高原公路纵坡路段驾驶员心率变化特性分析

为掌握高原公路纵坡路段驾驶员心率变化特征,使道路线形参数选择得更合理、更有利于安全行车,利用生物反馈仪在海拔3 000 m以上的高原公路进行驾驶员行车试验。通过定量分析,确定了高原公路纵坡路段影响驾驶员心率变化的主要因素,并分别建立驾驶员心率增长率与纵坡高程、坡度的关系模型,以及纵坡高程、坡度与心率增长率的二元回归模型。分析结果表明,驾驶员心率变化随海拔升高而增大,心率增长率约在海拔3 600 m后呈加速增加趋势;驾驶员心率变化随道路纵坡度增大而增大,上坡时(正)坡度、下坡时(负)坡度增加均会导致心率增长率增加;在海拔和坡度的共同作用下驾驶员心率变化更为明显,海拔越高、坡度越大,心率增长率越大。     

驾驶员脑电特性与高原公路线形关系的试验分析

为探讨高原公路线形对驾驶员心理和生理特性的影响,利用生物反馈系统对急进高原公路的驾驶员进行实地行车试验。通过定量分析,分别建立驾驶员β频段脑电(EEG)信号变化值与试验路段海拔、道路线形之间的关系模型。分析结果表明:高原公路驾驶员行车时的β频段脑电信号变化值随路段海拔的升高而增大,它与道路平曲线半径成负相关;纵坡度的变化对β频段脑电信号变化值的影响不显著,线形组合值的增加会导致脑电波频段功率值上升;海拔和线形组合值同时作用时,驾驶员的脑电波频段功率值变化更加显著。     

基于心率指标的山区三级公路安全坡度研究

为研究驾驶员心率与山区公路纵断面坡度及车速间的关系,随机选取26名驾驶员在山区三级公路进行实车试验。利用动态生理仪采集驾驶员行车时的心率数据,GPS采集试验车辆的实时车速数据;通过偏相关分析,确定出影响驾驶员在山区公路纵坡路段行车时心率变化的主要因素,并建立上坡方向行车时驾驶员心率增长率与坡度及速度的关系模型。分析结果表明:上坡方向行车时,驾驶员的心率增长率随坡度增大而增加、随速度的增加而增大;因此,考虑驾驶员的舒适性和安全性,建议山区双车道三级公路上坡方向最大安全坡度不宜超过6.8%。     

公路线形复杂程度对驾驶员HRV的影响研究

通过检测驾驶员心理、生理指标,观察公路线形复杂程度对驾驶员心率变异性(HRV)的影响,研究不合理公路线形对驾驶员行车安全的影响。对内蒙古境内6条公路的线形资料进行调查统计,利用赋值打分法确定各自的复杂程度;选取典型路段进行实驾试验,通过二列相关系数的计算及相应检验,得到心率变异分析的敏感指标;进而分析公路线形复杂程度对驾驶员心理、生理的影响。结果表明,HRV指标间期均值(MRR)、低高频比值(LF/HF)、样本熵(Samp En)对公路线形复杂程度响应敏感;即复杂程度过低会导致驾驶员由于驾驶任务简单出现反应迟缓、注意力难以集中等现象,影响行车安全;复杂程度过高会使驾驶员时刻保持精神高度集中状态,容易提前产生疲劳,从而威胁行车安全。     

高原公路驾驶员生理特性动态试验分析

为了解和分析高原低氧环境对驾驶员生理特性的影响,利用biofeedback 2000 x-pert型生物反馈系统对高原区公路驾驶员进行实地行车试验。通过整理分析实测数据,得到驾驶员各项生理指标变异率与海拔的相关性水平并排序,对比平原与高原地区驾驶员各项生理指标变化的差异,并就驾驶员心率(PULS)和脑电图(EEG)与试验道路海拔之间的关系进行回归分析。结果表明,PULS、心率变异低频成分(LF)及脑电波3项指标的变异率,能够比较明显地反映行车驾驶员生理特性指标随海拔的变化情况。     

