公路平面线形与驾驶员视觉搜索模式相关性分析

为定量描述驾驶员视觉搜索模式与公路平面线形的相关性,基于眼动试验展开对驾驶员视觉搜索模式的研究.首先通过室内试验获得驾驶员在不同公路平面线形条件下的眼动指标;其次,从宏观层面到微观层面分析驾驶员视觉搜索模式与平面线形的相关性;最后,通过室外试验分析验证室内试验的有效性和结论的可靠性.结果表明:在不同平面线形条件下,驾驶员注视持续时间具有显著差异性.此外,平曲线半径、缓和曲线A值与驾驶员注视持续时间有明显的相关性.应用拉格朗日中值定理发现,当平曲线半径R>1.5 km或直线段结束前100 m时驾驶员注视持续时间变化显著,即为驾驶员视觉搜索变化的关键点.     

草原公路直线段路侧景观对驾驶员视觉特性的影响

 视觉系统是驾驶员获取行车信息的主要通道,而公路路侧景观是引起驾驶员视觉刺激的重要因素之一。以不同路侧景观的草原公路直线段作为研究对象,利用眼动仪采集5名驾驶员的眼动指标并进行分析。结果表明,驾驶员在景观相对复杂路段的瞳孔直径和扫视幅度较大,眨眼持续时间与注视持续时间较小;不同路侧景观对驾驶员的眨眼持续时间、注视持续时间、扫视幅度影响不显著;对驾驶员的瞳孔直径影响显著。本研究可为分析草原公路路侧景观对驾驶员疲劳的影响提供参考。     

不同线形诱导信息量下新老驾驶员视觉特性

为定量分析新老驾驶员在不同线形诱导信息量的草原公路弯道行车时的视觉特性,建立了5种不同层级线形诱导信息量的草原公路弯道虚拟场景,信息量水平分别为Q0、Q1、Q2、Q3、Q4,并进行了模拟驾驶试验,对驾驶员视野分区,分析不同信息量条件和驾驶熟练程度对驾驶员视觉特性的影响规律。结果表明：熟练驾驶员注视分布区域比非熟练驾驶员更远也更分散,非熟练驾驶员对近距离区域的关注程度远高于熟练驾驶员;非熟练驾驶员行车过程视觉负荷较高,对有效信息的感知和处理能力较弱,视觉搜索策略需要改善;两组驾驶员在Q2条件下的视觉强度特征表现最佳,认知和视觉搜索策略更为灵活;提出表征驾驶员眼动强度的回归模型,并分别求得两组驾驶员受信息量影响的眼动强度回归方程。     

单调路侧景观色彩对驾驶员眼动指标的影响分析

驾驶员行车中主要通过视觉获取信息,而色彩是最易被感知的信息。不同区域的草原公路路侧景观色彩差异较大,对驾驶员行车过程中的视觉特性会产生一定影响。基于色彩心理学理论,结合双因素方差分析方法,比较4名驾驶员在两条路侧景观色彩不同的草原公路上眼动指标均值变化规律,得到以下结论:1景观色彩对驾驶员眨眼持续时间、注视持续时间、瞳孔直径和扫视幅度有显著影响;2土黄褐色暖色调色彩环境对驾驶员视觉影响较复杂,使得瞳孔直径和扫视幅度较大,眨眼时间和注视时间较小;青绿的冷色调则表现相反;3连续单调的景观色彩容易对驾驶员造成一定的视觉疲劳。     

动视觉原理在公路线形设计中的应用

在运动和静止状态下,驾驶员的视觉心理有很大差异。根据驾驶员的动视力、动视野与行驶速度的关系,分析了驾驶过程中驾驶员的动视觉特点。基于驾驶员动视觉的直线长度、平曲线、平面线形组合、平纵组合等公路线形参数,提出了满足动视觉特点的直线长度的合适范围、满足视觉条件的平曲线半径计算公式以及平纵设计中应该注意的问题。     

