基于视错觉的公路隧道中部安全控速方法

公路隧道中部低照度、环境单调的特点,容易导致驾驶人产生严重视错觉,从而低估车速,引发交通事故.高频视觉信息容易导致驾驶人高估车速,而中、低频视觉信息则会导致驾驶人低估车速,但不同频率视觉信息,不同照度水平对公路隧道中部行车环境中驾驶人的车速感知影响缺乏定量分析.文中利用3ds Max软件制作公路隧道中部行车仿真模型,利用E-prime软件进行基于极限法的车速感知心理物理实验,并用实车试验数据校核了模型精度,对高频视觉信息与高、中频组合视觉信息在不同照度水平(100％,50％,25％标准照度)条件下的速度感知、反应时进行了对比研究.实验结果显示:公路隧道中部的速度感知主要由高频视觉信息决定,在100％标准照度条件下高频视觉信息的车速高估约为20％,在加人中频视觉信息后,车速高估情况趋于合理,约为14％;照度变动对速度感知和反应时均有显著影响,显著度分别为0.008和0.013,照度条件越好,车速高估越低,反应时越短.     

典型车速控制措施的有效性与适应性分析

针对目前车速控制措施评价中存在的问题,从有效性和适应性2个方面建立了评价指标集,并根据实际道路上的车载实验数据,分析了限速标志、振动减速标线、减速丘这3种典型车速控制措施的有效性和适应性。分析结果表明：3种车速控制措施的实时速度曲线均为＂不完全对称V形＂,瞬时心率曲线随时间而下降;有效性方面,减速丘的减速效果最明显,限速标志最弱,但其作用时间最长,对驶出速度影响最大,振动减速标线对驶出速度的影响最小;适应性方面,限速标志对驾驶人造成的紧张感和不舒适感最弱,减速丘最强。     

城市隧道长度对驾驶人视觉特性影响分析

为了探究城市隧道长度对驾驶人视觉特性的影响,开展了城市快速路隧道行车实验.采用Tobii Pro Glasses 2可穿戴式眼动仪采集驾驶人行车过程中的瞳孔直径、扫视时间以及注视点分布数据,运用数据拟合的方法分析城市隧道长度对驾驶人瞳孔直径及扫视时间的影响规律,从安全注视区域的角度分析驾驶人注视点分布对行车安全的影响.结果表明,城市隧道长度小于1 km的短隧道对视觉特性影响较小,驾驶人瞳孔直径最大值较小,扫视百分比相对较低;长度介于1~2 km的城市隧道对视觉特性影响显著,在此区间随着隧道长度的增加,瞳孔直径最大值显著增大,扫视百分比迅速增加;隧道长度超过2 km以后,瞳孔直径最大值不再继续增加;城市隧道长度越大,驾驶人注视点分布越离散,行车风险越大.研究成果可以为城市隧道交通安全设施设计及交通组织提供科学依据.      

非对称边缘率标线对弯道驾驶人横向位置调整的影响机理

为了揭示非对称边缘率标线对弯道驾驶人横向位置调整的影响机理,在高速公路弯道上开展路上试验,分别布设2种不同的非对称边缘率标线,采集了断面车速、车头时距及左右车轮在车道的横向位置等数据,运用结构方程模型研究了影响路径。结果表明:驾驶人偏离感知速度大的一侧,标准路径系数为-0.46;驾驶人通过降低车速来减小内外侧感知速度差异,内外侧感知速度差异越大,减速幅度越大,越偏向曲线内侧,标准路径系数为0.08;两侧感知速度差异增大能提高驾驶人弯道车速危险性感知,使驾驶人降低车速进而影响车辆横向位置,标准路径系数为0.03;边缘率标线通过增大驾驶人感知速度间接影响车辆横向位置,标准路径系数为0.14;距离内外侧标线距离的标准路径系数分别为0.26和-0.28。各路径影响效果合成后,驾驶人整体上偏离速度感知大的一侧。     