村镇道路会车特性与驾驶员心生理变化关系研究

为提高村镇道路行车安全性,实地检测村镇道路会车过程中车速和驾驶员的心生理反应参数,融合交通工程学、心理学和人因工程学的基础理论,探究会车过程中车辆的运行特性与驾驶员心率变化间的关系。首先整体分析试验中所有会车过程的行车状态,然后分析直线段上单次会车过程中车速变化与心率增长率的关系,最后分析曲线段上车速、心率增长率与平曲线半径的关系。结果表明:在村镇道路上,驾驶员会车时存在明显的紧张行为;在会车时域内车速、驾驶员心率增长率呈U型变化,且两者变化趋势相反;会车时的车速随道路平曲线半径的增加而增大,心率增长率随平曲线半径的增加而减小。     

高原公路驾驶员应激反应能力分析

为分析驾驶员在高原公路环境下的应激反应能力,利用驾驶适应性检测仪器和辅助设备在现场试验中获得高原公路驾驶员的生理心理指标数据,研究其应激反应行为。测试结果表明:驾驶员的血压、心率与高原海拔、年龄、驾龄和连续驾驶时间显著相关。具体地说是,驾驶员的血压随着海拔上升及驾驶时间的延长出现下降,驾驶员的心率与年龄和驾龄成正相关。对驾驶适宜性检测的样本数据进行配对T检验发现,随着海拔升高,高原公路驾驶员的驾驶行为能力表现出选择反应迟缓,选择错误水平上升,应激反应能力减弱等特点。     

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。     

新通车高速公路驾驶疲劳行为研究

为了探究新通车高速公路行车时驾驶员的疲劳行为。实地采集驾驶员心生理特征及交通特征数据,并应用傅里叶变换的方法转化心率随机信号来研究驾驶员行车时心率变化规律。对比驾驶员与副驾驶员行车时的心生理特征,确定疲劳行为出现的心率增长率疲劳阈值。探究驾驶员心率增长率与交通量、速度、行车时间等参数的关系。构建疲劳预测模型,以便通过易测的交通数据判断驾驶员行车时的心生理特征。研究表明:用疲劳预测模型可通过易测的交通数据计算驾驶员行车时心率增长率,当心率增长率长时间低于11.8%时,容易出现困意。     

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。     

高速公路小客车驾驶员变道行为研究

为提高高速公路小客车变换车道时的安全性,通过检测小客车的运行速度、驾驶员心理生理反应参数,采用随机序列函数法将驾驶员心率随机变量转变为相关函数,并应用离散的傅里叶变换方法分析驾驶员行车心率的功率谱;研究驾驶员变道行为与速度、交通量和驾驶员心理生理反应的关系,构建高速公路小客车驾驶员变道行为模型,描述驾驶员行车时的心理状态,判断其安全性。研究表明:小客车自由变道和超车变道时,驾驶员瞳孔尺寸小于5.0 mm,心率增长率小于27%,行车安全性较高;争抢变道和强行变道时,驾驶员表现为紧张甚至恐惧,容易发生误操作,安全性较差。     

高原公路驾驶员生理心理特性现场测试研究

为分析驾驶员因高原环境影响而表现出的生理和心理特性,采用驾驶适宜性检测仪器,在高原公路沿线选定的测试点,针对过往驾驶员的特性指标进行现场测试。测试结果显示:高原公路驾驶员各项生理心理特性总体处于一般水平,其中,较差的是反应能力和判断能力;随着海拔增高,静视力和动视力显著降低,速度估计时间、反应时间、误反应次数、处置判断错误次数等指标均明显上升。关联分析表明:各特性指标与高原公路海拔、驾驶员年龄、驾驶时间等3个因素均有较强的关联性,关联度依次为海拔年龄驾驶时间。与不同环境地区相比,高原地区公路驾驶员总体表现出反应相对迟钝的特征。     

