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。     

基于视知觉的交通可变标志信息认度评价

交通可变信息标志(Variable Message Signs,VMS)作为交通信息动态发布设施,被广泛应用于城市道路及高速公路管理中。由于VMS发布的图符信息数量及大小等缺乏标准,无法衡量发布信息是否有效传递给了驾驶人。为了准确度量VMS发布信息的视认有效性,基于驾驶人视知觉理论和VMS识别过程的特征,建立VMS信息量的量化方法,提出VMS认度概念。根据影响静态VMS有效视认的信息量、驾驶人动视力、车速等因素,以认度率为评价指标,建立信息量-认度评价模型;对影响动态VMS有效视认的屏幕信息滚动周期、视认冗余距离等因素,以周期有效度为评价指标,构建周期-认度评价模型。然后,通过视觉信息获取试验,将1s时间内人眼可获取信息量与实际信息量的比值作为可获取信息系数:当信息量在50比特内,测试对象可获取信息系数最大,可获取信息系数趋于常数1;当信息量增加至56~105比特时,测试对象可获取信息系数呈指数骤减,随后趋于稳定(人眼可获取信息系数ρ=0.22±0.02)。最后,通过对实际道路中驾驶人对VMS信息获取情况的调查,采用认度评价模型与驾驶人实测结果进行对比分析,当静态VMS信息量大于90比特时,信息量轻微过载,驾驶人无法准确获取标志信息;当动态VMS标志周期有效度小于0.9时,驾驶人无法完整视认标志。该认度评价方法经过路测试验验证,可为VMS设计、信息发布管理提供参考。     

彩色灯光视觉调节对长隧道驾驶催眠缓解作用的试验

驾驶人在长隧道中间段驾驶中容易出现“隧道催眠”现象,为了缓解这一特殊视觉心理问题,在分析隧道催眠现象产生原因和长隧道中间段照明环境改善措施的基础上,提出了以特殊颜色灯光带作为视觉滤波带的隧道中间段照明设置形式。根据不同颜色光源下的视觉功能试验,选定不影响视觉功能但具有较强视觉刺激作用的红色光源作为视觉滤波带光源颜色。利用DIALux仿真软件建立设置了红光特殊照明以及普通照明2种场景下的隧道模型,并对有关照明指标进行计算。结果表明红光特殊照明对隧道照明参数无不利影响。通过红光特殊照明及普通照明隧道路段驾驶模拟试验,采集驾驶人动态视觉特征,包括眨眼频率及瞳孔直径,结果表明通过红色特殊灯光区域时,驾驶人的眨眼频率明显高于其他路段,瞳孔面积也存在较明显的先增大再减小的过程,说明红光段对驾驶人具有明显的视觉刺激作用。为评估红色特殊灯光区域对视觉安全性的影响,引入“瞳孔面积最大瞬态速度值”作为红光段视觉负荷评价指标,结果表明红色特殊灯光带引起的视觉负荷在驾驶视觉舒适范围内,其视觉刺激作用能够满足驾驶视觉安全要求。综上可以说明,红色特殊色彩灯光带能够在保证视觉舒适性的同时给驾驶人提供视觉刺激,起到视觉警示作用,缓解隧道催眠现象。     

基于视错觉的公路隧道中部安全控速方法

公路隧道中部低照度、环境单调的特点,容易导致驾驶人产生严重视错觉,从而低估车速,引发交通事故.高频视觉信息容易导致驾驶人高估车速,而中、低频视觉信息则会导致驾驶人低估车速,但不同频率视觉信息,不同照度水平对公路隧道中部行车环境中驾驶人的车速感知影响缺乏定量分析.文中利用3ds Max软件制作公路隧道中部行车仿真模型,利用E-prime软件进行基于极限法的车速感知心理物理实验,并用实车试验数据校核了模型精度,对高频视觉信息与高、中频组合视觉信息在不同照度水平(100％,50％,25％标准照度)条件下的速度感知、反应时进行了对比研究.实验结果显示:公路隧道中部的速度感知主要由高频视觉信息决定,在100％标准照度条件下高频视觉信息的车速高估约为20％,在加人中频视觉信息后,车速高估情况趋于合理,约为14％;照度变动对速度感知和反应时均有显著影响,显著度分别为0.008和0.013,照度条件越好,车速高估越低,反应时越短.     

