基于HRV量化的高速公路出口匝道区域驾驶负荷特性研究

为提高高速公路主线出口匝道区域的行车安全性,基于HRV指标量化分析该区域的驾驶负荷特性和影响因素.分析了交通标志设计方案对主线出口匝道区域交通安全影响特性.采用HRV指标对驾驶负荷进行量化分析,同时采用不同信息量的交通标志对驾驶负荷进行定量加载,以汉十高速公路沿线匝道区为场景,设计并开展了主线出口匝道区域驾驶负荷的实车道路试验,采集不同试验场景下多个驾驶人的生理指标和驾驶特性.结果表明,交通标志信息量可以作为认知负荷加载的方式.从2 km到500m到出口位置的预告标志,表征驾驶负荷的HRV指标呈先下降后上升的趋势.驾驶人在通过主线出口匝道区域不同路段时的行驶车速的变化趋势与驾驶负荷强度的变化趋势具有较好的一致性.     

双向四车道公路大货车弯道运行速度及驾驶员注视与心率特性研究

通过对大货车驾驶员注视及心率增长率参数和大货车运行速度进行检测,融合交通工程学和人因工程学的基础理论,与小客车对比分析,研究了双向四车道公路直线路段、圆曲线路段的大货车驾驶员注视分布和心率增长率变化规律.结果 表明:道路直线段和圆曲线段大货车和小客车驾驶员注视点主要集中在视野中上偏右侧区域,直线段大货车驾驶员注视点分布相对于小客车偏右3.01°、偏下1.16°,圆曲线段大货车驾驶员注视点分布相对于小客车偏右4.78°、偏下0.21°,在圆曲线路段比在直线路段,大货车驾驶员相比小客车驾驶员更加关注视野中线右侧的道路环境;构建了道路圆曲线路段大货车和小客车运行速度模型及驾驶员心率增长率模型,通过与小客车的对比,分析了大货车运行速度、驾驶员心率增长率与道路圆曲线半径、纵坡坡度间的内在变化关系,并以大货车驾驶员心理紧张度作为约束条件,给出了道路圆曲线的一般最小半径.     

山区高速公路空间郁闭度对驾驶员视觉及生理指标的影响

为了解高速公路空间郁闭度对驾驶员视觉行为和心理状态的影响规律,在山区高速公路开展室外实车试验,采用Dikablis眼镜式眼动仪和Varioport生理记录仪记录了驾驶员的眼动和生理数据,包括注视时间百分比、平均注视时间、扫视幅度、眨眼率、心电、心率、皮电等。结果表明,随空间郁闭度增加,驾驶员皮电和扫视幅度增大,眨眼率和平均注视持续时间减小,视点越来越集中。随着驾驶员的逐渐适应,空间环境对驾驶员的心理影响逐渐减弱。驾驶员主要关注中间靠左区域,目标物为中央分隔带和前方道路。开敞空间下驾驶员对右侧区域有少量关注。半郁闭空间下驾驶员皮电呈现规律性的波动,对于左侧区域的关注明显增多,对右侧区域的注视持续时间较长,视点集中点更远。     

考虑均值异质性的高原山区公路责任事故严重度风险因素辨识

为明晰高原山区高速公路事故严重度的影响因素及差异，量化事故数据异质性对事故严重度的交互影响效应，基于云南省某高原山区高速公路550起有责交通事故数据，从责任驾驶员、责任车辆、道路特征和责任事故特性4个方面选取潜在特征变量，采用固定参数有序Probit模型和随机参数有序Probit模型，构建考虑均值异质性的高原山区高速公路责任事故的严重度分析模型，并采用边际弹性系数量化分析不同影响因素对事故严重度的影响程度。结果表明，缓和曲线、有其他妨碍安全驾驶的行为、轻型货车、重型货车、多车、下坡以及曲线路段7个因素显著影响责任事故严重度。“驾驶员存在其他妨碍安全驾驶的行为”和“重型货车”的估计系数分别是服从(0.375, 0.201)和(0.531, 0.988)正态分布的随机变量，总体导致死亡及重伤事故的概率分别增大6.15%和9.61%;当驾驶员在曲线路段存在其他妨碍安全驾驶的违法行为时，重伤或死亡事故概率增大6.54%。当重型货车在缓和曲线路段发生碰撞时，重伤或死亡事故概率会降低8.37%,重型货车因未与前车保持安全距离发生重伤或死亡事故概率会降低9.95%,而当重型货车与小客车碰撞时，重伤或...     

