CN105045397B - 隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，包括a.构建不同照度条件下隧道内的虚拟环境，使驾驶员在所述虚拟环境中模拟汽车驾驶；b.采集虚拟环境中不同照度条件下进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，并统计虚拟环境分段距离的照明覆盖区域以及不同覆盖区域的亮度状况；c.将采集的行为信息进行分析量化，结合隧道内分段距离的照明覆盖，判断隧道内不同照度对行车安全性的影响；本发明利用虚拟现实技术和眼动仪的结构原理，建立了测试在役隧道运营安全性影响的虚拟现实实验平台，无需到实际运营隧道中对不同照度进行直接测试，并且能够提高运营隧道不同照度分级及对行车安全性影响评估的效率。

Description

隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法

技术领域

本发明涉及隧道工程，尤其涉及一种隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法。

背景技术

随着我国经济水平的不断提高，汽车行业发展迅猛，车辆密集化、行车高速化、轿车家庭化和驾驶员非职业化已经是发展的必然趋势。但是由于车辆数量和驾驶人数的迅速增加，交通事故率逐年上升，行车安全问题已经得到了人们的广泛关注。隧道作为埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道为人们带来交通便利的同时，由于隧道内能见度低，严重的影响了驾驶员的判断和操作能力，给人们带来的一定的风险，统计表明，由于隧道入口段和出口端，隧道内外亮度存在较大差异，使驾驶员产生白洞和黑洞效应，隧道内发生交通事故的几率远远大于洞外路段，一般情况下，在进入隧道口200-400m的地方更容易发生交通事故。

在隧道内，任何一个元素都可能会影响隧道的正常运营，尤其是隧道内的照明环境对安全性的影响很大，传统的运用数学模型方法对交通行为进行理论分析存在很大的难度，而现场实证，又受到实际场景的条件限制且存在安全问题。目前，对于隧道照度影响下的行车安全性的测定主要依靠实地勘测，由于隧道行车环境的影响并不能准确测定，从而不能对隧道不同照度条件下安全行车作出正确的指导措施。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，以解决上述问题。

本发明提供的隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，包括

a.构建不同照度条件下的隧道内的虚拟环境，使驾驶员在所述虚拟环境中模拟汽车驾驶；

b.采集虚拟环境中不同照度条件下进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，并统计虚拟环境分段距离的照明覆盖区域以及不同覆盖区域的亮度状况；

c.将采集的行为信息进行分析量化，结合隧道内分段距离的照明覆盖，判断隧道内不同照度条件下对行车安全性影响。

进一步，步骤c还包括：

c1.统计驾驶员在不同照明覆盖区域下的行为信息，并将行为信息分为不同的等级；

c2.统计虚拟的隧道环境中的照明覆盖区域，根据照明覆盖区域的亮度情况进行分级；

c3.将行为信息等级和照明覆盖区域的亮度情况等级匹配对应，确定隧道虚拟环境的行车安全性，其中，行车安全性也具有不同的安全等级。

进一步，步骤b中所述的驾驶员的行为信息包括驾驶员的注视信息和驾驶员的动作信息。

进一步，所述驾驶员的注视信息包括注视持续时间、注视时间百分比、平均注视时间、注视次数百分比、扫描眼动平均速度和瞳孔面积大小；所述驾驶员的动作信息为驾驶员改变车辆行驶状态的操作信息。

进一步，所述驾驶员的动作信息包括改变行驶方向、车辆加速、车辆减速和驻车信息。

进一步，步骤a还包括通过虚拟环境呈现设备构建汽车驾驶的虚拟环境，所述虚拟呈现设备用于模拟出隧道内不同照度的虚拟环境。

进一步，所述步骤c1中的安全级别包括：良好、一般、严重和特别严重。

进一步，步骤c3还包括，将驾驶员的行为信息按评分划分为安全、一般、危险和非常危险四个级别，并与运营隧道的安全级别进行一一匹配，根据采集的驾驶员行为信息级别判定隧道的照明安全性。

进一步，步骤b还包括通过采集单元采集处于虚拟环境中进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，所述采集单元包括眼动仪和传感器组。

进一步，步骤a还包括采用六自由度运动平台还原虚拟环境中汽车的运动。

本发明的有益效果：本发明利用虚拟现实技术和眼动仪的结构原理，建立了测试运营隧道内不同照度对行车安全性影响的虚拟现实实验平台，无需到实际运营的隧道中对不同照度进行直接测试，并且能够提高运营隧道不同照度条件下对行车安全性影响的评估效率，实现了在虚拟运营隧道场景中定量测试不同照度下对隧道运营功能性和安全性的影响，为运营隧道不同照度分级评价提供了一种高效、节能的新方法，大大减少了人力和物力成本，提高了测试的准确性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的原理示意图。

