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。     

城市道路环境中驾驶人视觉行为与工作负荷的相关性

为开展城市道路环境中驾驶人的工作负荷评价试验,研究了驾驶人视觉行为与工作负荷之间的相关性。在西安选取了1条典型城市道路路线,包括普通城市道路和城市快速路,招募了25名驾驶人开展实车试验,采用KF2生理检测仪和EyelinkⅡ型眼动仪,分别采集试验中每位驾驶人的心电指标(心率、心率变异性)和视觉行为数据,运用统计学方法分析驾驶人视觉行为参数与心率增长率和心率变异性(低频和相邻2个R-R间期差值的均方根)指标之间的相关性。研究结果表明:城市道路环境中,驾驶人扫视行为参数中的扫视幅度、扫视峰值速度、扫视平均速度和扫视持续时间与心率增长率和心率变异性之间分别存在正相关性(相关系数r≥0.5)和负相关性(r≤-0.5),扫视幅度、扫视峰值速度与工作负荷之间的相关性表现更强,而扫视平均速度、扫视持续时间与工作负荷之间的相关性表现较弱,说明城市道路环境中可以采用扫视行为参数来评价驾驶人的工作负荷。该研究丰富了驾驶人工作负荷的评价指标,为驾驶过程中驾驶人状态监测提供了理论借鉴,有助于提高城市道路环境中驾驶人的行车安全性。     

基于驾驶模拟试验的施工围挡过渡段长度设置

为探究改扩建施工围挡时行车道路断面变化过渡段长度对驾驶人驾驶行为的影响,通过驾驶模拟平台,设计了2种不同行驶状态(指定车道和自由变换车道)下4种过渡段长度(110、100、90、80 m)组合形成的8种模拟场景,招募了40名驾驶人,获取了细粒度驾驶行为数据、眼动数据和心理数据;选取眼动频率、平均瞳孔直径、方向盘反转率、心率变异率等7项指标构建评价指标体系,构建基于熵权法的模糊综合评估模型。结果表明：(1)在相同的过渡环境和限速条件下,指定车道行驶条件下行驶稳定性较好;(2)无论在指定车道还是自由变换车道条件下,过渡段长度在80 m长时得分最高,110 m长时得分最低;(3)道路断面变换在2 m以内,施工围挡过渡段长度选取较小值即可实现平稳驾驶。采用驾驶模拟试验获取数据为驾驶行为分析提供了一种经济、安全可靠的方法。     

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。     

驾驶人注视点分布对预瞄时间求解精度的影响分析

预瞄是驾驶人模型中的重要环节,预瞄时间的准确性决定了驾驶人模型乃至整个模型的稳定性与精确性.为探究驾驶人注视点分布集中程度对预瞄时间求解精确度的影响.利用眼动仪采集驾驶人眼动数据,对驾驶人眼动数据进行处理得到注视点.利用注视点百分比表征驾驶人注视点分布集中程度,利用预瞄时间置信区间长度表征预瞄时间准确度.探究不同路段上的驾驶人注视点集中程度与预瞄时间求解精度之间的关系.研究表明：不同路段上,当注视矩阵中的元素大于一定值时,预瞄时间的置信区间长度在一定范围之内波动,同时在行驶过程中,驾驶人注视点集中程度越高,注视区域越固定,预瞄时间的求解精度越高.     

基于驾驶模拟实验的高原山区公路安全性评价

以四川西部高原山区公路为研究对象,利用UC-win/Road软件进行建模,开展了螺旋展线与桥隧相接路段的驾驶模拟实验,选取驾驶员瞳孔直径变化率和眼动扫视特征作为安全性评价指标,以客观反映研究路段安全运营状况。结果表明：驾驶员在隧道出入口明暗适应路段瞳孔直径呈现高频率波动,瞳孔直径变化率0.3为桥隧相连实验路段瞳孔直径变化率的风险阈值;短时扫视频率每秒3次为异常点判别的临界值,桥梁路段异常点与实验路段直坡路段相比,小半径弯坡路段的线形指标与行车环境更容易对驾驶员的扫视行为造成影响。在此基础上,提出了特大桥梁和隧道路段的交通安全设施改进建议,研究结果可供类似地区公路工程建设参考。     

常见驾驶行为下驾驶人注意力分配特征

为了获得驾驶人在常见驾驶行为下的注意力分配特征,借助驾驶模拟器采集特定交通流下的驾驶人眼动数据,利用注视时间和视觉信息搜索范围表征驾驶人注意力分配;分析不同驾驶行为下的驾驶人注意力分配特征,并探究来自不同方向的交通流对驾驶人注意力分配的影响。结果表明:驾驶人对前方正中心总是给予足够多的关注;自由流条件下,车辆转弯或换道时,驾驶人对正中心的关注下降,对转向一侧的关注增加,并且搜索范围由远处向近处转移;车辆沿曲率缓和的道路行驶时,交通流出现对驾驶人注意力分配的影响较小,而在转弯或换道时,交通流出现会对驾驶人注意力分配产生较大影响。     

