基于驾驶视认需求的隧道入口段光环境研究

为实现安全舒适的隧道入口段光环境,从驾驶员视觉功能及需求出发,提出了基于驾驶安全视认的隧道入口段光环境评价方法.以色温5 700K、显色指数70的隧道入口段光环境为研究对象,对小客车驾驶员进行不同运行速度的实车视认试验,得到驾驶员动态视认特性规律;采用驾驶员驾驶过程中对小目标物的视认距离作为入口段光环境安全视认评价指标,应用MATLAB数学统计软件建立了不同运行速度下视认距离与入口段亮度折减系数定量逻辑关系模型;最终得到不同设计速度下能够满足驾驶视认需求的亮度折减系数阈值,与现行规范值相比略高.研究方法和结论可为实际隧道入口段光环境设置、监控及运行管理提供技术参考.     

越江越海隧道入口处自发光标线应用效果

针对越江越海隧道入口处事故多发问题,提出了一种基于自发光标线的改善策略。采用实车试验研究不同光环境下自发光标线的视认性能,以此验证自发光标线代替普通标线的可行性,并探究不同亮度与颜色之间的差异;构建越江越海隧道入口段三维场景进行驾驶模拟试验,分析驾驶人在不同场景下的驾驶行为与主观感受,以此验证自发光标线设置于越江越海隧道入口段的应用效果。试验结果表明：在环境照度大于50 000 lx时,与280、2 500 cd/m²相比,亮度为1 500 cd/m²的自发光标线视认性能最佳,其视认距离均值与普通标线接近,最高可达89 m;与黄色和白色相比,橙色自发光标线在视认性与舒适度方面均表现更好。在环境照度小于100 lx时,不同色温及亮度的自发光标线相较普通标线均可提升20 m以上的视认距离。此外,亮度对舒适度影响显著,其中280 cd/m²表现最佳,而色温对舒适度影响不显著。相较于普通标线场景,自发光标线场景中车辆的车道保持性能更佳,行驶车速降低5～20 km/h。通过自发光标线的提前警示,驾驶人刹车踩踏频率、最大刹车力度与持...     

高速公路隧道环境对驾驶员注视特性的影响

为了分析高速公路隧道环境对驾驶员注视特性的影响,选取长春至珲春高速路段24条隧道进行了道路试验.通过试验获取了驾驶员的视觉特性数据,采用k-均值聚类法对车辆行驶过程中驾驶员注视区域进行聚类,划分为8个不同的注视区域.基于驾驶员注视区域的划分结果,对比分析了不同隧道环境下驾驶员注视区域的分布比例.结果表明:驾驶员在短隧道环境下注视点主要集中于车辆行驶方向的正前方,在短隧道环境下驾驶员视认难度系数高;驾驶员在长隧道环境下注视点分散于不同的注视区域,在中长隧道环境中驾驶员逐渐适应了低照度环境,视认难度系数降低.     

终南山隧道非充分动态照明环境特性分析

以隧道内的静态照明值作为进行隧道光环境设计的依据,并不能真正体现出驾驶员在行车状态下的动态视觉照明环境。通过对6条隧道(单向)的照明状况调查发现,隧道的实测照度均较大程度低于《规范》设计照度,这种照明环境称之为非充分照明环境。通过对终南山隧道的实测动态照明数据进行数理统计得出:终南山隧道内实际动态照明强度明显偏小,处于显著的非充分照明状态;隧道入口段动态照明受速度影响小,中间段和出口段受行车速度影响明显;车内外照度差随着速度的增加有增大的趋势。     

基于心生理反应的高速公路隧道入口安全

高速公路隧道入口由于光照强度变化,导致驾驶员行车时出现暂时失明而产生安全隐患,为了提高高速公路隧道口的行车安全性和驾驶舒适性。以交通工程学、高等数学、心生理学理论为基础,通过实车驾驶试验,检测驾驶员进隧道时的心生理反应参数、行车速度、光照强度和GPS数据,定性、定量分析高速公路隧道口距离与光照强度、速度、驾驶员心生理反应的相互关系,建立了隧道入口段多元回归安全评价模型。结果表明：驾驶员倾向减速驶入隧道,加速驶离隧道,心率随着速度的增大呈现不同幅度的增长;在隧道入口外3m至内20m照度变化最为明显,驾驶员的心率增长率随着照度的降低逐渐增大,在距隧道洞口内8m位置处心率增长率达到峰值,最大为31.95%,得到基于照度变化率的舒适性阈值为[5%,57%],为高速公路隧道口灯光参数设计和交通安全管理提供了理论参考依据。     

反光交通标志设计视认影响因素研究

利用逆反射技术的反光交通标志在汽车前照射下具有较高的反射亮度,具有夜间视认效果并可将交通信息传递给驾驶员。在实际应用中,由于入射角度、反射角度、光源、环境等一系列因素的影响,阻碍了标志表面光度和色度性能的表现力,进而影响了驾驶员的视认效率。本文从交通标志的字体识读距离、对比度、信息量和布设方位等角度展开分析,研究交通标志的视认效率和信息传递准确性,为优化反光交通标志设计方法提供参考。     