基于实时信息的城市道路交通状态评价指标体系研究

分析建立城市道路交通状态评价指标体系的目的和作用,从不同角度对城市道路交通状态的含义进行界定.以实时采集到的各类交通信息为基础,针对交通指挥、交通引导和交通控制等系统的需求,建立了一套城市道路交通状态评价指标体系,并提出了各指标的计算方法.     

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。     

基于人机工程学的驾驶人动态视认性研究

通过对我国交通事故现状的分析,表明驾驶人与交通事故的频发有直接关系。在对驾驶人视觉行为和操作行为特性的研究基础上,发现驾驶人获取交通信息时的一些规律,其研究成果对于减少交通事故有重大意义。     

基于Logistic回归的驾驶人跟车危险认知模型

为探索紧急情况下驾驶人跟车危险认知机理,利用图像式汽车行驶记录仪在中国首次开展了大规模的交通冲突调查,基于采集的实际交通环境下的追尾冲突数据,分析了驾驶人制动操作与驾驶人安全和危险状态判断之间的关系,提出了基于Logistic回归的驾驶人跟车危险认知模型。研究结果表明:车头时距和碰撞时间是影响驾驶人跟车危险判断的重要参数;经模型的拟合优度和预测准确性检验,提出的模型在城市交通环境下具有较好的适用性。     

分心对驾驶人交通冲突反应时间的影响(双语出版)

为了研究分心对交通冲突状态下驾驶人反应时间的影响,采用驾驶模拟器构建城市道路交通环境下2种典型冲突形态：侧向行人冲突和纵向追尾冲突,设计认知、视觉以及发短信（认知+视觉复合分心）3种分心任务,在不同行驶车速、跟车时距、前车减速度等紧迫度条件下,采集30名驾驶人应对交通冲突的制动反应时间,分别采用重复测量一般线性模型及线性混合模型进行统计分析。研究结果表明：认知分心使驾驶人应对侧向行人冲突的制动反应时间增加0.09 s,但未观察到其对纵向追尾冲突反应时间的显著性影响;视觉分心与发短信都会延缓驾驶人应对侧向行人（分别增加0.31 s和0.27 s）以及纵向追尾冲突（分别增加0.47 s和0.38 s）的制动反应时间;此外,在纵向追尾冲突中,随着冲突紧迫度提高（前车减速度增大、车头时距减小以及自车速度增大）,驾驶人制动反应时间显著减小。表明驾驶分心延长了驾驶人应对交通冲突的反应时间,容易导致事故的发生,具体而言,认知分心主要延长驾驶人应对侧向冲突的反应时间,涉及视觉的分心同时延长驾驶人应对侧向及纵向冲突的反应时间;视觉分心对驾驶人反应时间的延长显著性高于认知分心,说明视觉分心对行车安全影响更大。     

基于视觉伺服的汽车几何参数测量方法研究

提出基于视觉伺服的汽车几何参数测量方法。通过视频图像采集系统采集汽车图像,应用Sobel算子得到边缘增强图像,应用Hough变换得到图像的特征点,利用特征点与摄像机光轴偏差驱动伺服机构,通过伺服机构的运动计算出汽车的几何参数。研制了原理性试验样机,并对所提出的方法进行了试验验证。     

