草原公路弯道交通工程设施信息量评价

为明确驾驶员在草原公路弯道不同层级交通工程设施信息量条件下的视觉特性,确定最佳信息量范围,采用数理统计和回归分析方法,分别建立5种不同层级(Q0、Q1、Q2、Q3、Q4)下交通工程设施信息量的草原公路弯道虚拟场景模拟驾驶试验,定量评价不同层级下驾驶员的注视强度、扫视强度和眨眼强度。试验结果表明:眼动强度很大程度上由眼动行为发生的频次决定;交通工程设施信息量对驾驶员行车时注视强度、扫视强度和眨眼强度均有显著影响,其中在Q2条件下3种眼动强度指标表现最佳,最利于行车安全;驾驶员3种眼动强度与交通工程设施信息量变化表现出很强的相关性,相关性大小依次为注视强度、扫视强度和眨眼强度。     

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。     

公路小半径曲线路段驾驶人焦虑水平模型

为提高双车道公路小半径曲线路段(SCCR)的交通安全监测水平，利用量表测试与驾驶模拟试验，实现驾驶人弯道焦虑水平的量化评测，定量刻画驾驶人弯道焦虑水平与行车安全特征量之间的关系；通过统计分析焦虑驾驶行为，运用Spearman分析法，筛选影响焦虑水平的关键行车安全特征量；综合道路线形条件、驾驶人个体特征和驾驶操作行为特性等行车安全特征因子，采用径向基神经网络(RBFNN)建立多因素驾驶人焦虑水平预测模型。结果表明：弯道焦虑水平与驾龄、年龄呈显著负相关，与车速、侧向偏移量、转角变异系数以及曲线半径之间存在着较为显著的负相关性(显著性概率p值<0.01);通过验证，基于RBFNN的驾驶人焦虑水平预测模型判别精度可达73.7%;转角变异系数、年龄、驾龄是影响驾驶人焦虑水平的重要因素，其重要度依次为100%、93.3%、90.7%。研究结果可为双车道公路SCCR驾驶焦虑水平监测、交通安全维护等方面提供理论支撑。     

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。     

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。     

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.     

驾驶人弯道安全行车特性研究

为研究在弯道路段行驶过程中驾驶人的安全驾驶特性,招募30名驾驶人开展模拟驾驶试验。利用DLab驾驶人因记录分析系统采集弯道行驶过程中驾驶人的车辆操作数据,用face LAB 5非接触式眼动仪同步采集驾驶人的眼动数据,探讨弯道半径对驾驶人视觉及操作模式的影响。结果表明:水平方向上驾驶人的视线主要集中在[-10°,10°],水平视角均值与弯道半径成二次函数关系,并随着弯道半径增大驾驶人的水平视线向右偏移;在操作模式方面,转向盘转角与弯道半径成负相关,车辆横向位置与弯道半径的关系不明显。驾驶人弯道行车时需要及时关注弯道一侧的交通信息,并同时操纵车辆沿弯道轨迹行驶。     

草原公路长直线段最佳信息量阈值研究

为优化草原公路单调景观环境,提高驾驶员安全行车水平,采用模拟驾驶试验方法,根据真实路况信息设计双车道二级草原公路,按照单位信息量1～5个/km设置5种不同的信息量环境,选择40名被试进行试验,提取眨眼持续时间、注视持续时间、瞳孔直径、扫视幅度4个眼动敏感指标,量化不同信息量环境下驾驶员眼动指标变化特征,建立信息量与眼动指标关系模型,对二次曲线进行拟合并求导。研究结果表明:眼动指标与信息量呈U形关系,4个/km是最佳信息量阈值,此环境下驾驶员眼动指标变化率最大,提取处理信息量最多,此阈值下景观环境不宜触发"单调";当信息量阈值大于或小于4个/km时,驾驶员眼动指标的变化率均会减小。     

考虑公路景观郁闭度与驾驶人特性的反应时间研究

为探究公路景观郁闭度对驾驶人反应时间的影响规律，运用模拟驾驶试验设计突发事件以测试驾驶人在不同道路线形和空间郁闭度特征景观下的反应时间。利用方差分析与多元逐步回归法，构建反应时间影响因子计量模型，量化不同特征景观、道路线形及驾驶人特性对反应时间的影响。结果显示：驾驶人的反应时间随景观郁闭度增加而减少；弯道路段反应时间显著少于直线路段；随着年龄的增加反应时间相应减少；男性比女性反应时间更短；经验驾驶人反应时间比新手和一般驾驶人更短；驾驶习惯对反应时间没有显著影响。景观郁闭度和道路线形相较于驾驶人特性对反应时间的影响更为显著。研究成果可为公路景观设计提供理论支持，帮助进行交通安全理论研究。     

