随着我国公路建设的发展，交通事故也层出不穷，公路隧道路段尤其是公路隧道口附近的交通安全状况很不乐观。据统计资料，各等级隧道洞口附近的事故远远高于隧道内部路段^{[1, 2]}，在隧道入口200～400 m路段内发生的事故占事故总数的70％以上^[3]。

驾驶员在出入隧道口时会经历较长时间的明暗适应过程。当驾驶员骤然间从明亮的环境进入黑暗的环境或从黑暗的环境进入明亮的环境时，会觉得眼睛在一瞬间看不见东西，这就是人眼的明暗适应性，即对光线明暗突变的视觉适应。调查研究表明，高速公路隧道进出口亮度的急剧变化会造成驾驶员明暗适应困难，是形成隧道进出口事故黑点的重要原因^[4]。

针对隧道出、入口明暗适应性问题，目前国内外学者的研究主要集中在驾驶员视觉效应、隧道照明及减光栅、遮光棚等方面。K. Katja等^[5]调查了隧道设计的诸多因素对驾驶行为的影响，得出了隧道设计和照明对驾驶员行为存在影响且照明是关键因素的结论。W. Zhao等^[6]研究了长隧道夜间照明与行车安全的关系，并基于行车试验和模糊评价法建立了模型，得出了夜间照明应该被控制在9 lx以下的结论。杜志刚等^{[7, 8, 9, 10]}利用EMR—8眼动仪系统，对公路隧道出、入口驾驶员的瞳孔变化进行了试验研究，在大量试验的基础上，建立了基于驾驶员瞳孔面积及面积变化速度的行车安全评价指标，在此基础上利用瞳孔面积速度/瞳孔面积临界速度比率来评价隧道路段的视觉负荷，最终得到隧道长度与视觉明暗适应时间的定量关系。丁光明等^[11]运用BP神经网络模拟视觉特征参数的变化，建立了出口区段驾驶员注视时间、注视次数和扫视幅度等参数变化的网络模型。李英涛等^[12]从分析公路隧道出、入口驾驶员视力恢复时间入手，研究隧道出、入口减光隔栅段合理长度的计算模型与合理取值问题，给出了不同设计速度的隧道出、入口减光隔栅段设计长度的建议值。

但对于通过绿化来改善隧道口明暗环境问题，国内外少有学者提及。美国在 1965 年就制订了《公路美化规定》，日本在 1976 年制订了《公路绿化技术基准》。美国联邦公路管理局的《公路灵活性设计指南》(AASHTO FHD-1-2004)^[13]中提到公路景观设计中的一个重要的方面是对树木的处理。张强等^[14]论述了绿化在视线诱导、线形预告、消除紧张、明暗过渡、缓冲栽植等方面的作用，同时也分析了公路绿化中存在的影响视线、侵占道路、加重事故后果、造成眩目、视觉污染、视线误导等影响安全的问题，提出了符合交通安全要求的公路绿化基本方法，但皆缺少行车试验的支持。

解决隧道出、入口的明暗适应性问题，除了可通过隧道照明来降低隧道内外的明暗差异之外，合理的绿化配置对明暗突变也可起到缓冲作用，但这种方式在隧道口绿化或景观设计中很少得到应用。本文利用动态心电图机、照度仪等仪器，通过行车试验，获取驾驶员在进出隧道口时的生理心理指标及隧道口环境指标等，以实现用定量分析方法研究隧道口绿化对驾驶员心理的影响，探讨绿化应用于改善隧道口事故的可能性。

(1)试验车辆

试验车辆为沃尔沃XC-60型轿车，该车性能良好，能完成试验要求。且驾驶员对该车车况比较熟悉。
(2)试验隧道

试验路段为沪蓉西高速公路(又称湖北沪渝高速公路)。选取长186～9 000 m共30组隧道，主要以中长、长隧道为主，各隧道之间间距较远，隧道路段环境相似性较大。隧道路段限速60～80 km/h。试验隧道交通量较小，保证驾驶员在比较自由的车流里行驶。

(3)试验驾驶员

试验选择了不同驾龄的男性驾驶员两名，矫正视力均在5.0以上，年龄分别为34岁、22岁，对试验路段均不熟悉。

(1)隧道照度

试验采用某公司生产的UNI-T UT382系列照度计，测量车辆驶入、驶出隧道整个过程中的照度值。该仪器能对数据进行实时的存储和分析，并能将数据传输至PC利用专门的软件进行分析。测量时间为白天，天气为多云。

(2)驾驶员心电数据

在驾驶的认知过程中，驾驶员会因外界环境的刺激而产生心理和生理的变化。当外界环境较简单、信息密度小时，驾驶员会处于比较放松的状态，心率较低；而当外界环境复杂，信息密度大时，驾驶员会处于较紧张的状态，心率相对较高。因此，可采用连续的心率检测来评定不同行车阶段驾驶员的工作负荷。试验采用深圳某公司生产的清心L8动态心电 图机测量驾驶员的连续心率。与心率相比，心率增长率可以更真实地表征驾驶员行车时心、生理的变化程度。心率增长率可以采用如下的计算公式表示：

