基于驾驶人因的夜间高速公路隧道入口区域诱导系统优化研究

驾驶人夜间进行道路视认及驾驶决策的难度较大,夜间高速公路隧道入口区域事故频发且严重性高。从驾驶人因角度出发,考虑进入隧道过程中驾驶状态变化,将隧道入口区域分为决策段、接近段、入口段及过渡段,并设计由隧道反光环、警示型线形诱导标、柔性警示柱及防撞桶等组成的隧道入口区域视线诱导系统,缓和隧道入口区域视觉环境的剧烈过渡,降低驾驶任务决策难度。利用模拟实验对所提方案进行评价。结论表明,视线诱导系统可有效改善夜间隧道入口驾驶人视区过渡,缓和驾驶任务,保障交通安全。     

高速公路隧道入口路段驾驶人视觉注意转移规律研究

为了研究驾驶人进入高速公路隧道入口时其视觉转移特性,在7个高速公路隧道入口处进行实车试验。利用Eye Link II型眼动仪,实时记录3名驾驶人进入隧道入口时的眼动行为数据。采用K均值聚类法对驾驶人注视区域进行划分,运用马尔可夫链理论研究驾驶人注视点在不同注视区域之间的转移规律,并分析对比驾驶人在进入隧道入口过程中其注视分布的差异性。研究发现,在驾驶人进入隧道入口时其视觉转移频次明显增加,其注视点主要集中于正前方区域。研究结果可为进一步研究驾驶人进入隧道入口时的安全性提供理论依据。     

山区小半径光学长隧道注视点分布及转移研究

为研究不同车型和转向条件下山区公路小半径光学长隧道驾驶人的注视转移特性,选取小汽车和大货车在云南山区隧道开展实车实验研究.将公路隧道按光学长隧道特点分成接近段、入口段和出口段3段,使用眼动仪分别采集了实车实验中10名驾驶人的眼动数据.将驾驶人注视位置划分为5个区域并统计各区域注视点频率,然后运用马尔可夫链分析不同车型和转向条件下驾驶人的注视转移特性,并用双因素方差分析了车型、隧道路段、转向对注视分布的影响.结果表明,小汽车和大货车驾驶人对正前方的注视比例均在45% 以上.在不同转向和不同的隧道路段,2种车型的驾驶人注视点分布、一步转移概率分布均存在一定的差异,且左转时在不同公路隧道路段的注视策略变化较大,右转时则较为平稳.总体而言,不同车型、不同公路隧道位置、不同的转向均显著影响到驾驶人注视点的分布,以上3个因素两两之间存在一定的交互作用.      

公路隧道入口接近段视线诱导系统优化研究

公路隧道入口断面与相邻道路断面不一致,使隧道入口接近段视距、视区过渡剧烈,导致车辆撞击隧道入口洞门、端墙等交通事故频发。为提高公路隧道入口接近段交通安全,通过对隧道入口视觉环境进行分析,提出了一种增设警示型线形诱导标的改善思路,并对隧道洞门环形块立面标记与不同间距的警示型线形诱导标进行组合设计,得出不同优化方案。然后采用3ds Max软件构建公路隧道仿真模型进行试验;利用D-Lab数据分析软件对视区进行兴趣区域划分,以被试者的平均注视时间和兴趣区域浏览率作为试验指标;最后使用SSPS软件统计分析试验数据。试验结果表明:对于限速80km/h的公路隧道,隧道入口洞门环形块立面标记+40m间距警示型线形诱导标的方案的远处行车道区域兴趣浏览率最大,在夜间和白天分别为47.8%和60.6%,有利于缓和视区的过渡,该方案适用于限速为80km/h的高速公路隧道入口接近段。     

