驾驶分心对隧道段行车安全影响分析

为研究驾驶分心对隧道段行车安全的影响,在虚拟驾驶环境下设计次任务试验,要求被试驾驶人执行多组不同类型、难度的手动与无手动次任务,同时利用眼动追踪装置采集驾驶人视觉特征参数。在筛选有效数据的基础上,运用统计学与数据挖掘方法比较驾驶人在隧道内执行不同次任务时,车辆运行速度离散性、视觉搜索区域面积、瞳孔面积变化率和次任务持续时间的差异,并分析统计显著性。结果表明,驾驶人在执行手动次任务、无手动次任务、无次任务3种状态下,执行手动次任务时车辆运行速度离散性最大、视觉搜索区域面积最小、瞳孔面积变化率最大,次任务持续时间最长;无次任务时车辆运行速度离散性最小、视觉搜索区域面积最大、瞳孔面积变化率最小;无手动次任务的试验结果居于两者之间,次任务持续时间最短。上述差异具有统计学显著性,主观感知评价与客观数据具有一致性。研究表明,手动与无手动次任务使驾驶人心理负荷明显增大,手动次任务对驾驶人的影响最为明显,因此驾驶分心次任务对隧道段行车安全影响较大。     

高速公路中长隧道出入口段视错觉减速标线设置研究

为提高高速公路中长隧道路段运营安全水平,促使驾驶人主动降低行车速度至安全范围,对高速公路中长隧道出入口段视错觉减速标线设置参数开展研究。通过实际道路试验,采集并分析中长隧道出入口段行车速度特性及视觉特性;依据驾驶人瞳孔面积变化速率与视觉障碍的表征关系,得到驶入及驶出隧道时基于视觉感受最佳的期望车速值;分别建立隧道入口段顺鱼刺形减速标线设置参数模型和隧道出口段梳齿形减速标线设置参数模型,选取典型初始速度及最佳期望车速检验模型效果。研究结果表明,驶入和驶出隧道时,最佳期望车速分别为50 km/h和60 km/h;基于模型计算,获得隧道入口段3种鱼刺形减速标线设置参数和出口段1种梳齿型减速标线设置参数。     

基于Topsis改进因子分析的公路隧道入口段视觉负荷研究

为探究直线公路隧道入口段驾驶者的视觉负荷,首先,通过实车试验采集5种视觉指标,采用Topsis改进因子分析法建立视觉负荷评价模型;然后,分析不同时间及位置下视觉负荷的变化特征,基于构建的视觉负荷曲线提出行车舒适评价标准,并运用已发表数据验证构建负荷模型的泛化能力;最后,通过敏感度分析探究视觉指标对视觉负荷的影响程度。结果表明：当驾驶者位于距洞口-13～55 m(12:00)、-10～49 m(15:00)时,视觉负荷超过临界值(0.906),驾驶者的行车舒适度和安全性极低;洞口驾驶者的视觉负荷值和接近度远大于洞内和洞外;18:00的视觉负荷和接近度远低于12:00和15:00。视觉指标的敏感度参数从大到小依次为注视时间、瞳孔面积、注视次数、扫视幅度、扫视速度。     

基于速度特性的高速公路隧道入口过渡段行车安全性分析

针对山区高速公路隧道交通事故高发的特点,分析隧道入口过渡段行车特性,对改善隧道入口过渡段的行车安全性具有重要意义.以云南山区高速公路隧道为研究对象,依据隧道路段的行车特点和隧道外设施设置位置将隧道入口过渡段划分为隧道前减速段、隧道前交织段、隧道前过渡段、隧道入口段和隧道适应段.通过实车试验采集隧道入口过渡段的行车速度数据,分析各区段车辆速度变化规律和行车安全影响因素,发现隧道入口过渡段的车速变化用高斯函数拟合较好.用加速度的变化量与发生这一变化车辆运动的距离的比值表示行车风险,建立高速公路隧道入口过渡段行车安全性评价模型,利用Matlab计算得出各区段行车危险性系数.结果表明:在隧道前交织段,行车风险增加;在隧道入口段,行车风险较高,暗适应结束后,行车危险性降低.研究结果可为山区高速公路隧道安全运营管理提供对策.     

