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摘要：日本对白天隧道入口亮度的建议比CIE的建议要低得多，这一差异归因于日本的假设，即在引道上的某一点之后，驾驶员的眼睛越来越注视隧道入口。为了验证这一点，采用角膜反射式眼球标记仪对接近隧道入口的司机的眼球运动进行了研究。结果表明，固定点的概念是有效的，避免了确定CIE“适应点”的困难。对可能妨碍驾驶员眼睛适应的条件进行了调查，并提出修改建议以适应这些条件。
隧道入口照明——固定点和其他因素对确定要求的影响
1引言
Schreuderl比较了各国采用的隧道入口照明的不同概念。他特别关注日本建议和CIE建议草案之间的比较。他明确表示，这两套独立起草的建议，除某些例外情况外，是一致的。最重要的区别是进入区亮度的比值，即“户外亮度”和阈值区的推荐亮度。
经过各种调查，结果表明，在相同的实验条件下，CIE和日本建议所依据的实验结果4gt;516是一致的。Schreuder还指出，尽管这两组建议基于非常相似的研究结果，但由于对适应点的位置存在分歧，因此存在差异。自适应点是指由于前方有相对黑暗的隧道入口，驾驶员眼睛的自适应状态开始改变的道路上的点。
2讨论CIE和日本建议之间的差异
2.1假设
关于司机接近隧道入口的视觉行为的假设。
CIE建议做出以下假设：（a）引道接近段，驾驶员的眼睛适应“室外亮度”。这估计为在行进方向2 x 10°的立体角内，以及在距山区和建成区隧道入口250 m、150 m和50 m的距离内，部分视场的亮度加权平均值。（b）驾驶员眼睛的初始适应状态保持不变，直到达到适应点。（c）对于正常高度的隧道口，自适应点与隧道入口之间的距离，即自适应距离约为25 m。（如果隧道口的高度增加，则应用的适应距离也可增加。）
采用上述假设，根据实验结果得出建议的亮度，通过用室外亮度替换适应亮度，显示适应亮度（而非室外亮度）与洞内感知给定物体所需亮度之间的关系。日本的建议基于以下假设：（d）在接近的初始阶段，驾驶员的眼睛适应室外亮度。（e）从某一点开始，驾驶员的眼睛适应相对黑暗的隧道，仍在通道上，此时驾驶员开始将其视觉注意力由前方的隧道入口转到集中到固定点。（f）到隧道入口的距离，即“固定点“是150米或着更多，取决于驾驶员何时第一眼看到隧道入口。
采用这些假设，推荐的亮度是从实验结果中得出的，实验结果显示初始适应亮度与隧道中感知给定物体所需亮度之间的关系，表示为在隧道入口从观察者开始集中其视觉注意力的那一刻起时间的函数。用室外亮度代替初始适应亮度。
CIE的假设（a）和日本建议的假设（d）被各种研究者广泛接受。假设（b）尚未通过实验验证。假设（e）已经间接地得到证实，如Schreuder所示，所提供的亮度被确定为观察者眼睛的适应亮度的函数，并且所提供的亮度从观察者开始将其视觉注意力集中在隧道上前面入口的那一刻起开始下降。如Narisada等人的发现。
Schreuder指出了假设（c）和（f）之间的差异，并在上文中进行了说明。
2.2适应点和固定点
这两个术语的定义清楚地表明，固定点的概念与适应点的概念截然不同。即使固定点的位置等固定距离可以精确确定，但并不意味着适应点也可以确定。理论上讲，后者在隧道照明中具有重要意义。但在实际应用中，由于其在实际行驶和交通条件下的位置不易找到，应用起来比较困难。利用照明模拟器对该问题进行了研究。其设计目的是在观察者前方均匀明亮的视野中突然呈现一个矩形“隧道入口”，从150 m或200 m（即观察前假定的固定距离）的距离观察时，其外观尺寸为5 m x 10 m，允许有足够的预适应时间。预适应期间，隧道入口几乎看不见。从观察者看到隧道入口的那一刻起，模拟入口就自动地逐渐扩大，就像从通道接近隧道入口时看到的那样。在这些条件下，将要看到的物体意外地出现在它们的“隧道”中，持续0.5秒。为了感知测试物体，观察者必须在每次观察期间将其视觉注意力持续集中在隧道入口。因此，在这些实验中，模拟器迫使观察者在相同的预定固定距离（150 m或200 m）开始对隧道入口进行视觉固定。
仔细比较了两个固定距离的观察结果，没有发现显著差异。由此得出结论，所提供的亮度可以确定为观察者（即驾驶员）开始将其视觉注意力集中在前方隧道入口的时间的函数，前提是此时他离隧道不超过200 m。
这样避免了寻找适应距离的难度。固定位置而不是适应点，成为日本建议的基本特征。前面已经介绍了实验结果和由此开发的设计程序。观察期间观察者的6个眼球运动由眼球标记记录器进行检查，如下所述。观察者将注意力集中在模拟隧道入口（见第3.2.3节）。
