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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

驾驶分心对隧道段行车安全影响分析

为研究驾驶分心对隧道段行车安全的影响,在虚拟驾驶环境下设计次任务试验,要求被试驾驶人执行多组不同类型、难度的手动与无手动次任务,同时利用眼动追踪装置采集驾驶人视觉特征参数。在筛选有效数据的基础上,运用统计学与数据挖掘方法比较驾驶人在隧道内执行不同次任务时,车辆运行速度离散性、视觉搜索区域面积、瞳孔面积变化率和次任务持续时间的差异,并分析统计显著性。结果表明,驾驶人在执行手动次任务、无手动次任务、无次任务3种状态下,执行手动次任务时车辆运行速度离散性最大、视觉搜索区域面积最小、瞳孔面积变化率最大,次任务持续时间最长;无次任务时车辆运行速度离散性最小、视觉搜索区域面积最大、瞳孔面积变化率最小;无手动次任务的试验结果居于两者之间,次任务持续时间最短。上述差异具有统计学显著性,主观感知评价与客观数据具有一致性。研究表明,手动与无手动次任务使驾驶人心理负荷明显增大,手动次任务对驾驶人的影响最为明显,因此驾驶分心次任务对隧道段行车安全影响较大。     

山区低等级公路典型路段驾驶人视觉差异性分析

为分析山区低等级公路各典型路段驾驶人视觉的差异性,提升山区公路行车安全,运用VS-Design三维场景搭建了长12 km的山区四级双向单车道公路,包含傍山险路、急转弯路、反向弯路及长上下坡5个典型路段,基于驾驶模拟器进行试验。采集了25位驾驶人的眨眼、扫视、注视等眼动数据,进行视觉指标和视觉负荷差异性分析,而后用动态聚类法将视野平面分为5个区域,基于马尔可夫链预测驾驶人一步注视转移概率,并得出注视平稳分布概率。结果表明,驾驶人在山区低等级公路各典型路段存在视觉差异性。弯道路段扫视幅度较大,扫视速度较快,视负荷较纵坡路段及傍山险路大,驾驶人在坡道路段对行车速度的关注度显著高于弯道路段。5种路段中驾驶人在车辆正前方的注视平稳概率都达到70%以上,注视点集中于正前方有助于驾驶人更好地观察道路交通情况。     

隧道内不同组合信息条件下驾驶员视错觉研究

为定量分析隧道内不同照度条件下,不同组合信息对汽车驾驶员视错觉的影响,首先利用3Ds Max软件搭建三维仿真模型,并基于E-prime平台开展车速感知心理物理试验;然后选取30名驾驶员作为被试,分别测取被试在不同试验场景下的速度错觉和反应时;最后统计分析试验数据。试验结果表明:多频率多尺度组合信息能改善驾驶员的速度错觉效应,使反应时显著缩短;多频率多尺度组合信息对驾驶员的速度高估有重要影响,且在较高照度水平下,驾驶员对速度变化更为敏感。多频率多尺度信息组合能显著改善公路隧道环境视觉参照系,提升驾驶员在隧道中的速度感知能力。     

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。     

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Topsis改进因子分析的公路隧道入口段视觉负荷研究

为探究直线公路隧道入口段驾驶者的视觉负荷,首先,通过实车试验采集5种视觉指标,采用Topsis改进因子分析法建立视觉负荷评价模型;然后,分析不同时间及位置下视觉负荷的变化特征,基于构建的视觉负荷曲线提出行车舒适评价标准,并运用已发表数据验证构建负荷模型的泛化能力;最后,通过敏感度分析探究视觉指标对视觉负荷的影响程度。结果表明：当驾驶者位于距洞口-13～55 m(12:00)、-10～49 m(15:00)时,视觉负荷超过临界值(0.906),驾驶者的行车舒适度和安全性极低;洞口驾驶者的视觉负荷值和接近度远大于洞内和洞外;18:00的视觉负荷和接近度远低于12:00和15:00。视觉指标的敏感度参数从大到小依次为注视时间、瞳孔面积、注视次数、扫视幅度、扫视速度。     

情绪对新手驾驶员视觉特性的影响研究

为构建基于驾驶员生理特性情绪识别系统,采用眼动仪等设备对20名新手驾驶员开展不同情绪状态下的模拟驾驶试验,采集高兴、悲伤、愤怒3种情绪状态和无情绪下新手驾驶员的视觉数据,利用Matlab、SPSS软件统计分析新手驾驶员瞳孔变化、眼球扫视、注视点视觉数据.结果 表明:悲伤、愤怒情绪对新手驾驶员瞳孔尺寸分布频率及其变化差异...     