视觉与听觉次任务对驾驶人视觉的影响及差异

为研究视觉与听觉次任务对驾驶人视觉的影响及差异性,在虚拟驾驶环境下设计次任务试验,要求被试驾驶人执行多组不同类型、难度的视觉与听觉次任务,同时利用眼动追踪装置采集驾驶人视觉特征参数。在筛选有效数据的基础上,运用统计学与数据挖掘方法比较驾驶人执行不同次任务时,视觉搜索区域面积、瞳孔面积、次任务完成时间的差异并分析统计显著性。结果表明,驾驶人在执行视觉次任务、听觉次任务、无次任务3种状态下,执行视觉次任务时视觉搜索区域面积最小、瞳孔面积变化幅度最大、次任务完成时间最长;无次任务时视觉搜索区域面积最大、瞳孔面积变化幅度最小、执行次任务时间最短;执行听觉次任务时,视觉特征数据居于视觉次任务、无次任务两种状态之间。上述差异具有统计学显著性,主观感知评价与客观数据具有一致性。研究表明,视觉与听觉次任务使驾驶人心理负荷明显增大,且视觉次任务对驾驶人的影响更为明显。     

城市隧道环境中驾驶人注视转移特性研究

为研究不同经验驾驶人在城市隧道环境中的注视转移特性,在城市隧道路段开展实车试验。利用Dikablis眼动追踪系统采集10名不同经验驾驶人的眼动数据;采用K均值聚类法划分注视兴趣区域,并分析驾驶人的注视分布特性;运用马尔科夫链理论研究驾驶人的注视转移规律和注视平稳分布特征。结果表明:相较于隧道外区段,驾驶人在隧道内区段的重复注视概率更大,视觉搜索效率更低;驾驶人主要通过对前近方、前远方的注视获取信息,且在入口段和出口前段内注视点落在这2个区域的概率显著高于其他区段;相较于熟练驾驶人,非熟练驾驶人对前远方、后视镜的注视更少。     

U型转向时驾驶人注视特性研究

为探究己知环境特征与驾驶行为之间的对应规律,利用Dikablis头戴式眼动仪在U型道路环境中进行实车试验。监控并记录9名驾驶人的眼动行为数据,分别从注视区域(AOI)的平均注视时间、AOI注视比例、视觉扫描的复杂性等3方面分析驾驶人视觉特性。结果显示,U型转向(U-Turn)过程中接近阶段各AOI平均注视时间为0.2~0.7 s,驾驶人注视点落在远处区域的比例明显高于其他区域,而转向阶段各AOI平均注视时间为0.2~1.4 s,驾驶人注视点落在近处区域的比例明显高于其他区域。注视熵率值反映了视觉扫描的复杂程度,出口点AOI分布集中,注视熵率值为0.5~4.0,视觉扫描的复杂性低,入口点AOI分布分散,注视熵率值为1.8~4.5,视觉扫描的复杂性高;因此,U-Turn出口点和入口点环境差异对驾驶人注意力分配策略影响显著。     

高速公路长隧道入口段可变限速研究

为提高高速公路长隧道入口段的交通安全,缓解驾驶人生理心理不适,对入口段实施可变限速控制策略。采用宏观交通流模型,以事故率最小为目标,以速度限制为约束条件,建立可变限速控制优化模型,并采用遗传算法对整个可变限速模型进行求解,确定可变信息板数目与相应的可变限速值。基于采集的交通流数据,运用微观仿真软件对长隧道入口段实施可变限速控制,并与未实施可变限速的情况进行对比。结果表明:对高速公路长隧道入口段实施分区间可变限速控制,在无交通事故的情况下,能够减少车辆运行速度的离散性;若隧道内发生事故,能够减少26.67%车辆停车次数和21.13%的平均旅行时间。研究表明,对长隧道入口段实施可变限速控制,能够提高交通安全,提高交通的运行效率。     

特长隧道环境下驾驶人注视转移特性研究

为了研究不同经验驾驶人在高速公路特长隧道环境下的注视转移特性,在高速公路特长隧道中开展实车实验,利用 iView X HED型眼动仪采集了32名不同经验驾驶人的眼动数据。运用动态聚类方法,对驾驶人注视区域进行划分,分析了职业与非职业驾驶员在高速公路隧道不同段与普通路段的注视转移规律与注意力分配特性。结果表明:相较于非职业驾驶人,职业驾驶员具有较强的注视前瞻性,且在隧道的不同段主要注视的区域因行车环境不同变化较小;驾驶人对同一目标需要重复注视才能提取足够的信息,且当行车环境复杂度增加或驾驶员驾驶经验不足时,重复注视概率增加;驾驶人在不同路段行车时,主要通过注视中间区域获取信息;行车环境与驾驶经验对驾驶人在中间近处、左侧区域及内后视镜区域的注视平稳分布存在显著的交互作用。     