本文的以下部分详细讨论了固定点。
2.3 隧道入口引道驾驶员的眼动特性
图1中靠近入口的驾驶员的眼球运动，取自Mourant和Rockweu1，根据Zell的工作，固定时间百分比由网格平方位置表示，作为一个新手驾驶员时间的函数。基于这些数据，舍德尔评论说，纳里萨达引入的固定点是“不相关和不现实的”。他认为司机在白天接近隧道入口的正常行为其特征不是集中在前方道路的某一部分上的视觉注意力，而是眼睛在多个程度上频繁快速地移动。然而，zell数据不能用来解释白天的正常驾驶行为，因为它与参加试验前驾驶经验不足三小时的新手有关。实验在不同的驾驶条件下进行了四次，每月一天，一个月一次，持续三个月。在图1中,获得数据的场合在图的左上角分别表示为“阶段1、2或4”。可以看出，第4阶段的眼球运动场比第1阶段或第2阶段的更加紧凑，表明眼球运动距离更小。这意味着，即使是一个只有10个小时经验的新手驾驶员，也已经表现出将视觉注意力集中在前方道路和场景的一部分的倾向。如图1第4阶段所示，该视觉浓度仅在6°的范围内。半圆形隧道入口所占的区域，最大宽度为10 m，最大高度为6 m，从入口道路上100 m的距离看，水平方向约为6°,垂直方向约为3.5°。此外，白天接近隧道入口的司机往往会将注意力集中在前方相对黑暗的隧道入口上，因为那里可能存在危险；他通常会观察开阔的道路和周边环境。其他研究人员也报告了这种眼球运动的变化。例如，在观看电视节目时，眼睛标记记录器记录的眼球运动模式，其中最有趣的部分位于屏幕中心附近。要比观察雷达屏幕时记录的更紧凑，在雷达屏幕上很难预测目标的位置。
3确定固定点的实验
确定固定点位置的实验进行了两种类型的观察：（a）直接观察通往隧道入口的实际道路上固定点的位置（系列1）；（b）在通往隧道入口的实际道路上使用眼动记录仪观察眼睛运动的实验。（2A和2B系列）。
3.1直接观察（系列1）
为了大致了解固定点的位置，在通往多个高速公路隧道的道路上进行了不同交通和天气条件下驾驶员行为的直接观察。在京都和东京之间的高速公路上，从两个方向到20个隧道的引道上进行了观测，距离约500公里。所有隧道入口处的照明装置产生的亮度约为50 cd/m2。两名熟练的男性观察员A和B被要求以55 km/h到100 km/h之间的规定恒速驾驶汽车，并说明他们开始将目光集中在前方隧道入口的时刻。
一位坐在司机旁边的实验人员用秒表测量了从司机说他已经开始把他的视觉注意力集中在隧道上到汽车通过隧道入口这段时间。根据保持的时间和行驶速度计算固定距离。
表1显示了20个隧道中每个隧道的两个观察员和两个行车方向的完整数据集。表中的空白处是观察者开始将注意力集中在前方隧道入口时没有通知实验者的地方，要么是因为前方有另一辆车，要么是因为连续隧道之间的距离太短。从数据中得出以下结论：（a）固定距离受行驶速度影响不大，如图3所示。（b）从每个观察者获得的相同行驶方向的数据中得出的平均固定距离在2%以内。两个行驶方向固定距离的四条累积频率分布曲线。并对两个观察者进行了构建和比较。他们之间的差别可以忽略不计。然而，有人指出，从Kajiwara到Yamato隧道（即从京都到东京的旅行）的平均固定距离比从相反方向旅行时大18%。最后，构建了所有组合数据固定距离的累积频率分布曲线，如图4所示。这表明，在87%的情况下，即使他们靠近另一辆车（见图2）驾驶员也开始将他们的视觉注意力集中在距离隧道入口超过150 m的前方隧道入口上。这些结果有可能受到安装入口照明水平的影响。接近这类旧隧道的司机将他们的视觉注意力集中在隧道入口，即使靠近另一辆车，因为隧道看起来很暗。
3.2接近高速公路隧道的驾驶员的眼球运动（2a和2b系列）
在实际驾驶和交通条件下，使用角膜反射式眼球标记记录仪将驾驶员的眼球运动与隧道入口透视图连续记录在胶片和录像带上。这在一般原理和结构上与先前论文中描述的仪器相似。这使得一个明亮的V形眼睛标记（其尖端显示了观察者眼睛的方向中心），可以叠加在观察者看到的拍摄场景上。
两名不知道实验真正目的的专业男性司机是观察者。如图5所示，用带子将眼球标记记录器的光学头固定在服务器的头上。
在2A系列观察中，其中一名观察者被要求以60 km/h到80 km/h之间的特定速度驾驶一辆汽车，行驶在苏塔和大津之间的一段高速公路上，沿着这段高速公路有五条隧道。在2b系列观测中，另一名观察者被要求在东京和窑子之间的一段高速公路上以70 km/h的恒定速度驾驶一辆小型公共汽车，沿着这段高速公路有10条隧道。所有观测都是在白天和晴天进行的。
