浅谈高速公路线形对驾驶员视觉特性影响

苗成涛

（山东省德州市公路勘察设计院，山东德州 253006）

浅谈高速公路线形对驾驶员视觉特性影响

苗成涛

（山东省德州市公路勘察设计院，山东德州 253006）

高速公路交通系统主要由人、车、路三个方面构成，其中人是高速公路交通系统的核心部分，负责接收道路交通信息并及时处理各种交通情况。但目前主要的高速公路线形设计都是以满足汽车的行车需求为最高宗旨，忽略了人在高速公路交通系统中的核心地位，忽视了高速公路线形对于驾驶员视觉特性的影响。正是因为如此，导致交通事故频发，严重影响了高速公路交通系统的行车安全。因此，开展有关高速公路线形对驾驶员视觉特性的研究具有实际应用意义。本文将结合视觉特性的生理学基础和心理学分析，介绍高速公路线形对于驾驶员视觉特性的影响，并提出解决对策。

高速公路线形 驾驶员 视觉特性

高速公路线形可以分为平曲线和纵曲线，传统的公路线形设计主要考虑汽车行驶是否方便，忽略了高速公路线形对于视觉的影响。但事实是当驾驶员通过不同线形类型的高速公路时，视觉特性会受到路面线形的影响而发生相应的变化，致使出现对于交通信息判断不准确的情况。因此开展有关高速公路线形对于驾驶员视觉特性的影响十分必要。本文将从驾驶员心理特点和视觉生理特点两方面分析研究视觉特性，并对高速公路线形引发的错觉进行分析，提出解决对策。

1　视觉的生理学基础

在驾驶员开车的过程中，主要通过眼睛获取道路交通信息，本节主要研究分析驾驶员的眼睛如何获取信息、认知信息和处理信息。我们知道，眼睛完成信息的收集、认知和处理不仅需要眼睛、还要依赖于视觉中枢和视神经。我们通常所说的视觉首先要通过眼睛折射可见光，并将可见光传输给视网膜，视网膜在刺激下产生神经冲动传给视觉中枢，从而产生视觉。

人脑的左右脑对于信息处理的功能大不相同，对于视觉信息的处理，左脑更加善于处理文字信息，而右脑在处理数字信息方面较强。正是因为左右脑存在这种不同，导致左右脑产生的效应不同。在遇到需要快速反应的信息时，需要视神经的交叉作用解决左右脑反应不一样的问题。

眼球表面约67%的面积均有视网膜覆盖，视网膜中各个部分的敏感度不一样，主要是因为视网膜中各个部分的细胞分布大为不同。相较于边缘区域，中央区域的敏感程度最高。因此，投射到中央区域的像较为清晰，而边缘区域的像相对于中央区域要模糊一些，甚至会产生盲区。在驾驶员驾车行驶的过程中，各种交通信息通过视觉系统传输给驾驶员，为了清晰的看到这些信息，驾驶员要不断地的转眼珠，确保各种图像、文字信息能被投射到视网膜的中央区域。此外，视网膜还能感受到物体颜色和亮度的变化。视网膜中的细胞包括视锥细胞和视杆细胞两种，视锥细胞主要分布在视网膜的中央区域，对可见光的亮度和颜色信息比较敏感，对于物体的细微部分的分辨率较强，即能感受到强光的刺激。视杆细胞对于弱光较为敏感，但不能感受到颜色的刺激。因此，在白天或强光环境下，主要依靠视锥细胞观看各种物体，而在夜里或者弱光环境中则主要依靠视杆细胞，但不能分辨物体的颜色，也不能看清物体的全貌。

综上所述，驾驶员视觉特性的生理影响因素是视网膜，视网膜不仅负责感受物体的像，同时对于光和颜色的变化较为敏感。

2　视觉特性心理学分析

2.1驾驶员的视觉信息加工能力

介绍驾驶员的视觉信息加工能力首先要介绍视知觉的概念，所谓视知觉就是驾驶员通过视觉系统获取各种道路交通信息，并根据自己的经验、知识对获取的信息进行解释，即对信息进行加工的过程。我们每个人都有视知觉的能力，但又由于每个人的生活经历、生活环境以及知识储备量的不同，导致视知觉能力大为不同。而在驾驶员驾驶车辆行驶的过程中要不断对道路信息进行判断并做出反应，很多车祸的发生就是因为驾驶员信息处理错误导致的。驾驶员视觉信息加工能力具有以下几个特点。第一，首先关注自己关心的事物；第二，对于曾经有过的体验记忆深刻；第三，对于看到的事物容易出现自己想象事物发展的方向问题，如看到车停靠在道路的左侧就会想到车要左转弯；第四，容易优先关心和自己关系重大的事物；第五，较先发现移动的事物。

2.2驾驶员对距离的估计能力

驾驶员对距离估计主要包括对于跟车距离、超车距离、两车相遇时的距离、行人据车的距离以及障碍物据车的距离等。驾驶员对距离估计能力高低与驾驶员的驾驶经验和驾龄有关。但无论是多少年驾龄的驾驶员，往往都习惯低估距离，导致这一现象的原因有两点，第一很多驾驶员出于安全的考虑，为了避免剐蹭，低估距离；第二是由于驾驶员的位置相较于地面而言较高，存在视觉错觉。

2.3驾驶员对道路地形的判断能力

驾驶员在驾车行驶的过程中对于特殊地形的判断较容易出现错误，我们较为常见的例子有，对于弯道半径估计不准确，或没有看清下坡地形，而误认为是平面行驶。尤其是在没有明显地标建筑物或地形起伏变化较大的情况下，常出现对于坡度判断错误的情况。这些情况的出现与驾驶员的驾驶经验有关，也与视觉错误有关。

