视觉与听觉次任务对驾驶人视觉的影响及差异

为研究视觉与听觉次任务对驾驶人视觉的影响及差异性,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、难度的视觉与听觉次任务,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执行不同次任务时,视觉搜索区域面积、瞳孔面积、次任务完成时间的差异并分析统计显著性。结果表明,驾驶人在执行视觉次任务、听觉次任务、无次任务3种状态下,执行视觉次任务时视觉搜索区域面积最小、瞳孔面积变化幅度最大、次任务完成时间最长;无次任务时视觉搜索区域面积最大、瞳孔面积变化幅度最小、执行次任务时间最短;执行听觉次任务时,视觉特征数据居于视觉次任务、无次任务两种状态之间。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,视觉与听觉次任务使驾驶人心理负荷明显增大,且视觉次任务对驾驶人的影响更为明显。     

基于驾驶模拟的自动驾驶接管行为研究*

为探索有条件自动驾驶对非驾驶相关任务的允准边界,基于实车驾驶模拟器,设计自动驾驶接管试验典型场景,招募30名被试者开展驾驶模拟试验;要求驾驶人执行3种分心形式的驾驶次任务,系统发出接管请求提示后,驾驶人接管车辆控制权以避免险情发生,并分析驾驶人接管反应时间、驾驶负荷以及驾驶绩效等相关数据。结果表明:驾驶次任务涉及的分心形式越复杂,接管过程安全性越差,视觉分心任务与操作分心任务对接管行为影响显著;驾驶人更倾向于选择制动操作接管车辆,次任务分心程度越高,制动接管比例越大;与乘客聊天对接管行为影响不显著,看视频和玩手机游戏均会显著延长接管反应时间,增加工作负荷与车辆纵向减速度,玩手机游戏还会显著提升车辆横向加速度。     

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。     

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。     

手机导航方式对驾驶行为的影响研究

为研究驾驶员驾驶时使用不同手机导航方式对驾驶行为的影响,开展模拟驾驶试验,利用眼动仪获取4个场景下车辆行驶状态和驾驶人视觉参数;通过均值比较,方差和显著性分析,探究不同手机导航方式下驾驶行为存在的差异。结果表明:不同手机导航方式均造成驾驶分心,但分心程度不同;手持手机导航使驾驶人对前方和左侧区域的关注下降最为显著;使用导航时,驾驶人一般通过降低车速来减少分心带来的潜在风险,其中手持手机导航降低幅度最大;使用手机导航时,车辆纵向速度标准差更加集中,说明此时驾驶人对于车辆的控制变强。     

基于换道行为的驾驶分心识别方法

为预防驾驶分心导致的交通事故,利用径向基函数(RBF)神经网络模型,研究驾驶分心识别方法。通过驾驶模拟试验,分析驾驶人分别在正常驾驶、手持接听电话和免提接听电话等3种状态下执行车辆换道操作时的驾驶行为,构建基于最小正交二乘法(OLS)的RBF神经网络驾驶分心识别模型,用于判定驾驶人是否处于分心状态。研究表明:驾驶分心对换道过程中车辆的纵向速度、横向速度、横向加速度、方向盘转角、方向盘转速和油门开度等6项驾驶绩效参数有显著影响,所构建模型的平均识别正确率达到88. 7%,可准确识别驾驶人的分心状态,为分心事故预防提供理论支撑。     

驾驶人认知分心识别随机森林模型研究

为识别驾驶人认知分心状态,招募13名驾驶人参与驾驶模拟器试验。通过眼动仪采集被试正常驾驶及认知分心状态下的眼动数据,提取5 s时间窗口内的眼动特征。运用随机森林方法构建认知分心识别模型,应用网格搜索确定最优模型参数,并采用100次留出法评估模型性能。根据随机森林模型特征重要性度量结果,进一步分析认知负荷对驾驶人注视及眨眼持续时间的影响。结果表明:当决策树数量为125、最大特征数为5时,模型识别平均准确率为83.69%;注视持续时间及噪声持续时间是认知分心识别的2个关键特征,随着认知负荷的提高,驾驶人注视持续时间减少、眨眼时间增加。     

使用车载信息装置对驾驶行为的影响研究

为研究使用车载信息装置对驾驶行为的影响,基于虚拟驾驶仿真平台,开展正常驾驶、操作按键式和触摸屏式收音机驾驶分心试验;应用外周视觉检测任务法(PDT)测量驾驶人反应时间、PDT目标命中率以及车速和跟驰距离等参数,以评估分心行为的心理资源需求及其对驾驶绩效的影响。试验结果表明:使用车载信息装置会降低驾驶人反应能力和驾驶绩效,操作触摸屏分心与操作按键分心相比,驾驶人反应时间延长了167 ms,PDT目标命中率降低了10%,速度保持和车距保持能力下降,使用触摸屏式车载信息装置需要更多的心理资源,对两侧视野内的信息刺激反应明显迟钝,对行车安全有较大影响。     