在每次观察前，仔细调整电视监视器屏幕上的眼睛标记位置，使其与观察者所述的注意力中心位置一致。眼睛运动的记录总是从通道上距隧道入口约500 m处的一个点开始，并在隧道入口正下方的一个点终止。图6显示了从胶片上切下的一个场景。（请注意，使用眼线笔记录器录制的图片的质量有所降低，因为道路场景的图像通过一束光纤传输到电影摄像机或视频摄像机。）
3.2.1 2A系列观测数据分析
分析了电影胶片上记录的路况。用一台与电子计算机相连的专用仪器分析了叠加在路面上的眼睛标记的位置。这在驾驶员视为x-y坐标组合的道路透视图上打上了眼睛标记的位置。
图7是所获得数据的典型值。横坐标表示隧道入口和入口道路上获得基准点的点之间的距离。纵坐标以任意比例显示观察者注意力中心相对于隧道口横向中心的位移。这两条曲线在相同的任意比例上，从与横坐标相对应的隧道入口距离的入口道路上的一个位置，在观察者的眼睛处，显示出明显的右半宽、明显的左半宽和隧道入口的明显高度的变化。
没有眼睛标记表示驾驶员在眨眼时闭上眼睛，或在后视镜中观察时。所绘制的数据是从电影胶片上以12帧/秒的速度记录的原始数据中选择的。对于本次调查，只分析每三帧，即以三个剪切间隔分析胶片。因此，在由这两条曲线限定的区域内绘制的数据显示了观察者集中在隧道入口的点（如果前方没有车辆）。当记录图7时，前方没有车辆。
每个隧道的数据按以下方式进行分析。显示眼睛运动的一组数据如图7所示，当投影到屏幕上时，仔细观察每个道路场景，以及叠加在它们上的眼睛标记。固定时间的百分比计算为分析的电影切口总数n与分析涉及区域内绘制的眼睛标记数n2之间的比率，即n2/n x 100%。表2给出了四个隧道以这种方式计算的固定时间百分比。根据从隧道入口分别在150 m和200 m距离内的通路区域获得的数据计算固定时间百分比。如表2所示，在10号隧道获得的固定时间百分比相对较低，这是因为前方有车辆。距离200 m的数据在Kajiwara-2隧道或Ohtsu隧道，因为由于连续隧道之间的距离太小，入口不可见。
数据表明，如果前方没有其他车辆，驾驶员将大部分视觉注意力（大约80%的观察时间）集中在距离隧道入口150 m后的隧道入口。
3.2.2 2B系列观测数据分析
分析录像带上记录的2b系列观测的数据。每个眼睛标记的位置。仔细观察和分析了以60帧/秒的扫描速率拍摄并在电视屏幕上重现的记录道路场景。录像机的驱动方式使得每个视频场景都可以连续停止，以便进行静态分析。分析结果表明：（a）眼睛标记停留在某一点的最短时间为0.1-0.2秒。（b）在某些情况下，眼睛标记倾向于停留在道路现场的某个位置上相当长的一段时间（大于0.5秒），闪烁时除外（0.1-0.2秒）。此应用程序主要通向隧道入口、周围环境、路面、后视镜、车内仪表板和前面的任何车辆。眼睛标记连续停留在每个位置上的帧数分别按顺序计数。七个隧道的分析结果如图8所示。图中所示的距离是根据观测车的速度计算得出的（行驶速度约为70km/h，19.4m/s），所用录像机的扫描速率（60帧/s）和分析的帧数。
在一个方法范围内，每个位置的固定时间百分比分别计算为一个特定位置的累积固定时间（1.1）与分析中涉及的总观察时间（F2）之比（t1/t2x 100%），不包括闪烁时间。
表3给出了十条隧道中七条隧道的司机集中在隧道入口的固定时间百分比。其他三条隧道的入口没有获得数据，因为另一辆车正非常靠近前方，挡住了隧道入口主要部分的视野。表3所示的范围为0-100 m、0-150m等，是从隧道入口测量的进场道路的延伸段，在此段内计算了固定时间的百分比（这称为延伸范围）。从表3可以明显看出平均固定时间从0-300 m范围内的70%逐渐增加到0-100 m范围内的85%左右。
这意味着，一旦驾驶员开始将其视觉注意力集中在入口，在接近过程中，隧道入口的固定保持相当稳定。司机在0-150m延伸范围内行驶时，似乎也将注意力集中在隧道入口上，时间约为85%。分析表明，2b系列试验的结果与2a系列试验的结果一致。
3.2.3使用眼睛标记的模拟器
使用眼睛标记记录器的照明模拟器的观察者的眼球运动，使用照明模拟多功能单元的实验中观察者的眼球运动。该值可用CIE建议中给出的方法测量的亮度的加权平均值获得。
然而，在将日本的建议应用于实际设计时，必须特别考虑影响驾驶员在接近前方相对黑暗的隧道时逐渐降低适应亮度的因素。当自适应过程发生干扰时，如果驾驶员想有效地看到，则必须增加通道中的亮度值。资料编号：[4097]
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