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。     

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。     

基于扫视变化特性的城市隧道驾驶紧张情绪分析

为分析城市隧道出入口段及中间段驾驶人的紧张情绪，选取重庆市向黄隧道、真武山隧道、长冲隧道和八一隧道为研究对象，利用照度计、光透过率检测仪、眼动仪等试验设备开展现场实车试验，采集照度、光透过率、扫视幅度等参数，同时开展紧张情绪问卷调查。基于所得数据，分析扫视速度在不同时间及空间下的分布特性，建立明暗适应段的扫视速度与照度变化率，中间段的扫视速度与照度、光透过率的函数关系模型。结合问卷调查等级，采用3σ准则划分明暗适应段及中间段的扫视速度分级区间，并与问卷调查结果进行对比验证。最后通过函数关系模型，反向求解得到紧张情绪在明暗适应段变化较小时所需的照度变化率控制范围。结果表明：扫视速度能反映驾驶人在明暗适应段和中间段紧张情绪的变化；当明暗适应段的照度变化率增大或中间段的照度、光透过率减小时，扫视速度提高，此时驾驶人紧张情绪加剧，反之则降低。     

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。     

注视熵和马尔科夫链的弯道诱导设施信息量研究

为探究驾驶人在不同诱导设施信息量的草原公路弯道行车时的注意力分配情况,建立5种不同层级诱导设施信息量(Q0、Q1、Q2、Q3、Q4)的草原公路弯道虚拟场景,并对其进行模拟驾驶试验;对驾驶人视野分区,分析驾驶人在不同信息量条件下注视熵率值变化特征;应用马尔科夫链计算驾驶人在不同信息量条件下注视点在各个区域间的一步转移概率和平稳分布概率。结果表明:草原公路弯道诱导设施信息量的变化对驾驶人注视熵率值影响显著,驾驶人在Q2(10～20 bits/km)信息量条件下注视熵率值最大;驾驶人需要对信息目标多次重复注视才能获取足够有效行车信息,90%以上的概率集中于道路左侧和远方区域,其中道路远方区域是驾驶人保证正常驾驶的重要观察区域。     

三岔型枢纽互通事故高发匝道的形成机制与安全提升研究*

为研究高速公路三岔型互通右转匝道车辆事故的发生机制,以宜宾至叙永高速公路双桥枢纽互通为对象,运用Carsim/trucksim软件建立事故匝道的三维数字模型,模拟小客车和货柜车的运行过程,设置3种不同工况,对车辆在匝道上的动力学特性进行分析。结果表明:行驶速度升高会导致匝道路段的车辆横向偏离增大,发生侧滑或侧翻的几率增加;充分制动距离是保证车辆安全通过匝道受限路段的重要因素,货车需要更长的制动距离;道路视觉环境是影响驾驶人速度选择行为的重要因素,匝道路段与高速公路主线行驶环境的高度近似,导致驾驶人选择较高的速度进入匝道,部分车辆在小半径弯道之前无法将速度降低至安全速度,进而发生事故。本文运用行车动力学仿真和驾驶人视觉手段,在驾驶行为层面分析事故的形成机制,进而提出安全提升措施,可为匝道线形设计和交通运行管理提供科学依据。     

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.     

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。     

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％.     

凝冰路面弯道路段停车视距计算方法

考虑到我国公路路线设计规范中停车视距计算未涉及弯道参数及路面凝冰引起的路面摩阻系数降低等严重危害车辆行驶安全的因素,以AASHTO模型为基础,通过分析弯道路段车辆行驶时的受力、路面摩阻系数、超高、圆曲线半径等因素推导了凝冰路面弯道路段停车视距计算模型,得出了最不利情况下凝冰路面弯道路段停车视距参考值。当路面发生凝冰现象时,若车辆以交通安全法规规定的冰雪路面最高车速30 km/h行驶,通过对比该行驶速度下凝冰路面弯道路段停车视距与我国规范规定的停车视距可知,没有发挥道路的最大通行能力。以现有道路设计采用的停车视距反算出在役路面发生凝冰现象时的安全行车控制速度,为凝冰路面弯道路段车辆安全行驶控制提供参考。     

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。     

基于扫视特征的车载信息系统与驾驶安全关系研究

为研究车载信息系统(IVIS)对驾驶人心理及安全行为的影响,在试验车内安装眼动仪、车载导航系统等设备,选择4条试验路线完成实车试验。比较使用与未使用IVIS情况下、车载设备设置在不同位置时以及不同信息发布方式条件下驾驶人扫视行为的差异性。利用眼动仪采集驾驶人扫视数据,运用统计分析方法比较扫视行为差异,分析IVIS对驾驶安全的影响。结果表明,使用IVIS占用了较多的认知资源,导致心理负荷增加、驾驶安全性降低。当车载导航安装在置物台上方并提供语音播报信息时,能够使心理负荷相对减少。优化IVIS位置与信息发布方式,可在一定程度上缓解车载信息对安全驾驶的负面影响。     

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。     

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.     

高速公路隧道小半径圆曲线路段反光环有效性研究

为定量分析高速公路隧道小半径圆曲线路段反光环线形诱导的有效性,首先,基于E-prime平台开展室内仿真模拟试验,并以弯道判断准确率和判断时间作为衡量驾驶员曲率感知能力的评价指标;然后,选择20名驾驶员作为被试,分别测量被试在不同行车场景条件下的数据;最后,统计分析试验数据。结果表明:当反光环的数目少于3个时,被试的弯道判断准确率与反光环数目显著正相关,判断时间与反光环数目显著负相关;当反光环数目多于3个时,被试的弯道判断准确率与反光环数目不再有显著的正相关性;且判断时间减少幅度不大。相比于布设4个线形诱导标志的方案,采用3个反光环的方案能够使驾驶员在更短的时间内对隧道小半径圆曲线路段的线形作出更为准确的判断。     

警惕高速公路行车的危险倾向

高速公路行车的安全技巧并非人人皆知,以下几项危险倾向的提示,相信对您的行车不无裨益。 高速转弯时的错觉危险 高速行驶很容易产生错觉。在向左转弯的急弯路面,驾驶人会产生自己前方路幅较窄,靠(右)侧路较宽的感觉,驾驶者往往会下意识地向右侧逐渐靠去,反之的向右急转弯时,又会一直向左偏移。在这样情况下,弯道幅度较大的路段,向左转的路段容易发生中线车追撞内线车的事     

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。     

认知分心时驾驶人应激反应特征分析

为预防由认知分心影响驾驶人应激反应能力引发的交通事故,开展试验,在驾驶模拟器平台上模拟城市、乡镇、山区和高速公路等应激场景,测试有无分心任务2种条件下驾驶人的应激反应,采集驾驶人操作数据和车辆行驶数据,并利用Facelab5型眼动仪记录驾驶人眼动数据;选取相关表征指标并分析试验数据。结果表明:相比于正常驾驶,认知分心驾驶导致驾驶人视觉搜索范围变窄;无论正常驾驶还是认知分心驾驶,扫视行为均以中、低幅度为主;认知分心导致驾驶人对加速踏板的控制能力减弱;与正常驾驶相比,认知分心时驾驶人的应激反应时间明显增加。