城市隧道驾驶员生理特征差异性研究

隧道出入口处驾驶人生理特征变化与交通安全关系紧密,为掌握该路段驾驶人生理特征变化规律,提高隧道口行车的安全性,通过实车实验采集进、出隧道前后的照度、实时车速以及驾驶人心率、瞳孔大小等参数,运用数理统计对比分析了驾驶人在隧道入口和出口段行驶时的心率、瞳孔大小2个方面生理特征的变化规律及差异性.对心率与照度、车速进行了偏相关分析,并建立了入口段心率与照度、车速间的多元线性回归模型以探索外部因素的对心率的影响程度.结果表明,驾驶人心率在进隧道前后存在显著差异,出隧道前后不存在显著差异;瞳孔大小在进、出隧道前后2个阶段均存在显著差异,进行显著性检验的值均接近于0;隧道入口段心率与照度、车速的偏相关系数分别为-0.65和-0.74;入口段仅考虑车速与照度2个因素时所建立的回归模型拟合度为0.66.      

自动驾驶中不同变量对驾驶人接管时间和心率的影响

为研究自动驾驶中驾驶人在人机转换过程中的接管反应和生理特性,基于模拟驾驶平台设计了自动驾驶场景,对22名驾驶人进行了试验。使用双因素方差分析研究不同次任务和驾驶人性别对接管时间、驾驶人心率指标的影响,使用Pearson相关性检验分析接管时间和驾驶人心率指标的相关性。研究结果表明:与次任务为看书相比,次任务为玩手机时驾驶人的最大心率增长率、操纵时间显著增加,反应时间显著减少;与男性驾驶人相比,女性驾驶人的总接管时间显著减少;不同的次任务与性别对心率恢复平静时长无显著影响;反应时间与操纵时间之间有较小的负相关性,最大心率增长率与心率恢复平静时长有较小的正相关性。     

城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响

为研究城市下穿隧道纵坡段驾驶人生理和行为特征变化规律,选取22名驾驶人在早晨5：00至7：00非高峰时段,交通状况几乎无差别的环境下,开展城市下穿隧道纵坡段实车试验。利用MP150生理测试仪和ECU车速采集设备采集驾驶人的心率值和车速值,应用单因素方差分析对数据进行差异性显著检验;并分析城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响规律,构建城市下穿隧道上下坡段坡度、速度和驾驶人心率增长率关系度量模型,量化了坡度、速度与驾驶人心率增长率之间的关系。然后采用单因素敏感性分析方法对模型中的2个自变量（坡度和速度）进行敏感性分析。结果表明：在城市下穿隧道上、下坡段行驶时,不同坡度范围下的车速和心率增长率有一定的差异性,车速和心率增长率均随坡度增大呈现先增加后减少的趋势;城市下穿隧道上、下坡段,车辆速度均是在3.5%~4.0%坡度范围下的达到最大,在城市下穿隧道上坡段行驶时,3.5%~4.0%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大,而在下坡段行驶时,4.0%~4.5%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大;驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时,心率增长率均值均高于上坡段,驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时比上坡段更紧张;驾驶人心率增长率对坡度敏感程度要高于其对速度的敏感程度,坡度的变动比速度更易引起驾驶人心率增长率的变动,驾驶人的心理紧张程度受坡度的影响较大。     

风险情境下老年驾驶人行为特性研究

为研究风险情境下老年驾驶人与中青年驾驶人行为特性的差异,并确定老年驾驶人的眼动、心理生理、驾驶操作及风险感知等各类行为特性的衰退情况;选取19位老年驾驶人和19位中青年驾驶人作为试验对象,应用眼动仪、生理仪及驾驶模拟平台开展驾驶模拟试验;采集5种风险场景下2组驾驶人的眼动、心理、生理、操作行为与车辆运行数据;对比分析2组驾驶人的注视及扫视等眼动行为特性、心率变异及皮电等心理生理行为特性、制动及转向等操作行为特性、风险反应及敏感度等风险感知行为特性。试验结果表明：2组驾驶人的各类行为特性均随风险等级的增加呈现一定的规律性变化,随着风险等级的增加,2组驾驶人的注视持续时间、皮电均值及增长率、心率增长率和风险敏感度亦随之增加,而扫视、心率变异指标SDNN、制动时间及风险反应时间等指标随风险等级的增加而下降;上述指标的规律性变化说明驾驶人对风险的关注度和敏感度随着风险自身危险性的上升而不断增加,进而做出的反应也就越早,同时伴随着心理紧张程度增加,需要付出的努力也越大,与年龄的高低无关;另一方面,老年驾驶人的各类行为特性出现明显的衰退且与中青年驾驶人存在显著差异,其中老年驾驶人的注视持续时间、扫视幅度、扫视速度等眼动指标分别衰退了37.83%、27.58%、23.80%,皮电均值、心率增长率和SDNN心理生理指标分别衰退了57.67%、20.08%和29.14%,转向熵、车速控制和制动反应时间操作行为指标分别衰退了32.81%、20.34%和49.48%,风险敏感度、判断阈值和风险反应时间风险感知指标分别衰退了13.70%、8.66%和31.80%。通过对风险情境下老年驾驶人的各类行为特性进行详细分析,确定了老年驾驶人各类行为的衰退情况,对老年驾驶人行为特性的研究具有一定借鉴意义。     

