公路隧道群由多个相邻隧道组成，具有单体隧道数量多、相邻隧道间距近、空间封闭性强等典型特征。相较于普通单体隧道，驾驶人在公路隧道群行车过程中需要多次承受光环境的快速、循环、剧烈变化，对交通信息的感知和视认更加困难，交通安全形势更为严峻。此外，我国公路隧道群数量众多，交通安全与照明节能之间矛盾突出。视线诱导技术在全寿命周期成本控制方面具有显著优势，但当前视线诱导系统应用多以点状信息为主，存在信息区分度不足、信息量过载、布设位置低、可视距离近以及诱导功能弱等问题，难以为驾驶人提供连续、一致的线形诱导和轮廓诱导。考虑到公路隧道群光环境变化过程本身呈现出重复、交错的视觉信息刺激，以及人类对韵律型信息的天然偏好。鉴于此，在综合考虑隧道群光环境特征以及视线诱导设施属性的基础上，从以人为本、尊重自然的角度重构视觉参照系，成为了行业发展亟需解决的重要课题，对于低成本提升公路隧道群行车安全水平具有重要意义。
本文利用实车试验，分析了驾驶人在公路隧道群行车过程中的瞳孔面积波动趋势，揭示了视觉震荡节律性特征。并通过对相邻隧道连接段“白洞效应”作用期间的视觉负荷程度和视觉适应性进行定量表达，系统性地指出了公路隧道群视觉环境中需要重点调控的区域。在此基础上，为保障驾驶人在行车过程中获得连续、一致的线形诱导及轮廓诱导，提出基于线性视线诱导（简称“线性诱导”）原理重构隧道行车视觉参照系。此外，综合考虑公路隧道群视觉环境调控关键以及驾驶人对韵律型信息的偏好，探讨了公路隧道群韵律型线性诱导系统设置理论及其对视觉环境的调控效果，以期为公路隧道群路段的交通安全优化设计提供实质性的指导和支持。论文的主要工作及研究内容如下。
以瞳孔面积自调节度（PAA）为关键指标，通过分析驾驶人在公路隧道群行车过程中瞳孔面积的相对波动程度，探讨了公路隧道群光环境下驾驶人视觉震荡的节律性特征，揭示了公路隧道群行车过程中的“鞭梢效应”现象，主要表现：为随着车辆逐渐接近隧道群行车方向的尾端，驾驶人视觉震荡程度增加；并且末隧长度的缩短与视觉震荡的剧烈程度之间存在显著的正相关关系，在一定程度上揭示了驾驶人在公路隧道群行车过程中存在负荷积累现象。在此基础上，根据视觉震荡的节律性特征明确了公路隧道群视觉环境的重点调控区域，并通过Robust回归指出了显著影响开敞区域视觉震荡水平的风险因素。强调了根据各个单体隧道的视觉震荡程度进行针对性优化设计的必要性，突出了末隧行车安全形势的严峻性。
在考虑驾驶人视觉行为受隧道长度影响的前提下，以瞳孔面积最大瞬态速度值（MTVV）和瞳孔面积变化率为关键参数，分析了驾驶人在相邻隧道连接段的视觉负荷和视觉适应性。结果表明，在驶入连接段时，驾驶人的视觉负荷程度依次为短隧道>特长隧道>长隧道>中隧道，突破了以往对“黑框效应”的认知局限，强调了单体短隧道对行车安全的威胁；当上游隧道为短隧道或中隧道时，驾驶人在连接段所需的“白洞效应”适应时间均为5 s，而当上游隧道为长隧道、特长隧道时则分别为8 s和9 s，并进一步结合驾驶人的视觉适应时间和注视点距离对连接段长度阈值进行了限定。
以视线诱导技术为基础，结合驾驶人的视觉需求以及交通工程视线诱导设施特点，提出了基于线性诱导的公路隧道视觉参照系重构理论。这一理论强调了以线性诱导为主、点状信息为辅的设计原则，通过采用多频多尺度的局部诱导元素重构整体视觉参照系，低成本实现隧道空间的多层线形诱导和多层轮廓诱导，以满足不同视觉条件下驾驶人对交通信息的视认能力，确保视线诱导的连续性、一致性。并进一步在对公路隧道群交通环境、线性诱导系统进行韵律相关性分析的基础上，面对韵律型评价指标多样性和评价个体主观性问题，基于模糊数学原理对不同韵律形式在线性诱导系统中的适用性进行了量化处理，并根据量化结果提出了起伏性、交错性韵律优先原则。
在全面考虑公路隧道群不同区段视觉环境改善需求的基础上，运用视线诱导信息组合技术，提出了公路隧道群韵律型线性诱导系统设置方案。结合车辆运行特征和驾驶人视觉行为特征，选取横向偏移、运行车速、注视持续时间、扫视角度和扫视速度等多项指标，借助仿真驾驶试验分析了韵律型线性诱导设计理念在提升公路隧道群行车安全方面的实际应用效果。结果表明，通过融合韵律型和线性诱导对公路隧道群视觉参照系进行重构，能够显著提高驾驶人对行车轨迹及行车速度的感知和控制能力，同时降低驾驶人在动态视觉条件下对环境信息的注视持续时间、小角度扫视行为比例以及扫视速度，增强驾驶人对交通信息的提取和视认能力，并且其作用效果不受照明条件的限制。
本文综合考虑了驾驶人的动态视觉特性和公路隧道群建筑环境特征，研究了驾驶人在公路隧道群行车过程中的视觉震荡节律性特征，分析了相邻隧道连接段的视觉负荷程度和视觉适应性，明确了公路隧道群路段的视觉环境重点调控和改善区域，并围绕公路隧道群韵律型线性诱导系统设置方法及应用效果展开讨论。所得结果具有一定的理论意义和应用价值，能够为公路隧道群路段的交通运营和优化设计提供实质性的参考和依据，从而为提升公路隧道群路段的行车安全水平做出积极贡献。
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