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基于RF-SHAP多因素耦合的隧道动态光环境视觉功效响应机制
1
作者
周浩
何世永
+2 位作者
孙远义
侯泽玉
张悦
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第10期1881-1893,共13页
隧道不同区段的光环境差异会使驾驶人视场环境发生变化,引起驾驶人信息感知错误,威胁行车安全,且视场对比度的动态变化易诱发视觉疲劳与感知能力降低。为揭示隧道动态光环境中视场对比度及其梯度变化对驾驶人视觉功效的影响机制,通过多...
隧道不同区段的光环境差异会使驾驶人视场环境发生变化,引起驾驶人信息感知错误,威胁行车安全,且视场对比度的动态变化易诱发视觉疲劳与感知能力降低。为揭示隧道动态光环境中视场对比度及其梯度变化对驾驶人视觉功效的影响机制,通过多因素控制试验(目标位置、颜色、亮度、视场对比度耦合控制),构建“视场对比度动态梯度-视觉功效响应”耦合分析框架,并创新引入RF-SHAP(random forest-Shapley additive explanation)可解释机器学习算法解析多参数非线性作用。结果表明:1)视场对比度存在拐点效应,入口段视场对比度为0.2~0.4时可缩短反应时间20.5%,视场对比度由0.4提升到0.6时仅缩短反应时间2.3%。2)亮度与视场对比度存在强交互效应,中间段背景亮度提升至8.75 cd/m^(2)时可补偿低视场对比度视觉信号,目标识别成功率达70%(较背景亮度为4.50 cd/m^(2)时提升30%)。3)视野边缘(30°位置)环境敏感性高于中心区(5°位置),低视场对比度(0.2)与高亮度(6000 cd/m^(2))在视野边缘(30°位置)叠加时,反应时间最大增幅达53.1%。4)暖色调目标(红色)较冷色(蓝色)识别效率提升14.2%,尤其在低视场对比度(0.1)时色差影响最显著。5)RF-SHAP模型揭示了视场对比度与亮度为视觉功效主导因子,且存在U形影响曲线,验证了动态光环境参数阈值的工程适用性。
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关键词
隧道照明
动态光环境
视场对比度
视觉功效
随机森林
SHAP值
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职称材料
基于光环境室内仿真和视觉功效实验的公路隧道照明评价方法研究
被引量：
13
2
作者
何世永
梁波
+1 位作者
钟升明
潘国兵
《重庆交通大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期27-35,共9页
随着我国公路隧道里程急剧增加,运营过程中照明能耗大、质量低、交通事故频发等问题日趋突出。笔者结合当前公路隧道照明设计和运营现状,从驾驶员视觉“静态空间视野感知”和“动态视亮度适应”这2个角度开展公路隧道光环境室内仿真,以...
随着我国公路隧道里程急剧增加,运营过程中照明能耗大、质量低、交通事故频发等问题日趋突出。笔者结合当前公路隧道照明设计和运营现状,从驾驶员视觉“静态空间视野感知”和“动态视亮度适应”这2个角度开展公路隧道光环境室内仿真,以基于反应时间的视觉功效定量表征公路隧道照明光环境参量如相对光谱能量分布、环境相对色温等对被测样本视觉状态的影响。实验结果表明:在公路隧道(尤其是长、特长隧道)中间段,被测人员的视觉功效随视野感知域内光环境相对光谱能量分布SPD1、SPD2、SPD3依次升高,随环境相对色温的升高而升高,亮度梯度降低时刻视觉目标所对应的视觉功效显著低于其它目标对应的视觉功效,动态暗适应下短暂的适应时间有助于提升被测样本在亮度梯度降低过程中的视觉功效;动态暗适应下驾驶员视觉系统光谱灵敏度最大值逐渐向短波方向过渡。
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关键词
隧道工程
照明评价
室内仿真
静、
动态光环境
视觉功效
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职称材料
长大隧道光环境下驾驶人信息感知表征方法研究现状和进展
被引量：
10
3
作者
何世永
周渊涛
+1 位作者
梁波
杜国平
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2022年第2期176-187,共12页
随着我国交通隧道数量的增多、种类的丰富,隧道运营安全、节能和舒适之间的矛盾日益凸显。为解决上述矛盾,其关键就在于明晰隧道运营光环境与驾驶人的关系。基于此,在国内外研究的基础上,将隧道动态光环境信息感知表征方法归纳为视觉辨...