基于支持向量回归的视距计算模型建立和应用

为了更加有效地对山区高速公路隧道段的行车视距进行检验,建立基于支持向量机的视距计算模型,并将该模型应用于实际隧道的视距检验中。首先对驾驶人视觉图像识别的道路中心线建立视觉车道模型,提取6个特征值作为形状参数,包括视曲线长和视曲率,相关性分析发现上述6个参数之间存在显著的线性相关性,采用主成分分析法将6个参数降维成2个独立的主成分。然后基于支持向量机建立计算行车视距的模型,训练测试完成后,该模型的均方误差为0.071 8,拟合优度为0.359。最后,利用该模型对浙江上三高速公路新昌至白鹤段的10个隧道路段进行视距检验,发现南往北向马岙岭隧道和北往南向龙山隧道存在运行视距不足的情况,对照各个隧道的驾驶人视觉图像,发现这2处地点存在不合理的视觉环境设计,包括速度控制、视线诱导和增强等设施,导致在行驶过程中,视觉环境供给的视距难以满足驾驶人需求的视距。研究结果表明:横向减速标线配合隧道口彩色路面提醒可对隧道入口段进行有效速度控制,从而降低行车视距的需求;通过在隧道内设置闪光式轮廓标和出口外设置绿化带或植被护坡可以增强驾驶人视觉感知,从而减少隧道入口段黑洞现象和出口段白洞现象的持续时间,增加视觉环境中供给的视距;2种设计都有助于实现视距供需的平衡。     

冰雪弯道视错觉减速标线参数组合设计

公路弯道是道路交通事故频发路段,尤其是在冰雪环境下,车辆事故数是非冰雪天气环境下的14倍。在死亡交通事故致因中,车辆超速和速度不当约占1/3,因此合理控制速度是保障公路弯道处行车安全的重要途径之一。而驾驶员的操作行为主要由获取的视觉信息决定,视觉是驾驶员重要的速度感知源。为了减少冰雪天气环境下公路弯道处的事故发生率,从驾驶员视觉信息角度出发,通过视错觉减速标线的合理设置,提高驾驶员的速度感知能力,达到控速的目的。基于视错觉减速标线作用机理和恒定闪现频率,对标线的颜色、宽度、形状3个设计参数进行正交组合,挑选出具有代表性的9种参数组合方案。采用3ds Max建立仿真试验环境,将驾驶员感知加速率作为指标对不同组合标线的减速效果进行了量化分析,并对试验数据进行了方差分析。结果表明:在冰雪弯道施划减速标线可使驾驶员产生感知车速偏高的错觉,且纵向宽度为0.1 m的绿色梳齿形减速标线具有相对较好的减速效果;在显著水平α=0.01的条件下,减速标线的颜色、宽度及形状对驾驶员的车速感知均具有显著影响,且影响程度由大到小依次为颜色因子形状因子宽度因子。     

驾驶风格对驾驶行为的影响

为了揭示驾驶风格对驾驶行为的影响规律,进而提取表征驾驶风格的特征参数,对不同风格驾驶人在感知层和操作层的驾驶行为数据进行了量化分析。首先,基于驾驶行为问卷对18名中国非职业驾驶人进行了驾驶风格问卷调查,并采用主成分分析、K-均值聚类等方法将被试驾驶人分为谨慎型、正常型和激进型3种类型。接着,被试驾驶人在搭载了SmartEye眼动仪的驾驶模拟器上开展了高速公路行车环境下的驾驶试验,同步采集了感知层的视觉特性参数和操作层的驾驶绩效参数,并采用判断抽样的方式将驾驶样本按照驾驶风格和驾驶模式（换道意图和车道保持）进行了划分,共选取了810组有效样本。最后,采用方差分析法分析了不同风格驾驶人在不同驾驶模式下的注视行为、扫视行为、横向控制特性、纵向控制特性方面相关参数的差异显著性,并提取了不同风格间存在显著差异的参数作为表征驾驶风格的特征参数。研究结果表明：驾驶风格越激进,驾驶人对周围环境关注越少,对车辆的横向控制稳定性越差,急加速和急减速行为发生的频次越高;不同风格驾驶人在意图时窗内对后视镜的注视次数（p=0.002）、方向盘转角熵值（p=0.04）、加速踏板开度（p=0.01）、制动踏板开度（p=0.02）这4个参数的差异均较为显著,因此可作为表征驾驶风格的特征参数。     

广告牌空间位置对驾驶人视觉的影响分析

以广告牌为代表的道路路侧设施信息纷繁复杂,给驾驶人带来视觉负荷,为确定路侧信息对驾驶人行车环境造城的影响,研究通过设计实车试验,将所有被注视的高立柱塔架式广告牌作为研究对象,以交通量、照明和空间位置等作为分类变量,利用Logistic回归模型,讨论分类变量是否对驾驶人捕捉广告牌有显著性影响。研究表明,广告牌空间位置对驾驶人视觉行为产生影响,右侧紧临道路设置广告牌对驾驶人视觉捕捉的比例最大。探究结论对广告牌的设置依据提供借鉴和建议。     

