Визуальный дискомфорт в городских туннелях: оценка с помощью полевых измерений и видео-воспроизведения

Введение

Городские дорожные туннели — это уникальная городская среда, в которой комфортность и безопасность водителей зависят от качества освещения. Хотя традиционные критерии освещения удовлетворяются во многих туннелях, водители всё равно могут испытывать визуальный дискомфорт, например, из-за сильной тени или неравномерности освещения. Обоснованным шагом для изучения этого явления является многомерный подход, сочетающий реальные измерения и контролируемое воспроизведение, которое может выявить скрытые закономерности.

Обзор темы: важность комфортного освещения в туннелях

Почему комфорт в туннелях имеет значение

Комфорт в туннелях влияет на концентрацию водителя, время реакции и общее восприятие транспортной среды. Плохо освещённые или неравномерно освещённые туннели могут вызывать визуальный дискомфорт, что потенциально приводит к усталости, ошибкам и снижению безопасности дорожного движения. Поэтому изучение точных показателей комфортности необходимо для разработки рекомендаций, которые выходят за рамки простого соответствия установленным нормам.

Методы

Полевые измерения в четырёх городских туннелях

Исследование проводилось в четырёх реальных городских туннелях в Шанхае. В полевых условиях фиксировались:

• Средний уровень освещённости (люкс)
• Яркостность поверхностей (кд/м²)
• Колебание уровня освещённости вдоль маршрута
• Порог увеличения (TI) – минимальный процент доплетающего света, вызывающего субъективное ощущение слепящего света
• Рассчитанный рейтинг дискомфорта по де Буру, который количественно оценивает степень дискомфорта, основываясь на системе фотометрических параметров

В ответ на этом этапе исследуемые использовали вопросник, где оценивали общую комфортность по шкале от 1 (очень дискомфортно) до 10 (комфортно). Эти показатели обеспечивали объективную оценку, которую можно было сравнить с лабораторными измерениями.

Лабораторное видео-воспроизведение и отслеживание глаз

Для создания контролируемых сценариев туннелей была смонтирована система проецирования, транслировавшая видео трёхмерного тура, записанного в полевых условиях в каждом туннеле. Шесть лицензированных молодых водителей смотрели видео на экране в лаборатории, в то время как их глазные движения отслеживались с помощью системы видеоглазомерации. Основными лабораторными показателями были:

• Изменение размера зрачков (реакция зрачков) – качественный показатель стимуляции, вызванной интенсивностью освещения
• Показатель попадания в зону интереса (AOI) – доля просмотров, сосредоточенных на наиболее значимых участках туннеля (стенах, потолке, выходе). Более высокие показатели AOI часто связывают с повышенной внимательностью или потенциальной напряжённостью, связанной с проблемными зонами

Видеовоспроизведение не использовалось для создания слепящего дисабилитирующего света, чтобы изолировать нерадиационные формы дискомфорта.

Исследование questionnaires и данные

Опросы проводились сразу после завершения каждого лабораторного сеанса. Независимой переменной была общая комфортность, измеренная в опросе. Объяснительными переменными были полевые фотометрические показатели (средний уровень освещённости, колебание уровня освещённости, порог увеличения, рейтинг де Буру), в то время как увеличение зрачков и показатель попадания в AOI служили процессуальными индикаторами. Этот многофакторный подход позволил исследовать как внешние условия освещения, так и внутренние реакции человека.

Результаты

Основные статистические закономерности

В ходе анализа был выявлен ряд взаимосвязей:

• Средний уровень освещённости. Более высокие значения среднего уровня освещённости не показали значимой взаимосвязи с комфортностью.
• Колебание уровня освещённости. Более высокие значения колебания уровня освещённости были связаны с более низкими показателями комфортности (p < 0,05). Это предполагает, что неравномерные изменения света вызывают напряжение у водителей.
• Порог увеличения (TI). Хотя TI был сохранён ниже традиционного порога слепящего дисабилитирующего света, статистически значимой взаимосвязи не было обнаружено. Таким образом, порог увеличения не был определяющим фактором дискомфорта в данном исследовании.
• Рейтинг де Буру. Более высокие значения рейтинга де Буру показали положительную взаимосвязь с комфортностью, в то время как у TI такая взаимосвязь не была значимой. Это указывает на то, что методология де Буру может быть более чувствительным показателем комфортности в туннелях.
• Реакция зрачков. Большее увеличение зрачков соответствовало более низкой комфортности, что указывает на автономную реакцию на раздражители с высокой контрастностью.
• Показатель попадания в AOI. Более высокие значения показателя попадания в AOI на стенах туннеля были связаны с более низкой комфортностью, что может указывать на то, что водители фокусировали внимание на сильных теневых участках, что приводит к напряжению.

