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。     

雾天对弯道驾驶行为的影响研究

雾天环境下不良的视距条件使得驾驶员在驾驶过程中存在安全隐患.利用驾驶模拟器,选取雾天环境作为典型干预因素进行驾驶模拟实验,同时考虑驾驶人职业和性别作为可能的影响因素,实验设计直角弯道和S形连续弯道2种道路线形,从实验数据中抽取平均车速与车辆驶出弯道率作为关键变量,采用多变量方差分析、均值统计等方法分析雾天环境下驾驶人的驾驶速度和驶出弯道率,并建立Logistic回归模型分析各因素对车辆驶出弯道可能性的影响.实验结果表明,驾驶人在弯道雾天行驶时的平均车速要比无雾情况下略高,且职业驾驶人的平均车速较非职业驾驶人明显偏低;随着雾的浓度的增大,驾驶人在直角弯道处和S形连续弯道处驶出弯道的比例均显著增大.     

高速公路直线段边缘率控速标线周期长度设计模型

为了探索边缘率控速标线周期长度对降速行为的影响现象,构建周期长度设计模型,在4条高速公路直线段上重复开展了边缘率控速标线周期长度分别为16,8,4,2,1m的控制性试验。采集车速特征数据,依据边缘率定义计算了单个车辆所对应的时间频率,建立了时间频率与加速度之间的关系,在此基础上,考虑事故率、事故强度与车速指标的关系,结合路段车速分布特征建立边缘率控速标线周期长度设计模型,并给出对应算法。研究结果表明:时间频率是周期长度影响减速效果的内在因素,当时间频率处于[10,18]Hz时,驾驶人一致采取制动行为,降速幅度随时间频率的增大而增大,当车辆对应的时间频率等于18Hz时,驾驶人一致减速效果最大,且4个试验地点的时间频率与加速度呈显著且稳定的线性相关关系;当时间频率处于[1,10)Hz时,各时间频率所对应的加速度值均小于0;当时间频率大于18Hz时,各时间频率所对应的加速度均值小于0,但其减速幅度显著小于时间频率为18Hz时的,控速效果弱。鉴于此,以车速标准差最小以及将最高车速控制在安全车速以内为目标,以时间频率上限值、时间频率与加速度之间的关系、铺设终点与起点车速关系、边缘率控速标线周期长度最大值为约束构建了边缘率控速标线周期长度设计模型,该模型可用于边缘率控速标线周期长度的优化,提高其控速效果。     

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。     

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.     

基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略研究

为实现车辆自主避撞，改善道路交通安全状况，提出一种基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略。为实时确定制动和换道时机，获取跟车状态下自车和前车车速、加速度、相对距离以及驾驶人制动反应时间计算制动安全距离和换道安全距离，并在此基础上分别引入制动危险系数B和换道危险系数S评估制动与换道风险，使得车辆发生追尾碰撞的危险程度和主动干预阈值更直观。根据车辆期望横向加速度和期望横向位移的变化特性，采用5次多项式法规划符合驾驶人换道避撞特性的避撞路径。为保证换道避撞过程中驾驶人的安全舒适，采用最大横向加速度约束换道避撞轨迹。为实现对换道避撞路径的线性跟踪控制，保证车辆的操纵稳定性和横摆稳定性，基于车辆稳态动力学模型建立前馈控制，结合线性反馈控制消除换道路径的位置和横摆角偏差，修正参考路径实现直车道场景追尾避撞控制。仿真和实车交叉验证试验表明：根据车辆期望横向加速度和期望横向位移建立的符合驾驶人换道避撞特性的五次多项式换道路径与驾驶人实际换道避撞路径基本吻合，结合碰撞时间和车间时距的制动避撞控制策略能够在保证车辆行驶安全舒适性的同时有效避免车辆追尾碰撞，减少交通事故的发生。     

基于多因素的公路弯道停车视距计算模型研究

为了厘清弯道路段相关线形参数对停车视距的影响,在对弯道路段车辆行驶动力学分析的基础上,建立以制动初速度、平曲线半径、弯道超高、弯道纵坡及道路附着系数为自变量的弯道路段车辆制动模型;结合驾驶人和车辆的反应时间,根据运动学原理,构建弯道路段车辆安全停车视距修正模型,通过数值分析,提出弯道路段车辆停车视距计算方法,并将弯道路段车辆停车视距计算结果与《公路路线设计规范》规定值进行对比。结果表明,随着弯道纵坡坡度、超高的增大及弯道半径的减小,停车视距逐渐增加;模型计算值普遍大于规范规定值,特别是在高车速时二者的差别较大。     

