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驾驶困境的形成机制及影响因素研究，通过64名驾驶员在武汉隧道出口的实车测试，分析瞳孔 dilation等生理指标及注视时长、扫视频率等视觉行为特征，发现老年驾驶员和路线不熟悉者困境发生率更高。GLMM模型显示个体特征与环境因素（复杂任务、导航缺失）显著影响困境强度，揭示认知负荷与视觉处理能力下降的关联机制。
何世明|杜志刚|王毅克|丁旭|吴鹏飞
武汉工业大学交通与物流工程学院，中国湖北省武汉市和平路1178号，邮编430063
摘要
城市隧道出口与分流区域相邻时，复杂的驾驶环境常常导致驾驶员在决策时出现犹豫和不确定性，这种现象被称为“驾驶困境”。这可能导致错误的路线选择和交通违规行为，从而增加该区域的驾驶风险。本研究旨在全面了解城市隧道出口与分流区域相邻处的驾驶困境。共有64名参与者在中国一个典型的城市隧道中参与了实际车辆测试。研究以瞳孔显著扩张作为识别驾驶困境的标准。随后，分析了驾驶困境期间敏感的生理和心理指标，并使用广义线性混合模型（GLMM）来检验风险因素。结果表明，尽管“白洞效应”通常会导致瞳孔收缩，但在驾驶困境期间这种收缩趋势被抑制，从而导致瞳孔相对扩张。研究发现，在这些情况下，46名参与者中有46人表现出驾驶困境。视觉指标（如注视持续时间、扫视频率和扫视速度）以及生理测量指标（如SDNN、RMSSD、LF/HF和SampEn）被确定为驾驶困境的敏感标志。这些发现表明，在驾驶困境期间，驾驶员的视觉信息处理能力下降、视觉搜索效率降低、心理状态不稳定且精神压力增加。GLMM分析显示，个体驾驶员特征和外部环境因素均显著影响了驾驶困境的发生。年龄较大的驾驶员以及对路线不熟悉的驾驶员更容易出现驾驶困境，且困境强度更高；未观察到性别差异。此外，复杂的驾驶任务和缺乏导航支持也会增加驾驶困境的可能性和强度。总之，本研究揭示了城市隧道出口与分流区域相邻处驾驶困境的发生机制和个体差异，丰富了人们对驾驶员在复杂隧道环境中所经历的认知和生理负荷的理解。
引言
由于城市隧道在提高运输效率和可达性方面的关键作用，其建设规模一直在增加。截至2024年底，中国已有90个城市修建了约500条城市隧道。然而，道路环境会显著影响驾驶员的心理和驾驶行为（Autonson等人，2009年），从而影响交通安全，尤其是在隧道内，驾驶员的心理和情绪更为消极（Yeung等人，2013年）。相关挑战日益明显——隧道内的事故率显著高于普通道路，尤其是在隧道出口区域（Yeung和Wong，2013年；Pervez等人，2022年）。随着城市道路网络的不断发展，车辆在出隧道时经常面临多个方向的选择。为了管理交通流量，引入了分流区域，使得隧道出口直接与分流区域相邻（见图1）。分流区域被认为是高风险路段，其事故率通常是入口区域的两倍（Zhang等人，2017年）。隧道出口与分流区域直接连接的独特几何配置进一步加剧了驾驶风险，使这一问题成为城市交通安全管理中的日益严重的问题。
当隧道出口与分流区域相邻时，驾驶员需要在短时间内做出驾驶决策。然而，“白洞效应”会显著影响他们感知和处理交通信息的能力（He等人，2017年；Liang等人，2025年）。由于无法充分获取交通信息，驾驶员常常会感到困惑和不确定，表现为反应迟缓和操作混乱。本研究将这种行为状态称为“驾驶困境”。驾驶困境最常见的后果包括错过出口、逆向行驶和旅行延误增加。此外，这些区域的安全风险也显著增加。一些驾驶员会减速观察情况或因犹豫而采取不稳定的行驶轨迹，从而导致交通流中的速度差异，进而增加追尾和侧面碰撞的风险。此外，一些在错误车道行驶的驾驶员会在分流区域非法强行变道，从而进一步加剧安全隐患。因此，这种驾驶情景不仅容易导致驾驶员频繁错过正确出口，还更可能引发交通事故。
测试场景和时间
测试场景设在武汉长江隧道，该隧道总长度为3.6公里。隧道由两条车道组成，每条车道宽3.5米，限速为60公里/小时。隧道横截面结构符合中国的《城市地区地下道路设计规范》，照明标准符合《公路隧道照明设计规则》。因此，该隧道可以被视为中国城市隧道的典型代表。
驾驶困境的判定
图6(a)展示了一个随机选取的驾驶员的驾驶困境识别示例。阴影区域代表困境区间，其边界表示困境事件的开始和结束时间。图6(b)显示了所有出现困境事件的驾驶员的驾驶困境的起始和结束点。
从图6中可以获得以下结果：
1) 尽管“白洞效应”通常会导致瞳孔面积缩小，但这在驾驶困境期间被抑制，从而导致瞳孔相对扩张。
驾驶困境期间的风险感知和压力调节
现有研究表明，驾驶员的风险感知能力与危险驾驶行为呈负相关（Cohn等人，1995年）。换句话说，较弱的风险感知更可能导致危险行为，而这又与更高的事故率相关（Horswill等人，2015年；Beggiato等人，2018年）。驾驶本质上是一项视觉信息处理任务，大约80-90%的交通信息是通过视觉获得的（Sivak，1996年）。驾驶员需要...
结论
道路几何条件的复杂组合，如城市隧道出口与分流区域相邻，显著增加了驾驶风险。由于光线环境和复杂道路网络带来的不适，驾驶员在决策时会遇到困难并表现出犹豫。因此，本研究基于实际车辆测试，首先确定是否存在驾驶困境，然后识别困境的特征指标...
CRediT作者贡献声明
何世明：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、软件开发、形式分析。
杜志刚：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、方法论设计。
王毅克：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法论设计、可视化、软件开发。
丁旭：撰写 – 审稿与编辑、可视化、软件开发。
吴鹏飞：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、软件开发。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：52302437、52402423）和中国留学基金委（编号：202506950030）的资助。
