高速公路线形对驾驶员视觉特性影响研究

论文摘要

人-车-路（环境）构成一个动态系统,系统中“人”接收道路交通信息并及时调整车辆状态,是系统“中枢”,处于核心地位。现行高速公路线形设计主要以汽车动力学为主要依据,对“人”考虑不足。系统核心地位的“人”在设计中没有被充分考虑,显然是不合适的,很多路段虽满足汽车动力学要求,但事故频发,原因之一就在于此。公路线形是高速公路行车中的重要信息,而驾驶员接收交通信息的80%通过视觉通道获得,因此研究高速公路线形如何影响驾驶员视觉特性对保证行车安全就显得尤为重要。基于以上两点考虑,本文应用道路交通心理学、人机工程学、生理学等学科知识,通过野外实车试验以及对试验数据分析,研究高速公路线形对驾驶员视觉特性的影响,为人性化道路设计提供支持。驾驶员视觉特性较为复杂,因而需要解决一个重要问题,即如何描述驾驶员视觉特性。本文通过阅读分析大量文献资料,确定将驾驶员眼睛注视点位置、注视范围以及眼球运动速度作为描述驾驶员视觉特性指标量,并由此设计实车试验。高速公路线形可分为平、纵两种曲线,驾驶员在通过不同线形组合的路段时,视觉特性会发生相应变化。此外,行车速度以及车型等因素都会对视觉特性产生影响。因此,本文使用眼睛运动分析仪分别测试东风重型货车、依维柯中型客车和丰田越野车三种车型驾驶员在通过高速公路不同平、纵曲线线形组合路段时的眼睛运动状态数据,采用GPS实时记录车速,最后通过对该路段设计图纸整理汇总,将路段线形数据、GPS记录车速和眼睛运动状态数据进行对应,进而获得与道路线形相对应的车速和驾驶员眼睛运动状态数据。本文通过对试验数据分析,从驾驶心理学角度出发,研究讨论了高速公路平、纵曲线线形,车速与驾驶员视觉特性之间相互关系,对此前学者提出“车速越高,驾驶员视野范围越窄,形成隧道效应”的结论进行了验证。最后,应用数理统计学原理建立了三者间多元回归模型,进行量化联系,并对模型进一步讨论,尝试性提出表述驾驶心理的指标量,将视觉特性与心理特性进行联系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 我国公路建设事业蓬勃发展
• 1.1.2 我国道路交通安全现状
• 1.2 问题的提出
• 1.2.1 道路交通事故因素研究
• 1.2.2 传统道路线形设计与存在问题
• 1.2.3 考虑人机工程学的道路线形设计
• 1.2.4 视觉特性作为驾驶员研究指标的确定
• 1.3 论文研究思路和技术路线
• 1.3.1 论文研究思路
• 1.3.2 技术路线
• 1.4 论文研究内容及创新点
• 1.5 论文研究目的及意义
• 第二章 驾驶员视觉特性分析及试验视觉指标确定
• 2.1 视觉的生理学基础
• 2.2 视觉特性心理学分析
• 2.2.1 驾驶员的视觉信息加工能力
• 2.2.2 驾驶员对距离估计
• 2.2.3 驾驶员对道路地形的判断
• 2.2.4 驾驶员对车速估计
• 2.3 视觉特性的描述指标
• 2.3.1 视觉特性生理学描述指标
• 2.3.2 视觉特性心理学描述指标
• 2.4 视觉特性眼动测量记录方法
• 2.5 视觉特性国内外研究追溯
• 2.5.1 视觉特性国外研究追溯
• 2.5.2 视觉特性国内研究追溯
• 2.6 本文视觉特性描述指标的确定
• 第三章 试验设计与数据处理
• 3.1 试验设计
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试验原理
• 3.2 基本试验条件
• 3.2.1 试验道路条件
• 3.2.2 试验时间、天气条件
• 3.2.3 试验车型
• 3.2.4 试验人员
• 3.2.5 行车速度
• 3.2.6 试验设备和器材
• 3.3 试验注意事项
• 3.4 试验步骤
• 3.5 试验误差
• 3.5.1 误差来源
• 3.5.2 误差处理
• 3.6 试验数据及处理
• 3.6.1 试验原始记录数据
• 3.6.2 数据处理
• 3.7 数据处理方法
• 3.7.1 多元线性回归
• 3.7.2 主成分分析
• 3.7.3 多元非线性回归
• 第四章 试验数据分析
• 4.1 高速公路平面线形与车速、眼动关系分析
• 4.1.1 直线路段长度与车速、眼动关系分析
• 4.1.2 弯道半径与车速、眼动关系分析
• 4.2 车速对驾驶员眼动规律影响
• 4.3 道路平面线形指标、车速与眼动规律回归模型
• 4.3.1 直线路段长度、车速与眼动规律回归模型
• 4.3.2 弯道半径、车速与眼动规律回归模型
• 4.4 对平面线形指标、车速与眼动规律线性回归模型的进一步讨论
• 4.5 纵坡及弯坡组合与车速、眼动规律关系分析
• 4.5.1 纵坡与车速、驾驶员眼动规律关系
• 4.5.2 弯坡组合与车速、眼动规律关系
• 结论和建议
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