山区公路纵坡段驾驶人脚操纵特征及驾驶负荷

为证实山区道路纵坡参数与驾驶人生理指标之间的相关性,明晰纵坡路段参数影响驾驶负荷的内在机制,在3条山区双车道公路上开展了小客车实车驾驶试验,采集道路纵坡参数、真实驾驶习惯条件下的驾驶人心电信号、加速踏板力和制动踏板力。基于实测数据,描述制动和加速踏板力幅值的分布特性,分析坡度值对踏板力的影响;探讨加速踏板力、制动踏板力与心率增长率H之间的关联度,并建立H与踏板力之间的回归模型,最终从体力和精神负担两方面揭示了纵坡路段驾驶负荷的形成机制。研究结果表明：制动踏板力的均值和特征分位值均高于加速踏板力,对应最高使用频率的制动踏板力幅值也高于加速踏板力,即下坡路段踩踏板操作的体力负荷更大;踏板力与H正相关,其中下坡制动踏板力与H之间的相关性更强,表明下坡路段尤其是陡坡路段的踏板操作更容易导致精神负担;当踏板力超过某幅值之后,部分驾驶人的H对踏板力的增加变得敏感;对纵坡单元各被试驾驶人的H和踏板力数据取均值,发现在消除驾驶人的个体差异之后,H踏板力的相关性变得更高。     

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。     

基于驾驶特性的超车模型研究

超车行驶作为驾驶人行车过程中重要的行为之一,与行驶安全性有着直接的联系。为建立符合驾驶人操作习惯的超车模型,本文通过实车试验采集不同驾驶人在高速公路的超车行驶数据,并以此采用多项式回归拟合建立基于驾驶人操作特性的超车模型,最后利用prescan软件对提出的超车模型进行了仿真分析,结果表明建立的超车模型能够真实地反映驾驶人超车过程中的操作习惯,为超车行为的研究提供了可靠的理论依据。     

人-车-路交互下的驾驶人风险响应度建模

人机共驾中，共驾模式的选择和驾驶控制权的分配高度依赖于对驾驶人状态的正确识别。为了分析人机共驾中驾驶人的状态，对行车风险场模型进行重构，通过构建风险场力作用机制，建立包含驾驶人特性、自车特性和外部风险特性的人-车-路闭环系统中的驾驶人风险响应度模型，用于表征驾驶人对风险的认知能力和应对倾向。根据24位驾驶人在跟车和并道2个场景中的驾驶试验结果，对不同风险响应度下驾驶人的驾驶特性进行分析。研究结果表明：驾驶人风险响应度在驾驶过程中具有时变性，在驾驶人个体之间和不同驾驶场景间均存在差异性。在风险响应度分别为低、中、高的3类驾驶片段中，驾驶人在驾驶时的碰撞时间倒数T_TCi和加减速行为均具有显著差异（p<0.05）；风险响应度较高的保守型驾驶中，驾驶人行车时倾向于保持较小的T_TCi（均值为-0.48 s^-1，标准差为1.25 s^-1），单位时间内制动操作最多[均值为0.65次·（15 s）^-1]，总体驾驶风格倾向于规避风险；风险响应度较低的激进型驾驶中，驾驶人行车时倾向于保持最大的T_TCi（均值为0.28 s^-1，标准差为0.42 s^-1），相较于保守型驾驶，单位时间内加速操作较多[均值为0.48次·（15 s）^-1]，制动操作较少[均值为0.50次·（15 s）^-1]，总体驾驶风格倾向于追求行驶效率；风险响应度居中的平衡型驾驶中，驾驶人行车时所保持的T_TCi居中（均值为0.04 s^-1，标准差为0.36 s^-1），单位时间内加速操作[均值为0.23次·（15 s）^-1]和制动[均值为0.41次·（15 s）^-1]操作总数最少，对于行驶效率和行车安全的追求相对均衡。相较于以往将驾驶人作为孤立个体的驾驶人状态评估方法，所提出的驾驶人风险响应度模型可以依据驾驶人在人-车-路交互中的驾驶表现，更为全面地反映驾驶人的个性化驾驶状态。     