城市水下道路隧道驾驶安全影响因素分析和改善思路

总结城市水下道路隧道事故分布规律，从驾驶人、隧道光环境及道路条件3方面分析隧道驾驶安全影响因素，对现有安全改善措施及其优缺点进行剖析，并指出城市水下道路隧道驾驶安全优化研究趋势： 应以提升隧道光环境质量为主，考虑交通事故形态、事故致因及影响因素，在确保交通安全的基础上，考虑不同隧道路段驾驶人差异化视觉需求。驾驶人视觉需求可以分为功能性、安全性与舒适性需求，对应的隧道行车环境可分为基本型、安全型与舒适型视觉参照系。提出以构建城市水下道路隧道舒适型视觉参照系为目标，通过隧道照明与隧道视线诱导技术相结合，缓解隧道出入口参照系的剧烈过渡，加强中间段弱视觉参照的城市水下道路隧道驾驶安全优化方法。构建基于空间路权、人因与驾驶任务、差异性与韵律性的隧道驾驶安全优化评价指标体系，为城市水下道路隧道驾驶安全优化提供新思路。     

基于速度特性的城市快速路常发性交通拥堵研究

基于城市快速路浮动车技术,获取北京市快速路瓶颈路段全天交通流运行速度时间序列数据,对快速路常发性交通拥堵形成及消散进行精细化定量分析。首先应用小波分析技术对数据进行降噪处理,依据速度变化特性将快速路瓶颈处交通流运行状态划分为稳定运行态、拥堵形成态、拥堵态及拥堵消散态4种状态,并分析不同状态下的速度表现特征。研究表明,应用速度变化量可以判别交通流所处状态,而后利用统计学方法给出不同状态之间变化的判断阈值,并归纳出快速路常发性交通拥堵形成时刻、消散时刻及持续时间的判别方法。该方法对拥堵特性判别精度可达80%以上,对交通拥堵预测及交通管理具有明显实际应用价值。      

基于手机定位的交叉路口交通流数据采集方法

为了实现对城市道路交叉口交通流数据的全面采集、减少成本、提高效率,提出以手机为交叉口交通流信息获取源的思路。研究了将手机定位数据（运动速度、经纬度）转化为交通流数据的方法。通过检测空间和检测单元的确定,根据用户的运动速度和位置信息,按照步行、自行车、小汽车和公交车将不同手机用户的出行方式进行了准确判断,最终实现了交叉口交通量、车流流向和延误数据的自动采集。     

基于驾驶员信息处理能力的高速公路作业区限速值计算方法

基于人体工程学原理,将驾驶员在高速公路作业区行驶过程中接触的交通信息分为道路几何信息、道路交通运行信息、交通管理控制信息、气候与环境信息及驾驶员自身信息,将作业区各种道路交通信息进行量化处理,在系统分析驾驶员对信息处理模式的基础上,提出了基于驾驶员信息处理能力的高速公路作业区车速速度限制值计算模型。以2006年5月哈大公路入口作业区为例,考虑车道宽度、开放车道数、隔离设施、合流机会、合流冲突及大车影响对驾驶员接受信息的量化影响,计算得出该作业区的限速值为50 km/h,与工程实际中采用的55 km/h吻合较好,验证了本文所提方法的有效性,为高速公路交通管理部门确定车辆速度限制标准提供了一种参考方法。     

城市快速路交通流特性分析

城市快速路是城市道路网的主骨架,对交通状态进行状态划分及稳定性分析,结合城市快速路交通信息采集系统的交通流检测数据,对速度一流量关系模型进行分析,建立了城市快速路快速交通流流量、速度、占有率关系模型,并进行交通流基本参数时变特性和空间特性分析。首先利用基本图理论,对3种城市快速路交通流状态进行稳定性分析。随后,结合北京市典型路段实测数据散点图,对各种速度一流量关系模型的适用范围和适用程度进行对比分析,从而得出Greenshields模型的拟合效果最好。最后分析交通状态转换过程中的交通流参数时变特性和空间特性,对实际交通疏导有指导意义。     

