人-车-路虚拟仿真系统研究

虚拟仿真技术具有高度沉浸感和实时交互的特点，已成为研究人-车-路系统协调性的重要技术手段。提出了人-车-路虚拟仿真系统的结构，并在基于Creator的基础上，虚拟了场景建模、驾驶人车速控制模型、车辆动力学模型，基于Vega视景仿真的基础上进行了软件开发。通过应用碰撞检测、三通道视景同步显示、Multi—Agent车辆行为建模等技术提高了场景的渲染逼真度，获得了良好的虚拟仿真效果。     

基于视觉特性的驾驶人预瞄时间建模

针对固定时长的预瞄时间无法真实反映驾驶人预瞄行为的问题,首先对自由流条件下的驾驶人视觉特性进行研究,得到直行路段驾驶人注视点多分布在车道中央、弯道路段驾驶人注视点多分布在内侧边缘线附近且视线近似与内侧边缘线相切的结论;在此基础上,探究直行和弯道路段驾驶人预瞄时间的求解方法,并借助驾驶模拟器进行试验,获得了17位驾驶人的预瞄时间。由于预瞄时间的原始数据分布离散程度高,难以直观地体现其随道路线形的变化规律,因而对预瞄时间随道路线形的分布特征进行研究,利用分组求中位数的方法进行数据处理,最终构建预瞄时间关于道路线形的分段线性函数和非线性指数函数。最后,通过数值仿真研究不同类型的预瞄时间（固定时长的预瞄时间、分段线性函数预瞄时间及指数函数预瞄时间）对人-车-路闭环系统动力学特性的影响。研究结果表明：驾驶人预瞄特性会对车辆的轨迹跟随和车道保持绩效产生重要影响;在闭环系统中使用随道路线形变化的预瞄时间可以显著提高车辆的轨迹跟随绩效,确保车辆在指定车道内行驶;驾驶人对道路环境的感知具有自适应性,通过其视觉特性可准确感知环境变化,并据此调整决策目标及其操纵特性。     

基于虚拟现实技术的典型动态交通场景的设计与实现

驾驶人是影响道路交通安全的主要原因,而使用汽车驾驶模拟器模拟危险的交通环境,对驾驶人进行培训可以有效提高驾驶人的应急操作技能和安全意识水平,对于减少和预防道路交通事故的发生具有重要意义.以2000~2010年道路交通事故数据为基础,分别从人、车、路以及事故形态进行统计分析道路安全影响最大的因素,获取典型的动态交通场景.并考虑城市道路环境的复杂性和多样性,选取发生在城市道路场景中的1种类型动态场景-公交站台行人过街作为案例,采用虚拟现实技术完成这一动态交通场景的设计和实现.      

基于规避行为的城市水下特长隧道驾驶负荷评价

为明确城市水下特长隧道驾驶负荷与驾驶特性，在武汉市公铁水下特长隧道开展了自然驾驶实车试验，选取侧壁规避程度、速度限速差和扫视角度动态变化量等3个指标，对驾驶模式进行分类，并基于熵权法计算驾驶负荷综合评价值，研究驾驶人在城市水下特长隧道驶入段与驶离段的驾驶特性与负荷。结果表明：在多数情况下，驾驶人会处于本车道内向右侧方偏移的道路行驶，但随着行驶距离的增加，规避行为逐渐减弱；驶离段速度限速差较低，扫视角度动态变化量较小，行驶速度规范程度高，且速度变化与侧壁规避程度相关性强；驶入段处驾驶人的主要驾驶负荷集中于对隧道内行驶环境变化的观测与判断，而出隧道时，对于速度的控制成为了驾驶人主要的负荷来源；胆小型、保守型、激进型三类驾驶人的驾驶负荷综合评价值在驶入段分别为7.21、9.91、16.22,在驶离段分别为6.61、9.47、17.25。研究结果可为城市水下特长隧道的安全改善提供理论性的支撑。     

