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。     

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。     

基于驾驶负荷模型的高原弯坡组合路段安全性分析与评价

为了解驾驶员安全舒适度评价指标(驾驶负荷)在高原公路弯坡路段的变化特征,利用生物反馈仪等相关设备,在海拔大于3 000~5 000 m的高原公路选取符合标准的弯坡路段62段进行行车试验。定量分析了驾驶负荷与海拔、高原公路弯坡路段线形组合值之间的变化关系;并且建立了相关模型。结果表明,驾驶员在高原公路弯坡路段行车过程中,驾驶负荷受到海拔与弯坡路段线形组合值的双重影响;驾驶负荷随着海拔的升高而增大;上下行过程中,驾驶负荷随着弯坡路段线形组合值的增大而增大;在海拔与弯坡路段线形组合值的共同作用下,驾驶负荷变化更加明显,海拔越高、弯坡线形组合值越大,驾驶负荷越大。     

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.     

北方林区冰雪路面平面线形驾驶员心电特性研究

我国北方林区由于地形复杂和森工企业自建道路等级较低等因素导致北方林区道路直线段长度短、平曲线半径小等特点,再加之冬季冰雪路面附着力小,制动与转向控制困难等因素的作用,从而使驾驶员行车时承受了很大的心理压力。进行了北方林区公路冰雪道路上6位驾驶员的心电实驾试验,分析了驾驶员在直线路段和曲线路段行驶时其心率的变化情况,得出了驾驶员在冰雪路面上行车时的心率增长率随直线段长度和平曲线半径大小的变化规律,并建立了直线段长度和平曲线半径与驾驶员心率增量的数学回归模型,为下一步研究驾驶员的心电指标变化规律提供理论参考。     

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.     

桥头跳车对行车安全影响评价指标的研究

桥头跳车现象影响了驾驶舒适性和行车安全性．通过调查统计和驾驶行车实验，发现驾驶员心率的变动和行车加速度与桥头跳车严重程度有明显的相关性，可作为桥头跳车对行车安全影响的评价指标．研究结果表明，跳车严重时驾驶员心率比驾驶稳定心率增加了10次．min^-1以上，加重了驾驶员的心理生理负担，对行车安全产生了较大影响．     

山区公路小半径曲线事故黑点改善效果评价

通过现场行车实验,利用动态视角、车辆加速度、横向力系数、驾驶员心率变化等评价方法,对黑点路段改善前后的行车安全水平进行评价分析.结果表明,采取的改善措施使驾驶员视觉感知效果明显增强,车辆行驶稳定性显著提高,降低了驾驶员心理生理负荷.改善措施有效抑制了交通事故,验证了横向超高变坡设计预防交通事故的有效性.     

基于生物反馈试验的高原公路驾驶员生理特性研究

为了掌握高原公路海拔对驾驶员生理特性的影响规律,利用生物反馈系统对急进高原公路的驾驶员进行实地行车试验。通过定量分析,建立了驾驶员各项生理指标与试验路段海拔之间的关系模型。结果表明;高原公路行车驾驶员的各项生理指标都随海拔上升而表现出不同程度的变化;驾驶员心率增长率、LF/HF、LF以及脑电波"频段功率值与高原公路海拔成正相关,而表面肌电IEMG、血容振幅、HF指标与高原公路海拔表现出负相关性;其中,驾驶员心率增长率、LF/HF及脑电波"频段功率值三项指标与高原公路海拔的相关性较强,可以作为相关研究的备用指标。     

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.     

驾驶人空间距离判识规律心理学分析

为了研究驾驶人心理因素在信息认知过程中的作用机理,根据模糊数学和拓扑心理学原理,以数名驾驶人的驾驶信息为样本,分析了道路空间距离对驾驶人驾驶心理的影响程度,研究了在道路空间距离变化规律形成过程中,驾驶人心理量生成基础和变化原因。当实际道路空间距离分别为25、75、125m,车辆速度分别为0、20、40、60、80、100km/h时,进行了道路空间距离判识试验,并分别计算了在不同条件下的隶属函数模型。计算结果表明：随着车速的增大,驾驶人的判识距离与道路实际空间距离的差值不断减小,下降速率不断增大;当车速大于40km/h时,随着道路实际空间距离的增大,判识距离下降速率逐渐减小;随着道路实际空间距离的减小,驾驶人心理疆域边界接触允许时间也在不断变小,碰撞风险增大。     

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。     

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。     

高原公路驾驶员心率变化规律研究

驾驶员心理紧张度与行车安全有直接的关系,而心率变化是心理紧张度的直接反应。利用生物反馈仪对驾驶员在不同海拔的心率变化进行系统研究和分析。以LF/HF作为疲劳评价指标,利用SPSS建立LF/HF与海拔的关系模型并对此进行研究。随着海拔的升高,驾驶员行车疲劳度会更加明显。驾驶疲劳度对驾驶员的心率产生的影响越明显,行车过程中越容易发生安全问题。     

高速公路驾驶员昼夜感知速度变化规律

为制定合理的高速公路昼夜车速限制标准,采用数理统计与回归分析方法对采集的驾驶员昼夜感知速度数据进行了对比分析,量化研究了实际行驶速度、平曲线半径、纵坡对驾驶员感知速度的影响,建立了驾驶员昼夜感知速度与实际行驶速度、平曲线半径的关系模型.研究发现:驾驶员夜间感知速度的准确度与白天相比下降,且感知速度与纵坡值无关;白天驾驶员感知速度与实际行驶速度呈正指数相关,与平曲线半径呈负对数相关;夜间驾驶员感知速度与实际行驶速度呈正线性相关,与平曲线半径呈负对数相关.基于驾驶员的感知速度变化规律,针对不同的平面线形条件对昼夜分别实施不同的车速限制标准,有助于降低驾驶员的速度感知偏差.     

基于心率指标的隧道洞口景观色彩分析

为研究动态视觉下隧道洞口景观色彩对驾驶员心率指标的影响,应用3D-MAX软件对不同色彩及同一色彩不同速度的隧道洞口场景进行仿真模拟。采用PsyLAB生理记录仪记录10位驾驶员在不同场景下的心率数据,在此基础上分析了不同驾驶速度下隧道洞口景观色彩对驾驶员心率指标的影响,并建立了速度、色彩和心率三者之间的趋势面关系模型。结果表明,隧道洞口景观色彩值降低即色彩亮度提高,驾驶员心率均值将增大,能够提高驾驶者的注意力;相同色彩下,速度与驾驶员心率成正相关,即速度越快,驾驶员心率均值越大。     

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。     

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。     

双离合器自动变速器起步的智能控制策略

综合考虑了驾驶员的起步意图、车辆负载、路面坡度及离合器的接合状态,提出了基于模糊控制和神经网络的双离合器自动变速器(dual clutch transmission,DCT)的双离合器协同起步智能控制策略.根据油门开度及其变化率的大小实时识别出驾驶员的起步意图,基于优秀驾驶员的操作经验制定了驾驶员意图的模糊控制规则.以车辆负载、路面坡度及驾驶员起步意图为神经网络输入参数,以离合器主从动盘的转速差与主动盘转速的比值和离合器接合速度为控制参数控制双离合器的接合、分离过程,实现了基于人-车-路的双离合器协同起步的自适应控制.利用快速起步、慢速起步及驾驶员意图多变的起步工况对所制定的智能控制策略的合理性进行了验证.