3　高速公路线形引起的错觉分析

所谓错觉就是人们通过视觉系统获得的视觉信息与实际物体信息之间存在的偏差。当驾驶员通过视觉判断的物体信息与实际信息不一致时就会引发错觉。高速公路线形容易引起的错觉包括弯道错觉、坡道错觉和速度错觉。

3.1弯道错觉

弯道是在高速公路行驶过程中较为常见的一种道路类型，特别是在山区行驶时。根据有关交通事故的记录显示，弯道是导致交通事故的重要原因之一。最近几年，美国和加拿大的有关专家对于弯道引发的驾驶员错觉进行了分析研究。加拿大的Y.Hassan等人通过研究得出下述结论：第一，当平曲线和凸形竖曲线衔接时，平面曲线的半径会产生视觉上的变化，使得平曲线视觉上更加弯曲，而当平曲线与凹形竖曲线衔接时，使得平曲线在视觉上更加平缓；第二，驾驶员在平曲线和凸曲线相结合的路面行驶时，会持续减速，而在平曲线与凹曲线相结合的路面行驶时会出现加速行驶的现象；第三，当驾驶员在平曲线与凹曲线相结合的路面行驶时，视觉错觉会较为明显；第四，在弯道上行驶时，驾驶员产生的视觉错觉主要是由于平曲线和纵曲线组合引起的，其它的弯道参数对于驾驶员错觉的影响较小，基本上可以不考虑［1］。

弯道错觉主要是因为驾驶员对于弯道半径判断错误导致的。驾驶员一般通过对弯道半径的判断而不断改变行驶速度，如果弯道半径判断和弯道实际半径值偏差较大，就会因为视觉错觉加大而采用不适宜的行驶速度，导致出现交通事故。

3.2坡道错觉

驾驶员对于坡道的坡度敏感性较弱，但对于坡道的坡度差却十分敏感。如果驾驶员在驾驶的过程中，对于坡道的变化判断出现较大的错觉，就会出现采取错误操作的问题，进而影响驾车行驶的安全性。

坡道坡度的变化会导致驾驶员心理上的不适，从而引发坡道错觉。此外，驾驶员产生坡道错觉不仅与驾驶员的心理和生理有关，还与坡道设计的长度和坡度等因素有关。例如，研究发现，当坡道的长度较长，坡度加大时就容易导致坡道错觉发生。但并非所有的坡道都会产生坡道错觉。研究发现，当驾驶员行驶在前后坡度变化超过2.5%，且在坡度上行驶的时间超过15秒的路段，驾驶员行驶到下一坡段时就有可能产生坡度错觉［2］。此外，随着坡度差值减小，引发坡道错觉的概率也逐渐减小。

3.3速度错觉

速度错觉也是较常出现的一种视觉错觉，往往是由于高速公路长直线的运用不合理引发的。在较为空旷的长直路面行驶，驾驶员更容易出现超速行驶。这主要是因为驾驶员主要以窗外景物进行速度判断，这种判断方法不够客观，影响了驾驶员对于速度的估计。通过控制高速公路路面长直路段的长度可以有效控制速度错觉的产生。

4　高速公路线形引发错觉的对策

4.1线形错觉设计对策

高速公路线形设计不合理是诱发线形错觉的内因，从高速公路线形设计入手，改善高速公路线形是有效预防线形错觉的一种策略。

第一，平面线形设计应秉持线形连续、顺适、均衡的原则，尤其要注意直线长度的运用。切记小的连续的弯道容易引发弯道错觉，同向曲线间直线距离太短也容易引发错觉。同时，还应根据驾驶员的心理特点，控制好长直线路段的长度，避免产生速度错觉；第二，纵面线设计时应考虑其与地形是否相符，要将纵面线设计成视觉上连续、平顺的线形，避免出现过多的起伏变化。

4.2线形错觉治理对策

上述设计对策是针对于在高速公路设计阶段的，但对于已经建设好的路段再进行调整是很难实现的。只能通过对于周边环境的优化来减少路面线形对于视觉错觉的影响。

对于弯道错觉的治理主要通过栽培植物、播放音乐或者颜色变化来完成。如可以在弯道上播放缓慢的音乐促使驾驶员放慢行驶速度，可以通过在弯道两边种植高大的树木造成一种道路狭窄的错觉，从而使司机加强警戒，或者在弯道周围的墙上涂醒目的颜色提醒驾驶员注意。坡道错觉的治理可以从错觉的基本知识入手，相同的集合尺寸的物体由于空间里位置不同，人们在视觉里感受到的物体几何是不相同的［3］。将这一理论应用于坡道质量中可以减少错觉。速度错觉的治理可以通过合理运用长直线路段或种植植物来完成。

5　结语

综上所述，高速公路线形对于驾驶员视觉特性有一定的影响，会使驾驶员产生弯道错觉、坡道错觉和速度错觉，为了有效减少驾驶员的视觉错觉，应在设计阶段就采取有效的设计对策，对于已经建设完成的高速公路应采取有效的治理对策，确保驾驶员的行车安全。

［1］Y.Hassan and S.M.Easa.Effect of Vertical Alignment on Driver Perception of Horizontal Curves Journal of Transportation Engineering，2003.07：399－407.

［2］郭迁.道路线形及路边环境引起的错觉分析及治理对策研究［D］.重庆：重庆交通大学硕士学位论文，2006.

［3］赵炳强.驾驶员的错觉及其影响［J］.汽车运输，1996，（5）：7－10.