面向夜间任务的货轮驾驶舱光环境评估

在夜间行驶中，驾驶舱内光源都来自于电子屏幕，其亮度对驾驶员视觉工效产生直接影响.基于夜间行驶中货轮驾驶舱照明环境特点，通过暗环境实验分析不同屏幕亮度下被试人员的表现，从任务效能的角度，基于认知效率、暗适应能力、舒适度三个维度对货轮驾驶舱光环境进行评估.拟合实验数据，构建面向夜间任务的货轮驾驶舱光环境评估模型，得出屏幕亮度值控制在20 cd/m²时任务表现较好.对货轮夜间行驶中，驾驶舱的光环境优化起到指导作用.     

基于驾驶人视认特性的城市道路指路标志设置

为了提高城市道路指路标志设置的有效性和科学性,根据驾驶人视认特性的实验数据研究其设置方法.利用眼动仪和GPS采集了不同光照条件下驾驶人视认指路标志的特性数据,建立了基于驾驶人视认特性的指路标志设置参数计算模型,并将计算的设置参数与规范值进行了比较.研究发现,驾驶人对指路标志的注视时间随速度和路名数目的增加而增大,且非专业驾驶人的注视时间大于专业驾驶人,顺光条件下的注视时间小于夜间.驾驶人对指路标志的视认距离随速度的增加而减小,顺光条件下的视认距离大于夜间.分别满足专业和非专业驾驶人视认要求的主要设置参数存在显著差异,部分规范值不能满足非专业驾驶人对指路标志准确视认的要求.     

八车道高速公路可变信息标志前置距离对驾驶行为的影响

基于驾驶模拟实验,设置3.0、2.5、1.5、0.7 km 4种前置距离的可变信息标志（variable message sign,VMS）,收集32名驾驶员视认4种前置距离的VMS后换道驶出高速公路过程中的方向盘、速度和位置数据,并观察各驾驶员在换道过程中的方向盘操控行为、换道行为、减速行为。结果表明：VMS视认过程属于多任务驾驶行为,驾驶员需在短时间内完成VMS视认、路径决策、车辆减速与换道;当VMS前置距离不足时,驾驶员需快速、大幅转动方向盘,进行连续换道、急换道;为顺利驶入减速车道,部分驾驶员采取减速换道措施,增加了事故风险;当VMS前置距离过长时,驾驶员对VMS的短期记忆效应使得驾驶负荷提高。     

基于光流分析的车辆转弯及上下坡信息获取

传统的前照灯系统存在安全隐患,自适应前照灯系统(AFS)可以有效消除安全隐患、降低交通事故率,准确获取行车环境特征信息是AFS实现自适应照明的前提条件.文章采用摄像头获取车辆夜间行车时驾驶员视野前方视频图像序列,提出了一种图像区域分割方法,结合基于光流模型的图像运动估计方法计算出各个区域的所有像素点的光流速度,并依据不同区域光流速度提出车辆行车环境特征判断准则,来获取夜间行车转弯及上下坡信息,实验证明了该方法的有效性.     

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.     

公路隧道进出口行车安全的视觉适应指标

公路隧道进出口亮度的急剧变化会造成驾驶员视觉适应困难,严重时甚至导致交通事故.文中利用EMR-8B眼动仪系统,对公路隧道进出口驾驶员的瞳孔变化进行了试验研究,试验结果表明,在隧道内距进出口50m范围,驾驶员视网膜照度的对数与路面亮度的对数线性正相关.在大量试验的基础上,文中建立了基于驾驶员瞳孔面积及面积变化速度的行车安全评价指标——当瞳孔面积变化速度超过瞳孔面积临界速度范围,且持续时间大于0.2 s时,行车不安全,否则安全;并得出了基于视觉适应的隧道进出口合理照度过渡斜率.     

基于驾驶仿真的海底隧道出入口段视觉减速标线有效性

为提高海底隧道出入口段行车安全性,研究海底隧道出入口段不同视觉减速标线方案下驾驶员视觉特征变化规律。本文共设置了6种视觉减速标线方案,对26名驾驶员进行了室内驾驶仿真实验,采集了车速、注视点占比、瞳孔直径和察觉距离等数据,通过分析和处理数据判断视觉减速标线的有效性,分别建立了海底隧道出入口段车速与驾驶员瞳孔直径的回归模型,在海底隧道入口段二者呈非线性关系;出口段二者呈线性关系。采用驾驶员问卷调查法对视觉减速标线有效性进行了验证。结果表明：在海底隧道出入口段共设置的6种视觉减速标线方案均对驾驶员视觉特征有显著影响;与其他标线方案相比,白色鱼刺形减速标线设置下驾驶员瞳孔直径、A区域注视点占比、察觉距离和错觉影响最大,有助于驾驶员主动降低车速、提前采取减速措施,保障行车安全。     

特长隧道群出入口段驾驶员瞳孔大小变化规律

山区高速公路特长隧道群出入口段是行车风险较高的路段,隧道出入口段的"黑白洞效应"对驾驶员的视觉影响显著,为了研究该路段的驾驶员瞳孔大小随着与隧道洞口距离的变化情况,通过实车试验采集了 10名男性驾驶员在雅康高速公路喇叭河隧道群路段行驶的瞳孔直径数据,分析了该隧道群路段各个隧道出入口的驾驶员瞳孔直径大小变化数据,采用统计...     