老年驾驶员跟驰行为及影响因素研究

为提高老龄化背景下道路交通的安全性,基于驾驶模拟试验数据,分析老年驾驶员的跟驰行为特征,并深入研究驾驶员跟驰行为的影响因素。选取车头间距、速度和反应时间作为驾驶员跟驰行为的表征指标,通过对比老年驾驶员与年轻驾驶员跟驰行为的差异,分析老年驾驶员的驾驶特征;进一步采用Pearson相关系数法研究跟驰行为与驾驶员年龄、驾驶负荷和驾驶偏好的关系。研究结果表明:相较于年轻驾驶员,老年驾驶员对前车紧急制动行为的反应时间较长,行驶速度的变化较大,且保持较大的车头间距。驾驶员的跟驰行为与年龄、驾驶负荷得分以及驾驶偏好显著相关。     

高原公路低氧路段驾驶疲劳脑电信号检测分析

为了解驾驶员在高原低氧路段的疲劳程度,以寻求缓解驾驶疲劳提高行车安全的途径,利用生物反馈检测仪分别对初次与经常进入高原公路低氧路段的驾驶员进行实地行车试验。通过对比不同海拔高度受测驾驶员脑电(EEG)变化特征,选取脑电8~13频段与14~30频段的平均功率比值R作为评价驾驶员疲劳时脑电特性指标R,定量分析海拔、连续驾驶时间对R的影响,同时建立R与海拔、连续驾驶时间之间的关系模型。研究表明:海拔与连续驾驶时间是影响驾驶员疲劳的主要因素,R随着海拔的升高与连续驾驶时间的增长而逐渐变大。初次在高原低氧路段行车的驾驶员表现出的疲劳感强于经常在高原低氧路段行车的驾驶员。     

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。     

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。     

高速公路绿化对行车安全的影响及其改善

为全面分析不合理绿化导致的行车安全问题,研究了平曲线内侧绿化对行车视距的影响,中央分隔带绿化植物株距和高度对防眩、横向通视、植物存活率等的影响,大冠径常绿类植物对道路净空、驾驶员心理的影响,绿化遮挡交通标志或高速公路出入口对行车产生的误导现象,立交匝道及其出入口绿化对行车诱导、出口缓冲和入口通视的影响,以及隧道出入口绿化对眼睛明暗适应性的影响.提出平曲线内侧的植物冠径和冠高控制措施,并根据防眩要求从几何上确定计算中央分隔带植物的株距、高度的方法,最后探讨了对隧道出入口和立交匝道不同位置绿化安全性的强化措施.研究表明,绿化可从多方面对高速公路行车安全产生影响.     

真实条件下长时间作业的驾驶安全性影响研究

为研究长时间单调驾驶对驾驶员疲劳、嗜睡、反应时间和驾驶速度的确切影响,以合作企业3系重卡为操作对象进行了一组真实驾驶条件试验。在自愿的基础上随机地从合作企业物流公司选择12名经验丰富的驾驶员作为试验的驾驶员样本。试验采用主观评分方法记录试验者的嗜睡和疲劳状况,所有数据分析基于统计学软件PASW Statistic 18.0。试验结果表明长时间单调驾驶会导致驾驶员疲劳和嗜睡,而疲劳和嗜睡在一定的程度上会导致驾驶速度的加快,却没有导致驾驶员反应时间的显著变化。在持续驾驶3 h之后驾驶员的疲劳和驾驶绩效发生了明显劣化,故从安全的角度考虑应以2~3 h为界合理安排司机的作业负荷和绩效考评。     