Эти взаимосвязи служат целевыми переменными для будущих контролируемых экспериментов, которые могут подтвердить причинно-следственные связи.

Обсуждение

Интерпретация взаимосвязей

Самым тревожным выводом является то, что неравномерность освещения и реакции зрачков являются сильными предикторами дискомфорта. Даже при удовлетворительных средних уровнях освещённости колебания могут заставить водителей адаптироваться, что вызовет перцептивные напряжения. Это согласуется с более широкой литературой о визуальной нагрузке, где нестабильность и внезапные изменения освещения увеличивают когнитивную нагрузку.

Рейтинг де Буру показал себя как полезный показатель, который учитывает как яркость, так и пространственное распределение света. Его положительная взаимосвязь с комфортностью подчеркивает важность использования комплексных оценок, а не отдельных параметров.

Ограничения

Данные результаты получены с использованием небольшого образца (n=6) и ограниченного числа сцен (n=4). Это ограничивает общую применимость выводов и предотвращает генерализацию на более широкую популяцию водителей. Кроме того, использование видео-воспроизведения, хотя и контролируемого, не может полностью имитировать динамические аспекты реального вождения (например, эффект движения, панорамное зрение). Следовательно, вывода о причинно-следственных механизмах или пороговых значениях для широкомасштабного дизайна следует избегать.

Практические рекомендации

На основе выводов можно разработать конкретные рекомендации для инженеров, занимающихся туннельным освещением:

• Стремитесь к минимальному колебанию уровня освещённости: используйте интеллектуальные системы освещения, которые обеспечивают плавное регулирование интенсивности в зависимости от изменений освещённости.
• Оптимизируйте расположение стен, чтобы уменьшить сильные тени и области с высокой контрастностью; это снизит показатель попадания в AOI и реакцию зрачков.
• Включите оценку по де Буру в систему мониторинга туннелей в качестве второго показателя для быстрой оценки комфортности.
\n
• Регулярно проводите аудит комфортности с участием водителей в реальных условиях, чтобы проверить эффективность реализованных решений.

Ограничения и перспективы будущих исследований

Будущие исследования должны расширить выборку участников, включая водителей разного возраста и с разным опытом вождения. Более широкое исследование сцен, охватывающее различные типы туннелей (горизонтальные, вертикальные, с большой высотой потолка), может помочь определить общие принципы. Более того, включая данные с помощью приборов в реальных условиях (например, измерений скорости движения), можно изучить связи с безопасностью дорожного движения. Наконец, использование новых технологий отслеживания глаз в VR может обеспечить более экологически корректные лабораторные симуляции.

Связанные темы

Для расширения исследования рекомендуем ознакомиться со следующими темами:

• Инженерное решение вопросов освещения в туннелях и городском освещении
• Наука о визуальном восприятии и визуальной нагрузке
• Психология комфортности и эргономика в дорожной среде
• Применение систем отслеживания глаз в исследованиях вождения
• Разработка экологически адаптивного освещения

Заключение

Исследование выявило, что визуальный дискомфорт в городских туннелях связан не только с средним уровнем освещённости, но и с неравномерностью освещения, реакцией зрачков и вниманием к стенам туннеля. Использование рейтинга де Буру показало себя как эффективный показатель комфортности, в то время как традиционный порог увеличения не был значимым. Эти выводы служат ориентиром для инженеров и политиков, направляя их на разработку более комфортных и безопасных туннелей. Будущие контролируемые исследования и расширение выборки укрепят выводы и помогут определить реальные пороговые значения комфортности.

Ключевые моменты • Колебание уровня освещённости и реакции зрачков являются сильными индикаторами дискомфорта в туннелях.
• Рейтинг де Буру лучше отражает комфортность, чем порог увеличения.
• Для снижения дискомфорта необходимо улучшить равномерность освещения и минимизировать сильные теневые области.
• Будущие исследования должны включать более разнообразные выборки участников и сценарии.