高速公路夜间最高车速限制研究

为了合理确定高速公路夜间最高车速限制值,保障高速公路夜间行车安全,进行了驾驶人夜间距离识别与车速感知试验研究.分析了行驶速度、平曲线半径和纵坡坡度对高速公路驾驶人夜间识别距离与感知速度的量化影响,并建立了高速公路驾驶人夜间识别距离模型与感知速度模型.基于驾驶人夜间识别距离与反应制动距离间的安全行驶判别条件及驾驶人夜间感知速度模型,给出了高速公路夜间最高理论限速值与修正限速值的确定方法,并进行实际案例分析.研究结果表明:驾驶人夜间识别距离与行驶速度呈负线性相关,与平曲线半径呈正对数相关,与公路纵坡坡度呈负指数相关;驾驶人夜间感知速度与纵坡坡度无关,与实际行驶速度呈正线性相关,与平曲线半径呈负对数相关.     

高速公路汽车追尾事故的原因分析

本文从高速行车时驾驶员的视觉特性、不同车型的驾驶视野特性、车辆的自然加速、减速特性、驾驶员的操纵特性及车速的顺应特性５个方面分析研究了高速公路汽车追尾碰撞事故的原因。     

老年驾驶人在交叉口的视觉特性（双语出版）

机动车驾驶人主要通过视觉搜索行为获取交通信息,为了分析老年驾驶人进入道路交叉口的视觉特性,建立了5个道路交叉口的虚拟场景,并进行了驾驶模拟试验,采集了21名老年驾驶人和17名中青年驾驶人进入交叉口的眼动数据。应用动态聚类法将驾驶人的视野平面划分为5个注视区域;在此基础上对比分析了2组驾驶人进入交叉口的注视特性、扫视特性、注视转移概率和注视平稳分布概率;并通过灰色关联度矩阵分析了影响注意转移行为的因素。分析结果表明：老年驾驶人对非行驶方向上的注视区域的注意都相对较差,2组驾驶人的注视持续时间、扫视幅度和扫视平均速度存在较大的差异,其中老年驾驶人的扫视幅度和扫视速度明显低于中青年驾驶人,而且老年驾驶人的注视点分布在车辆正前方区域的平稳分布概率为80.7%,比中青年驾驶人的69.3%高11.4%,并且具有显著性差异,说明老年驾驶人注视转移模式的灵活性相对中青年驾驶人较差。     

不等长边缘率标线对跟车车速和车头时距的影响

通过在高速公路上进行路上试验,研究不等长边缘率标线对跟车速度和车头时距的影响。试验结果显示:不等长边缘率标线对跟车速度影响显著,标线长度差越大则速度减小幅度越大;对跟车车头时距影响显著,标线长度差越大则车头时距增大幅度越大。驾驶员速度感知,以及距离感知可能因铺设边缘率标线后出现变化,进而导致速度与车头时距的改变。通过铺设不等长边缘率标线,可以增大跟车驾驶人的自身感知速度,并实现主动降速,进而增大跟车车头时距,提高行车安全性。     

基于视觉信息量计算的城市道路交通环境评价

通过对驾驶人在城市道路交通环境下的视觉信息需求进行分析与计算,将城市道路交通环境按照信息量含义的不同进行分层,建立了基于视觉信息层级模型的信息量计算方法.在此基础上,通过实车实验提取分析数据,对信息量计算中的参数进行计算与标定,得出信息量计算模型,并以行驶速度作为城市道路交通环境的评价参数,求出速度与信息量之间的关系,最终确定信息量阈值,建立基于视觉信息量计算的城市道路交通环境评价方法.该评价方法中速度与信息量之间呈较好的幂函数关系,R2达到0.9356,只需采集城市道路驾驶人视觉图像,通过软件分析可得出图像信息量,根据关系式和道路限速可得出信息量阈值,对比分析进行交通环境评价.该方法仅需采集驾驶人视觉图像即可完成评价,方便快捷、结果准确,但在软件处理图像信息量上尚未达到智能分析处理,尚需进一步研究改进.      

长大隧道光环境下驾驶人信息感知表征方法研究现状和进展

随着我国交通隧道数量的增多、种类的丰富,隧道运营安全、节能和舒适之间的矛盾日益凸显。为解决上述矛盾,其关键就在于明晰隧道运营光环境与驾驶人的关系。基于此,在国内外研究的基础上,将隧道动态光环境信息感知表征方法归纳为视觉辨识能力、视觉功效、视觉负荷、视错觉4类,并阐述其定义、表征模型、评价指标等研究现状。通过对比,厘清目前国内外对隧道动态光环境信息感知表征方法研究的不足,并从驾驶人注视行为和考虑“光生物效应”2个方面论述隧道动态光环境信息感知表征方法的研究进展。最后,指出在未来的公路隧道动态光环境表征方法研究中,应注重物理量与生物量的结合,并进一步考虑生物量变化对驾驶人信息感知的影响。     

