隧道入口冰雪环境下驾驶员心生理特性研究*

为提高高速公路冰雪环境下隧道入口行车安全水平,探究隧道入口冰雪环境下驾驶员心生理反应特性,依据心生理理论,通过模拟驾驶试验采集驾驶员在冬季晴、雪天气下隧道入口行驶的心率增长率、速度等数据,分析照度变化率、路面摩擦系数、速度对驾驶员心生理的影响规律,明确不同影响因素下隧道入口驾驶员心率增长率变化特征,利用Matlab构建多因素耦合下隧道入口驾驶员心生理反应模型,并设计实车试验验证心生理反应模型有效性。研究结果表明:冰雪环境下隧道入口驾驶员心率增长率紧张阈值为28%,隧道入口冰雪环境下照度变化率安全阈值为51%,心生理反应模型误差小于10%,吻合程度较好。研究结果对提高山区高速公路隧道入口冰雪环境的行车安全性、降低隧道入口事故风险具有重要意义。     

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。     

高速公路隧道入口区段交通流模拟与安全性研究

隧道内外照明差异使交通流状态产生了相应的变化.为模拟高速公路隧道入口交通流运行与安全状态,根据驾驶速度与能见度关系,提出了元胞传输模型的改进原理与方法.通过与实际道路交通流数据的比较,验证了模型的有效性.运用该模型模拟并比较不同条件下交通运行状态.结果表明,改进的元胞传输模型能够揭示隧道入口流量与车速状态.受到隧道能见度的影响,在隧道入口段车速将有明显的降低.随着隧道内能见度的降低,这种影响更为明显.高流量情况下,隧道入口的扰动可能影响后续车辆速度与流量;低流量情况下则影响不大.车速扰动对于道路全段的安全性影响较大,在交通激波的传递过程中,更容易出现交通事故.低密度情况下,隧道内能见度越低,安全性越差.     

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。     

不同时段特长隧道入口区域视觉负荷研究

为探究不同时段驾驶人在隧道入口行驶时的视觉负荷情况,分别在正午、傍晚和夜晚时段在贵州省内特长隧道进行实车试验,选取瞳孔面积变化率和瞬时瞳孔面积频率加权速度作为瞳孔面积变化评价指标,分析入口区域的接近段、入口段和过渡段的视觉负荷情况。结果表明:在正午和傍晚,驾驶人瞳孔面积在接近段无显著变化,在入口段内急速增大,在过渡段趋于稳定,其中瞳孔面积稳定点离洞门距离在正午时段远于傍晚时段;通过瞬时瞳孔面积频率加权速度评价隧道入口区域的视觉负荷,大小排序为:正午过渡段正午入口段夜间接近段≈夜间入口段≈夜间过渡段正午接近段傍晚过渡段傍晚入口段傍晚接近段;在隧道入口区域,驾驶人视觉负荷时段变动比区段变动更为显著。     

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。     

基于ISM法的公路隧道火灾事故致因研究

以降低公路隧道火灾风险为目的,结合国内外公路隧道火灾特点及危害,分析研究了公路隧道火灾事故的致因。采用解释结构模型(ISM)分析各原因之间的层次关系,建立了4级递阶结构关系。结果显示:第一层致因为隧道中运行车辆的起火和隧道自身结构火灾起火;第二层为隧道中司乘人员引起的不同车辆火灾和隧道运营管理存在危险性;第三层为隧道中车辆的危险性预防和对隧道的安全检查;最深层原因集中于管理因素,安全教育、安全意识的形成和对安全监管的投入力度上,隧道运营管理者的行为措施。交通管理部门可以通过对公路隧道火灾起火原因分析出发,找出增强隧道安全性的有效途径。     

基于随机森林的高速公路运营隧道风险判别法则研究*

为快速、准确识别山区高速公路隧道不同区段风险因素组合,基于交通事故调研数据,分析其时空变化规律;从人-车-路-环境角度系统筛选风险影响因素,采用随机森林理论构建风险等级预测模型;以决策树与规则相互关系为基础,结合自变量重要评分法,提出基于随机森林的高速公路运营隧道风险判别法则。研究结果表明:判别法则集预测精度较好且运行时间短,能够明确高速公路不同隧道区段事故成因,为预防隧道严重交通事故发生提供参考。     

干线公路穿越城镇适应段长度确定方法研究

为了提高干线公路穿越城镇区段的行车安全性,探究公路上的车辆穿越城镇时的速度变化和驾驶员心生理特征,通过实地检测在公路穿越城镇适应段行驶的驾驶员心生理反应、车辆运行速度等参数,以人因工程学、心理学等为基础,对适应段车辆的速度变化特征和驾驶员的心生理反应进行了研究。根据实际道路情况首先定义了公路至城镇方向适应段L0和城镇至公路方向适应段L1,然后基于速度一致性原理分析车辆在通过适应段时与城镇段和公路段的速度差,同时以心率增长率为定量参数分析车辆通过适应段时驾驶员的心生理变化。结果表明,在公路穿越城镇路段有必要设置适应段,并且适应段的长度对驾驶员的行为和心生理状态有明显的影响,在确保车辆速度差和驾驶员心生理变化参数都在安全阈值范围内的基础上,适应段总长度在1. 000～2. 200 km为宜。     

公路隧道出口段亮度优化计算

公路隧道出口段亮度变化情况会严重影响驾驶员视觉心理负荷,其亮度优化计算应该综合考虑行车安全和节能环保的要求。通过隧道出口段不同环境照度和运行时间情况下驾驶员视觉特性试验,采用定性和定量相结合的方法研究了瞳孔面积与环境照度之间的变化规律,同时结合节能环保的要求建立了公路隧道出口段最佳亮度计算的多目标优化模型,采用系统聚类的方法对隧道出口照明区段进行聚类分析,并给出了模型求解的方法。最后,以包(头)茂(名)高速公路南五台隧道为例进行了实证研究,基于模型计算出各聚类区段最佳照明亮度。结果表明,隧道出口段亮度设置应该是一个渐变过程,且应该更加注重洞口20 m以内的亮度要求。