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...     

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。     

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.      

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。     

隧道进出口驾驶人瞳孔变化特性研究

驾驶人在高速公路隧道群中行车,经过隧道进出口时,受隧道内外环境变化的影响,会出现不同程度的紧张甚至恐慌导致心理、生理产生变化,而其瞳孔变化可以体现这种紧张或恐慌.文中通过驾驶人在隧道群中的行车实验,获得驾驶人在隧道进口、出口及隧道中的瞳孔面积数值,分析了不同类型隧道中驾驶人瞳孔的变化特性.     

高速公路隧道群内隧道纵向间距对驾驶人生理负荷的影响规律研究

为研究隧道群内隧道间纵向间距对行车安全的影响，采用驾驶人实车试验方案，借助眼动仪和MP150生理仪采集了10名驾驶人的瞳孔面积以及心电信号数据，并采用模糊综合评价法表征不同隧道间纵向间距下隧道群中各相邻区段的生理负荷。结果表明：驾驶人的瞳孔面积变化率、窦性心搏间标准差(SDNN)在隧道群中各区段均具有显著性差异。驾驶人在第二隧道入口段瞳孔面积变化率最大，第一隧道中间段SDNN最大；在隧道群的第二隧道入口段和第一隧道出口段的生理负荷最大，其次是纵向间距段；第一隧道中间段的综合负荷较低。隧道群纵向间距在0～110 m驾驶人的综合生理负荷增加并达到最大，隧道群纵向间距在110～200 m,驾驶人的综合生理负荷降低，在150 m后变化趋近平缓。建议对于纵向间距小于150 m的隧道群，在隧道之间设置遮光棚，以减小驾驶人明暗适应带来的综合生理负荷。     

我国高速公路隧道照明问题研究

隧道照明问题既影响交通安全,又影响电能消耗和建设成本.为解决我国隧道照明中存在的诸多错误,通过驾驶人视觉和心理需求研究,寻求有效的照明设置方案.在分析我国隧道照明现状基础上,以驾驶人在昼间、夜间隧道行车时必然遭遇问题为对象,分析驾驶人对隧道照明的实际需求和变化规律,并提出隧道照明参数计算方法和方案.研究表明:我国隧道照明中存在诸多空白,有些与驾驶人需求背道而驰.在不同条件下,驾驶入对照明需求差异较大,应依据驾驶人视觉特性和心理反应制订针对性照明方案.     

驾驶人所处环境照度对视认距离影响

为研究夜间行车中因驾驶人所处环境照度高于障碍物环境照度,导致驾驶人视认距离减小的定量变化规律,进行了实际道路试验.试验选择35名被试开展,障碍物分别为黑色和白色.考虑到行车速度特征,分别选择80 km/h和100 km/h速度下进行试验.在不同驾驶人所处环境照度条件下,进行障碍物视认距离标定试验.统计分析全部视认距离,分析不同颜色障碍物在不同条件下视认距离差异.利用回归分析方法,建立视认距离随驾驶人所处环境照度变化规律函数模型.结合汽车制动距离,分析不同照度条件下的允许极限速度.研究表明,随着驾驶人所处环境照度增加,视认距离缩短.进而导致允许反应时间缩短,必须控制车速在临界速度以下,才能避免碰撞发生.经验证表明,所建立函数模型能准确拟合其变化规律.在驾驶人遭遇上述照度光源时,必须降低行车速度,才能保证安全.     

音乐和自然声音对驾驶行为和安全性的影响——以城市道路模拟驾驶为例

近来,当车辆行驶在城市道路时,研究者倾向于调查自然声音、古典音乐和硬摇滚音乐对驾驶性能和驾驶人生理的影响.利用自然声音作为刺激因素,对驾驶行为进行研究.参与者(N=36)在驾驶模拟器中并且伴有自然声音、古典音乐、硬摇滚音乐的环境中进行驾驶,而另一组中没有声音(控制条件).此外,通过研究驾驶性能和参与者的心率,确定时长为18 min的每个驾驶情况下的生理指标.混合MANOVA分析的结果表明,听觉刺激对相干性、延迟响应和心率具有显着影响.这项研究显示硬摇滚音乐在实验期间增加的心率(心率=86.7 BPM),并且听硬摇滚音乐对驾驶性能和生理学有负面影响.更重要的是,听自然声音对车辆跟踪的精度(相干性=0.76)和对前车速度变化的响应延迟(延迟响应=3.9 s)有正面影响.在注意力和集中力方面,这些发现表明,听自然声音可增加驾驶员的驾驶能力.此外,听觉刺激和性别之间的相互作用对驾驶性能和生理学有显着的影响.      