沙漠道路曲线对非专职驾驶员心率的影响

为合理确定道路曲线,确保沙漠公路行车安全,利用多导生理记录仪研究实驾试验中沙漠道路曲线对非专职驾驶员心率的影响。通过频域分析和灰色关联分析,确定非专职驾驶员的高频段功率的标化值(HFnorm)和低频与高频功率的比值(LF/HF)与道路曲线的关系。结果表明:在景观比较单一的沙漠地区道路曲线线形设计中,适当增加不同半径的曲线,能在一定程度上缓解驾驶员的行车疲劳。沙漠道路曲线变化对于驾龄较长的年轻驾驶员迷走神经活动的影响比年长驾驶员的要小。为保证司机的自主神经活动处于合理的范围,沙漠道路平竖曲线长度的设计应根据驾驶员心电的LF/HF指标确定,纵坡度的设计应根据驾驶员心电的HFnorm和LH/HF指标综合确定。     

连续长坡路段驾驶员心率与平曲线半径关系研究

为研究公路连续长坡路段驾驶员心率与曲线半径的关系,提高行车安全,选取9名驾驶员进行实际道路试验.用多导生理记录仪采集驾驶员的心率数据,按上、下坡方向将试验路段的每个曲线划分为7个位置,分别对上、下坡方向每个位置驾驶员的心率增长率和曲线半径的关系进行回归分析,建立相应的模型,并对每个位置的模型进行分析,提出合理的曲线半径设置建议.综合上、下坡方向各位置的曲线半径研究结论提出合理的曲线半径取值建议,公路连续长坡路段曲线半径在r≥900 m和200 m≤r≤300 m内取值.     

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。     

连续长坡路段组合线形与驾驶员瞳孔大小关系的试验分析

为了研究连续长坡路段道路线形与驾驶员瞳孔大小的关系,提高连续长坡路段行车的安全性,通过实车试验,利用眼动仪、GPS等设备采集驾驶员在某连续长坡路段上行车时的实时瞳孔直径和车速等数据,定量分析后建立了驾驶员瞳孔大小变化百分比(APCPS)与坡度、角度变化率(CCR)之间的关系模型。结果表明:在连续长坡路段上、下坡方向行车时,驾驶员的APCPS与坡度存在二次函数关系,上坡方向的APCPS随坡度增加而增加,下坡方向的APCPS随坡度增加先减小后增大;APCPS与CCR存在三次函数关系,上、下坡方向的APCPS随CCR增加均先减小然后增大后再减小;坡度与平面线形综合作用时,上、下坡方向的APCPS呈现相似的变化规律。     

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.     

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。     

基于反应时间的隧道出口预告标志布设研究

针对《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)对隧道出口与互通立交间距过短时,互通立交出口预告标志布设位置规定不明确的问题。基于UC-Win/Road软件建立出口预告标志分别布设于公路左侧、右侧和上方的3种仿真场景,并利用自主研发的动态驾驶仿真试验平台,研究3种仿真场景下左、右车道行车时对驾驶员反应时间的影响,最后基于反应时间均值、换道距离理论和驾驶员的视认特性得出预告标志的最佳布设形式和位置。研究结果表明：预告标志位于公路左侧且右车道行车时,驾驶员反应时间最长;预告标志位于公路上方且右车道行车时,驾驶员反应时间最短;驾驶员对预告标志的反应时间与预告标志在道路横断面上的布设位置显著相关;推荐在隧道入口前采用门架式支撑方式布设出口预告标志,且布设位置距隧道入口的距离不小于424～710 m。研究结果可为《公路路线设计规范》具体实施提供参考,对保障交通安全具有重要意义。     

驾驶员雨中面对不同颜色障碍物时制动点选择研究

为研究雨天驾驶员对障碍物颜色的感知特征,保障雨天驾驶安全,利用仿真驾驶平台,研究大雨、中雨、小雨3种状况下,驾驶员面对红、白、黑3种颜色障碍物时的鸣笛点(与障碍物距离设为L1)、刹车点(与障碍物距离设为L2)的选择和行驶初速度(V1)与通过障碍物最小速度(V2)的关系。最后,依据模拟驾驶采集得到的23位驾驶员经过各颜色障碍物的驾驶数据,通过SPSS分析L2,V1的拟合关系,结合安全制动距离模型,建立不同雨量下驾驶员受障碍物颜色影响的行车安全模型。结果表明:运行速度相同时,红色障碍物对应的L1,L2值明显大于黑色和白色对应的值;面对同种颜色的障碍物时,随着雨量的增加,V2值不断减小,而V1越大,V2值越大。