多源信息下驾驶员认知负荷的测度方法研究

为分析多源出行信息对驾驶员认知负荷的影响机制,设计包含可变信息板(VMS)、交通广播以及这两者相结合的3种模拟驾驶场景,通过建立驾驶员认知负荷测评量表,采集驾驶仿真试验及认知负荷量表数据,测度多源信息影响下的驾驶员认知负荷。结果表明:3种场景中的出行信息均会影响驾驶员的认知负荷,单一VMS场景的认知负荷最低,多源信息场景最高;单一VMS场景中信息搜寻的认知负荷低于交通广播,获取和决策过程则高于交通广播;多源出行信息对认知负荷的影响维度主要是脑力负荷和时间负荷;出行经验对认知总负荷的影响与场景相互独立。     

隧道路段逆反射轮廓标设置技术研究

隧道是高速公路事故多发路段,为了提高隧道路段行车安全性,需为驾驶员提供与一般路段相近的视觉环境,以有效减少由隧道行车环境变化引起的驾驶员判断和操作失误,逆反射技术在提高隧道路段驾驶员视觉舒适性方面具有潜力.为了确定隧道路段轮廓标设计方案,利用Smart-Eye Pro 5.7型眼动仪,对隧道路段逆反射轮廓标设置技术进行试验,获得了不同逆反射轮廓标组合方案的驾驶员视觉数据.结果表明,小型车和大型车驾驶员对逆反射轮廓标设置高度的视觉差异性明显,设置高度约为0.4 m的逆反射轮廓标对小型车驾驶员的视觉环境改善效果最佳,相应地,大型车约为1.0m.从控制隧道内明暗变化的闪频出发,轮廓标间距以15 m左右为宜.为满足驾驶员视觉舒适性要求,应将驾驶员瞳孔直径变化率控制在0.396 ～ 1.302mm/s,据此确定小型车适用的轮廓标反光膜为超强级,大型车为工程级.研究成果在G65高速公路木冲隧道的应用使驾驶员瞳孔直径变化率控制在1.302 mm/s以内,并使同期事故减少了51.8％.     

使用车载导航系统下驾驶员脑力负荷影响因素分析

基于试验数据,分析使用车载导航系统对驾驶员脑力负荷的影响,以及任务难度、时间压力、驾驶经验、性别差异等因素在该任务中的实际影响效果.通过编程模拟驾驶员使用车载导航系统进行驾驶的任务,采取主任务评价法作为脑力负荷的评价方法.选取偏离正确路线的次数、偏离的水平位移、到达预定目标所用时间、偏离方向的次数、根据导航系统提示完成相应动作的反应时间5个参数作为评价指标,选取40名大学生作为被试完成主任务(追踪)和辅任务(使用车载导航系统的脑力工作).对试验数据进行比较分析,结果表明,车载导航系统的使用在一定程度上加大了驾驶员的脑力负荷,并随驾驶难度的增加而加剧.任务难度、工作时间及驾驶经验等因素都对使用车载导航系统的驾驶员的脑力负荷产生影响,而性别差异的影响并不明显.     

基于HRV的北方林区冰雪道路驾驶疲劳分析

为提高林区冰雪道路行车安全性,探讨林区冰雪道路驾驶员心理与生理疲劳状态,针对东北林区冰雪道路环境特殊性,通过实驾试验采集驾驶员的心电信号,基于心率变异性(HRV)指标的有效定量评价,结合指标间的灰色关联度分析,研究东北林区冰雪道路环境下驾驶员的心率(HR)、R-R间期标准偏差(SDNN)、低频与高频比值(LF/HF)及相关维数(D2)4个指标值间的变化规律及其随时间的变化规律。结果表明,驾驶员在林区冰雪道路驾驶过程中,HRV指标与HR关联次序为SDNN,D2,LF/HF,驾驶员在林区冰雪道路行车初期驾驶员紧张程度大;连续行车驾驶员精神负荷与体力负荷都会增大,出现疲劳累积效应。     

