城市道路类型对驾驶人工作负荷的影响

为研究城市道路不同路段类型对驾驶人工作负荷的影响,招募了16名被试驾驶人,在选定的城市道路试验路线上,开展了实车试验。以心率增长率(GRHR)、心率变异性(HRV)、心率变异性时域指标(RMSSD)和心率变异性频域指标(LF)值作为驾驶人工作负荷表征指标,分析在各种路段类型下被试驾驶人工作负荷的差异。研究结果表明:城市道路不同路段类型对驾驶人的工作负荷有显著的影响;驾驶人通过交叉口时的工作负荷明显高于在非交叉口路段的工作负荷;通过平面交叉口时,左转的工作负荷高于右转和直行;通过立交桥时,在匝道上的工作负荷高于上跨及下穿立交桥时的工作负荷;车速对驾驶人的工作负荷也有较大影响,工作负荷随车辆行驶速度的提高而增加。研究结果可以为道路线形设计提供理论依据。     

城市道路景观分布对驾驶员视觉刺激性的影响

视觉系统是驾驶员获取行车信息的主要方式,而城市道路景观分布是引起驾驶员视觉刺激性的关键因素之一,为此,需研究城市道路景观分布对驾驶员视觉刺激性的影响。实验路段选择某地省道,对选择路段的景观异质性进行评价。在研究实验样本的基础上,选择6位高校老师作为驾驶员参与实验。将眨眼时间、注视时间、瞳孔直径、扫视幅度作为衡量指标,研究路段1和路段2景观对驾驶员视觉刺激的影响。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;不同城市道路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。     

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。     

高原公路不同天气状况对驾驶人工作负荷的影响

为研究高原公路不同天气状况对驾驶人工作负荷的影响,共选定了32名被试驾驶人,包括7名外地驾驶员和25名本地驾驶员,在选定的试验路线上进行了实车试验。在晴天、雨天、雪天、雪天+大雾(能见度5米)的4种不同天气状况下,选取心率变异性RMSSD、SDNN和PNN50值和心率增长率作为驾驶人工作负荷表征指标,研究在高原公路不同天气状况下被试驾驶人工作负荷变化规律。研究结果表明：高原公路不同天气状况对驾驶人的工作负荷有显著的影响,驾驶人工作负荷因天气条件的恶劣程度和海拔高度而增加,道路的天气状况、能见度及海拔高度的共同作用对驾驶员工作负荷影响最大。     

高速公路长隧道出口段驾驶人视觉特征变化规律

为改善高速公路长隧道出口段信息认知舒适性和行车安全,应用中型客车进行实际隧道环境行车试验,研究了驾驶人在隧道出口段的视觉变化特征。将隧道出口段选定为洞内200m至洞外200m范围,采用眼动测试装置记录行车过程中驾驶人视觉特征参数,运用BP神经网络模拟视觉特征参数变化,建立出口区段驾驶人注视时间、注视次数和扫视幅度等参数变化的网络模型。结果表明:从驾驶人发现隧道出口起,随着与隧道出口的逐渐接近,注视时间不断减少,注视次数亦减少,而扫视幅度逐渐增加;出隧道后注视次数增加,注视时间稍微增加,洞外扫视幅度大于隧道内,但变化幅度较小。     

行人突然侵入道路时驾驶人的生理负荷特性研究

针对行人突然侵入道路时的驾驶人生理负荷问题,通过在驾驶模拟器上进行虚拟场景的仿真驾驶试验,获取了22名被试驾驶人的心率表征参数。采用心率增长率和心率变异性LF值对驾驶人的心理负荷特性进行研究,结果表明:自车行驶速度一定时,行人侵入距离减小时驾驶人的心理负荷逐渐增加。相比于正常心率,35.8 m、27.5 m和19.2 m侵入距离情况下的被试平均心率增长率分别达到了18.83%、24.83%和29.6%。侵入距离一定时,车速增加时被试的负荷也呈现明显的增加趋势,30 km/h、40 km/h和60 km/h情况下平均LF值分别为776.38 ms2、744.47 ms2、704.57ms2。差异性检验结果表明,行人侵入距离对驾驶人生理负荷的影响程度要高于自车行驶速度。     

基于Logistic模型的驾驶人换道意图识别方法

 为有效降低车道变换行为诱发事故的风险性,提出一种基于Logistic 模型的驾驶人换道意图识别方法。利用faceLAB 视觉追踪系统,通过真实环境下的实车测试,结合换道前驾驶人对后视镜的注视特性确定换道意图时窗,分析车道保持与换道意图阶段的注视特性差异,提取扫视次数、扫视幅度、水平方向视觉搜索广度、头部水平转动角度标准差等驾驶人换道意图特征指标,构建了Logistic 模型,并经效度检验后应用于对驾驶人换道意图的识别。结果显示,基于Logistic 模型的驾驶人换道意图识别方法的识别成功率达到90.24%,与基于转向灯信号的驾驶人换道意图识别方法相比,具有明显的时序及成功率方面的优势。     