基于人-车-路虚拟试验的冰雪道路平曲线路段行车安全分析

为了提高积雪冰冻地区公路行车安全,提出了基于人-车-路虚拟试验的冰雪道路平曲线段行车安全分析方法。首先选取影响行车安全的冰雪路面摩擦系数、曲线半径、曲线超高值3个最重要参数作为安全影响因素,选定松软雪路面、压实雪板路面、结冰路面3种危险路况,采用纬地三维道路软件和多体动力学软件ADAMS/Car,分别建立了超高值为3%、4%、5%、6%和曲线半径为200、400、600、800、1 000m的不同组合的三维路面,改变3D路面的摩擦系数,并考虑不同等级路面粗糙度和车道数的影响,建立了不同曲线要素、超高值的冰雪路面仿真模型;仿真模型以小汽车和载重货车为基准模型,然后与道路模型和驾驶员模型构成人-车-路虚拟试验模型;进行了不同车速在仿真道路上的安全性试验。基于此提出了小汽车和载重货车在松软雪路面、压实雪板路面、结冰路面3种路况下,不同曲线半径和超高值对应的安全行驶速度,为合理确定冰雪道路平曲线段的限速值提供了依据。     

公路线形对驾驶人眼动速度变化率的影响

为了研究公路线形对汽车驾驶人眼动速度的影响,采用EYELINKⅡ型眼睛运动分析仪,对4名经验丰富的驾驶人在平纵线形丰富的云南山区公路上进行了实车道路试验,测量并记录了不同道路条件(弯道半径、纵坡坡度)和试验车速下的驾驶人的眼动速度,并以95%车速的眼动速度为基准,计算得到了眼动速度变化率。建立了多元回归模型,并利用最小二乘法则,对模型进行了多元线性回归分析。分析结果表明,关于眼动速度变化的多元回归模型是显著及有效的;驾驶人的眼动速度变化率与公路的弯道半径、纵坡坡度以及车速都有着显著的线形关系;相对公路的弯道半径和车速而言,纵坡坡度对驾驶人的眼动速度变化率影响较小。     

道路几何设计对车辆行驶特性影响机理研究

道路是由人、路、车辆等组成的综合体系,车辆行驶受到道路几何参数的影响较大.首先分析了直线、圆曲线、坡长、坡度等参数对车辆行驶的影响.随后利用Carsim软件建立的车辆模型、道路模型及人-车-路的综合仿真模型,并利用双移线法分析了模型的可靠度.最后依托某城市快速路,利用车速变化系数Kv和侧滑安全系数Ks分析了车辆行驶特性变化规律.该研究成果可以为类似的城市道路几何设计提供一定的理论指导.     

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.     

基于驾驶人视觉感知的高速公路速度控制措施效果分析

为了从驾驶人视觉感知角度了解4种控制措施(限速标志、警告标志、减速标线、彩色路面)对驾驶人行车速度控制的效果,基于驾驶人动态视觉特性,建立了视觉信息负荷模型,将驾驶人前方视觉区域划分成1个中央视野和4个周边视野,量化了速度控制措施对驾驶人视觉感知影响。基于实车试验数据分析表明:行车速度与驾驶人感知到的速度控制设施的视觉信息量显著相关,信息量越大,减速幅度越大;在速度控制措施的持续影响下,减速频率不会超过,而后趋于稳定。     

高速公路速度控制设施的实施效果分析

以中国目前高速公路普遍应用的速度控制设施为研究对象,分别选取了限速标志、摄像头、横向减速标线3种速度控制设施,在综合交通事故数据分析的基础上,对3种限速设施的上、下游交通流的大、小车运行速度、运行速度标准差、20 km·h~(-1)速度差幅度车辆比例进行对比分析;通过对前、后车辆速度变化的显著性检验分析,研究了道路线形几何特点、交通流构成、交通流速度、限速方法与速度控制设施对车辆运行速度的影响。结果表明:监控摄像头对驾驶员遵守限速行车有显著影响;限速标志与道路警告标志联合设置的效果显著优于限速标志单独设置;上述3种限速设施的实施效果均限于一定的范围内。     