半透发光式与逆反射式指路标志视认效果对比分析

为保证隧道内驾驶员对指路标志的安全视认,分析隧道照明光环境、标志特性对驾驶员视认距离的影响,营造了隧道中间段5种色温、3种亮度照明光环境,随机选取了20名小客车驾驶员进行半透发光式与逆反射式指路标志的视认试验。结果表明:隧道内半透发光式指路标志的视认距离明显优于逆反射式指路标志,且半透发光式指路标志的最佳字体照度范围为3 000～3 500 lx;在最佳的背景光环境条件下,半透发光式指路标志与字高53 cm,笔画在5画以下、5～10画及10画以上的逆反射式指路标志达到相同的视认效果时,字高分别缩减了35. 85%、30. 19%和24. 53%。半透发光式指路标志的应用可提高隧道内指路标志的视认距离,并能减少交通事故的发生,可为以后隧道内交通标志的改进与创新提供理论支撑。     

基于多元线性回归的煤矿驾驶员情绪预测模型*

为研究煤矿人车驾驶员情绪状态不良引发的煤矿驾驶事故问题,设计眼动实验并建立基于多元线性回归的驾驶员情绪状况预测模型对驾驶员情绪状况进行预测;通过眼动仪采集煤矿驾驶员良好情绪与不良情绪状态下的各项眼动指标,记录其主观情绪状态;使用多元线性回归方程对数据进行分析与建模,采用平均相对误差对预测模型进行评估。结果表明:每秒注视点个数、平均扫视速度、反应时间、危险源辨识个数在情绪变化前后存在显著差异,且与情绪状态呈较强相关;基于多元线性回归的驾驶员情绪状况预测模型预测精度较高,平均相对误差为8.16%。模型适用于煤矿人车驾驶员的情绪监测,可为煤矿驾驶员安全行驶提供保障。     

Y型合流分岔隧道临界风速计算模型

临界风速是Y型合流分岔隧道能否有效抑制烟气侵入分岔支路的重要参数。为确定Y型合流分岔隧道临界风速计算公式,对影响Y型合流分岔隧道临界风速的相关因素进行量纲分析,推导出临界风速与火源热释放率、主分隧道高度比、连拱长度及隧道分岔夹角这4个因素的无量纲函数关系式。通过数值模拟得到临界风速最大的火源位置,并对上述4个影响因素进行了量化分析。结果表明:火源距分岔段隧道洞口15～25 m时临界风速最大;当无量纲火源热释放速率小于0. 3时,隧道临界风速与火源热释放率呈现1/3次方关系,当无量纲火源热释放速率大于0. 3时,隧道临界风速不再随火源热释放速率增加而增加;临界风速与分岔隧道高度比近似成-3/10次方关系,与分岔夹角成-3/40次方关系,而与连拱长度无关。进而得到分岔隧道临界风速的无量纲计算模型,且与数值模拟结果吻合良好。     

城市道路环境中驾驶人应激反应能力研究

为预防驾驶人在城市道路行车时因应激反应失误而引发交通事故,基于动力定型理论,开发驾驶人应激反应训练系统并进行仿真试验研究。试验选用30名被试人员分别在3个城市道路中典型应激交通场景下进行,运用MP150实时记录被试人员的心率参数,运用对数回归和相关性分析,研究应激反应能力与训练次数间的定量关系。研究结果表明,随着训练次数增加,驾驶人应激反应能力增强。驾驶人经过标准规定次数的训练,即可减缓应激状态下的心理紧张,提高应激反应准确性和速度。设计的系统及建立的训练次数标准,满足驾驶人应激反应能力训练需求,可增强驾驶人应激能力,减少此类交通事故发生。     

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.     

基于知信行理论的驾驶人风险行为研究

为研究影响驾驶人风险行为的内在机制,基于知信行(KAP)理论,引入个性特质变量,从社会心理学的角度对驾驶人风险行为进行研究。通过问卷调查方法、探索性因素分析及验证性因素分析,探讨驾驶人风险认知、风险态度及人格特质对驾驶人风险行为的影响,构建驾驶人风险行为模型。结果表明:风险认知、风险态度对风险行为显著正相关,感觉寻求人格特质能直接影响驾驶人的风险行为,也能通过风险认知和风险态度的中介作用对风险行为产生影响。校正驾驶人对风险的认知与态度能够干预并改变驾驶人的风险行为。