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。     

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。     

基于视觉特征和信息传递的高等级公路交通标志设置有效性分析

道路标志在现代道路交通中发挥着重要的作用.本文通过驾驶员对交通标志设置的基本要求,对公路交通标志的设置进行了分析.在基于驾驶员视觉特征和信息传递的条件的分析的基础上,得出了交通标志设置应该满足的要求,为交通标志的设置提供了可靠的建议.     

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。     

基于马尔可夫链的驾驶人视觉转移特征

为了不割裂视觉转移过程的连续性,运用动态聚类方法,对驾驶人注视点的视野平面解析坐标进行聚类,实现驾驶人注视区域划分。在考虑驾驶人注视行为在时间轴上关联性的基础上,分析驾驶人注视行为在各注视区域间转移模式的齐次性,运用马尔可夫链理论,探讨各注视区域间视觉转移概率的求解方法,并对5名不同驾驶经验驾驶人的眼动数据进行统计,求得其一步转移概率矩阵和平稳分布,分析驾驶人视觉转移特征。分析结果表明：驾驶人对任一注视目标都需要多次重复注视才能获取足够的信息,且注视点主要集中在前方车道远处、前方车道近处、右侧车道和左侧车道4个区域。     

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。     

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。     

基于视觉感知偏差的公路几何平纵协调性分析技术

用视觉平面分量指数表示驾驶员视觉感知平面信息和实际供给之间的偏差,以此为基础研究了一种公路平纵协调性新的分析技术.首先建立基于CatMull-Rom样条曲线的公路几何线形视觉模型,根据透视映射原理,完成了从视觉感知中心线到平面分量中心线的变换,然后在计算透视图形状参数的基础上,计算视觉平面分量指数并采用区间估计方法确定分析平纵协调性的分类阈值,最后结合以往进行过的公路平纵协调性评价的实例说明了具体的分析方法.该研究成果可以为有关公路几何线形平纵组合设计提供技术支持.     

平凸曲线组合均衡性对公路安全性的影响

为深入分析平纵线形组合均衡性与道路安全性的定量关系,针对“平曲线+凸竖曲线”线形组合（以下简称平凸曲线）,采集了美国华盛顿4条州际道路477 km的道路线形及2011年至2018年的交通数据和事故数据,作为本研究的训练样本和测试样本。根据平纵线形组合特性,提出错位值、平曲线半径、竖曲线半径、平曲线长度和竖曲线长度为线形组合均衡性表征指标,采用决策树、随机森林和极端随机树3种机器学习模型,分析平凸曲线均衡性指标对亿车千米事故率的影响,其中随机森林模型的预测和拟合精度最高。基于随机森林模型进行敏感性分析和数值分析,结果表明：当平曲线半径大于2.8 km或竖曲线半径大于58 km时,平、竖曲线半径的增大对线形安全性影响较小。文中同时研究了平曲线半径较小时均衡性表征指标与事故之间的关联性,并推荐安全性较高的取值范围。研究结论可为后续平纵线形组合的定量优化设计和安全性改善提供参考。     

基于驾驶员警觉度的交通标志适宜信息量研究

为了解决驾驶员在草原公路交叉口路段因交通标志信息量过低引起的行车警觉度降低的问题,利用交通标志信息量化模型,建立6个不同信息量水平的室内模拟驾驶实验,驾驶员分别以车速为60km/h、80km/h和100km/h行车,基于脑电信号检测行车警觉度的技术,选取脑电指标β、(α+θ)/β、α/β作为驾驶警觉度评价指标,定量分析不同信息量水平和车速下的3种脑电指标节律值变化,采用非线性曲线拟合法,探究信息量和车速对驾驶警觉度的显著性,根据NASA-TLX驾驶负荷量表对模拟实验分析的结论进行验证。结果表明,交通标志信息量和车速存在交互作用,对行车警觉度均有显著影响,在草原公路交叉口处的适宜交通标志信息量为J4水平（范围为30-40bits）,行车速度为60km/h时,驾驶员3种脑电指标数据表现最佳,且指标β、(α+θ)/β、α/β在车速为60km/h下的拟合度分别为0.947、0.844、0.861,NASA-TLX驾驶负荷量表六个维度的评分均在J4水平最低,与实验数据分析结论一致。     

草原公路路侧景观对驾驶员心率变异的影响研究

为了研究草原公路路侧景观的变化对驾驶员心率变异性的影响,在草原公路上进行实地行车试验。运用多导生理记录仪MP150实时记录心率参数,采集驾驶员行驶过程中的心电信号;结合生理学和人机工程学等方面的理论研究,利用心率变异时频域分析方法,对驾驶员在不同路侧景观环境下的心率变异(HRV)进行分析。研究结果表明:在两种景观下,驾驶员的时域指标R-R间期差值的均方根(RMSSD)在较小范围内平稳波动,其平均值之间无显著差异;在景观Ⅱ中低频与高频比值(LF/HF)变化较大,两种景观下的平均值之间有显著差异;驾驶员在相对单调的路侧景观路段精神负荷较大。     

基于颜色模型和区域特性的交通标志提取方法研究

为了提升交通标志的检测效率,研究了基于RGB归一化交通标志阈值分割算法和基于HSI颜色模型的交通标志阈值分割算法,对比分析了两种分割算法的性能。针对分割后二值图像交通标志虚警率高的问题,研究了标志的区域特性,提出了基于区域特性的交通标志提取阈值处理方法,为进一步提升基于形状特征或基于机器学习的交通标志检测效率奠定了坚实基础。     

基于运动学的高速公路汽车慢行对交通量的影响分析

提出了高速公路汽车慢行对交通量的影响问题,构建了高速公路交通状态模型,并作了交通特性分析。从运动学的角度对高速公路汽车慢行对交通量的影响程度作了理论计算,说明了高速公路限制最低速度和分道限速的必要性,并给出了开展广泛宣传和严格执法的建议。     

立交桥图形指路标志视认特性研究

根据立交桥设计理论和实际应用,按照基础型、特殊型、扩展型选取了37种立交桥示意图形,采用主观问卷和静态实验方法,记录图形视认时间,运用单因素方差分析方法分析视认特性.分析结果表明37个图形平均视认时间存在明显差异,表示复杂立交的特殊型、扩展型图形的平均视认时间比表示标准单体立交的基本型图形高1.18倍,更难于视认.基本型图形中,环形匝道示意图形较定向与半定向型匝道示意图形更难视认,平均视认时间高1.31倍;右转匝道出口在前、左转匝道出口在后的立交桥更接近驾驶人的思维习惯,其图形平均视认时间更短.     

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。