如图1所示，本发明中的隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，包括

a.构建不同照度条件下的隧道内的虚拟环境，使驾驶员在所述虚拟环境中模拟汽车驾驶；

b.采集处于对应不同照度的虚拟环境中进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，并统计虚拟环境分段距离的照明覆盖率；

c.将采集的行为信息进行分析量化，结合隧道内分段距离的照明覆盖，判断隧道内不同照度的安全性。

步骤c还包括：

c1.统计驾驶员在不同照明覆盖区域下的行为信息，并将行为信息分为不同的等级；

c2.统计虚拟的隧道环境中的照明覆盖区域，根据照明覆盖区域的亮度情况进行分级；

c3.将行为信息等级和照明覆盖区域的亮度情况等级匹配对应，确定隧道虚拟环境的行车安全性，其中，行车安全性也具有不同的安全等级。

在本实施例，照明覆盖区域是指隧道内的不同照明位置，比如入口段、出口段以及中间段，通过隧道内的照明覆盖区域的亮度状况可以反应驾驶员的行为信息，也就是说，根据不同的亮度状态以及行为信息来确定行车安全性，也可以根据虚拟环境下的行车安全性以及照明覆盖区域来指导实际隧道中的照明亮度的分布状况。

本实施例中，将行为信息分为：轻微行为信息、一般行为信息、严重行为信息以及特别严重行为信息，各等级的行为信息是注视信息和动作信息的变化量作出的，比如，将油门、刹车以及方向盘的变化量和注视信息变化量分为四个区间段，即A-B,B-C,C-D以及D-E，其中，A＜B＜C＜D，不同照明覆盖区域的亮度情况也分为四个等级，包括亮度正常、亮度较低、亮度非常低以及无照明覆盖。当亮度正常时，行为信息位于区间A-B，那么此时行车为安全，一般A取值为0；当亮度较低时，行为信息位于区间B-C，那么此时行车为较为安全，但是需要驾驶员注意；当亮度非常低时，行为信息位于区间C-D，那么此时行车危险，需要立即终止隧道运营；当无照明覆盖时，此时行为信息的区间为D-E，则此时行车极为危险，需要立即终止隧道运营，并立即对隧道内的照明设施进行抢修，以免出现交通事故。由于在模拟环境中，没有其他车辆的影响，因此，行为信息与不同照明覆盖区域的亮度情况具有一一对应关系，从而能够准确反映不同照度条件下对行车安全的影响。

本发明利用虚拟现实技术，构建用于汽车驾驶的虚拟环境和用于驾驶的车辆，产生“汽车-驾驶员-隧道”的闭环系统，在这一闭环系统中驾驶员模拟驾驶汽车，可根据运营隧道场景中出现的不同照度的虚拟视景、场景音效和车辆的运动仿真等虚拟环境，使驾驶员沉浸到这一环境中，并根据虚拟场境中产生的触觉，听觉和视觉，变换相应的驾驶动作，使得虚拟驾驶车辆的位置在行驶环境中不断变化，以产生驾驶员和虚拟环境的交互，通过对驾驶员行为信息和车辆的运动情况，判定运营隧道内不同照度条件下对行车安全性的影响。

在本实施例中，步骤a还包括通过虚拟环境呈现设备构建汽车驾驶的虚拟环境，所述虚拟呈现设备用于模拟出隧道内不同照度的虚拟环境。

步骤b中所述的驾驶员的行为信息包括驾驶员的注视信息和驾驶员的动作信息。

在本实施例中，步骤a还包括通过虚拟环境呈现设备构建汽车驾驶的虚拟环境，所述虚拟环境包括虚拟视景、场景音效和车辆运动仿真。所述虚拟呈现设备用于模拟出不同的隧道内不同照度的虚拟环境。本实施例采用Uni ty 3D软件平台，用于隧道内不同照度的虚拟场景的设计，人与虚拟环境进行交互等应用开发，与虚拟现实外围设备的通信和控制，虚拟呈现设备主要包括立体折幕和视频头盔，通过虚拟呈现设备构建一个3D虚拟环境。

