驾驶员心率变化与改扩建道路弯坡比和行车速度差关系

驾驶员的心理紧张程度会直接影响到行车安全,为了研究改扩建道路线形和行车速度差对驾驶员心率变化的影响,采用定量分析的方法,建立相关性模型.结果表明,在改扩建道路中,驾驶员心率增长率与行车速度差成正相关性,当行车速度差达到28 km·h~(-1)时,驾驶员处于紧张状态;驾驶员心率增长率与道路弯坡比成负相关性,弯坡比小于50 m·%~(-1)时,驾驶员处于紧张状态.在施工路段中增加限速标志和减速设施,适当增大路段的曲线半径,可有效提高行车安全.     

高原公路纵断面线形与肌电平均功率频率的试验分析

为了了解驾驶员在高原低氧路段行车时,道路纵断面线形对肌电特性指标平均功率频率MPF的影响,使用生物反馈检测仪记录在高原公路行车驾驶员的肌电信号,结合G314路线纵断面图,分析在高原公路行车驾驶员的MPF的变化规律。定量分析MPF与海拔高度、竖曲线半径以及坡差间的关系。研究表明:在高原公路行车时,海拔高度是影响驾驶员MPF值变化的主要因素;其与坡差呈负相关;海拔高度与竖曲线半径存在共线性关系,伴随海拔高度的升高和竖曲线半径的减小,MPF值迅速减小。     

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°.     

基于驾驶员视觉特性的草原公路平曲线半径研究

驾驶员在行车过程中主要依靠视觉获取相关的道路交通信息。基于草原公路特殊的线形特点,通过在草原公路进行实驾试验,利用眼动仪采集驾驶员眼动指标。分别提取各驾驶员在不同半径平曲线路段行车时的试验数据,探讨驾驶员在草原公路平曲线段行车过程中的眼动规律,分析驾驶员的眼动特性与道路平曲线半径之间的关系。得到平曲线半径对驾驶员的注视持续时间和扫视幅度的影响非常显著,对眨眼持续时间的影响较为显著。驾驶员在小半径曲线行车时,注意力高度集中,紧张感较强;在大半径平曲线行车时,行车感较为舒适,心理较为放松的特点。建议可以适当合理增加不同半径的平曲线来调节驾驶员的驾驶状态,缓解驾驶疲劳。     

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。     

草原公路直线段长度对驾驶员心率变异性的影响研究

通过草原公路实驾试验,采集了14名驾驶员在六段长度不同的相邻直线段上的心电数据,通过Kubios HRV软件分析心率变异指标SDNN值和LF/HF值,以探究草原公路直线段长度对驾驶员心率变异的影响。对SDNN值和LF/HF值进行非参数检验,结果表明个体差异对SDNN值影响大,而对LF/HF值影响小,因此可以用LF/HF值来评价直线段长度对驾驶员的影响。在一定范围内,随着草原公路直线段长度的增大,驾驶员的LF/HF值有先增大后减小的趋势,但是不同气质驾驶员的极大LF/HF值对应的直线段长度值不一样,超过该长度后,随着直线段长度的增大,驾驶员的警惕性会逐渐减小,适合草原公路驾驶员心生理情况的直线段长度应该控制在极大直线段长度左右。     

基于驾驶员心率的高速公路纵坡路段驾驶舒适度评价

为了量化分析高速公路纵坡路段的驾驶舒适度,进行实车试验,采集驾驶员心生理数据、道路参数以及车辆运行速度数据。运用傅里叶变换转化驾驶员心率随机信号来研究心率变化的规律。采用偏相关分析,确定上、下坡路段影响驾驶员心率增长率的显著性因素。以交通工程学、人因工程学和心理学为基础,探究坡度和速度差对驾驶员心率增长率的影响,构建了基于心率增长率阈值的驾驶舒适度评价模型。研究结果表明：坡度、速度差与驾驶员心率增长率显著相关,而坡长与驾驶员心率增长呈弱相关;上坡路段行车时驾驶员心率增长率主要分布在15%～32%之间,坡度对驾驶舒适度影响较大;下坡路段行车时驾驶员心率增长率主要分布在15%～35%之间,速度差对驾驶舒适度影响较大。研究结果可为高速公路纵坡路段安全管理提供理论依据。     