基于瞬时记忆特性的强制减速车道标志设置

文章结合驾驶员视野特性对交通标志的视认距离与消失距离进行分析,通过记忆衰减特性对辅助减速车道、避险车道的设置前置距离与重复距离进行研究,降低因为驾驶人对辅助减速车道标志信息的遗忘造成的潜在交通事故的可能性。     

基于安全与节能的公路隧道夜间照明研究

从行车安全与降低能耗两个角度出发,研究公路隧道夜间照明条件。采用实车实验分析道路亮度与障碍物识别距离、主观安全感知之间的关系,提出保证行车安全的最低路面亮度值,结果表明路面亮度大于0.5cd/m2能够满足驾驶人行车视觉需求,主观安全感知水平较高;针对现行规范及隧道照明设计中的不足,综合考虑夜间驾驶人在隧道洞口路段明(暗)适应的视觉需求及节能效果,提出隧道夜间照明优化方案,基于照明仿真软件比较分析优化方案与规范方案的照明效果及能耗情况,验证优化方案的安全性及经济性。     

公路隧道中间段驾驶人视点分布特征分析

选取浙江省多条公路隧道,开展实车试验,研究单向及双向通行隧道中间段驾驶人的视觉特性。通过驾驶人兴趣区域视点分布比率、驾驶视觉搜索区域面积及重心坐标等指标,对比分析单向通行和双向通行隧道中间段驾驶人视点分布差异,从而定量分析单向及双向通行条件对行车安全的影响。研究发现,双向通行隧道中间段驾驶人视野横向搜索范围较小,纵向视觉搜索稳定性较低;单向通行隧道驾驶人视点左右切换的需求较多,双向通行隧道驾驶人注视位置更多地在视觉远景和近景间切换。根据通行条件对驾驶人视觉特征的影响,从公路隧道照明设计等方面提出了建议。     

山区公路平曲线路段线形与行车减速模型

山区公路作为交通事故的多发地段,行车速度和行驶轨迹因素在事故致因中占有相当的比重,公路线形是决定车辆行驶速度的基础。以山区公路车辆运行速度作为主要研究对象,将山区公路弯道路段入弯前车辆减速行为的观测和调查数据作为参考对象,建立山区公路平曲线路段的驾驶员行车速度控制模型,并利用实例对行车减速模型进行了对比验证。计算结果表明,所建减速控制模型可行、有效,能较好地模拟车辆经过限速标志或路面减速标识路段时的减速行为,为山区公路线形设计、行车安全性分析与评价,以及山区公路交通安全改善提供新的理论方法与指导依据。     

基于驾驶员视错觉特性的新型控速标线研究

基于驾驶人动视觉特性以及视觉错觉特性,综合现有驾驶员视觉的相关特性以及目前的减速标线研究现状和有关规程、规范,在此基础上设计了一种改进优化的视错觉控速标线,通过UC-win/Road软件和模拟驾驶对驾驶人开展了室内仿真驾驶,对减速效果进行评价。新型视错觉标线可以对驾驶人造成车速增加和车道变窄的错觉,控速效果较好。     

手机操作类型对驾驶人跟车行为的影响（双语出版）

为了探究行车过程中手机使用模式对驾驶人跟车行为的影响,依据功能类型及使用模式将手机操作分为8类,利用驾驶模拟器开展试验,提取跟车速度、跟车间距、车头时距、横向偏移距离、方向盘转角5项指标表征车辆的横向、纵向运行状态,定义驾驶人的注视点分布信息熵、注视点区域分布比例、注视时长、扫视频率、扫视时长、眨眼频率、眨眼时长7项指标表征驾驶人眼动特性,分析驾驶人进行不同手机操作时的车辆运行特性与驾驶人视觉特性,并利用方差分析法验证上述指标作为驾驶人跟车行为衡量指标的有效性。应用灰色关联分析法对8类手机操作对驾驶人跟车行为的影响程度进行量化,并结合具体手机操作的分心内容、形式和动作时间,对具有相近功能的两两操作进行对比分析。结果表明：特定的手机操作行为对选取的各项车辆运行指标与驾驶人视觉特性指标有显著影响;对驾驶人跟车绩效影响由大到小的手机分心操作依次是发送文字信息、阅读文字信息、手持接听电话、发送语音信息、按键拨打电话、听取语音信息、语音拨打电话、免提接听电话,文字信息的编辑和阅读等操作对驾驶人跟车行为的影响大于其他手机操作;研究结果可帮助驾驶人明确不同手机操作对行车安全的危害程度。