基于视距视区的高速公路隧道中部视线诱导系统安全性评价

高速公路隧道内部环境单调封闭,视觉参照物较少。在低照度环境下,驾驶人视距不足、视野范围狭窄,发生撞壁、追尾等事故率较高。为解决当前高速公路隧道视线诱导系统设置混乱、交通安全评价指标不足的问题,提出了以驾驶人视距和视区为评价指标,并建立高速公路隧道中部视线诱导系统的交通安全评价体系,具体是将诱导系统的常用做法,按照诱导物高度、诱导物尺寸、低位诱导、轮廓诱导等分项指标分别划分为A、B、C、D等4个等级,并应用于贵州织普高速公路双山隧道的交通安全评价。结果表明,通过增加低密度隧道反光环、中等密度隧道反光条,驾驶人的视距、视区得到了优化,交通安全评价等级由C级提高到A级,交通安全水平显著提升。     

低等级公路隧道入口光环境优化新思路

隧道光环境不良是低等级公路隧道路段事故多发的重要原因,为了解决这一问题,从低等级公路隧道光环境的特点出发,分析了隧道接近段与入口段的光环境特征,并结合低等级公路隧道的交通组成以及入口段的车速特性,基于出行者光环境视觉需求,提出了安全型视觉参照系下低等级公路隧道入口光环境优化新思路及优化方法。通过驾驶模拟试验对驾驶员在隧道入口区域光环境优化改善前后的视距与视区进行评价,结果显示无论白天与夜间,驾驶员的视距距离与视区范围提升显著;通过经济节能评价显示采用改善方案是传统2种方案在未来10年资金投入的1/7和1/5。此改善方法提升了驾驶员在路段行驶时对隧道内外视觉信息的认知水平,满足了驾驶员的视觉需求,解决了低等级公路隧道照明不足。     

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。     

老年驾驶人在交叉口的视觉特性

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。     

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。     

雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为研究

雾环境下驾驶人行车与正常天气相比，在低能见度下视觉参照物较少，驾驶人更倾向于跟驰行驶。为研究雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为，以真实雾环境下实车试验方式，选择多条高速公路作为试验路段，以Smart Eye眼动仪获取车辆在雾环境下高速公路驾驶人视觉参数，包含驾驶人注视区域、注视角度、注视持续时间、瞳孔直径、扫视速度以及扫视幅度等，以归一化方法对驾驶人注视重心进行分析，研究不同能见度下驾驶人的跟驰需求，并通过对雾环境下上述视觉参数进行规律总结。对雾环境下驾驶人跟驰特性进行统计及分类，将跟驰行为划分为主动、半主动、半被动以及全被动跟驰；通过分析雾区低能见度下驾驶人跟驰行驶条件，引入多维偏好理论及后悔理论，进行驾驶人跟驰决策模型构建，并基于差分法对模型进行参数标定及验证。研究结果表明：驾驶人在1次跟驰动态过程中，正常车道保持时驾驶人扫视速度较低，而当处于车道调整时，驾驶人扫视速度存在较大波动，且平均扫视速度较高，低能见度下驾驶人注视点转移速度27.0 （°）·s^-1明显低于晴好天气的52.0 （°）·s^-1；驾驶人在跟驰过程中，能见度对驾驶人跟驰时的视觉特征有显著影响，通过跟驰模型构建可为后续雾环境下车辆跟驰前后车距及车速预测提供理论支撑。     

不同干预方式下右转车辆避让行人效果研究

为探究车辆右转过程中不同干预方式对驾驶人未规避行人行为的改善情况，设计听觉警示、触觉警示、形式惩罚、利益惩罚和道德惩罚5种干预方式，分为控制组、警示组和惩罚组，试验基于眼动仪和模拟驾驶仪展开。定义注视次数、注视点分布信息熵、平均注视时间、视线转移路径、区域关注概率和瞳孔面积6项指标表征驾驶人眼动特性，提取制动踏板深度比例、行车速度2项指标反映车辆运行状态。经方差分析确定各干预方式差异的显著性水平，从注视特性指标、扫视特性指标、瞳孔面积指标、驾驶人制动指标和机动车制动指标5个方面分析不同干预下驾驶人视觉及操纵响应特征，并收集被试反馈的追踪问卷。试验结果表明：不同干预方式对右转车辆未避让行人均有规范作用，各组干预效果由强到弱依次为利益惩罚、道德惩罚、形式惩罚、触觉警示和听觉警示。利益惩罚性主动干预效果优势显著，注视点分布信息熵最高为0.74，右侧平均注视次数为6次，平均注视时间增加至13.25 s，驾驶人对右侧注视概率增加至0.403，瞳孔面积明显增大，制动踏板深度比例维持在0.8，右转车速下降至20 km·h^-1以下，谨慎驾驶程度和避让行人意识均有提升。一致性追踪问卷调查表明，结束试验时32%的驾驶人对利益惩罚印象深刻，驾驶人对其主观认可度高达83%，具有较强的推广性；该干预方式可帮助驾驶人规范驾驶行为，树立避让行人的安全驾驶意识。     