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。     

基于驾驶模拟技术的公路隧道车道宽度运行影响分析

对于设计车速为80 km/h的双管6车道高速公路盾构隧道,受盾构机及资金限制,内侧车道设计宽度为3.5 m,相比一般高速公路路段规定减小了0.25 m。以上海市沿江特大高速公路隧道为研究对象,分析车道宽度的这种变化对车辆运行的影响。依照隧道设计方案,分别建立内侧车道宽度为3.75 m和3.5 m的2种模拟场景,基于同济大学高仿真驾驶模拟器展开对比试验。通过试验采集同一驾驶员在2种场景下的车速、轨迹偏移等参数,绘制隧道路段平均车速、平均轨迹偏移分布图,比较2种场景下运行参数平均值差异,发现2种场景下的车速、轨迹偏移变化趋势基本一致。利用配对t检验方法验证参数差异的显著性,结果显示,内侧车道宽度由3.75 m减小为3.5 m,对于车辆速度、轨迹偏移没有显著影响。     

道路交通环境中驾驶疲劳的生成模型研究

为预防由驾驶疲劳引起的交通事故,有必要研究在道路、交通和环境的综合影响下驾驶疲劳的生成机理。基于生理、心理学中的经典理论,借鉴国内外相关的研究成果,采用理论推理的方法对驾驶疲劳生成过程中驾驶员唤醒水平的变化规律及其影响因素进行分析。在此基础上建立了驾驶疲劳的生成模型,并将模型应用于工程实际。通过驾驶员唤醒水平的变化,指出驾驶疲劳的生成时刻,及其对驾驶时间的规定和道路、景观设计的影响。该模型以唤醒水平为核心,描述驾驶疲劳生成过程中驾驶员唤醒水平的变化规律,强调道路交通环境对驾驶员唤醒水平的影响。     

基于驾驶员心率和速度差的高速公路纵坡度研究*

为减少高速公路纵坡路段的事故发生率,利用心生理检测仪采集驾驶员心率数据,使用V-Box采集道路高程和车辆实时速度数据,采用偏相关分析确定影响驾驶员心率增长率和速度差的显著性因素,分别构建驾驶员心率增长率和速度差与坡度之间的关系模型,通过心率增长率阈值和运行速度协调性,从驾驶舒适性角度确定安全坡度范围。研究结果表明:在纵坡路段行车时,驾驶员心率增长率随坡度增大而增加,速度差随坡度增大而增大,坡长与驾驶员心率增长率和速度差呈弱相关;设计车速为100 km/h的高速公路,上坡坡度应小于等于3.7%,下坡坡度应小于等于3.3%,因此建议纵坡坡度小于等于3.3%为宜。研究结果可为高速公路交通安全和人性化设计提供理论依据。     

基于Adaptive Lasso及RF算法的冰雪天气交通事故分析

为分析冰雪天气下高速公路交通事故频发致因,量化分析驾驶环境、驾驶员及车辆情况对事故的影响,根据Adaptive Lasso和随机森林(RF)混合算法建立预测模型。以10年约30万组冰雪环境下高速公路交通事故数据为例,训练改进预测模型验证其准确性。结果表明,混合算法的准确度和拟合程度都优于支持向量机(SVM)、分类回归树(CART)及RF等单独算法。交通事故与环境因素相关性最显著,坡路、弯道及交叉口处事故受冰雪环境影响较大;事故与驾驶员因素中部分因素显著相关,如驾驶员性别及安全带使用情况;本地驾驶员对驾驶能力及冰雪环境的估计错误更易导致交通事故。     

基于生理信号的驾驶疲劳综合指标试验研究

研究驾驶过程中随着疲劳的产生驾驶员生理信号的变化规律,提取反映驾驶疲劳程度的综合指标。采用驾驶模拟器对20名被试进行驾驶模拟试验,用MP150多导生理仪实时采集并记录驾驶员在60 min驾驶任务过程中的心电信号、脑电信号、肌肉电阻信号、皮肤温度信号和呼吸频率信号。运用R软件对数据进行线性回归分析,对比一般回归分析,逐步线性回归分析克服了一般回归分析许多变量不显著的缺点,得到了最优的驾驶综合指标方程,确定了与各项指标相关的驾驶疲劳评价综合指标,并通过3名被试模拟驾驶试验验证了综合指标作为评价驾驶疲劳的有效性。