驶员的瞳孔安全变化速率，并由此提出了基于驾驶员视觉安全的减光棚设置技术方案。

关键词：隧道入口过渡段；安全指标；瞳孔面积变化速率；隧道照明；减光构筑物

Abstract

Because of the change of light intensity at tunnel entrance, drivers are prone to visual lag and reaction time increase, which affects driving safety. According to the analysis of accident data, accidents occur frequently in the transitional section of tunnel entrance, and the degree of damage is great. Therefore, it is very important to study the safety of highway tunnel entrance.

Firstly, combined with the research status at home and abroad, this paper analyzed the transitional section of tunnel entrance and driver characteristics, and selected the pupil area change rate as its safety evaluation index. Then, combined with outdoor driving test and indoor simulation test, the validity of indoor test data is verified by paired T test. It is concluded that illumination change rate and vehicle speed are the main factors affecting the driving safety of tunnel entrance drivers.

Then, the binary linear regression model of pupil area change rate with respect to illumination change rate and vehicle speed is established by using the experimental data, and the fitting degree of the model is analyzed. Based on the regression model, the recommended values for the safe transition of illumination at tunnel entrance are given.

Finally, the paper summarizes and analyses the measures of reducing light adopted at the entrance of tunnels in China at present. Based on the safety threshold of pupil area change rate, it compares the ecological dimming shed with the shade shed. It is found that the change of light intensity at the entrance of the tunnel in the ecological dimming shed is more in line with the change rate of driver's pupil safety. Based on this, the technical scheme of setting up the dimming shed based on driver's visual safety is put forward.

Keywords: transition section of tunnel entrance; safety index; change rate of pupil area; tunnel lighting; dimming structure

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 论文研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 4

1.2.1 国外研究现状 4

1.2.2 国内研究现状 5

1.3 研究现状分析及问题提出 8

1.4 主要研究内容 8

1.5 关键技术路线 9

1.6 本章小结 9

第二章 隧道入口过渡段安全性评价指标 11

2.1 隧道入口过渡段特性分析 11

2.1.1 黑洞效应 11

2.1.2 视觉滞后现象 11

2.1.3 视觉震荡现象 11

2.1.4 研究区域 12

2.2 驾驶员特性分析 12

2.2.1 眼动的基本形式 12

2.2.2 基于眼动参数的安全评价指标 13

2.3 本章小结 14

第三章 室内外实验设计及一致性分析 15

3.1 实车试验 15

3.1.1 驾驶环境 15

3.1.2 试验人员 16

3.1.3 试验车辆及仪器 16

3.1.4 试验步骤 19

3.2 模拟仿真实验 21

3.2.1 驾驶环境 21

3.2.2 试验人员 21

3.2.3 试验仪器 22

3.2.4 试验步骤 24

3.3 模拟仿真实验与实车试验眼动参数相关一致性分析 25

3.3.1 配对样本T检验介绍 25

3.3.2 瞳孔面积一致性检验 26

3.3.3 瞳孔面积变化速率一致性检验 27

3.4 本章小结 28

第四章 数据分析及模型建立 29

4.1 瞳孔面积、瞳孔面积变化速率分析 29

4.2 隧道入口过渡段瞳孔面积变化速率、照度变化率、车速回归模型 30

4.2.1 瞳孔面积变化速率与照度变化率关系 30

4.2.2 瞳孔面积变化速率与车速的关系 32

4.2.3 模型的建立 33

4.3 建议的照度曲线 35

4.4 本章小结 35

第五章 基于生理反馈的隧道入口过渡段减光措施比较 36

5.1 减光措施介绍 36

5.1.1 植被减光 36

5.1.2 减光构筑物 36

5.2 基于瞳孔面积变化速率的减光措施比较 37

5.3 本章小结 38

第六章 结论与展望 39

6.1 研究结论 39

6.2 研究展望 39

参考文献 41

致 谢 44

绪论

论文研究背景和意义

“十一五”以来，我国高速公路建设持续高速发展，高速公路网在原本的“五纵七横”布局基础上已大致形成了“东网、中联、西通”的格局。交通运输部发布的《2018年交通运输行业发展统计公报》指出，截至2018年，我国高速公路总里程已达14.26万公里。与此同时，作为高速公路网的瓶颈路段，公路隧道的发展也日新月异，2018年末全国公路隧道多达17738处，总长1723.61万米，其中特长隧道1058处、470.66万米，长隧道4315处、742.18万米。

图1-1 我国公路隧道数及总长变化趋势图

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