基于驾驶疲劳的高海拔地区公路平曲线线形指标试验研究

为提高高海拔地区公路平曲线路段交通安全,进行驾驶员疲劳测试试验。采用心率血氧测试仪、非接触式光电速度传感仪等仪器采集驾驶员在高海拔地区一级公路平曲线路段行驶过程中的心率血氧数据与汽车运行速度。分析驾驶员在该路段行驶过程中的驾驶疲劳特性,建立了驾驶疲劳度与平曲线曲率变化率之间的关系模型。试验结果表明,在高海拔地区长直路段或大半径圆曲线后接曲率变化率为0.06(°)/m或半径为800 m的圆曲线可有效缓解驾驶员驾驶疲劳。     

基于驾驶视觉需求的山区公路平曲线安全评价

利用EMR-8B眼动仪,在平曲线半径连续变化的山区道路进行行车实验研究.以视点分布指数、水平视角变化均离系数、驾驶员注视强度等指标对不同平曲线条件下驾驶员的视觉需求进行评价.结果表明,在小半径、小交角组合下路段行车时驾驶员接受到的道路信息量较大,驾驶员的视点及水平视角不能很好地适应线形组合变化,论证了小半径和小交角组合平面线形时平曲线半径应大于125m,道路中心转角应大于120°.     

基于脑电信号的草原公路驾驶疲劳研究

草原公路单调枯燥的驾驶环境容易使驾驶员产生驾驶疲劳,严重威胁到行车安全。通过草原二级公路实驾试验,监测驾驶员的脑电信号,探索真实驾驶环境下驾驶员驾驶时的EEG特征。结果表明:β波和(α+θ)/β这两项指标对驾驶员疲劳反应最为敏感,可以把这两项指标作为表征草原公路驾驶员疲劳的脑电指标;在草原公路150 min的驾驶过程中,驾驶员出现较明显疲劳症状时间段是:20~30 min,80~90 min,90~100 min,100~110 min。其中,在90~110 min这个时间段内疲劳趋势尤为明显。结果可为草原公路驾驶疲劳预警提供部分理论支撑。     

草原公路行车驾驶员肩部表面肌电信号分析

内蒙古草原具有线形特殊,景观单调等特点,长时间在草原公路行车时极易引起肌肉疲劳。通过检测驾驶员肩部斜方肌的表面肌电信号,使用MPF指标并结合主观问卷调查评估在草原公路驾驶过程中的驾驶员肩部肌肉疲劳。结果表明6名驾驶员的MPF随着驾驶时间延长呈现波动下降趋势,但仅有17%的驾驶员主观感觉到肩部疲劳。实验结束后驾驶员肩部肌肉疲劳累积加重。     

草原公路曲线段指示标志对驾驶员脑电信号的影响研究

为了解决以往草原公路曲线段诱导标志设置时忽略驾驶员心生理状态问题,探讨在草原公路特殊线形条件下曲线段诱导标志个数对驾驶员脑电信号的影响,针对四段草原公路曲线指示标志,通过室内模拟试验采集驾驶员的脑电信号,基于脑电信号的时频分析方法,具体研究了驾驶员β波、(θ+α)/β指标与曲线指示标志的关系。结果表明:不设诱导标志的曲线路段对驾驶员的初始影响程度不大,使得驾驶员在曲线段潜在驾驶危险程度增加;曲线段设置诱导标志与不设诱导标志对驾驶员β波、(θ+α)/β指标均有显著影响,随着诱导标志个数的增加,驾驶员获取的道路信息越充分,对驾驶员的心生理状态影响越小。     

考虑驾驶员行为特性的行车安全仿真试验

为了分析驾驶员行为特性对行车安全的影响状况,首先建立了基于MATLAB/Simulink和ADAMS联合仿真的人—车—路闭环系统,通过不同车速下的双移线和蛇形线的闭环仿真试验验证了该系统的有效性。此外,在综合国内外学者研究成果的基础上,综合驾驶员的生理、心理特性和疲劳程度将驾驶员的驾驶特性分为12类,并确定相应类型驾驶特性的表征参数。选取某省道设计方案的部分路段为试验路段,对不同类型驾驶员在弯道上的行车安全以及不同疲劳程度的驾驶员在恶劣天气下的行车安全进行正交试验设计,基于人—车—路闭环系统开展虚拟行车仿真试验。试验数据的极差和方差分析结果显示,驾驶员疲劳程度对行车安全状况影响显著,在雨天与冰雪等恶劣天气下行驶时车速是影响行车安全的决定性因素。     