多车道高速公路路侧交通标志遮挡概率研究

为了计算不同交通量、不同运行车速情况下,多车道高速公路路侧交通标志视认中大型车对小型车的动态遮挡概率,将内侧车道小型车与外侧车道大型车车头间的垂直距离作为判断路侧交通标志遮挡的依据,根据视距几何关系确定多车道高速公路驾驶人在视认区域内视线被遮挡的最大和最小临界距离;建立路侧交通标志遮挡模型,根据视认距离确定内侧及外侧车道仿真路段长度,以0.1 s为仿真步长,借助VISSIM交通仿真软件获取车辆车头坐标、与前车跟车距离等动态基础数据,实现高速公路交通标志遮挡概率计算过程的动态化。结果表明：外侧车道的车型、交通量、视认距离以及大小车运行速度都对路侧交通标志遮挡率有一定的影响;在交通量一定的情况下,驾驶人视线被遮挡的概率随着外侧车道大型车数量的增加而增大;在外侧车道大型车数量一定的情况下,驾驶人视线被遮挡概率随着小型车数量的增加而增大;在小型车速度一定的情况下,驾驶人视线被遮挡概率随着大型车速度的增大呈降低趋势;小型车速度增大时,驾驶人视线被遮挡的概率会有所提高。     

双车道公路小半径弯道转向行为及控制对策研究

基于驾驶模拟实验研究双车道公路弯道路段的车辆转向行为。采集了10名驾驶员在不同半径、不同坡度条件下的弯道转向行为数据。分析了车速、横向偏移距离和心率的变化规律。得到了横向偏移突变距离和半径之间的数学关系。结果表明:弯道行驶车辆在曲中点之前车速会降至最低值;随后驾驶员会采取加速操作,此时车辆会产生一次横向偏移突变;突变的长度与车速、半径均有关;偏移形态以向道路中线方向偏移为主;因此,针对弯道的安全改造应以限速和诱导车辆远离道路中线为主。     

山区高速公路组合线形路段车道偏移行为

为在道路设计阶段确定平纵组合与相邻路段线形对车道偏离的影响,并为减少因道路线形因素引发的侧碰、追尾甚至车辆驶出路外事故提供改善依据,基于真实的山区高速公路道路设计参数及周边地形,搭建驾驶模拟场景,利用驾驶模拟试验获取小客车车道偏离数据,并对应获取车辆当前所在路段及上、下游路段的线形参数。以车辆车道内行驶为参照,沿道路行进方向,将车道偏离行为分为左偏驶离车道与右偏驶离车道。因车道偏离受驾驶人影响,采用双层Logit模型,分别判定道路线形及驾驶人层的影响。研究结果表明：相比直线路段,曲线更易引发车道偏离行为,驾驶人易偏向于曲线内侧行驶;上游300 m路段曲率差越大、平均车速越大,则车道偏离的概率增大;相对于缓坡（-2%≤坡度S≤2%）,行驶于上坡（S>2%）或下坡（S<2%）路段时,车辆车道偏离概率减小;车辆行驶于外侧车道的左偏驶离车道概率大于行驶于内侧车道;驾驶人因素对左偏驶离车道的影响比例为8.8%,对右偏驶离车道的影响比例为25.6%。研究结论可从组合线形角度帮助工程师设计更安全的山区高速公路。     

考虑道路平曲线设计的驾驶疲劳对车道保持能力影响研究

不同的道路平面线形几何设计对于驾驶人车道保持能力的需求是有差异的,驾驶人受疲劳程度影响也会呈现车道保持能力下降的趋势,当前的研究未综合考虑以上2个因素:线形和疲劳程度对驾驶横向表现的交互影响.邀请41位被试者分别开展550 km的实车实验,获取车辆位置信息GPS以匹配道路线形类型,基于问卷调查方法获取驾驶过程疲劳等级.分析不同疲劳程度、不同平面线形类型以及弯道半径条件下的车道偏离标准差参数,构建了多元线性回归模型.数据分析结果表明,相同疲劳程度下驾驶人在圆曲线段驾驶的偏离值要超过直线段以及缓和曲线段;当弯道半径超过5 500 m时,曲线段弯道半径越大,车道偏离差值越高.同时,考虑了线形影响的多元线性回归模型对疲劳程度的预测精度要高于未考虑线形因素的模型,进一步说明在针对驾驶疲劳行为表现开展研究时,有必要对道路设计参数加以考虑以提高疲劳辨识精度.      

