隧道入口的视觉适应外文翻译资料

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隧道入口的视觉适应

摘要

背景：此文是一个正在进行的有关研究和改善隧道照明的项目的一个部分。在进行这一部分隧道入口处照明之前，是一个有关隧道内部照明的研究。在这个研究中，我们一直在尽力建立一种假设，通过对一种缩放模型甚至于一比一的模型进行测试以便于在未来对这个问题继续研究。我们的主要目标在于通过回答以下问题为未来的研究打下基础：一个驾驶人需要多少时间去适应随到外部到内部的光照强度，同时发现隧道内部存在的障碍；为了让驾驶人从隧道外部识别障碍，隧道内部需要什么样的光照强度？

数据：在两个不同的光强下，分别为8000cd/m2和6000cd/m2我们已经有128个有效测试。在这两个类别的光照强度之下，我们只对适应时间进行了测试，同时综合性地测试了适应性和认知性（强度/K因子）。在8000cd/m2的组别中，我们进行了53组实验，其中10组是综合性实验，43组是只测试适应时间的实验。在6000cd/m2的组别中，我们进行了75组实验，其中34组是综合性实验，29组是只测试适应时间的实验。总的来说，包含了56组综合性实验和72组只测试适应时间的实验，加起来正好等于总数128组。

结果：我们的研究结果主要得出了两个结果：

1、在我们实验中得到的识别时间要比目前的技术规格更短；

2、年龄对于我们的实验有着很大的影响。从统计学学上来说，年龄和适应时间呈正相关。

介绍

想要在隧道入口进行光照方面的改进比改进隧道中其他任何一个地方（比如说隧道内部）都更复杂。除此之外，一般而言进入一条隧道对人——尤其是对高速行驶中的驾驶员——有巨大影响，我们在生理上在引人注目的、戏剧性的在几秒内经历从日常光到低光照水平的变化过程。这一过程结合了关于心理学、测光法、视觉系统等科学技术的各个方面。

通过阅读当前在用的《公路隧道及地下通道照明指导》中的工艺技术说明，还有瑞典公路管理条例，我们可以提取出可以作为基本的平台纲领的数据，可以用来对照于我们的研究并且在一定程度上表现成为我们研究促进因素的一部分的数据。我们正致力于解决隧道入口照明的，从驾驶视觉任务中获得的两个方面的问题：适应与认知。

图一 图二

上面两张图说明了如今所达到的对适应曲线的一般理解。左边的图一取自于Krav fouml;r vauml;gars och gators utformning，并且它展示了进入一条隧道的适应和动态认知曲线的可取之处，曲线的一厘米就是一秒。右边的图二展示了通过在1960年完成的三个不同的研究得到的适应曲线，但是并不适用于现在。这张图很清晰的表现了它们三个实验结果的曲线线形还有左边图一展示的现代标准是多么的相似。从这些我们可以总结出在白天的时间，从隧道入口（隧道开始的地方）经过变化区进入内部区域的全过程——从白天的高光照强度水平到内部的低光照水平——时间长度为二十秒时可以被考虑成是一个可接受的时间长度。

认知环境是与适应曲线直接相关联的。为了为适应曲线构想出一个图表，一套因素必须被修正，其中一个因素是关于认知障碍。图一中展示的曲线反映了这样一个限制条件，有一个特定的障碍物在驾驶员适应的过程里至始至终产生着影响。那就是“k”元素， 它实际上是隧道里的光照水平和外部的光照水平之间的联系。换句话说，隧道里面需要超过隧道入口多强的光照，才能使使用者或驾驶员能从外部将它辨别出来？

图三

在上面的表格（同样是取自Krav fouml;r vauml;gars och gators utformning）中，这个关系根据设计速度和入口区段的长度以一定的规模展示，使其与停车距离相互关联。

因此，图一图二展示的曲线实际上就是以图像形式展示的“k”因素在运行过程中的参数；他们展示的是在隧道中适应低光照水平的同时识别一个障碍物的条件。 适应的过程依赖于认知，他们是这项研究的两个中心话题。

研究问题

我们调查的主要目标是关于驾驶员进入隧道的视觉适应曲线。 它关注于两个主要问题：

• 隧道里需要怎样的亮度水平来让从外部驶进的驾驶员辨别出隧道里面的障碍物？
• 驾驶员适应从外部的高光照水平到内部的低光照水平的过程需要多长时间？给出障碍物在隧道里的这一期间能被看到的条件。

假设

一个驾驶员从隧道外部的高光照水平转换到隧道内部的低光照水平的适应时间，事实上比现行的技术说明推荐的时间更短。我们试图进行实践性的测验来使我们的这条假设合法化或者反驳的证据。

预期结果

我们关于适应曲线的最初预想，预言适应时间会大量的下降。那些估计来自于我们在KTH的光学实验室自己组织的一些准备性测试，还有咨询支持过这个总的想法的专家的意见。我们还未给“K”因素产生一个明确的预测。