海底隧道入口段驾驶员眼动特征分析*

为研究海底隧道入口段驾驶员眼动特征,以海底隧道收费站至入口为研究对象,运用Facelab5.0眼动仪和录像机等设备,采集真实状态下驾驶员眼动特征、行车速度和行车位置数据,并依据道路线形、车辆行车特征和路段标志标线设置,将收费站至入口划分为提速驶离段、换道减速段、缓和段和过渡段（入口段）,分析各区段驾驶员眼动特征及车速变化规律,并建立相应数学模型。研究结果表明:驾驶员驾车通过换道减速段和过渡段时,分别受交织车流与黑洞效应影响,行车速度减小、眼睑闭合度下降、眨眼频率增大;驾驶员行经入口段,车速呈上升-下降-上升-下降的趋势,眼睑闭合度呈增大-减小-增大-减小的趋势,眨眼频率呈减小-增大-减小-增大的趋势,且受交织车流与黑洞效应的影响显著。     

隧道内多频多尺寸信息对车速感知的影响

为提高隧道内的行车安全性,定量分析隧道内不同尺度、不同频率的视觉信息对驾驶员车速感知的影响。利用3DMax软件制作公路隧道内仿真模型。利用E-prime软件进行车速感知心理物理试验,分别研究大中小尺度信息在频率为0.1~32 Hz的情况下,对低照度隧道环境中的驾驶员的速度感知的影响。试验结果显示:高频视觉信息(2~32 Hz)会使驾驶员显著高估速度,中频视觉信息(0.4~1 Hz)和低频视觉信息(0.1~0.2 Hz)会使驾驶员显著低估速度;高估速度的程度为中尺度信息大尺度信息小尺度信息。因此,保障隧道内行车安全,可从多尺寸多频率的视觉信息的组合设置着手。     

高速公路特长隧道环境中驾驶员视觉特性研究

为研究有不同经验的驾驶员在高速公路特长隧道环境中的视觉特性,在高速公路特长隧道中开展实车试验。利用眼动仪采集29名不同经验驾驶人的注视持续时间、注视点位置、扫视持续时间、扫视频率及扫视幅度等视觉特性参数,运用统计分析方法比较眼动行为的差异性,分析驾驶经验及驾驶环境对驾驶安全的影响。结果表明:相较于普通路段,驾驶员在特长隧道段的平均注视时间更长,注视点分布位置在水平方向更广,在垂直方向趋于集中,扫视更频繁,且扫视幅度变小;相较于非职业驾驶员,职业驾驶员在不同驾驶环境中的注视时间较短,注视点分布位置更广,扫视频率较低且扫视时间较短。     

隧道内不同组合信息条件下驾驶员视错觉研究

为定量分析隧道内不同照度条件下,不同组合信息对汽车驾驶员视错觉的影响,首先利用3Ds Max软件搭建三维仿真模型,并基于E-prime平台开展车速感知心理物理试验;然后选取30名驾驶员作为被试,分别测取被试在不同试验场景下的速度错觉和反应时;最后统计分析试验数据。试验结果表明:多频率多尺度组合信息能改善驾驶员的速度错觉效应,使反应时显著缩短;多频率多尺度组合信息对驾驶员的速度高估有重要影响,且在较高照度水平下,驾驶员对速度变化更为敏感。多频率多尺度信息组合能显著改善公路隧道环境视觉参照系,提升驾驶员在隧道中的速度感知能力。     

长隧道韵律型视觉环境设计研究

采用心理物理试验分析公路隧道内部视觉环境对驾驶员行车安全的影响,将E-prime 2.0软件与仿真驾驶模拟器相结合,对驾驶员在隧道内长时间行车中的速度判断准确率及反应时间两个指标进行分析,提出了利用标志标线构建公路隧道内韵律型标线系统的改善措施,以改善隧道内视觉环境,并利用数理统计方法及Logistics拟合分析对设计方案进行评价。结果表明:1)公路隧道内韵律型标线系统能提升隧道内驾驶员的速度判断准确率3.33%~11.66%;2)普通公路隧道场景中,被试者反应时间与隧道内行车时间存在显著关系,公路隧道内韵律型标线系统的场景中,反应时间与隧道内的行车时间没有显著关系,能有效缓解视觉疲劳现象;3)被试者反应时间的增加同时受隧道内视觉环境与行车时间的影响。公路隧道内韵律型标线系统能有效提高驾驶员的反应时间,适用于行驶速度为80 km/h、大于1 333 m的隧道。     

脉动通风在螺旋隧道施工期的应用研究

为提高施工期通风排除污染物效率,将脉动通风方法应用于螺旋隧道中,通过理论分析研究脉动通风在隧道施工期排除污染物的原理,采用FLUENT软件模拟不同脉动幅值、脉动频率下隧道内污染物浓度变化情况。研究结果表明:脉动通风可有效减少螺旋隧道内涡流区面积,优化隧道风流流场;脉动通风方式可使积聚在涡流区内的污染物产生纵向脉动速度,并加强风流横向脉动;脉动通风对爆破后排出CO气体效果不明显,但对降低喷浆过程粉尘浓度效果显著,数值模拟与理论研究结果吻合;排除污染物效果与脉动幅值无明显关系,与频率关系显著,且频率较小时效果更好。     