基于比例控制的4WS汽车操纵稳定性仿真研究

建立了基于比例控制的4轮转向(4WS)汽车的动力学模型,在Matlab环境下针对不同车速时的驾驶员模型跟随车辆轨迹、汽车横摆角速度、侧向加速度以及前轮转角的瞬态响应进行了闭环仿真分析,并与无控制的前轮转向(FWS)汽车的动力学模型结果进行了比较. 结果表明:在相同的驾驶员模型下,主动四轮转向汽车的操纵稳定性优于前轮转向汽车,采用闭合曲线跑道比采用蛇型道路进行仿真更客观地反映控制效果和车辆特性.      

隧道车辆排放污染物分布特性实测

为明确车辆排放污染物浓度[PM_(2. 5)和挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)]在山地城市隧道路段的分布特征,以重庆市内5条典型隧道为研究对象,采集了隧道洞内、洞口以及前后100 m范围内的空气污染物浓度值,分析PM_(2. 5)与VOCs在隧道路段的连续分布特征,以及土地开发强度与时段差异等对污染物浓度的影响。结果表明:隧道中段的污染物浓度最高、隧道出口处的污染物浓度次之、隧道进口处的污染物浓度最低;隧道高峰期间污染物浓度比平峰期间污染物浓度波动大,并且高峰期间污染物浓度大于平峰期间的污染物浓度;污染物浓度在郊区隧道路段最低,在商圈外围隧道路段居中,在商圈中心隧道路段最高; 5条隧道样本的通风效果普遍较差。建议优化隧道中段的通风装置,尤其是增加商圈中心隧道的风机密度,以改善加强隧道中段的通风效果、降低污染物浓度。。     

基于驾驶行为的隧道交通标志影响特征及作用机理

合理设置隧道交通标志能够在一定程度上缓解隧道特殊环境引发的“时空隧道效应”。文中研究了高速公路隧道内部交通标志（限速标志、出口预告标志）对驾驶行为的影响特性,首先选取特长隧道作为实验路段,通过驾驶模拟实验测试获取驾驶人细粒度微观行为数据,然后再考虑随机效应影响的条件下构建线性混合效应模型,揭示了隧道内部交通标志对驾驶行为的影响特征及作用机理。结果表明：不同影响区段内交通标志对驾驶行为的作用存在差异;在隧道内部设置限速标志能够一定程度上降低事故风险的发生概率,限速标志的重复设置一定程度上能提高驾驶人的操控能力;在隧道内部设置限速标志及出口距离预告标志有助于改善驾驶人空间控制能力、提高驾驶舒适度,其中,在距离隧道出口约小于1 km的影响区段内设置隧道出口距离预告标志有助于提高驾驶人的行车舒适性,在距离隧道出口2 km和1.5 km的影响区段内设置预告标志能在提高车辆控制能力的同时使驾驶人具有更高的行驶车速;此外,隧道交通标志作用下的驾驶行为受驾驶人性别、年龄、驾驶经验等特征属性影响,男性驾驶人的驾驶风险更低。     

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。     

具有视觉诱导功能的隧道进出口道路标线设计

隧道作为一种特殊的管状构造物,因内外光环境的差异导致隧道进出口处的事故率明显高于普通路段。为提高隧道进出口处的安全性,提出一种具有视觉诱导功能的交通标线设计,并采用眼动特征指标检验标线的警示作用。基于透视原理与闪现率原理确定交通标线宽度与间距的取值范围,依据山区隧道的特点确定交通标线的具体设计值,通过视觉诱导理论设计的渐变交通标线与常规等间距设计的交通标线作对比;选取85名年龄在18到50周岁的受试者参与本项试验,通过虚拟驾驶技术获得不同的交通标线对驾驶员眼动特征的影响规律,以眼动特征表征受试人员在模拟行驶时的心理和生理的变化。对比两种交通标线对受试人员的瞳孔面积和注视区域的影响,绘制路面热力图及眼动轨迹图。研究表明：受试人员在试验中,接近隧道入口处时,行驶在具有视觉诱导功能的交通标线上瞳孔面积变化率较小,注视区域集中,注视点离散程度低,待完全进入隧道后眼动特征变化基本一致。说明具有视觉诱导功能的交通标线能较好的吸引驾驶人员的注意力,减少事故发生,与常规的交通标线相比眼动特征明显且具有良好的区分度。