标志信息及驾驶时间影响驾驶员视觉特性分析

为定量分析长时程驾驶条件下,驾驶员视认草原公路直线段上不同信息量交通标志设施时,视觉特性的变化,以信息量化理论为基础,通过开展草原公路重复驾驶实验,分析不同标志信息量和驾驶时间耦合作用下驾驶员视认行为变化规律。结果表明：随着标志信息量的增加,两次重复实验中驾驶员扫视持续时间与注视持续时间都呈波动上升趋势,扫视平均速度都呈波动下降趋势;对于标志中的重复道路信息,驾驶员的视认行为会发生与以上相反的变化趋势;进行多项式拟合,依据拟合结果,进一步利用相关分析方法与独立样本检验,探究驾驶员视觉特性变化规律。     

汽车驾驶员注意力分配定量研究

驾驶员的注意力分配对行车安全至关重要。目前基于驾驶员注意力分配的研究大多是基于定性的,本文从定性和定量两个角度,结合实际道路场景,借助眼动仪进行实车试验,记录并统计驾驶员在不同道路环境及驾驶环境(直行路段、掉头路段、人行横道(非路口)路段、超车、起步、靠边停车)下眼动数据,分析其注视点、注视时间及注视区域的特性,并得出在不同道路环境及驾驶环境下注意力的分配模式,揭示驾驶员在驾驶过程中的注意力分配特点。本文研究结果对驾驶员安全驾驶、车辆辅助系统、无人驾驶系统及驾驶员驾驶培训考核标准的改进有着十分重要的意义。     

山区高速公路门架式标志牌视认特性研究

为了研究山区高速公路不同路基形式下门架式标志牌处的驾驶人眼动特征,通过多条高速公路的实车试验,利用Smart Eyepro5.7眼动仪采集和记录驾驶人的眼动参数和注视行为。通过对行车录像的逐帧分解,得到了路堤和路堑的段数,并分别筛选出路堤和路堑的门架式标志牌路段数。采用视野平面法划分驾驶人行车视域,分别统计路堤、路堑和门架式标志牌各视域的注视分布情况;并对应驾驶人的眼动数据进行视觉适宜性和敏感性分析。结果表明:位于不同路基形式上,门架式标志对驾驶人眼动特征的影响具有显著性差异。在路堤段的视觉适宜性要高于路堑段,而路堑段的视觉敏感性要高于路堤段;路堤和路堑的右侧近处是驾驶人视觉较为敏感的区域;路堑段右侧近处的信息量较大,而路堤段右侧远处的信息量较大;道路前方是最敏感区域,信息量也最大。门架式标志牌是驾驶人的视觉适宜和敏感目标,驾驶人视点明显抬高,前方上侧是敏感区域。在同等条件下,门架式标志牌宜设置在路堑段。     

基于驾驶行为的夜间山区作业路段安全距离研究

山区公路养护作业多数边通车边作业,为了减少养护作业对道路交通的影响,作业工作常常在夜间进行。为了提高夜间道路交通的安全性,以夜间作业区环境影响驾驶员视觉特性理论分析为基础,应用眼动仪等科学仪器,实地采集驾驶员夜间行车速度、视距和驾驶员的心生理反应等数据,分析夜间驾驶员明适应时间与车速的相互关系,不同年龄驾驶员的暗适应时间的变化规律,得到了速度与安全距离的关系模型,最终确定了基于“黑洞效应”的夜间安全行驶距离值,为解决夜间交通安全事故多发提出来一种思路。     

