基于驾驶员心生理反应的草原公路最大直线长度研究

论文摘要

内蒙古自治区公路建设现处于迅速发展时期,内蒙古境内草原分布广阔,已建的及在建的公路不可避免要穿越草原,草原公路具有直线长,纵坡小的特点。众多事故资料显示长平直线路段存在安全隐患,草原公路直线段就是长平直线路段,因此草原公路直线段存在安全隐患。有学者分析大量事故资料后发现,许多事故表面看来是因为驾驶员失误或粗心大意造成,但深究其原因就会发现事故的发生是由于事故地点周围的道路线形对驾驶员的心生理产生不良影响而造成的。交通工程心理学道路线形设计新理论以用路者的心生理反应特征作为道路线形设计的理论基础,力求设计的线形满足用路者的心生理需求。将线形设计新理论应用到草原公路的建设上,在一定程度上会降低草原公路的安全隐患,改善草原公路的交通安全状况。基于此,本文从驾驶员心生理反应的角度研究草原公路直线问题,力求设计的草原公路最大直线长度符合驾驶员的心生理需求。草原地区景观单调,颜色单一,草原公路线形单调,由交通工程心理学可知,驾驶员在这种单调的环境中很容易分散注意力,放松警惕,久而产生疲倦感。驾驶员的这种精神状态能引起其特定生理指标的变化,如心率变异、眨眼频率等。应用特定的仪器将这些生理指标的变化测量出来,就可以建立草原公路直线长度与驾驶员生理指标相关性的模型,进而得出符合驾驶员心生理需求的草原公路最大直线长度。本文进行了实驾实验和室内模拟实验,应用交通工程心理学和医学的相关知识,采用定性与定量相结合的方法从驾驶员心生理反应的角度研究草原公路最大直线长度问题。实驾实验验证了交通工程心理学提出的驾驶员在草原公路上容易分散注意力和放松警惕的观点。室内模拟实验数据分析成果如下:驾驶员在模拟草原公路行驶时心率、SDNN、SDSD、NN50、PNN50、平均眨眼频率的变化趋势;驾驶员在模拟草原公路直线段与曲线段行驶时心率、SDNN、SDSD、NN50、PNN50、平均眨眼频率变化趋势的差异;建立了草原公路直线长度与驾驶员心率、SDNN、SDSD、PNN50相关性的模型;根据所建模型及微分学知识,得出符合驾驶员心生理需求的草原公路最大直线长度为5.17km。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题的提出
• 1.2.1 事故原因分析
• 1.2.2 道路线形设计新理论
• 1.2.3 提出问题
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内外研究驾驶员心生理反应与道路线形关系的现状
• 1.3.2 国内外关于公路直线段的研究现状
• 1.3.3 国内外研究现状分析
• 1.4 研究思路和研究内容
• 1.4.1 研究思路和目的
• 1.4.2 研究内容
• 2 直线的特点及长度限制
• 2.1 直线的特点
• 2.2 直线的长度限制
• 2.2.1 直线的最大长度
• 2.2.2 直线的最小长度
• 2.2.3 各国直线长度在路线总长度中的比例
• 2.3 小结
• 3 驾驶员信息处理与心生理指标
• 3.1 驾驶员信息处理过程
• 3.2 注意
• 3.2.1 注意的定义
• 3.2.2 注意的生理机制
• 3.2.3 注意的品质
• 3.3 驾驶员生理指标
• 3.3.1 生理指标的选定
• 3.3.2 心率
• 3.3.3 心率变异
• 3.3.4 眨眼频率
• 3.4 小结
• 4 实驾实验
• 4.1 实验介绍
• 4.1.1 实验目的及思路
• 4.1.2 实验路段简介
• 4.1.3 实验时间及天气情况
• 4.1.4 实验设备及其用法
• 4.1.5 实验驾驶员
• 4.1.6 实验准备及方法
• 4.2 实验数据处理与分析
• 4.2.1 数据处理
• 4.2.2 实验数据分析
• 4.3 结论
• 4.4 小结
• 5 室内模拟实验
• 5.1 室内模拟实验可行性分析、目的及设计
• 5.1.1 实验可行性分析及目的
• 5.1.2 实验设计
• 5.2 实验设备、驾驶员以及实验准备工作
• 5.2.1 实验设备及驾驶员
• 5.2.2 室内模拟实验的准备工作
• 5.3 实验步骤
• 5.4 实验数据
• 5.4.1 实验数据采集及导出
• 5.4.2 数据处理思路
• 5.5 误差分析
• 5.5.1 误差来源
• 5.5.2 误差处理
• 5.6 小结
• 6 室内模拟实验成果
• 6.1 驾驶员在模拟草原公路行驶时心生理反应
• 6.1.1 驾驶员在模拟草原公路行驶时心率变化
• 6.1.2 驾驶员在模拟草原公路行驶时心率变异指标的变化
• 6.1.3 驾驶员在模拟草原公路行驶时眨眼频率的变化
• 6.1.4 驾驶员在模拟草原公路行驶时心率变异指标的聚类分析
• 6.2 驾驶员在模拟草原公路直线段与曲线段行驶时心生理反应的差异
• 6.2.1 驾驶员在模拟草原公路直线段与曲线段行驶时心率对比
• 6.2.2 驾驶员在模拟草原公路直线段与曲线段行驶时心率变异指标对比
• 6.2.3 驾驶员在模拟草原公路直线段与曲线段行驶时眨眼频率对比
• 6.3 草原公路直线长度与驾驶员心率、心率变异指标的回归模型
• 6.3.1 回归分析简介
• 6.3.2 草原公路直线长度与心率的回归模型
• 6.3.3 草原公路直线长度与 SDNN 的回归模型
• 6.3.4 草原公路直线长度与 SDSD 的回归模型
• 6.3.5 草原公路直线长度与 PNN50 的回归模型
• 6.4 符合驾驶员心生理需求的草原公路最大直线长度
• 6.5 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介