弯道安全车速建模及影响因素分析

车速的合理选择,是影响弯道行车安全的关键.为此,针对车辆在弯道行驶过程中因超速导致的侧滑、侧翻等侧向失稳事故,通过建立车辆转向行驶动力学模型,结合道路环境信息,在分析车辆转向时载荷横向偏移、悬架变形等基础之上,对传统模型进行改进,建立精度更高的弯道安全车速计算模型.并采用车辆动力学仿真软件CarSim和TruckSim进行不同工况下的仿真试验验证.运用正交试验方法对试验结果进行极差和方差分析,获取弯道安全车速对7种主要影响因素的敏感度.结果表明,该模型所得的安全车速值,与车辆侧向失稳时的临界车速值之间的平均误差为1.55%;相比于其他因素,弯道半径和路面附着系数对安全车速的影响最为显著;当路面附着系数达到特定值时,模型考虑了车辆的侧翻危险,使其计算得到的弯道安全车速呈现饱和现象.      

基于视觉心理的山区公路曲线段视觉诱导与安全评价

基于视觉边缘理论,从驾驶员角度出发,采用在曲线段及曲线前直线段铺设干预标线的方法,对驾驶员进行视觉干预,以期改变车辆运行速度和行驶轨迹,进而起到预防交通事故发生,提高行车安全性的作用。分析了边缘率对车速、行驶轨迹的干预机理,选择特殊形式道路标线作为视觉干预的载体,对不同参数标线进行了驾驶模拟试验,分析得到最佳标线形式及参数。在此基础上,论文以温州某山区公路为背景,选取驾驶员注视点、心率、车速、行驶轨迹、横摆角速度等指标,进行视觉干预行车试验,并从以下几个方面对视觉干预效果进行对比分析:干预前后驾驶员注视点及心率变化;干预前后车辆入弯前减速起始位置变化;干预前后车速变化;干预前后车辆行驶轨迹变化。     

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。     

认知分心对车辆跟驰过程操控安全性的影响

为了研究车辆跟驰过程中驾驶人认知分心与驾驶安全的关系,采用驾驶模拟器构建城市道路车辆跟驰场景,并设计3种难度等级的认知分心次任务,采集35名被试驾驶人在试验过程中的方向盘转角、油门开度、制动踏板力等操作参数,以及车辆位置、速度、加速度等车辆运动参数。采用重复测量一般线性模型,分析不同等级认知分心对上述参数的影响。研究结果表明：在横向操控方面,随着认知分心程度增高,方向盘回转率增大,但车辆横向位置标准差减小,表明驾驶人处于认知分心时,采取频繁修正方向盘的补偿方式,降低车辆横向位置波动,过度补偿车辆横向安全性,且该补偿行为与认知分心程度正相关;在纵向操控方面,认知分心时,油门开度、制动踏板位置方差增大,且制动踏板位置均值增大,同时车头间距及时距未观察到显著性变化,表明认知分心时驾驶人采取频繁操作油门、制动踏板,增大制动幅度等方式进行补偿,使车头间距及车头时距等表征车辆纵向跟车安全性参数处于正常驾驶水平,但加速度标准差增大,表明跟车稳定性降低。研究结果为涉及分心的人车交互装置优化设计及考虑分心状态的驾驶人状态管理系统开发提供了一定的理论依据。     

视觉减速标线控速效果评价

为分析视觉减速标线的控速效果和影响范围,选取南宁市6处视觉减速标线路段进行了实地车速采集,获取了视觉减速标线上下游各500m范围内13个断面的地点车速,共计样本约6 300个。利用断面车速数据构建速度-距离曲线,研究了车速的变化规律和视觉减速标线控速影响范围;采用t检验和比例检验分别检验了视觉减速标线上下游控制点及标线末端车速平均值之间的差异显著性和超速比例的差异显著性,验证了视觉减速标线的控速效果,并通过与对照组数据的对比排除了其他因素的干扰。结果表明,视觉减速标线的控速范围为上下游约250m;车辆平均速度下降程度为2.4~4.2km/h,超速车辆比例下降9.4%~15.6%。     