高速公路驾驶人超车过程视觉行为特性

基于驾驶模拟器构建高速公路超车行为模拟场景,利用眼动仪采集30位驾驶人的眼动视频数据,通过后处理软件逐帧分析,获得驾驶人超车过程中注视、扫视和眨眼等视觉行为参数。将驾驶人视觉区域划分为左后视镜、右后视镜、原始车道、目标车道和其余区域共5部分,经过统计分析,获得驾驶人视觉区域驻留概率。研究结果表明:驾驶人超车过程中目标车辆的速度对注视频率、扫视频率、眨眼频率和平均眨眼时间没有显著影响,与平均扫视时间正相关,与平均注视时间负相关;在同一速度水平下,超车目标为大型车时,驾驶人的平均注视时间、平均扫视时间较长,注视频率、扫视频率较低。超车过程中驾驶人在原始车道和目标车道的驻留时间概率超过70%,在左后视镜和右后视镜驻留时间概率相差不大,均为7%左右,在其他区域驻留时间概率为10%左右。驾驶人主要通过观察目标车道和原始车道获得交通信息,通过左后视镜和右后视镜获得交通信息的概率(约为14%)高于其余区域。     

彩色路面环境下隧道视觉诱导性评价

为提高彩色路面环境下隧道行车安全性,构建视觉诱导仿真及眼动实验平台,获取注视和扫视行为的眼动参数,在此基础上,提出注视点分布的莫兰指数、扫视时间加权的扫视幅度和基于瞳孔面积变化率的不舒适时间比例等3个彩色路面环境下隧道视觉诱导性评价指标模型,进而给出基于K-means聚类的视觉诱导性评价方法. 最后利用黄、红、绿、蓝、灰、白和黑等7种路面颜色色系,进行实例隧道视觉诱导性评价,并用基于语义差别法的主观评价进行成果验证. 结果表明：在提升隧道视觉诱导性方面,黄、红色系路面较优,灰、黑色系路面较差,而绿、蓝、白色系路面根据色彩红绿蓝（RGB）数值呈现一定随机优劣性;该评价技术具有一定的有效性,有助于优选隧道路面颜色,提高驾驶舒适性.     

拥堵状态下驾驶人心率与不良换道的关系模型

道路交通拥堵已成为交通领域的研究热点,交通拥堵对驾驶人的生理和行为特性产生了显著影响,选择驾驶人心率指标和斜插型换道比例来分别表征交通拥堵状态下驾驶人的生理状态和行为特征,并通过实测试验获取交通拥堵压力系数、驾驶人心率均值和斜插型换道比例的同步数据,引入BP神经网络理论构建拥堵压力系数和心率均值对不良换道行为的联合影响模型。研究结果表明:该模型清晰地表达了拥堵状态下驾驶人心率与不良换道的关系,为评价道路交通拥堵的危害性提供了新的视觉。     

基于驾驶人视觉感知的低等级公路行车速度预测

低等级公路环境下的行车速度变化特征比较复杂,已有的基于几何线形指标的车速模型不足以全面地表述这种特征.通过大量实车实验发现,低等级公路环境下驾驶人所采用的行车速度和其视觉感知到道路条件之间存在很好的相关性.驾驶人感知的道路条件分为视觉车道信息和视觉路侧环境信息.采用Catmull-Rom样条曲线拟合的视觉车道模型能够反应驾驶人感知的低等级公路几何特征,根据视觉车道模型形状参数,使用遗传算法优化BP神经网络(GABP)建立了基于几何信息感知的几何车速模型.同时,基于路侧环境信息利用Logistic回归模型建立了路侧车速修正模型.将上述模型结合起来,形成了基于驾驶人视觉感知的低等级公路行车车速预测方法.由此方法计算的驾驶人行车速度与实测情况吻合性好,能够很好地描述驾驶人在低等级公路环境下通过对道路条件视觉认知而产生行车速度的行为特征,是低等级公路运行车速预测计算的一种有效方法,不仅可以作为道路安全评价的基础,也可以为基于行车速度的公路几何设计提供有力支持.     