道路行车安全性虚拟评价方法研究

针对在道路建成之前很难对设计道路进行有效的安全性评价的问题,在介绍运行车速评价法、速度分布评价法、线形指数评价法和驾驶人工作负荷评价法等国外道路安全评价方法的基础上,提出包括运行车速与设计车速差、相邻路段运行车速差、速度降低因子、横向力系数变化因子以及路段间的加速度值等5个评价因子在内的道路安全评价模型,并确定了相应指标的评价标准.该方法的评价过程包括自行模式和互动模式.自行模式是在驾驶员模糊车速控制模型的基础上预测路段的运行车速,从而进行线形的安全评价;交互模式主要是在虚拟仿真的基础上对道路、隧道、桥梁的交通工程设施、照明等系统进行安全性评价.通过该评价方法可以在道路的设计阶段发现存在的行车安全性问题,通过修改设计或进行安全改善,提高道路的运营安全性.     

爆破冲击波在台阶法隧道内的传播特性研究

为了解决目前隧道施工过程中掌子面开挖爆破产生的冲击波容易造成工程灾害的问题,基于宁攀高速胜利隧道台阶法开挖的实际情况,采用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA及现场测试的方法研究冲击波在隧道上下台阶区段的传播规律。研究结果表明：初始冲击波传播至下台阶断面时先扩散至中上区域,与拱顶及侧壁碰撞反射后再传播至下部区域;冲击波在下台阶段0～10 m范围内,经多次反射叠加形成提升幅度约30%的第2次超压峰值;冲击波由上台阶较小断面进入下台阶较大断面传播时,超压衰减速度相对加快,过渡界面前后10 m范围内衰减系数由1.01%最高提升至1.05%。现场实测数据与数值模拟结果在上下台阶段得到的波形传播规律基本一致,验证数值模拟的可靠性。研究结果可为实际工程中爆破冲击波在变截面隧道中的控制措施提供参考。     

加权马尔可夫链滑坡预警模型优化研究

滑坡预警研究是地质灾害领域的重要课题,为准确建立滑坡预警模型,采用均值-标准差法将位移速度数据划分为2种状态,以加权马尔可夫链动态预测未来的位移速度状态,以前日、当日的已知位移速度状态及次日的预测位移速度状态作为预警判据,构建加权马尔可夫链滑坡预警模型。以平庄西露天矿4·17滑坡为工程背景,通过预警及时性、抗干扰性及可信度三方面对样本容量及标准差倍数进行优化,确定出滑坡预警的最优化模型。研究结果表明:模型在边坡等速变形阶段的错误预警率极低,在滑坡临近时能给出合理的密集预警时段,具有较好的时间预警和区域预警效果,同时能在一定程度上揭示滑坡的启动及演变过程;样本容量为20,标准差倍数为0.4时,模型可充分利用其精确性,使错误预警率更低、预警更及时,能较好满足模型评价的及时性、抗干扰性及预测可信度标准;最优模型对滑坡区各监测点的7日平均预警密集度为77%,平均预警错误率为0,平均预测一致率为61%。     

西安脉冲堆场区放射性气体扩散CFD数值模拟

为对西安脉冲堆(XAPR)核应急及相关核安全评价提供场区大气扩散规律的技术支持,根据XAPR场址条件,采用CFD方法对场区放射性气体扩散进行了数值模拟,分析释放点、气象条件、出口速度等因素对大气扩散的影响。结果表明:在XAPR场区内屋顶释放造成主干道路地面大气扩散因子比烟囱释放高约1个数量级;风向影响场区内危险区域面积,南风造成的危险区域面积最大,西南风次之,西北风最小;大气扩散因子随出口速度增大而减小,随环境温度增加变化不显著;均匀风场模型给出的结果更加保守,由于幂律风廓线的水平风速随高度梯度变化较大,最终得到的地面扩散因子较小;非稳态扩散中,风场突变会导致局部污染加剧,由于建筑物的阻挡绕流,污染物在场区的扩散减缓,可能在场区形成部分污染的过渡地带,随后会逐步达到稳态扩散状态。在XAPR核事故中,放射性气体由于场区复杂的建筑分布而具有复杂的扩散行为,释放点、气象条件等因素均对放射性气体场区分布产生影响,从而形成不规则的事故污染景象。