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。     

山区高速公路隧道群路段安全评价

为提高山区高速公路隧道群路段的行车安全性,通过对隧道群路段特征断面车辆速率及驾驶员心理、生理指标变化特征的分析建立了隧道群路段结构物长度和几何线形指标对车辆速率差以及驾驶员心率增长率的影响关系模型.结果表明,对于由2座隧道组成的隧道群,隧道连接段小型车的最大速率差受前一隧道和连接段的长度影响较大,大型车的最大速率差受连接段的长度以及纵坡影响较大;在第1座隧道的出口,驾驶员心率增长率受前一隧道和连接段长度的影响较大,而在第2座隧道的进口,驾驶员心率增长率受连接段长度以及隧道进口平纵线形综合指标的影响较大.在对关系模型进行验证分析的基础上,结合国内外相关研究成果,提出了基于速率差和心率增长率的隧道群路段安全评价方法.     

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。     

基于心生理反应的穿城镇干线公路适应段研究

为了解决干线穿城镇路段存在的交通安全问题,以小波分析处理驾驶员心电信号为基础,根据行驶过程中驾驶员心理由环境变化而逐渐适应过程,提出干线穿城镇适应段划分规则和定义,通过定性分析指出了适应段的五个特点,并定量地分析该区域各路段的特性。基于速度协调性原理和驾驶员心生理理论,分别研究了满足行车安全条件的适应段长度。结果表明:驾驶员在适应段上的变速次数为24.35次,加速度标准差为0.74 m/s~2,均介于干线公路与城镇道路之间,有明显递进现象,为保障行车安全,公路至城镇适应段长度应大于382 m,城镇至公路方向适应段长度应大于448 m,适应段总长度应大于830 m。     

驾驶员心率和血压变动与山区公路曲线半径关系

在人、车、路的交通体系研究中,从医学和工学相结合的角度,以行车实验为依据,通过驾驶员的心率和血压的变动规律,用定量分析的方法研究道路线形构造同驾驶员心理压力和生理负担间的相关性,并建立定量的评价指标.以山区公路圆曲线线形构造要素的合理性和宜人性为研究对象,通过分析曲线半径与驾驶员心率血压变动的相关性,论证了最小曲线半径的合理性.     

基于驾驶员生理负荷的高原公路转角值安全风险评价

为了解在高原公路上行车时平曲线转角值对驾驶员生理负荷的影响,选取国道314线海拔3000m～4030m区间段作为试验路段,选取心率增长率、脉搏血容(BVP)作为驾驶员生理变化的评价指标,并且通过MATLAB编程给心率增长率和脉搏血容分配系数,得到K值作为驾驶员生理负荷的评价指标,通过实测数据的对比分析,定量分析心率增长率、BVP与K值随平曲线转角值得变化规律,并建立回归模型。结果表明：心率增长率、BVP值和K值都与平曲线转角值存在较强的相关性,并且K值随平曲线转角值的增加而减小,尤其在转角值0-10°范围内变化显著;在海拔与转角值的双重影响下,随着转角值越小,海拔越高,K值越大,驾驶员生理负荷越高,交通安全风险越高。     

双车道公路弯道回旋线长度对行车特性的影响

基于驾驶模拟实验,采集了15名驾驶员在半径为100~500 m的72个弯道路段的车速、侧向偏移等数据,研究双车道公路弯道路段回旋线长度对车速及行车轨迹的影响。结果表明：在半径一定的条件下,随着回旋线长度增加,前后路段车速差呈上升趋势,而速度梯度随之下降;行车轨迹波动幅度随回旋线长度增加而增大,而波动频率随之降低;半径为100 m时,回旋线太短会使轨迹的局部曲率增大;对于半径为200 m的弯道,过长或过短的回旋线都会造成车辆轨迹的局部曲率增大;对于半径为300 m及以上的弯道,回旋线长度和车辆轨迹的最大局部曲率成正相关。     