基于自然驾驶数据的城市交叉口纵向驾驶特征分析

为满足驾驶辅助系统在城市交叉口对类人驾驶能力的更高需求,本文中研究了实际交通中的驾驶人在该区域的纵向驾驶行为特征。从自然驾驶数据中提取了778条驾驶人接近城市交叉口的样本数据,应用YOLOv4识别了交通场景中的各类道路使用者,采用方差分析研究了反应特性在不同运动类型和交通密度中的差异,建立分层回归模型分析了制动特性与运动状态、运动类型和道路使用者的关系。结果表明：高密度交通显著降低接近速度;与右转驾驶人相比,停车驾驶人的反应距离更长;当接近速度较高或反应距离较短时,会在更短的时间内以更高的减速度和制动强度接近交叉口,且提前4.46 s开始制动;不同道路使用者对制动特性产生了不同影响,停车驾驶人主要关注同向行驶的他车,右转驾驶人主要关注行人和骑车人。     

先进驾驶辅助系统的接受程度及其影响因素分析

研究驾驶人对驾驶辅助系统(ADAS)的接受程度及其影响因素,有利于ADAS的推广和功能改善.招募46名被试,分2次驾驶未安装和安装有ADAS的车辆,行驶于武汉市典型道路各105km,并完成驾驶人基本信息和关于ADAS接受程度问卷.基于技术接受模型(TAM)分析驾驶人对ADAS的接受程度,应用方差分析方法研究驾驶人对ADAS接受程度的影响因素.结果表明,43名驾驶人对ADAS的接受程度均值为80.9%(SD=0.191);驾驶人的性别、年龄和驾驶经验对ADAS的接受程度没有显著性影响;ADAS类别对驾驶人的接受程度有显著性影响,驾驶人对于FCW系统的接受程度较高,而对LDW系统接受程度较低;道路类型对驾驶人的接受程度也有显著性影响,驾驶人在城市道路上对ADAS的接受程度最低.      

高寒地区大客车驾驶区采暖问题分析与解决措施

大客车大部分采用后置发动机，驾驶区保温性能比较差。高寒地区大客车驾驶区采暖性能的好坏直接影响到驾驶员的舒适性和行车的安全性。本文根据市场上大客车驾驶区采暖存在的问题，进行简要分析并提出解决措施。     

基于CATIA的客车驾驶员视野分析与实现

介绍客车驾驶员视野的相关要求,并对驾驶员视野进行分析;结合CATIA软件对LCK6127H车型的驾驶员视野设计进行校核,为相关设计提供参考。     

基于信号博弈的相邻交叉口TSCA交互分析

将相邻交叉口 TSCA 间交互看作不完全信息动态博弈,分析了其博弈交互过程,建立了相邻两交叉口 TSCA交互的信号博弈模型,通过算例分析了相邻交叉口 TSCA 交互的精炼贝叶斯纳什均衡策略。最后通过仿真分析了此模型的有效性。该模型为分析相邻交叉口交通信号协调控制提供了新的思路。     

拥堵收费对弹性出行的小汽车使用者出行方式选择影响研究

所有出行群体中,受拥堵收费政策影响最大的是弹性出行的小汽车使用者。引入相对拥堵费作为政策变量,表征拥堵收费政策对该群体出行方式选择的影响,并基于Nested Logit模型,建立了拥堵收费影响下的出行者出行方式选择模型。利用对南京新街口商圈区域弹性出行的小汽车使用者进行的RP和SP调查所获得的数据,对模型参数进行了估计,结果显示:女性、低收入者、IC卡持有者、短途和高频出行者在面对拥堵收费政策时,更容易放弃小汽车而转向公共交通出行。利用弹性理论,分析了不同拥堵费水平下出行者对出行时间和拥堵收费政策的弹性,结果发现:①出行时间的弹性反映了出行方式的总体服务水平;②出行者在出行方式选择时对拥堵收费变得“显著”敏感的临界值为13.25元/次。      

车载远程智能管理系统在汽车上应用的必然性分析

随着汽车电子技术的发展，智能化信息技术在汽车产业中的应用已成为大势所趋。它能合理、有效地对运营车辆进行监控、管理，规范驾驶员正常驾驶行为，减少因车辆管控不当或驾驶员非规范性行为造成的意外事故，并能降低车辆油耗和改善汽车尾气排放，是汽车产业变革发展所需。     

Behavioral responses to pre-planned road capacity reduction based on smartphone GPS trajectory data: A functional data analysis approach