视觉分心程度对跟车运动状态的影响

为明确驾驶人在不同复杂度的交通环境下视觉分心程度对跟车运动状态的影响,在驾驶模拟器上搭建城市、乡村和高速道路3种交通环境,利用视线遮挡方法,设置O、1和2s等3种固定时长,量化被试视觉分心程度;对26位被试进行模拟器驾驶试验,采集车辆速度、纵向加速度和车辆位置等参数;采用重复测量一般线性模型,分析视觉分心程度对上述参数...     

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。     

注意偏侧化对驾驶视觉搜索的眼动表现证据

为探究驾驶过程中伪忽视注意在不同道路等级条件下视觉搜索偏好的差异,通过实车驾驶的试验方法,记录15名驾驶人分别在3种真实道路环境(高速公路、快速公路、二级公路)驾驶过程的眼动数据(兴趣区、注视时长、注视点、瞳孔大小),以便发现驾驶人空间注意的视觉眼动搜索模式。结果表明：驾驶人首先表现出轻微偏左的不对称空间注意的特点,随着道路条件的复杂程度提高(从高速公路、快速公路到二级公路),驾驶人认知负荷提高,驾驶空间注意的眼动搜索呈现出趋中到趋右的安全搜索模式倾向。     

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。     

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。     

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。     

城市道路下分心行为对驾驶员驾驶绩效的影响

为探究城市道路条件下常见驾驶分心行为对驾驶绩效的影响,以16名青年志愿者为被试,开展实车驾驶试验,测量车辆纵向和横向行驶参数,对比分析正常驾驶和分心驾驶状态下的驾驶绩效,并探讨驾驶经验的影响。结果表明：3种分心行为均使横向加速度标准差和纵向加速度标准差增加,而使速度均值降低,说明驾驶员通过速度和转向控制补偿分心状态下的驾驶绩效;交谈对速度均值和纵向加速度均值、阅读广告对速度标准差和横向加速度均值具有显著性影响(p<0.05);接听电话时,经验驾驶员速度标准差明显高于新手(p=0.021);接听电话和阅读广告次任务下,经验驾驶员的横向加速度均值均明显较高(p=0.003,p=0.004),说明经验丰富的驾驶员受分心行为的影响程度更低。     

隧道彩色路面和侧墙设计对驾驶行为的影响分析

为探究不同隧道环境设计下驾驶绩效以及驾驶员的生、心理变化特性,采用3D Max软件搭建仿真试验场景,选取15名驾驶员开展不同隧道环境设计场景下的驾驶模拟试验,采集驾驶员的生、心理及车辆运行状态数据;选取具有代表性的车辆运行指标和驾驶员状态指标,构建驾驶行为趋势面模型,分析指标之间的相对敏感程度。研究结果表明：路面铺设彩色路面可提示驾驶员适当减速,其中,黄色系渐变彩色路面和纵向减速标线彩色路面的综合效果更佳,更利于安全行车;隧道内设置装饰侧墙可缓解隧道内驾驶员视觉信息单调的现象,考虑到隧道内行车安全和通行效率,建议采用蓝-白装饰侧墙。     

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。     

驾驶中使用手机对驾驶员行为安全绩效影响综述

驾驶中使用手机与交通事故之间存在着高度相关性。为揭示使用手机对驾驶行为安全绩效的影响,探索影响驾驶安全的理论机制,采取更有效的干预措施,结合近10 a来相关研究,综述了与驾驶安全密切相关的驾驶分心问题,主要包括:驾驶员分心的定义及其分类;使用手机对驾驶行为安全绩效的影响,如反应时(RT)、行车速度、路线保持和跟车距离;手机使用对驾驶员分心影响的理论机制,如信息加工理论和计划行为理论(TPB)。分析表明,使用手机会导致驾驶员的反应时延长15%～40%,驾驶路线发生明显偏移,对于行车速度减缓和跟车距离延长的假设需结合驾驶员主客观数据进行比较做进一步验证;驾驶过程中使用手机会增加驾驶员的认知负荷,TPB能够对使用手机行为进行有效的解释和预测,但对该理论中基于信念测量的研究还很少;除手机操作任务,影响驾驶员分心的其他操作任务还需做进一步的研究。     

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。     

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。