高速公路隧道行车视觉特性分析

从交通安全的角度,为获取高速公路隧道行车视觉特性,利用Tobii Glass2眼动仪在夏季11:00—14:00开展了实车测试实验,采集了驾驶人的眼动数据.选取驾驶人的注视持续时间、平均注视时间、瞳孔直径、注视时间比例、扫视时间比例等指标,利用ErgoLAB平台和Origin数据分析软件对相关指标统计分析.以老山隧道为例,分析了隧道照明分段、半开敞棚洞段和隧道内部视线不良路段的驾驶人视觉特性.实验结果表明,驾驶人在隧道照明出入口段驾驶过程中注视时间比例较高;驾驶人在隧道照明基础段行驶过程中注视时间比例降低,扫视时间比例升高;隧道出口段采用半开敞棚洞结构能够降低驾驶人行驶过程中的注视时间比例及扫视时间比例,减弱驾驶人获取驾驶信息的难度和驾驶过程中的紧张感;驾驶人在长大隧道内部视距不良路段行驶时,注视时间比例集中在70%左右,注视热点区域主要集中在视线正前方.      

高速公路隧道入口区域交通工程设施改善对策与应用

高速公路隧道入口区域交通事故率高于普通路段,尤其是追尾、撞击洞门事故频发,容易造成群死群伤。为提升高速公路隧 道入口区域的交通安全,在《公路隧道提质升级行动技术指南》对交通工程设施相关规定的基础上,提出隧道入口区域交通工程设 施应满足空间路权、驾驶人因和驾驶任务的基本原则。隧道入口区域典型问题集中于可变信息板、标志信息和视线诱导设施上,主 要是信息组合不良、交通标志位置不当、诱导信息不连续和不一致。由此进一步提出隧道入口区域标牌内容、形式和位置的设置建 议,并提出通过增设环形立面标记、隧道轮廓带、警示型线形诱导标、柔性警示柱和防撞桶等视线诱导设施来加强隧道入口区域的 视觉环境过渡的方法。最后,基于空间路权、驾驶人因和驾驶任务3 个基本原则对交通工程设施改善效果进行评价。     

基于因子模型的高速公路特长隧道驾驶人心理负荷特性研究

为研究驾驶人行驶通过特长隧道环境中的心理负荷变化特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,采集驾驶人实时心电信号,以心率和心率变异性指标分析为基础,通过数据挖掘构建了基于因子分析的心理负荷计算模型,采用心率变异性频域分析结果对模型进行验证。研究结果表明：心率变异性指标在计算心理负荷时比心率指标具有更高的效度和信度,驾驶人在距离隧道入口较远处和距离隧道出口较近时负荷较大;在隧道路段和普通高速路段,熟悉试验道路的驾驶人平均心理负荷小于不熟悉试验道路的驾驶人;被试在隧道路段的平均心理负荷大小依次为入口段、出口段、行车段,熟练驾驶人心理负荷在特长隧道入口前300 m至前180 m范围受到的影响最为明显;非熟练驾驶人心理负荷在入口前300 m至入口后240 m范围受到的影响最为明显。上述结果说明：在隧道出、入口段,尤其是入口段驾驶人负荷过高,也是造成事故数量多的主要原因之一;熟悉道路条件可在一定程度上降低驾驶人心理负荷;普通高速路段虽然行车环境较好,但运行车速过高也会造成驾驶人负荷增加。熟练驾驶人心理负荷在隧道入口前升高,而非熟练驾驶人心理负荷在进入隧道后仍保持较高水平。     