草原公路驾驶人腰部疲劳恢复的表面肌电分析

为研究草原公路驾驶人腰部肌肉疲劳恢复特性,在草原公路模拟驾驶环境开展腰部疲劳恢复试验。利用MP150多通道生理测试仪采集驾驶人试验前、驾驶结束时和疲劳恢复阶段的腰部肌电信号,并应用配对样本t检验和独立样本t检验进行统计分析,探讨草原公路驾驶人腰部肌肉疲劳恢复特征。结果表明:在驾驶疲劳恢复期,时域指标平均振幅值(AEMG)、积分肌电值(IEMG)和均方根值(RMS)随恢复时间而增大,频域指标中位频率值(MF)和平均功率频率值(MPF)则随之减小;各指标在疲劳恢复初期恢复较快,当驾驶人疲劳恢复程度达到80%左右时,其在之后同等时间段内肌电各指标的恢复能力趋于平缓;2 h组腰部竖脊肌的表面肌电(sEMG)指标在恢复期第18 min与静测无显著差异,4 h组在恢复期第27 min与静测无显著差异。     

农村公路复杂环境中新老驾驶人视觉特性研究

为研究新老驾驶人在农村公路复杂环境中的视觉特性,采用眼动仪测量若干被试人员在实际驾驶过程中的视觉生理指标,运用统计学和数据挖掘方法分析新老驾驶人的瞳孔直径、注视特性、扫视特性和追随眼动特性,进而辨析新老驾驶人的驾驶行为特性差异。结果表明,在农村公路复杂道路环境中,新老驾驶人的视觉特性和驾驶行为具有明显差异。新驾驶人的瞳孔直径变化剧烈,表现出长时间注视和注视反馈特性;老驾驶人具有较多短时间注视特性,注视前瞻性和反馈特性都很明显,并且具有追随眼动特性。     

草原公路短时程驾驶疲劳程度多指标划分研究

为确定行车过程中不同时段驾驶员的疲劳程度,考虑草原公路的特殊性,选取典型草原公路路段,对9位受试者腰部肌电(EMG)、脑电(EEG)及心电(ECG)信号进行连续3 h的实驾测试。用因子(降维)及相关性分析法得到疲劳敏感指标;通过回归方程得到疲劳公式;利用层次聚类法初步划分疲劳程度,并验证划分结果。试验结果表明:表征EMG信号频谱变化的中位频率(MF)、ECG信号的心率均值(MHR)、高频标准化值(HFnu)和EEG信号的(α+θ)/β值对草原公路驾驶疲劳响应敏感,且驾驶疲劳发展呈多元线性变化;草原公路短时程驾驶疲劳可分为3个阶段。     

城市道路环境下新老驾驶人视觉特性研究

为研究新老驾驶人在城市道路环境下的视觉特性,以开发型汽车驾驶模拟器为试验平台,选用12名被试人员,用眼动仪对被试人员进行生理指标测试。运用统计学和数据挖掘方法对新老驾驶人的瞳孔面积、注视特性、扫视特性和回视特性进行了分析。结果表明:在城市道路环境下,新驾驶人的瞳孔面积变化剧烈;老驾驶人前瞻性机制和反馈机制表现明显,而新驾驶人只表现出具有反馈机制;新驾驶人对仪表盘、前方车辆的注视次数和注视时间较多,老驾驶人更倾向于对后视镜、标志牌、行人等信息的关注;新驾驶人的回视次数多,而老驾驶人回视次数少。在城市道路环境中新驾驶人与老驾驶人相比,视觉特性不稳定,受道路环境的影响较大。     

城市水下特长隧道弯道驾驶人扫视行为研究

为探求在城市水下特长隧道弯道路段行驶过程中驾驶人扫视行为的变化特点,以扫视角为主要参数,在武汉东湖隧道内不同弯道和直线段开展实车试验,通过注视点分布范围、水平视角、通视距离的变化分析扫视行为;在特性分析中,以离均系数为指标研究不同弯道内扫视角的变化特征。结果表明:驾驶人在水下特长隧道不同线形路段行车过程中以小角度扫视为主,半径400、680、1 000 m的弯道及直线段的离均系数分别为2. 876、4. 545、5. 010、6. 324,即随着弯道曲率的减小,驾驶人扫视角的中值、均值、变化范围逐渐变大,驾驶人的扫视范围更大、心理压力更小、行车安全性更佳。     