研究方法

我们建立了一个比例尺1：100的隧道模型来模拟驾驶员驾车逐渐接近隧道入口并且进入隧道入口空间过程中的视觉任务。这个模型是参照CIE技术说明建立的，也就是我们采用面积规模两米的停车距离（现实中的两百米）。中间分区的宽度对应于一个20⁰司机外围的视角和分区对应一个2⁰的洞角为目标认为视网膜中央凹的观点。用一个大小为2times;2times;2mm的立方体目标物在比背景轻20%的对照条件下模拟一个200mm的立方体目标物。这个背景代表入口区域之后的地方，位于入口空间的始端。

图四 图五

测试方法

• 两个实验——认知实验与适应实验——如果被分开完成或者被看做是两个部分，则必须在继续进行分开的试验之前之前，再设置一个两秒从特殊选定的光照水平到最高的光照水平的适应时间。
• 尽管两米的距离表示的是现实中的两百米，我们依然采用100km/h的设计速度进行试验，在此速度下有155米的停车距离。45米的差距是由于我们的规模障碍是“推”的隧道失踪的距离。那就意味着这个想象的入口至少是模型的四分之一。

1. “k”因素：测量日常光照情况和入口光照情况（柱状图A和B）之间的联系的实验（在观念上）。这个实验被设计来检查在隧道入口空间识别出一个障碍物所需要的光照水平。一旦被实验者在前室之内适应了高光照水平（6000cd/m²或者8000cd/m²），这时，后室的光照水平就已经被提高到一个被实验者能清晰的识别出这个障碍物（2x2x2mm）的水平。我们称这个时候的光照水平为“水平1”。接下来，逐渐降低后室里的光照水平直到被实验者说明他或她已经不再确定自己能识别出目标了。这时的光照水平被称为“水平二”，它的作用就是让我们可以得到缩放比例，来作为水平一的参照， 实际上也就是我们在追寻的数据。
2. 测量在隧道内部空间从日光照明条件到最低水平的隧道照明条件的适应时间的实验（柱状图C和D）。我们将在前室中发出强度水平在中央区域测量结果为6000cd/m²或的者8000cd/m²光照。一旦这些参与者在视觉方面充分的调整适应了当下的光照强度，我们就会用一个很快的速度把前室中的光照水平降低到2cd/m2，并且测量直到他或她可以完全的识别出光照水平为2cd/m2的后室里的这个目标所花费的时间。这个实验将会给我们的视觉系统从日常光照条件（Lseq为接近空间）调整到最小隧道内照明条件（Lin为内部空间）所需要的实际的平均时间提供一个严格的评估。

图六

实验

试验在八种不同的情况下完成。因为这个规模的模型被建设成一个可拆卸的结构，所以我们可以轻松地把模型在瑞士和芬兰之间相互转换。下面的表格展示出了在2013年二月到七月的实验年表。

• 根据上面的表格，所有的实验参与者总数有130个。我们实际上记做128人，因为有两场实验结果被取消了。取消的原因是测量结果为极限时间，我们将其作为错误数据处理。
• 实验参与者的年纪分布在20到76岁之间。详细信息见结果章节。
• 所有的实验参与者都具有驾驶资格，也就是说他们都有驾照并且有丰富的驾驶经验。
• 有近视眼的实验参与者都被要求在实验过程中照常佩戴他们的眼镜。
• 除相关的技术数据之外，我们没有记录关于实验参与者的任何其他信息，像社会经济学的、种族划分的、教育等相关信息。实验过程中没有依据任何的研究价值之类的标准对其进行区分。

结果

展示在下文中的是经过选择过了的能展示出研究问题的相关数据的段落。我们专注于三个主要因素和他们之间的联系：适应的时间，可识别时的光照水平，还有年纪。

统计的数据显示出假设的可预见性和结果之间的关联。虽然专业的统计数据只在实验说明的后部分提出来介绍，它依然能展示出基本的实验计划，实验方法和实验结果是相关联的，并且它们确实对他们自己的现在或是未来的研究都是有价值的。

提出的要点：

• K因素的计算单位是cd/m²，是在后室里利用目标物体来测量的，并且根据前室的光照水平划分为6000cd/m²和8000cd/m²两种。

例如：在后室中被划分在6000cd/m²分组中测量结果为432 cd/m²时等于0,072。因此水平一和水平二等同于是因素一和因素二，或者K1和K2。

• 两个其它的参数是：性别和光学，经过记录和分析发现，这两个因素对实验结果没有任何影响；因此它们是没有价值的，并且不会在报告中展示出来。
• 我们接受了来自STH KTH的Elias Said博士在分析数据并理解统计结果方面的帮助。Said博士利用“MINITAB”软件处理了我们的原始数据，使之符合于我们的研究问题及假设。

图的回归分析

我们用图一和图二以回归分析的形式展示出实验数据。这种统计工具回归分析的优点在于它能展示出各种变量之间是否有一定的联系。也被称为相互关系，并且在此例中我们处

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