高原公路纵断面线形与驾驶员体力负荷的试验分析

为了解在高原公路行车过程中驾驶员体力负荷与高原公路纵断面线形的关系,选取帕米尔高原国道G314路段进行高原公路实地行车试验。采用积分肌电值IEMG与中位频率MF的比值K作为评价驾驶员体力负荷的指标,通过对比经过170个变坡点附近被测驾驶员的体力负荷K的变化特征。定量分析K值随高程H、竖曲线半径R以及绝对坡差|ω|的变化规律,并建立关系模型。研究表明：高程、竖曲线半径和绝对坡差对驾驶员体力负荷均有明显影响;且在竖曲线半径和高程的共同作用下,高原公路驾驶员肌电负荷的变化更加明显。     

不同交通流状态下驾驶员心理生理特性研究

采用动态心电仪和地理信息系统(GPS)对高速公路不同交通流状况下驾驶员心率和车速进行行车实验测试,通过运用医学、心生理学、交通流等理论,分析结果发现:高速公路平直路段自由流条件下车速超过100km.h-1时,心率增长率与车速呈线性增长关系;非自由流条件下超车等驾驶行为对驾驶心理影响显著,心率平均增长率较自由流条件下高.确定心率增长率32%为驾驶员心理紧张的生理评价标准,42%为行车中应避免的心理安全阈值.     

山区高速公路相邻组合路段设计安全评估

利用驾驶模拟技术,基于湖南省永吉高速公路道路设计参数及周边地形环境参数,搭建了山区高速公路驾驶场景.以直线与平曲线及平曲线与平曲线两类相邻组合路段为研究对象,从实验设计、数据处理、指标选取、模型建立方面介绍了以驾驶模拟数据为基础的道路安全评价方法.实验结果表明,直线与平曲线相邻路段,直线长度、运行车速均与断面车速差呈正相关;平曲线与平曲线相邻路段,前一平曲线路段长度、前后平曲线半径之比均与断面车速差呈正相关.根据断面车速差分布特征,可将相邻组合路段线形安全性划分为"GOOD","FAIR"和"POOR".     

雨雪气象条件下桥隧连接段行车稳定性

为了缓解雨雪气象条件下桥隧连接段的交通安全运行问题,采用Carsim仿真分析软件,建立车辆-道路三维模型,通过侧向偏移量和横摆角速度2个评价指标,系统地模拟分析雨雪气象条件下C级标准车在桥隧连接段行驶的稳定性,定量分析行车速度、路面摩擦因数、圆曲线半径对桥隧连接段行车稳定性和车辆横向稳定性能的影响。研究结果表明:侧向偏移量与横摆角速度对行车稳定性的评价具有一致性,当侧向偏移量和横摆角速度指标的值越小、越稳定,车辆行驶越安全;车辆速度与行车稳定性呈负相关,路面摩擦因数和圆曲线半径与行车稳定性呈正相关,即降低车速、增大路面摩擦因数和圆曲线半径均可有效地减小车辆的侧向偏移量。在雨雪气象条件下桥隧连接段的特殊行车环境下,车辆设计速度由80降低至75 km/h,降低了6.25%;路面摩擦因数增大至0.21、圆曲线极限最小半径由250增至265 m,增大了6%;二者均可保证车辆不发生大幅度侧滑,并能提升车辆行驶的稳定性和安全性,可为山区高速公路设计规划和交通运营管理提供参考。     

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。     

基于驾驶员反应时间特性的特长隧道行车安全

为提高特长隧道行车安全水平,以驾驶员反应时间特性为研究目标,选取G65包茂高速武隆段的6条特长隧道为研究对象,利用自主研制的基于动态环境的反应时间测量平台,研究分析了距隧道入口距离,隧道平曲线线形、纵坡率以及行车车速对驾驶员反应时间特性影响规律;研究结果表明:1）相同行车条件下,对驾驶员反应时间特性影响较为显著的因素包括距隧道入口距离、隧道平曲线线形及行车车速,隧道纵坡率对其影响不显著;2）6条特长隧道的驾驶员反应时间沿距隧道入口距离呈先迅速减小,后缓慢增加的一个总体趋势,在距隧道入口750m附近达到最小值,接近隧道出口处时迅速增大;且隧道内行车时间越长,平均反应时间值及波动越大。3）平曲线线形为入口直线线形段、中间曲线+直线线形组合段、出口曲线线形段的平均反应时间及反应时间标准差相对较低,行车安全状况更佳;4）三种模拟车速下,驾驶员反应时间随行车车速的增大而减小。针对研究结论给出了以反应时间为控制目标的行车安全建议。