道路虚线与实线间过渡标线长度影响因素分析

针对驾驶人因视距受限导致换道过程中压实线的问题,提出在道路虚线与实线间设置过渡标线的解决方案.基于车辆换道行为特征,定义过渡标线长度.通过驾驶模拟实验,分析车道宽度、车距及车速对过渡标线长度的影响.研究发现,车道宽度对过渡标线长度无显著影响,而车距和车速是影响过渡标线长度的关键变量,且过渡标线长度与车距呈负相关,与车速...     

智慧公路毫米波雷达感知精度分析与验证

毫米波雷达是当前智慧公路中路侧感知系统的重要组成部分,在交通流运行态势感知与智能管控、车路协同与自动驾驶中广泛应用。然而,车辆与毫米波雷达之间的相对位置、相对姿态的变化会对雷达信号回波及点云分布产生影响,导致雷达对车辆的感知结果出现偏差,进而影响交通系统的管控决策。分析毫米波雷达感知精度的空间特征,对于指导毫米波雷达在智慧公路中的应用至关重要。为此,基于毫米波雷达的感知原理,综合考虑毫米波雷达信号处理与点云数据处理2个阶段中的感知误差来源,通过数值仿真与实测试验相结合的方式对目标在不同位置与姿态下毫米波雷达的感知精度特征进行分析与验证。研究表明：雷达纵向感知精度主要受到与车辆相对位置的影响,当车辆与雷达纵向距离小于30 m或大于200 m时,车辆位置感知结果会向车头或车尾方向显著偏移,相应产生的纵向感知误差通常超过0.5 m;雷达横向感知精度主要受到车辆横向位置及相对姿态的影响,当车辆横向位置偏离雷达中心光束超过5 m或车辆行驶的航向角超过40°时,车辆位置感知结果会向车身侧向偏移,相应产生的横向感知误差通常超过0.5 m。得到的影响因素分析结果,可进一步为智慧公路场景中毫米波雷达感知...     

不连续路面标线对跟车间距调节行为的影响机理

为了解析不连续路面标线对跟车间距调节行为的影响机理，深入挖掘了不连续路面标线的视觉信息特征，提出单色路面标线（2，3，4 m黄色标线铺设周期长度，即Y-2 m，Y-3 m，Y-4 m）和双色路面标线[1根黄色标线连接1根红色标线（1Y+1R）、2根黄色标线连接2根红色标线（2Y+2R）、3根黄色标线连接3根红色标线（3Y+3R）]2种不连续路面标线的设计形式，并将该设计具体呈现于实际的高速公路路面上。通过摄像法间接采集了车辆连续通过6个观测断面的跟车行驶车头时距、车头间距和行车速度特征数据。此6个观测断面依车流行进方向两两之间间隔100 m均匀设置，构成500 m的试验区域，其中观测断面1和6分别代表起始和终止断面，观测断面2~5之间为路面标线铺设区域。研究结果表明：从总体来看，铺设不连续路面标线后，试验路段跟车车距（车头时距、车头间距）相较于铺设前有显著的增大，而行车速度有显著的减小，其中1Y+1R方案下的车距增大和速度减小幅度均最大，分别为0.61 s，3.6 m和5.1 km·h^-1；从观测断面来看，铺设不连续路面标线后，跟车车距和行车速度随着车辆在试验区域内行进，分别呈现出一致的增大和减小的趋势，且通过对比观测断面1和5发现，1Y+1R方案下跟车车距和行车速度的断面变化幅度最大，分别为0.62 s，5.7 m和5.3 km·h^-1；相同铺设周期条件下，双色路面标线可以产生更为显著的跟车车距调节效果。基于以上研究结果，从驾驶人距离感知、速度感知和颜色变化3个层面，深入剖析了“不连续效应”和边缘率对跟车间距调节行为的影响机理，并讨论了距离感知和速度感知对跟车行为的协同作用过程。研究结果可为视觉干预措施的进一步完善、优化提供理论支撑，并为探索低成本的交通事故预防措施提供新的应用实例。