随着我国交通隧道数量的增多、种类的丰富,隧道运营安全、节能和舒适之间的矛盾日益凸显。为解决上述矛盾,其关键就在于明晰隧道运营光环境与驾驶人的关系。基于此,在国内外研究的基础上,将隧道动态光环境信息感知表征方法归纳为视觉辨识能力、视觉功效、视觉负荷、视错觉4类,并阐述其定义、表征模型、评价指标等研究现状。通过对比,厘清目前国内外对隧道动态光环境信息感知表征方法研究的不足,并从驾驶人注视行为和考虑"光生物效应"2个方面论述隧道动态光环境信息感知表征方法的研究进展。最后,指出在未来的公路隧道动态光环境表征方法研究中,应注重物理量与生物量的结合,并进一步考虑生物量变化对驾驶人信息感知的影响。
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关键词
隧道工程
动态光环境
信息感知
表征方法
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职称材料
题名
基于RF-SHAP多因素耦合的隧道动态光环境视觉功效响应机制
1
作者
周浩
何世永
孙远义
侯泽玉
张悦
机构
重庆交通大学土木工程学院
重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室
出处
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第10期1881-1893,共13页
基金
国家自然科学基金(52108362)
重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX0643)。
文摘
隧道不同区段的光环境差异会使驾驶人视场环境发生变化,引起驾驶人信息感知错误,威胁行车安全,且视场对比度的动态变化易诱发视觉疲劳与感知能力降低。为揭示隧道动态光环境中视场对比度及其梯度变化对驾驶人视觉功效的影响机制,通过多因素控制试验(目标位置、颜色、亮度、视场对比度耦合控制),构建“视场对比度动态梯度-视觉功效响应”耦合分析框架,并创新引入RF-SHAP(random forest-Shapley additive explanation)可解释机器学习算法解析多参数非线性作用。结果表明:1)视场对比度存在拐点效应,入口段视场对比度为0.2~0.4时可缩短反应时间20.5%,视场对比度由0.4提升到0.6时仅缩短反应时间2.3%。2)亮度与视场对比度存在强交互效应,中间段背景亮度提升至8.75 cd/m^(2)时可补偿低视场对比度视觉信号,目标识别成功率达70%(较背景亮度为4.50 cd/m^(2)时提升30%)。3)视野边缘(30°位置)环境敏感性高于中心区(5°位置),低视场对比度(0.2)与高亮度(6000 cd/m^(2))在视野边缘(30°位置)叠加时,反应时间最大增幅达53.1%。4)暖色调目标(红色)较冷色(蓝色)识别效率提升14.2%,尤其在低视场对比度(0.1)时色差影响最显著。5)RF-SHAP模型揭示了视场对比度与亮度为视觉功效主导因子,且存在U形影响曲线,验证了动态光环境参数阈值的工程适用性。
关键词
隧道照明
动态光环境
视场对比度
视觉功效
随机森林
SHAP值
Keywords
tunnel lighting
dynamic light environment
visual field contrast
visual performance
random forest
Shapley additive explanation value
分类号
U458 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
基于光环境室内仿真和视觉功效实验的公路隧道照明评价方法研究
被引量：
13
2
作者
何世永
梁波
钟升明
潘国兵
机构
重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室
重庆交通大学土木工程学院
出处
《重庆交通大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期27-35,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51678096)
重庆市基础研究与前沿探索项目(cstc2018jcyjAX0118)
+1 种基金
重庆市教委科学技术研究项目(KJQN201800734)
山区复杂道路环境“人-车-路”协同与安全重庆市重点实验室开放基金项目(2018HVRC06)
文摘
随着我国公路隧道里程急剧增加,运营过程中照明能耗大、质量低、交通事故频发等问题日趋突出。笔者结合当前公路隧道照明设计和运营现状,从驾驶员视觉“静态空间视野感知”和“动态视亮度适应”这2个角度开展公路隧道光环境室内仿真,以基于反应时间的视觉功效定量表征公路隧道照明光环境参量如相对光谱能量分布、环境相对色温等对被测样本视觉状态的影响。实验结果表明:在公路隧道(尤其是长、特长隧道)中间段,被测人员的视觉功效随视野感知域内光环境相对光谱能量分布SPD1、SPD2、SPD3依次升高,随环境相对色温的升高而升高,亮度梯度降低时刻视觉目标所对应的视觉功效显著低于其它目标对应的视觉功效,动态暗适应下短暂的适应时间有助于提升被测样本在亮度梯度降低过程中的视觉功效;动态暗适应下驾驶员视觉系统光谱灵敏度最大值逐渐向短波方向过渡。
关键词
隧道工程
照明评价
室内仿真
静、
动态光环境
视觉功效
Keywords
tunnel engineering
lighting evaluation
indoor simulation
static and dynamic lighting environment
visual performance
分类号
U491.5 [交通运输工程—交通运输规划与管理]
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职称材料
题名
长大隧道光环境下驾驶人信息感知表征方法研究现状和进展
被引量：
10
3
作者
何世永
周渊涛
梁波
杜国平
机构
重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室
重庆交通大学土木工程学院
重庆高新区开发投资集团有限公司
出处
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2022年第2期176-187,共12页
基金
国家自然科学基金项目(51878107,52108362)
国家重点研发计划(2018YFB1600501)
中国博士后科学基金资助项目(2020M683254)。
文摘
随着我国交通隧道数量的增多、种类的丰富,隧道运营安全、节能和舒适之间的矛盾日益凸显。为解决上述矛盾,其关键就在于明晰隧道运营光环境与驾驶人的关系。基于此,在国内外研究的基础上,将隧道动态光环境信息感知表征方法归纳为视觉辨识能力、视觉功效、视觉负荷、视错觉4类,并阐述其定义、表征模型、评价指标等研究现状。通过对比,厘清目前国内外对隧道动态光环境信息感知表征方法研究的不足,并从驾驶人注视行为和考虑"光生物效应"2个方面论述隧道动态光环境信息感知表征方法的研究进展。最后,指出在未来的公路隧道动态光环境表征方法研究中,应注重物理量与生物量的结合,并进一步考虑生物量变化对驾驶人信息感知的影响。
关键词
隧道工程
动态光环境
信息感知
表征方法
Keywords
tunnel engineering
dynamic light environment
information perception
characterization method
分类号
U45 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于RF-SHAP多因素耦合的隧道动态光环境视觉功效响应机制
周浩
何世永
孙远义
侯泽玉
张悦
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
基于光环境室内仿真和视觉功效实验的公路隧道照明评价方法研究
何世永
梁波
钟升明
潘国兵
《重庆交通大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2020
13
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职称材料
3
长大隧道光环境下驾驶人信息感知表征方法研究现状和进展
何世永
周渊涛
梁波
杜国平
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2022
10
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职称材料
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