基于驾驶模拟试验的山区公路交通安全设施组合效用研究

为准确评估山区公路环境下交通安全设施组合的效用，设计“直线+长大坡道、急转弯、弯坡道组合”3种经典山区公路场景下交通安全设施组合驾驶模拟试验，通过分析驾驶员在山区公路交通安全设施下的驾驶特性，将熵权法和物元可拓理论有机结合，构建了山区公路交通安全设施效用评估指标体系，建立了交通安全设施组合效用的熵权物元多级可拓评价模型。评估山区公路环境下不同设施组合场景效用，得出安全设施组合的效用等级，并以此提出交通安全设施设置的改进策略。结果表明：在直线+长大坡道场景下，相较于减速标线，道路标志的设置更有利于吸引驾驶员的注意力和提升驾驶员的警惕性；在急转弯场景下，设置道路防护类设施，如护栏等，对驾驶安全性的提升最大；在弯坡道组合场景下，采取交通标志标线与护栏设施组合的设置方式，可以使驾驶员快速判断前方道路路况，从而促使其采取安全的驾驶行为，保证驾驶员的驾驶安全性。     

驾驶员注意力分配定量方法研究

驾驶员在不同的路况环境下存在不同的注意力分配模式,为弄清其分配模式特点,利用露天体育场内作为模拟驾驶环境,并利用眼动设备,记录被试者在直道驾驶任务、弯道驾驶任务、复杂路况驾驶任务等3种路况下的眼动数据,采用划分兴趣区域的方式,把视觉信息源划分为原车道兴趣区域FL(Former Lane)和其他兴趣区域OA(Other Areas)两个兴趣区域,对平均百米注视次数、平均百米注视时间、不同兴趣区域注视次数百分比3个眼动指标在两个兴趣区域内的分布情况进行分析和对比,得出不同路况环境下不同的注意力分配模式来揭示驾驶员驾驶过程中的注意力分配特点。研究结果对于驾驶员驾驶培训侧重点的改进、对于预防交通事故都具有重要意义。     

基于线性诱导的高速公路隧道交通安全优化设计

为缓解高速公路隧道照明能耗高、交通事故损失大且难以救援等问题。借鉴建筑照明领域的线性照明技术理念，提出高速公路隧道线性诱导系统设计方法；综合考虑空间路权、驾驶人因及驾驶任务等指标，构建基于事故预防的线性诱导系统评价体系；分析线性诱导设计的适用性，提出高速公路隧道交通安全整体优化思路，并以隧道入口为例，验证线性诱导系统的作用效果。研究结果表明：利用逆反射、蓄能自发光以及发光二极管(LED)发光显示技术，基于线性诱导原理重构高速公路隧道视觉参照系，能够低成本实现隧道空间的多层线形诱导和多层轮廓诱导，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，引导驾驶人采取安全合理的行为决策，分解驾驶任务，并减少驾驶行为操作失误的可能性，实现高速公路隧道照明节能与交通安全的统一。     

驾驶疲劳恢复时间的心电信号分析

适当的休息能有效缓解驾驶疲劳,提高行车安全。为探究科学的驾驶休息时间,开展试验,用MP150多通道生理信号采集仪,采集20名驾驶人4 h模拟驾驶作业后休息时的心电(ECG)信号,分析ECG信号的变化规律。结果表明:在驾驶疲劳恢复期,ECG指标心率(HR)、间期标准差(SDNN)、低高频比值(LF/HF)、样本熵(SampEn)与恢复时间高度线性相关,且性别差异对疲劳恢复期ECG指标有显著影响;驾驶人的心理疲劳恢复时间早于生理疲劳恢复时间;驾驶人主观恢复时间相对于客观疲劳恢复时间有提前现象;建议连续驾驶4 h后男性驾驶人休息时间不少于24 min,女性驾驶人休息时间不少于27 min。     

基于多信息检测的车辆智能防撞预警技术研究

运用多源信息检测技术对驾驶状态进行综合检测,利用架设在车辆外部的摄像机获取本车与前方车辆之间的相对距离、相对速度信息,利用架设在车辆内部的摄像机获取驾驶人状态信息,通过综合判断降低车辆防撞检测的漏警率、误警率以及冗余报警率;构建车辆行驶安全判定规则,对行车实时危险和潜在危险进行检测、分析与判断,获取可靠的防撞警示提醒;使反应时间、相对距离、相对速度3个方面都能得到优化控制,从而避免车辆碰撞事故;同时也为提高车速、增加道路通行能力、实现自动驾驶等奠定良好的基础。     

复杂道路环境中驾驶人应激反应能力研究

为提高驾驶人在复杂道路环境中的应激反应能力,利用汽车驾驶模拟器试验平台和眼动仪,针对山区双车道公路、城市道路、高速公路和农村公路4种道路应激场景,研究驾驶人的应激反应能力。通过回归分析,研究驾驶人在复杂道路环境下应激反应能力与训练次数的关系。结果表明,驾驶人瞳孔面积变化率与应激训练次数的对数回归模型的拟合度较高;高速公路雾天(前车未打转向灯突然换道)条件下,驾驶人的应激反应能力较差;非职业驾驶人的应激反应能力,会随着时间的增长出现不同程度的减弱,可通过恢复性训练,较快回到原来的应激反应水平。