基于驾驶人生理心理参数的午餐后驾驶疲劳分析

为找出午餐前后驾驶人疲劳特征变化规律,选取6名驾驶人开展了驾驶模拟试验。对驾驶人午餐前后的体温、心率变异性、深度知觉、速度知觉等生理、心理特征参数进行了测定,并通过问卷方式获取了驾驶人对自身疲劳状况的主观感受,分析了午餐前后驾驶疲劳特征的变化。生理参数分析结果表明:驾驶人心率变异性指标在午餐后1~1.5 h内呈升高趋势,随后下降至正常水平;体温指标在午餐后出现一个低谷,随后恢复正常;PERCLOS指标值午餐后均有所增大,其中67%受试者PERCLOS值增幅明显。心理特征参数变化表明:午餐后受试者认知能力出现了不同程度的降低,主要体现为深度知觉能力下降、反应时间延长和速度判断力下降。这些都将影响驾驶人对道路环境信息的获取,进而会增加驾驶不安全因素。     

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。     

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。     

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。     

基于心率变异性的应激场景下驾驶人心理特性分析

为了研究应激情况下驾驶人的心理特性,分析了不同应激场景下驾驶人的心电数据.采取Ergo LAB人机环境同步平台对驾驶人心率变异性(HRV)的时域和频域数据进行了提取,并选取了合适的心电特性指标作为分析指标.运用统计分析方法研究了被试驾驶人的心电数据,得到了应激场景下的驾驶人心理特性.试验结果表明:在心率增加率方面,不同的应激场景会对驾驶人的心率增长率有着显著的差异性影响;在HRV时域特性方面,驾驶人对行人、自行车这2种目标物紧张程度持续性较长,而对天气、机动车的紧张程度则是间断性的;在HRV频域特性方面,驾驶人对行人和自行车一类的非机动车时心理负荷增加,而对机动车和外在天气条件心理负荷有所降低.     

高密度立交出入口区段车流量对驾驶人精神负荷影响

要为明确高密度互通立交行驶环境下,主线车流量对出入口区段驾驶人精神负荷间的影响,在重庆市内环快速路高密度互通立交群进行自然驾驶实车试验,使用Physiolab生理检测仪连续采集驾驶人在行驶过程中的心电数据,用于统计各驾驶人的心率指标变化情况。本次试验基于主成分分析法选择心率变异率指标RMSSD(root mean square of successive differences)、LFnorm(low frequency norm)、HFnorm(high frequency norm)、LF(low frequency)/HF (high frequency)以及心率突变率指标HRMR(heat ratemutation rate)作为驾驶人精神负荷的评价指标,记为主成分F₁和主成分F₂,并建立评价模型。结果表明：驾驶人在小净距立交出入口区段行驶时,立交主线车流量的大小会影响驾驶人的精神负荷;当驾驶人驶入立交主线时,三次模型对入口段车流量与主成分F₂的拟合效果最好,呈开口向上的三次曲线,曲线谷值点出现在2级流量水平处,...     

基于注视行为特性的驾驶人分心负荷评估

为了评估驾驶人操作手机的各种行为对行车安全的影响，组织19名驾驶人佩戴眼动仪开展室内模拟驾驶试验，分别采集城市快速路自由流和拥挤流2种典型交通状况下驾驶人进行正常驾驶、免提通话、语音短信3种操作时的注视数据。采用层次聚类法结合机械划分的方式，将驾驶人的视野平面划分为6个视觉兴趣区域；利用描述统计和方差分析法建立了衡量注视行为特性的敏感性指标集(注视区域信息熵、注视持续时间、垂直方向注视偏差、瞳孔面积变异系数)；最后采用熵权法构建4项指标的权重体系，提出了分心负荷指数的概念，并引入TOPSIS法验证了分心负荷指数对分心程度的评估效果。结果表明:进行免提通话操作时驾驶人多处于认知分心状态，语音短信操作时多处于视觉分心状态；相较于正常驾驶，除了自由流场景中进行免提通话操作时分心负荷差异甚微以外，其余手机操作均对驾驶人注视行为产生显著影响，致使分心负荷指数普遍升高，且在拥挤流场景中，执行语音短信操作时分心负荷激增，驾驶风险远高于免提通话。     

基于自然驾驶试验的山区公路纵坡路段驾驶负荷分析

为得到驾驶人在纵坡路段上行车时的驾驶负荷及其影响因素,在山区复杂线形公路上开展了自然驾驶试验,采集了真实驾驶习惯条件下的汽车行驶速度、轨迹、加速度等运行参数和驾驶人心电信号,分析了公路纵面线形参数、汽车加(减)速度与驾驶人心率增长率H_(RI)之间的关系.结果表明,纵坡参数、加速度与H_(RI)三者之间相互影响.坡长与H_(RI)之间存在较弱的正相关性;坡度与H_(RI)之间存在较强的相关性,其中下坡路段的相关性强于上坡路段,并且坡长越长,坡度增加导致H_(RI)的增长越明显;H_(RI)与加(减)速度正相关,坡度越大,H_(RI)对加(减)速度的变化越敏感,且下坡路段减速度与H_(RI)的相关性较上坡路段加速度与H_(RI)的相关性更显著.     

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。