城市隧道驾驶人注视特征分析

为获取城市隧道交通安全研究的眼动行为数据,随机选取8名驾驶人开展城市隧道实车实验.利用Tobii眼动仪采集驾驶人在自由流和非自由流状态下的跟动行为数据,将前挡风玻璃划分为9个区域,运用Tobii Studio软件对区域中注视点数目和访问时间进行分析数理统计.结果表明:自由流状态下,驾驶入进入隧道前在左中、左下和右中区域投入更多的注意;进入隧道后增加了对中下区域的关注;在隧道的出口阶段,中部区域与中下区域的总访问时间变化剧烈;非自由流状态下,驾驶人的注视点分布出现上移和左右扩散的现象.      

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.      

高速公路隧道驾驶员注视点分布特征分析

驾驶员的眼动特征能很好地表现视觉信息加工过程,可通过对高速公路隧道路段驾驶员注视点变动特征的记录及分析来判定隧道环境的安全性和舒适性。运用IView X HED Laptop眼动仪系统,以高速公路隧道驾驶员的注视点变动为研究对象,选取浙江省上三高速公路4座典型隧道,对2名驾驶员分别进行16次有效行车试验,得出驾驶员白天及夜间注视点分布范围。统计表明:在隧道路段,驾驶员注视点在车辆前方0.604～2.557s,夜间注视点分布比白天更靠近车辆前方。并提出交通信号系统改善方法。     

基于安全车速差的高速公路特长隧道环境驾驶人行为风险特性研究

为研究高速公路特长隧道环境下驾驶人行为风险特性，选取2座典型特长隧道进行实车试验，通过采集熟练驾驶人和非熟练驾驶人的速度数据，将此作为主观预期车速，结合道路行车环境的客观安全车速，构建基于安全车速差的驾驶人行为风险量化方法。在划分隧道路段为入口段、行车段和出口段的基础上，通过切分行车区间，对比分析出入口段2类驾驶人行为风险变化特性及整个隧道路段和普通高速路段的行为风险变化曲线。结果表明： 1)在隧道内部，相对于非熟练驾驶人，熟练驾驶人表现出更高的行为风险值；在隧道外部，则非熟练驾驶人的行为风险值更高一些。2)所有类型驾驶人在普通高速路段行为风险值最高，在隧道入口段的行为风险值最低。上述结果说明： 在隧道路段，熟悉试验道路的驾驶人车速行为并不安全，行为风险值相对较高。     

基于可靠度的公路隧道进出口段行车安全分析

为了提高隧道进出口路段的行车安全水平，以现行公路工程结构可靠度设计统一标准为依据，对隧道进出口路段失效概率进行了定义。以车辆轨迹偏移量和驾驶人视距作为约束条件，建立隧道进出口路段的功能函数并推导可靠性模型，提出了隧道进出口路段可靠性计算模型的求解方法，并对隧道进出口段的停车视距模型进行修正。以贵州某隧道为例，计算了隧道进出口处的行车失效概率，并对各影响因素的敏感性进行分析。结果表明：可靠性指标可以定量反映隧道进出口处的线形一致性和视距安全性，保证线形指标不仅满足规范设计，而且能明确反映道路交通安全水平；敏感性分析反映了各因素对行车安全性的影响程度，其中运行速度和曲线半径对隧道进出口段的失效概率影响最大，为隧道前期路线设计和后期运营限速提供参考。     

长隧道入口对驾驶人心理及车速的影响

为减少高速公路长隧道入口交通事故,提高道路交通安全水平,通过实际道路试验,研究了驾驶人在长隧道入口段的心理和生理变化规律.试验采用多导生理记录仪实时记录行车过程中驾驶人心率、微波速度传感器测量记录车速变化,运用BP神经网络建立驾驶人在隧道入口段心率和速度变化的模型.结果表明长隧道入口环境中行车时驾驶人心率增加,心理紧张...