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本文所研究的是隧道这一特殊道路交通环境对驾驶员的影响，所以将式(1)改进如下：

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式中，N_j为驾驶员在j时刻行驶时的心率增长率；n_j为驾驶员在j时刻行驶时的心率值；${\bar{n}}$为驾驶员在高速公路上行驶时的平均心率。

由于各试验隧道口绿化形式不一，为了更好地分析绿化对驾驶员心理的影响，将试验隧道分类为无绿化隧道、单侧绿化(高路堑)隧道、双侧绿化(高路堑)隧道。本文采用平均心率增长率指标来描述绿化对驾驶员心理的影响，定义心率增长率峰值所在时刻前后10 s的心率增长率平均值作为描述驾驶员暗适应过程的平均心率增长率，记为D。

在天气晴朗的情况下，隧道外部照度能达到上万lx，而洞内照度只有几十勒克斯。选取3种绿化形式隧道各1条，做出隧道内外照度变化图。定义照度系数作为描述隧道内外照度变化的指标，具体计算公式为：

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式中，ΔI为照度系数；I_out为车辆进入隧道之前一段时间内(取5 s)的照度平均值；I_in为车辆进入隧道之后一段时间内(取5 s)的照度平均值，T为车辆进入隧道前后之间的时间(取10 s)。

根据式(3)和图 1至图 3可以计算得到3种类型隧道照度系数。

图 1 入口无绿化隧道实测照度变化曲线 Fig. 1 Curve of illuminance variation in tunnel without virescence at entrance

图选项

图 2 入口单侧绿化(高路堑)隧道照度变化曲线 Fig. 2 Curve of illuminance variation in tunnel with unilateral virescence(high cutting)at entrance

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图 3 入口双侧绿化(高路堑)隧道照度变化曲线 Fig. 3 Curve of illuminance variation in tunnel with bilateral virescence(high cutting)at entrance

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表 1通过对比发现，随着隧道口绿化程度的加深，照度系数下降。其中无绿化隧道到单侧绿化隧道的照度系数减小了56.6%；无绿化隧道到双侧绿化隧道的照度系数减小了68.3%。

根据以上分析得出结论：隧道口绿化设置能有效地减少隧道内外的照度差。

选取3种绿化形式共12条符合条件的隧道为例，得到驾驶员在隧道内部及出、入口附近行驶时心率随时间的变化图,如图 4至图 6所示。图中实线位置表示隧道入口，虚线位置表示隧道出口。图(a)、(b)表征驾驶员1的心率变化，图(c)、(d)表征驾驶员2的心率变化。驾驶员1的平均心率为77次/min，驾驶员2的平均心率为93次/min。

图 4 入口无绿化隧道路段驾驶员心率变化图 Fig. 4 Curves of drivers' heart rate variation in tunnels without virescence at entrance

图选项

图 5 入口单绿化隧道路段驾驶员心率变化图 Fig. 5 Curves of drivers' heart rate variation in tunnels with unilateral virescence at entrance

图选项

图 6 入口双绿化隧道路段驾驶员心率变化图 Fig. 6 Curves of drivers' heart rate variation in tunnels with bilateral virescence at entrance

图选项

从图 4至图 6可以得出：

(1)驾驶员通过隧道时，在隧道的进口与出口心率变化剧烈，隧道内部心率大于隧道外部心率。

(2)在靠近隧道入口处，驾驶员心率迅速上升，随后到达峰值之后逐渐降低到平稳水平；在靠近隧道出口处，驾驶员心率上升幅度较小。

(3)每条曲线都表现出随着时间的延长而心率增长率逐渐降低的趋势。这表明驾驶员驶入隧道时比驶出隧道时心理紧张。这是由于暗适应要比明适应困难的缘故。

由图 4至图 6计算得到心率增长率指标，见表 2。

由表 2可以得出，3种不同绿化形式的隧道随着绿化程度的不断加深，两名驾驶员的心率增长率均呈现下降趋势，驾驶员在隧道路段行驶的心理紧张程度不断缓解。

根据以上针对3种绿化类型隧道行车环境下驾驶员心理的分析得出，隧道口设置绿化能有效缓和驾驶员进出隧道时的紧张心理，进而提高行车安全。

本文通过大量行车试验，得到了驾驶员在进出隧道口时的心率数据及隧道口的环境照度数据，进 行了定量分析，得出以下结论：

(1)隧道口绿化设置能有效减少隧道内外的照度差，缓和照度变化，改善驾驶员明暗适应过程。随着绿化程度的加深，3种绿化形式的隧道照度系数逐渐减小，无绿化隧道至双侧绿化隧道的照度系数减少达到68.3%。

(2)隧道口绿化设置能显著缓和驾驶员进出隧道时的紧张心理，提高行车安全。随着绿化程度的加深，3种绿化隧道环境下两位驾驶员的心率增长率均逐渐减小，无绿化隧道至双侧绿化隧道的驾驶员心率增长率减少平均达到52.1%。