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。     

驾驶人熟悉程度对其安全驾驶行为的影响研究综述

驾驶人作为人-车-路-环境复杂系统中最核心的因素,在交通安全中发挥最为关键的作用。聚焦驾驶人熟悉程度这一因素对道路交通事故的影响,系统地梳理和分析了驾驶人熟悉程度与交通事故的关系及其影响安全驾驶的机理等相关研究及成果。首先,基于驾驶人熟悉程度的距离维度和频率维度识别标准,分析了驾驶人对道路、环境及车辆的熟悉程度与其发生交通事故概率的关联性;其次,从驾驶人控制行为、路径选择行为及视觉行为等角度归纳了驾驶人熟悉程度影响其安全驾驶的机理;最后,就该领域面临的挑战及未来的研究趋势进行了分析和探讨,提出进一步标准化驾驶人熟悉程度指标的方法,为驾驶安全程度评价及提高交通安全提供了理论基础。针对已有相关研究的局限性及机理研究中尚不明朗的问题,后续研究需从认知心理学方面探究因道路、环境、车辆等驾驶人熟悉程度影响其安全驾驶的机理,进一步将视觉特征指标与生理指标结合以量化驾驶人熟悉程度,将此纳入到道路选择模型中。同时,从生理指标角度客观衡量驾驶人熟悉程度对其乘坐舒适度的影响,这些为提升自动驾驶技术接受度、交通安全及车辆安全提供强有力的理论基础。     

塔中公路交通安全设施设置浅析

随着公路交通运输业的发展,交通安全已成为社会关注的焦点问题。交通标志作为面向驾车人员提供信息的载体,在预防和减少交通事故方面发挥着重要的作用。论文分析了塔中山区公路交通标志存在的主要问题,在参考国内外关于山区公路交通标志设置研究的基础上,针对山区公路的特点,从人-车-路(环境)组成的道路交通系统出发,研究了驾驶人、车辆以及山区公路的交通环境(重点分析了山区公路小半径弯道、长大坡以及异常天气)对山区公路交通安全的影响,并提出了基于驾驶人信息需求的交通标志设置的要求。即提供整体性和预警性信息;弯道处实行大小车辆区别限速;长大坡路段交通标志的设置思路。并结合实际,论证了本论文研究的理论和方法的可行性。     

中国危险品车辆驾驶人驾驶行为影响因素分析

为探索中国危险品车辆驾驶人风险驾驶行为影响因素以及与小车驾驶人的差异性,采集50名男性危险品车辆驾驶人的DBQ问卷、PDBS问卷、DSI问卷、DAIS问卷、驾驶人基本信息问卷数据.借助Spearman相关性分析方法探索问卷中各变量的相关性,使用Mann-Whitney检验不同年龄、驾龄、攻击性、积极性4个维度在DBQ和DSI上的差异性.结果表明,相对于年龄,驾龄对驾驶技能的影响程度较小.年轻男性危险品车辆驾驶人的平均驾驶经验虽不如中年驾驶人,但行车更为谨慎,安全技能水平相对较高.与小车驾驶人不同,危险品车辆驾驶人的驾驶技能、异常驾驶行为与积极性没有明显相关性.攻击性行为频率较高的驾驶人出现违规操作、错误行为、失误行为的频率要高于低频组.利用Logistic二元回归分析建立了驾驶人攻击性预测模型,研究表明,限速50 km/h城区道路倾向行驶速度、违规操作总分、过去3年主动事故数可以作为驾驶人攻击性强弱预测模型的输入变量,依次输入模型后,模型卡方值改进为10.513,11.529,14.566,预测正确率依次为76.10%,80.40%,87.00%.整体模型Hosmer-Lemeshow检验值为4.415,最终驾驶人攻击性预测模型的预测正确率为87.00%.      