一种山区急弯路段驾驶人熟练度甄别方法

为探究驾驶人眼动行为与驾驶熟练程度以及道路线型之间的响应特性,设计并组织山区公路实车驾驶行为试验。招募20名驾驶人,实时采集被试驾驶人在急弯路段的6个注视及扫视行为表征参数。试验表明:眼睛注视点在左转急弯路段的水平方向分布范围是-0.5~0.1 m,在右转急弯路段的水平方向分布范围是-0.2~0.5 m;眼睛水平注视角变化的主要范围是0°~30°;扫视速度的变化范围区间是0~1(°)·ms~(-1),扫视幅度的变化范围是5°~25°。基于采集的眼动行为参数,构建驾驶人视觉搜索模态矩阵。采用主成分分析法对影响因子进行降维,并建立驾驶人眼动特征综合评价模型。结果显示,眼动综合评分与驾驶里程呈正相关关系,表明该模型可用于量化甄别驾驶人驾驶熟练程度,并为驾驶能力评估提供有效的理论依据。     

基于心生理反应的山区高速公路线形安全分析

山区高速公路受地理环境限制呈现地形高差大、线性组合多等特点,其复杂的线形使驾驶人的心生理发生变化,行车风险增大。为提高山区高速公路的行车安全性,选取16名驾驶员在典型山区高速公路纵坡路段、平曲线路段和弯坡路段进行驾驶试验,结合驾驶模拟技术和计算机仿真技术采集心率、速度等参数,探究心率增长率与坡度、平曲线半径、线形组合指标、速度差和交通量之间的关系。结果显示：纵坡路段坡度＞3%时,在下坡速度差大于17.6 km·h-1、上坡速度差大于18.5 km·h-1条件下驾驶员心率增长率均超过舒适阈值,处于紧张状态;平曲线路段平曲线半径>0.65 km时,心率增长率处于舒适阈值范围内,平曲线半径<0.65 km时,心率增长率处于紧张阈值范围内;弯坡路段上坡方向线性组合指标大于6、速度差大于14.8 km·h-1,下坡方向线性组合指标大于4.7、速度差大于16 km·h-1时,驾驶员均处于紧张状态。建立道路线形安全评价模型,并通过实测数据对模型进行验证,为山区高速公路的交通安全建设与管理提供了理论依据。     

高原公路线形对驾驶员肌电特性影响试验分析

为了解高原公路线形对驾驶员肌电特性影响,寻求提高行车安全途径以及今后道路线形设计参考依据。通过在新疆帕米尔高原G314路段进行驾驶员行车试验,利用生物反馈仪提取受测驾驶员肌电信号,利用频域分析方法选取平均功率频率(MPF)作为测评指标,定量分析其在海拔与道路线形影响下的变化规律,同时建立关系模型。分析结果表明:驾驶员颈部MPF会随着海拔的升高而减小;平曲线半径逐渐减小的路段上,驾驶员颈部MPF会减小,而纵坡度变化对MPF的影响并不显著;线形组合值增大会导致驾驶员颈部MPF减小;海拔与线形组合值共同影响下,驾驶员颈部MPF变化明显,海拔越高、线形组合值越大,驾驶员颈部MPF越小。     

草原公路长时程行车时驾驶人的脑电特征分析

草原公路具有景观单调,行车视距大,平、纵曲线设置不合理,交通流量小等特征,易引起驾驶疲劳,诱发交通事故。选取草原公路进行模拟驾驶,应用MP150多通道生理信号采集仪,采集12名司机4 h模拟驾驶过程中的脑电(EEG)数据,探寻模拟驾驶条件下驾驶过程中EEG相关指标的特征。结果表明:β波及(α+θ)/β这两项指标能较好地反应司机脑电的变化过程;当行驶到20 min时,驾驶疲劳第一次出现;当行驶到60 min时疲劳第二次出现;当行驶到90 min时疲劳第三次出现,当行驶到120 min时疲劳第四次出现;男司机行驶到170 min时和女司机行驶到160 min时驾驶疲劳增加明显,此时,司机应停止驾驶任务,进行调整休息;男、女司机的驾驶疲劳具有累计效应,且驾驶疲劳的累计变化量与驾驶时间具有较强的相关性。