Abstract

Pre-planned events such as constructions or special events lead to road capacity reductions and create bottlenecks in the traffic network. The traffic impact of such events goes beyond local areas, as informed drivers may detour to alternative corridors and consequently the traffic congestion may divert or propagate to other corridors. Due to the lack of real observation data, traditional traffic impact analyses are typically based on simulation models, fixed-location sensor data or survey questionnaires. In this research, we use high-resolution vehicle trajectory data collected via a smartphone app, which is capable of keeping track of individual driver’s behavior before and after road capacity reduction, to investigate travelers’ behavioral responses to pre-planned events and the contribution factors. For this purpose, a functional data analysis (FDA) approach-based clustering method is firstly proposed to cluster trajectory data and identify detour patterns, and two logistic and a least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) regression models are used to explain drivers’ detour behavior choice for each pattern with spatial and temporal features of interest. A case study based on a lane closure event on MoPac expressway in Austin, TX is used as an example in this research. The case study demonstrates that: (1) the freeway capacity reduction triggered heterologous behavior responses, (2) driver detour behavior exhibits three major patterns and (3) each detour pattern highly depends on spatial features such as trip length, distance to freeway entrance and distance to other alternative freeways, in addition to the temporal features when the trip happens.     

基于面部识别的管制员疲劳风险评估关键技术研究

人为因素在民航事故发生原因中所占比例逐渐增加,因此,高效检测管制员的身份和疲劳状况,对保证飞行正常及安全风险的评估具有重要的意义。基于面部识别技术,采用 OpenCV 开发平台,综合图象二值化和模板匹配技术,对管制员的身份及疲劳状况进行识别,取得比较实际的检测效果,疲劳检测成功率达80%,对管制员这类工作岗位的风险管理具有一定的参考价值。      

交通事故导致的高速公路拥堵状态判别方法

为量化分析不同交通事故条件下的高速公路路段拥堵情况,研究路段偶发性拥堵规律,本文构建了1个基于行程时间可靠性指标的高速公路路段拥堵判别方法。建立基于美国《公路通行能力手册》中行程时间可靠性分析方法的路段行程时间可靠性模型,并采用西南某高速公路路段实际数据校准模型。利用蒙特卡洛模拟方法生成交通事故场景,将交通事故解构为交通事故发生位置、交通事故严重程度、交通事故持续时间、交通事故发生频率4个特征,并以行程时间指数为路段拥堵量化指标,研究不同交通事故特征水平下的高速公路路段拥堵规律,并判别路段拥堵程度。研究结果表明:美国《公路通行能力手册》的行程时间可靠性分析方法具有可移植性,校准后可应用于国内高速公路路段;交通量接近饱和时,交通事故发生在出口匝道段的拥堵程度高于基本路段与入口匝道段,单车道关闭场景下的交通事故影响远高于路肩关闭场景下的交通事故;交通量接近自由流状态时,拥堵程度对严重程度不敏感;任何交通量水平下,单车道关闭场景下的交通事故持续时间一旦超过15 min,路段拥堵程度极有可能剧增。本文构建的路段拥堵判别方法,可以在精细化探究偶发性交通事故拥堵规律的同时划分路段拥堵等级,为相关部门的事故管理提供理论支撑。      

考虑初始情绪的个性化驾驶负荷状态评价

利用驾驶人生理数据对驾驶人的负荷状态进行评价已成为交通心理学的研究热点，该方法通常需要采集驾驶人在静息状态的生理信号特征作为其负荷基准，因此负荷基准的提取将影响驾驶人状态评价结果的准确性。基于此，研究搭建驾驶模拟试验平台，招募15名志愿者开展驾驶模拟试验，设计不同任务诱导其产生3种程度的精神负荷，采集志愿者在不同负荷状态下的生理信号。基于试验数据研究驾驶人初始情绪对心电信号负荷基准值的影响，设计初始情绪提取处理方案，并提出基于个性化敏感生理特征的驾驶负荷评价方法。首先对原始心电信号进行滤波，修订心跳间隔异常值；其次计算心率变异性序列（HRV）时频域特征，利用线性回归对静息状态驾驶人情绪特征进行提取，并利用归一化处理消除初始情绪对驾驶人静息状态负荷的影响，完成驾驶人心电信号时域和频域特征的计算提取；最后采用Fisher-score特征选择算法完成不同驾驶人个体敏感特征的选取，并对个性化特征提取前后的驾驶人负荷评价结果进行对比分析。研究结果表明：研究设计的考虑初始情绪的个性化特征分类器可有效消除初始情绪对驾驶人静息状态负荷的影响，且提高了驾驶人负荷状态识别的准确率，可为进一步研究驾驶任务对驾驶人负荷状态的影响并改进车内外分心源的设计提供依据。     

北京市停车换乘设施的规划与选址研究

为了缓解北京市急剧增长的小汽车给城市带来的停车困难、道路拥堵和环境污染等问题,结合国外研究经验,在城市外围区设置免费或低收费的PR设施,可以有效地减少中心区小汽车使用量。文中介绍了北京市基于轨道交通PR设施的规划与选址,利用层次分析法和专家评分法,对停车换乘设施的备选方案的优劣程度进行了比选。