城市干路交叉口路侧交通标志遮挡失效研究

为了分析外侧车道中大型车对城市干路交叉口路侧交通标志遮挡的影响,基于空间遮挡模型存在缺陷,研究了交叉口路侧交通标志时间遮挡模型.通过驾驶人最大视域角及小型车、大型车在路段上运行时与交通标志存在的几何关系,确定了遮挡模型的开始计数条件、停止计数条件及遮挡判定条件.以驾驶人视认交通标志需要的最小时间为依据,建立驾驶人错过交通标志的概率模型.利用Vissim仿真获取仿真时间、车辆编号、路径编号以及小型车、大型车车头坐标等数据,依据遮挡模型的3个条件进行小型车驾驶人错过交通标志的概率计算.从外侧车道中大型车比例和行驶速度2个方面分析其对交通标志遮挡的影响.结果 表明,原始数据下得到小型车驾驶人错过交通标志的概率为0.042 6.在交叉口进口道交通量、绿信比等参数不变的条件下,将外侧车道中大型车比例由0.10增加至0.40时,小型车驾驶人错过交通标志的概率由0.021 3增加至0.117 6,二者呈正相关;外侧车道大型车行驶速度增大,驾驶人错过交通标志的概率并非一定降低,还取决于外侧车道中大型车的数量.      

基于5.8GHz专用短程通信的车-路通信稽查系统关键设备的研究与实现

文章以基于卫星定位的道路不停车收费系统为应用背景,对基于5.8GHz专用短程通信技术的车-路通信稽查技术进行了研究和实现。首先对车-路通信稽查系统结构框架进行了简单介绍,同时对其中关键设备的软、硬件设计和实现方法进行了说明,随后对车-路通信稽查系统中的关键技术及其实现方法进行了详细具体的介绍。最后给出关键设备主要性能指标,并通过高速公路运行试验验证了系统在实际环境中的可用性。     

基于虚拟现实技术的汽车安全控制及三维仿真研究

利用三维虚拟技术建立车辆系统动力学和道路环境等的三维模型数据库,在理论研究的基础上,对车辆的动力学性能、人-车-路系统以及交通事故的再现等方面进行三维仿真研究,重点研究了有关交通事故再现的问题,可以更深入地研究车辆系统的性能和汽车安全控制。     

基于人-车-路协同仿真的山区道路大型车辆行驶适应性分析

为提高山区道路大型车辆的行驶安全性,构建人-车-路协同仿真系统,在3条复杂山区道路上开展代表性驾驶模式的大客车和重载货车虚拟行驶试验,根据仿真输出的车辆运动学/动力学响应参量和驾驶输入量,分别进行设计符合性、车辆通过性、运行速度协调性、行驶舒适性以及驾驶负荷度等5个方面的检验分析。结果表明:通过以上分析能确定危险位置的临界安全速度、超长货车通过急弯时的越出宽度和越出位置、不协调的线形单元以及行驶舒适度和驾驶负荷度较差的位置,进而可以实施靶向性的几何参数改进,增加山区公路与大型车辆之间的适应性,最终达到提高山区公路设计质量和安全性的目的。     

双车道公路驾驶人-车辆-弯道（环境）系统模型

为探究双车道公路弯道事故机理,对驾驶人-车辆-弯道(环境)系统模型进行了研究。针对驾驶行为中客观存在的模糊性和主观性问题,建立多目标模糊优选决策的驾驶人模型,然后选用12个自由度的非线性汽车动力学分析模型(VDANL),针对其非线性特征研究综合数值计算方法,结合弯道的道路三维模型建立驾驶人-车辆-弯道(环境)系统模型,基于迭代思想提出系统误差补偿计算方法,最后建立综合指标体系,仿真分析了警告标志、附着系数等环境因素对行车稳定性和驾驶行为的影响。     

雨夜驾驶人对黑色障碍物视认距离变化规律研究

为预防和减少雨夜道路交通事故,定量研究降雨强度对驾驶人视认距离变化规律,以确定行车速度、停车视距及限速选择,进行实际道路试验研究。试验共选择被试38人,在不同降雨量的雨夜,选用黑色障碍物,在不同车速条件下,进行驾驶人空间距离判识实际道路试验。试验共进行71组,最终依据速度和降雨强度,聚类为25组不同条件下全样本试验。统计全部结果,分析数据分布特征。利用曲面回归分析方法,建立视认距离随降雨量和行车速度变化规律函数模型。模型相关系数为0.9832,模型有效度系数为0.94,可有效表示视认距离与瞬时降雨强度和行驶速度之间的关系。研究表明,随着单位时间内降雨量增加,视认距离缩短;随着行驶速度增加,视认距离减小;当两因素耦合作用于驾驶人时,会因为视认距离减小导致允许反应时间缩短。