驾驶员视觉搜索模式模糊聚类评价方法

针对用单一眼动参数评价驾驶员视觉搜索模式存在片面性和较大误差等不足,提出运用模糊理论,将驾驶员的注视持续时间、水平方向视角、垂直方向视角、扫视幅度和扫视速度5个主要表征参数综合起来进行评价的方法。通过真实交通环境中的实车试验,记录驾驶员行驶过程的眼动数据,建立模糊相似矩阵和模糊等价矩阵,依据聚类样本驾驶员的驾驶里程确定最佳阈值,将样本驾驶员视觉搜索模式分为4类,并以每类驾驶员视觉搜索模式特征为判别标准,运用择近原则对其他驾驶员的视觉搜索模式进行识别和评价。结果表明:所提出的驾驶员视觉搜索模式模糊聚类评价方法有效且可靠。     

城市快速路中央分隔带线性空间布局形式的视觉刺激对驾驶行为的影响

为探究城市快速路中央分隔带线性空间布局形式的视觉刺激对驾驶行为的影响，通过图像语义分割技术量化景观构成要素，并用SILAB软件平台构建虚拟仿真场景，开展模拟驾驶试验。测试路段限速值分别为50 km·h^-1和70 km·h^-1。试验获取了41名被试对中央分隔带布局形式视觉刺激的眼动和车辆运行指标以及驾驶疲劳的主观评价，以分析不同中央分隔带布局形式视觉刺激下各特征参数的变化规律。采用注视点信息熵作为布局形式视觉刺激度的量化指标，并使用ROC曲线方法为表征不同中央分隔带布局形式视觉刺激的驾驶行为指标确立了舒适性阈值，根据不同中央分隔带布局形式下的驾驶行为指标及阈值，建立了舒适性综合判别模型。研究结果表明：单次扫视时长、注视次数、车道横向偏移距离受布局形式视觉刺激的影响较大；与车速50 km·h^-1相比，当车速为70 km·h^-1时，扫视频率低，单次扫视时长短，注视次数少，平均眨眼持续时间长；注视点信息熵与视觉刺激度相关；由车辆运行特征分析可知，排列式的中央分隔带布局形式由于景观单调、视觉刺激过低会导致驾驶人出现反应迟缓、疲劳，影响行车安全；规则式布局形式视觉刺激过高，环境的复杂性、新奇性、意外性等特征过于显著，会导致驾驶人难以集中注意力，从而威胁行车安全；而自然式的布局形式不仅能够改善城市快速路景观环境的单调性，还能够提供适宜的视觉刺激。研究成果能够改善中央分隔带布局形式及提高驾驶安全性提供一定的理论依据。     

主动降低光照强度对暗适应及交通安全的影响

为探索减轻驾驶员暗适应水平的方法,以不同速率主动降低光照强度,并测试光照强度突变为零后驾驶员辨识前方物体时间。建立室内实验环境;测量以不同速率提前降低光照强度的情况下,外界光照强度突变为零后驾驶员辨识前方物体的时间。根据数理统计原理,解析辨识时间与光照强度变化率之间的关系,分析提前改变光照强度对辨识时间的影响,寻找最短辨识时间及其相应的光照强度变化率。实验数据显示,提前降低光照强度7.0s以上与不降低相比,对驾驶员暗适应的作用显著且趋于稳定,驾驶员辨识前方物体时间最多可以减少61.91%。实验结果表明,提前改变光照强度对于短时间内缓解驾驶员暗适应现象有所帮助。     

长大隧道光环境下驾驶人信息感知表征方法研究现状和进展

随着我国交通隧道数量的增多、种类的丰富,隧道运营安全、节能和舒适之间的矛盾日益凸显。为解决上述矛盾,其关键就在于明晰隧道运营光环境与驾驶人的关系。基于此,在国内外研究的基础上,将隧道动态光环境信息感知表征方法归纳为视觉辨识能力、视觉功效、视觉负荷、视错觉4类,并阐述其定义、表征模型、评价指标等研究现状。通过对比,厘清目前国内外对隧道动态光环境信息感知表征方法研究的不足,并从驾驶人注视行为和考虑“光生物效应”2个方面论述隧道动态光环境信息感知表征方法的研究进展。最后,指出在未来的公路隧道动态光环境表征方法研究中,应注重物理量与生物量的结合,并进一步考虑生物量变化对驾驶人信息感知的影响。