隧道群路段环境光照度与驾驶人瞳孔面积分析

为提高高速公路隧道群路段驾驶人行车安全,采用眼动仪等设备对被试驾驶人的瞳孔变化进行了试验研究,分析了隧道群环境光照度、隧道纵深与驾驶人瞳孔面积的相关关系;提出隧道群路段"6小段"划分方式,构建驾驶人瞳孔面积最大差值与隧道连接段长度之间的曲线模型.结果表明:隧道群路段驾驶人瞳孔面积与环境光照度呈指数变化关系,上游隧道出口视觉明适应水平及连接段长度是影响下游隧道及整个隧道群路段视觉适应的主要因素.最后,提出改善隧道群路段环境光照度的推荐值,建议当隧道间距小于50 m时,设置隧道连接段遮光棚或上游隧道照度渐变式出口;当隧道间距在50~100 m之间时,设置下游隧道照度渐变式进口.     

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。     

集装箱桥吊司机眼动疲劳度分析

为揭示港口集装箱桥吊司机眼睛疲劳规律,采用视线跟踪技术和智能优化算法相结合,分析桥吊司机操作过程中的眼动参数与驾驶疲劳之间相关性,运用眼动参数建立驾驶疲劳推断评判模型.设计了驾驶员实测操作实验方案,确定注视时间百分比、注视点数目为眼动测量指标,研究眼动测量指标与驾驶疲劳的相关性.分析驾驶员眨眼、注视、眼跳三种眼动形式实测数据与驾驶疲劳的线性与非线性变化关系,求得注视分布变异系数,得到注视分布变异系数与驾驶疲劳之间的关系.     

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。     

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°.     

不同年龄段人群驾驶分心时的视觉特性分析

针对驾驶过程中浏览车载信息系统次任务时引发的驾驶分心问题,研究聚焦不同年龄段驾驶员的视觉注意资源分配策略,分析在动态视觉信息源的刺激下发生驾驶分心时的视觉行为表征。通过视觉搜索的实验方法,模拟驾驶过程中驾驶员浏览车载信息系统次任务的视觉行为过程,并分别测量了横向和纵向两种车载中控屏摆放方式下的参试者视觉特性数据与搜索绩效数据。通过分析驾驶员浏览车载信息系统次任务时视觉注意资源的分散程度,以衡量其在行程中的驾驶分心程度,在此基础上提出有益于缓解驾驶分心行为的车载中控屏视觉区域。实验结果表明:横向中控屏测试中,参试者在上部区域的平均视觉搜索反应时长为641.92 ms,眼动数据显示,注视点集中分布于上部区域。纵向中控屏测试中,参试者在下部区域的平均视觉搜索反应时长为751.75 ms,眼动数据显示,注视点集中分布于右侧区域。年龄在59～68岁这个范围的老年参试者在执行模拟浏览车载信息系统次任务时的视觉搜索反应时长更长,平均为11 639.57 ms,注视点分布更分散。可知,在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的下部区域的反应时间更长,在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的右侧区域交叉的占用的注...     

基于视觉行为的长下坡路段彩色路面设置有效性研究

为研究高速公路彩色路面对驾驶员视觉行为的影响规律,采用Smart Eye Pro 5.7型非侵入式眼动仪记录了在彩色路面路段的驾驶员眼球运动数据,并选用瞳孔面积、XY视角、注视次数百分数、注视时间百分比、平均注视时间等眼动指标对数据进行分析。结果表明:彩色路面能够有效引起驾驶员的注意,但也影响了驾驶的舒适性。彩色路面会导致驾驶员对近处与远处的关注变换更为频繁。对于隧道出口同时又是转弯的彩色路面路段,驾驶员注意力分散,关注于弯道内侧,因此彩色路面设置的方式还有待改善。。     

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。     

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。     

基于车辆车载诊断数据的山地城市道路异常驾驶行为空间分布特征

为了探究山地城市异常驾驶行为的空间分布规律,本文基于车辆OBD（On Board Diagnostics）数据建立了异常驾驶行为空间分布规律模型。首先,以重庆市6条主干道130个路段为研究对象,定性分析道路坡度、弯度、公交站和开口与异常驾驶行为间的关联性;然后,分别构建Possion回归模型和零膨胀Possion回归模型（ZIP）、零膨胀负二项回归模型（ZINB）,对急加速、急减速、急转弯和超速行为发生频率的空间分布特征进行了描述;最后,随机选取路段进行模型验证,结果表明：对于急加速率、急减速率空间分布特征,Possion回归模型拟合效果较优,绝对误差在10%~10%;急转弯率适宜采用ZINB回归模型,80.77%的绝对误差分布在（-0.005~0.005）;超速率适宜采用ZIP回归模型,71.15%的绝对误差基本分布在（-0.002~0.002）区间。     

动视点指标与隧道进口平曲线半径

以高速公路隧道路段驾驶员视点变动为研究对象,在传统的平均注视时间动视点指标、注视时间比率动视点指标基础上,根据大量动视点行车实验,考虑驾驶员注视时间、注视频率、视力角等眼动特征,提出了基于视点平面分布的动视点指标,以评价驾驶员视觉信息加工水平．利用该指标对隧道进口平曲线安全性进行评价,结果表明平曲线半径不宜小于450m．