在本实施例中，步骤b中所述的驾驶员的行为信息包括驾驶员的注视信息和驾驶员的动作信息。基于隧道路段环境特点、事故特征以及驾驶员动态视觉特性，利用眼动仪记录驾驶员眼动数据，通过对眼动行为的分析，有效量化驾驶员的眼动行为，有利于找到驾驶员的行为规律，再结合驾驶员做出相应眼动时隧道内的虚拟环境，并以此为运营隧道内不同照度病害对行车安全影响评估提供了新的实验方法。优选地，本实施例中的驾驶员的注视信息包括注视持续时间、注视时间百分比、平均注视时间、注视次数百分比、扫描眼动平均速度和瞳孔面积大小；所述驾驶员的动作信息为驾驶员改变车辆行驶状态的操作信息，根据上述参数进行综合比较，就可以准确的判断驾驶员在行驶过程中的注意力受到影响的程度。在本实施例中，将隧道分成若干段，统计每一段距离的照明覆盖情况，因为隧道内照明设备损坏是具有随机性的，因此隧道内的照明情况是随机分布的，很有可能出现一段距离内，损坏的照明设备较多，导致一段距离内可见度非常低，因此将单位距离内的照明情况与量化的行为信息相结合，可以使判定的结果更加准确。

在本实施例中，所述驾驶员的动作信息包括改变行驶方向、车辆加速、车辆减速和驻车信息，通过传感器组分别采集上述信息，优选地，可以通过压力传感器采集刹车和油门踏板信息，通过位移传感器采集方向盘转动信息，并通过车载电脑中的车辆运行数据进行综合比较，本领域技术人员可以通过多种方法手段实现上述的采集目的，在此不再赘述。

在本实施例中，能实现在自主研发的虚拟运营隧道场景中定量测试不同照度对隧道运营功能性和安全性的影响，为运营隧道不同照度分级评价提供了一种高效、节能的新方法，完成不同照度对隧道运营安全性影响的测试，也可以根据测试的结果，重新制定隧道不同照度情况评价标准或对现有的评价标准进行完善。

在本实施例中，测试不同照度的装置包括输入单元、输出单元、主控单元、用于模拟出隧道内不同照度的虚拟环境呈现单元、用于采集驾驶员行为信息的采集单元和用于驾驶员与虚拟场景进行交互的交互单元。

所述虚拟环境呈现单元和采集单元分别于主控单元连接，所述输入单元与主控单元的输入端连接，所述输出单元与主控单元的输出端连接。

所述虚拟环境呈现单元包括立体折幕和视频头盔，所述立体折幕和视频头盔分别与主控单元连接。

所述采集单元包括用于采集驾驶员注视信息的眼动仪和用于采集动作信息的传感器组。

所述输入单元包括方向盘、油门和制动器，所述输出单元包括六自由度运动平台用于还原虚拟环境中汽车的运动。

所述交互包括光学位置追踪器、手持终端和驾驶模拟器。

通过上述方法为运营隧道内不同照度病害对行车安全影响评估提供了一种新的实验方法，为研究预防和减轻交通事故提供了新的手段。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，其特征在于：包括

a.构建不同照度条件下的隧道内的虚拟环境，使驾驶员在所述虚拟环境中模拟汽车驾驶；

b.采集虚拟环境中不同照度条件下进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，并统计虚拟环境分段距离的照明覆盖区域以及不同覆盖区域的亮度状况；

c.将采集的行为信息进行分析量化，结合隧道内分段距离的照明覆盖，判断隧道内不同照度的安全性；

步骤b中所述的驾驶员的行为信息包括驾驶员的注视信息和驾驶员的动作信息；所述驾驶员的注视信息包括注视持续时间、注视时间百分比、平均注视时间、注视次数百分比、扫描眼动平均速度和瞳孔面积大小；所述驾驶员的动作信息为驾驶员改变车辆行驶状态的操作信息；

步骤c还包括：

c1.统计驾驶员在不同照明覆盖区域下的行为信息，并将行为信息分为不同的等级；

c2.统计虚拟的隧道环境中的照明覆盖区域，根据照明覆盖区域下的照度情况进行分级；

c3.将行为信息等级和照明覆盖区域的照度情况等级匹配对应，确定隧道虚拟环境的行车安全性，其中，行车安全性也具有不同的安全等级；

所述驾驶员的动作信息包括改变行驶方向、车辆加速、车辆减速和驻车信息。

2.根据权利要求1所述的隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，其特征在于：步骤a还包括通过虚拟环境呈现设备构建汽车驾驶的虚拟环境，所述虚拟环境呈现设备用于模拟出隧道内不同照度条件下的虚拟环境。

3.根据权利要求1-2任一权利要求所述的隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，其特征在于：步骤b还包括通过采集单元采集处于虚拟环境中进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，所述采集单元包括眼动仪和传感器组。

4.根据权利要求1所述的隧道内照明环境对在役隧道运营安全性影响的测试方法，其特征在于：步骤a还包括采用六自由度运动平台还原虚拟环境中汽车的运动。