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。     

基于多源数据的单调道路环境与驾驶疲劳关系模型

为了研究单调道路环境对驾驶疲劳的影响,采用眼动仪、脑电仪等仪器设备在G109格尔木-西藏沿线开展实车驾驶试验,获取19名被试驾驶过程中的生理和驾驶行为等多源数据以及驾驶疲劳主观KSS量表,分析不同时间窗下各特征参数随疲劳程度的变化规律。采用不同海拔对应的植被等级作为单调道路环境的量化指标,将驾驶疲劳程度划分为清醒、轻度疲劳、重度疲劳3个等级,根据皮尔逊相关性和自变量共线性检验结果,选取脑电（α+θ）/β、平均眨眼持续时间、血氧含量和植被等级为自变量,驾驶人疲劳程度为因变量,建立基于有序多分类Logistic的单调道路环境与驾驶疲劳的关系模型,并分析单调环境下驾驶疲劳生成机理。研究结果表明：在高海拔单调道路环境下,短时驾驶疲劳主要与环境单调程度有关,驾驶时间并不是引起短时驾驶疲劳的主要因素;脑电α/β和心率与驾驶疲劳程度无显著相关性,脑电（α+θ）/β、平均眨眼时间与疲劳程度呈正相关,血氧含量与疲劳程度呈负相关。当植被覆盖率从较稀疏变为稀疏时,驾驶人警觉性较高,疲劳程度增加5.9%;随着植被覆盖率下降至非常稀疏状态,驾驶人会出现克服自身疲劳的情况,疲劳程度增加5.8%;当环境单调性进一步加剧,植被覆盖率降低至严重稀疏状态时,驾驶人疲劳程度明显增加,进入重度疲劳状态。研究成果可为单调道路环境下驾驶疲劳的预防奠定理论基础。     

Vehicle velocity estimation using effective inertia for an in-wheel electric vehicle

In this study, a vehicle velocity estimation algorithm for an in-wheel electric vehicle is proposed. This algorithm estimates the vehicle velocity using the concept of effective inertia, which is based on the motor torque, the angular velocity of each wheel and vehicle acceleration. Effective inertia is a virtual mass that changes according to the state of a vehicle, such as acceleration, deceleration, turning or driving on a low friction road. The performance of the proposed vehicle velocity estimation algorithm was verified in various conditions that included straight driving, circle driving and low friction road driving using the in-wheel electric vehicle that was equipped with an in-wheel system in each of its rear wheels.     

Development of estimation algorithms for vehicle’s mass and road grade

In controlling the longitudinal motion of electrified vehicles such as hybrid vehicles and PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles), the variation of the driving resistance loads (or driving loads) such as road grade and actual vehicle mass, is the most influential factor which limits the control performance. Measuring the driving load is not impossible, but it is costly since additional sensors have to be mounted on the vehicle. In this study, methods for estimating vehicle mass and road grade are designed to compensate for the driving loads. The proposed methods are verified using simulation tools and then evaluated experimentally.     

高速公路昼夜行车的部分特性指标对比分析

以行车试验为基础，通过与白天行车状况的比较，探索夜间在高速公路行车时，在直线路段上车速与驾驶员心率之间的变化特点以及在平曲线路段上车速与半径之间的变化特点。     

道路监控补光灯对青年驾驶员夜间行车安全影响研究

为了研究夜间环境道路监控补光灯对青年驾驶员驾驶行为的影响，考虑不同光照强度和是否存在行人横穿道路行为2个变量，通过UC-win/Road软件设计城市道路仿真场景，采用驾驶模拟器开展试验，并结合眼动仪、生理记录仪采集青年驾驶员的视觉、生理及驾驶操作3种特性指标。再利用重复测量方差分析方法，分析变量对青年驾驶员的3种特性的影响及其显著性水平。结果表明:①无论是否存在行人横穿道路行为，随着光照强度的增加，青年驾驶员的注视时间、瞳孔面积变化率及脑电(α+θ)/β均减小，心率增长率、制动踏板深度比例及制动反应距离均增加，表明光照强度越大对青年驾驶员的视觉、生理、驾驶操作特性越不利；②在存在行人横穿道路行为时，光照强度对青年驾驶员的视觉、生理及驾驶操作特性的影响更加明显；③当光照强度小于50 lx时，脑电(α+θ)/β和驾驶操作指标变化较缓，而光照强度大于50 lx时，脑电(α+θ)/β指标下降显著，变化率大于10%，其数值低于3.70，表明青年驾驶员产生情绪波动，警觉性显著增大，制动踏板深度比例显著增大，其数值大于0.55，制动反应距离超过13.40 m，制动操作力度较大，操作稳定性降低，且避让行人的成功率显著降低，不利于夜间行车。因此，建议道路监控补光灯的光照强度宜小于50 lx。      

Comparative study between Korea and UK: relationship between driving style and real-world fuel consumption

It is known that differences in driving styles have a significant impact on fuel efficiency and driving styles are affected by various factors such as driver characteristics, street environment, traffic situation, vehicle performance, and weather conditions. However, existing knowledge about the relationship between driving style and fuel consumption is limited. Thus, the aim of this study was to analyze the relationship beteen driving style and fuel consumption. The analysis presented in this paper used data from three on-road experiments were conducted independently in two different countries, i.e. South Korea and the United Kingdom. In this study, 91 participants, consisting 44 UK drivers and 47 Korean drivers, were asked to drive approximately 28 km of UK road and 21 km of Korean road, respectively. Driving data, including real-time fuel consumption, vehicle speed, and acceleration pedal usage were collected. The results suggested that driving styles including average vehicle speed and average throttle position were highly correlated with the real-world fuel consumption, and the cultural factors, e.g. road environment, traffic design, and driver’s characteristics affected the driving styles and, consequently, fuel efficiency.