發(fā)布時(shí)間：2016-08-20 06:10

第一章  緒論 

1.1  研究背景 
近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國交通運(yùn)輸業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，特別是道路交通方面，全國公路里程、機(jī)動(dòng)車保有量等連續(xù)多年保持增長，給人民的生活帶來了巨大的方便。但道路交通蓬勃發(fā)展的背后，隨之而來的卻是道路交通安全事故頻發(fā)等現(xiàn)象，全國每年由交通安全事故造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失慘重。近幾年我國年道路交通安全事故數(shù)量雖呈下降趨勢(shì)，但仍是世界上每年發(fā)生交通事故最多的國家之一（圖 1-1），年交通事故死亡人數(shù)更是連續(xù)十幾年居世界第一[1]�？梢姡�當(dāng)前我國道路交通安全形勢(shì)仍然非常嚴(yán)峻，從各方面入手深入挖掘交通安全事故頻發(fā)的根本原因，進(jìn)而有針對(duì)性地采取措施以減輕交通安全問題帶來的負(fù)面影響，已成為當(dāng)務(wù)之急。 道路交通系統(tǒng)由人、車、道路環(huán)境等要素構(gòu)成，各要素間的關(guān)系如圖 2-1所示。駕駛?cè)笋{駛車輛行駛的過程中，不斷地獲取道路環(huán)境信息及車輛行駛狀態(tài)信息，并以這些信息為依據(jù)，做出如何調(diào)整車輛行駛狀態(tài)的相應(yīng)決策，繼而操縱車輛產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，車輛的運(yùn)動(dòng)又會(huì)不斷地改變道路環(huán)境，使駕駛?cè)瞬粩喃@取新的道路環(huán)境信息及車輛行駛狀態(tài)信息，重復(fù)以上過程。因此，道路交通系統(tǒng)是典型的閉環(huán)系統(tǒng)，交通安全是系統(tǒng)中各要素相互協(xié)調(diào)、和諧統(tǒng)一的結(jié)果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分的安全事故的確并非僅由道路交通系統(tǒng)中的某一要素所致，而往往是多個(gè)要素共同作用所導(dǎo)致的結(jié)果。其中，道路環(huán)境要素直接向駕駛?cè)颂峁┬畔⒉⒂绊戱{駛?cè)藳Q策，因此作為可能影響駕駛?cè)说鸟{駛行為、精神狀態(tài)進(jìn)而誘發(fā)道路交通安全事故的根本原因，道路環(huán)境對(duì)交通安全的影響不容忽視。 
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1.2  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 
早期關(guān)于道路景觀與交通安全相關(guān)性的研究主要是從道路美學(xué)、環(huán)境心理學(xué)的角度開展的。1976 年，Wohlwill J F[2]提出景觀對(duì)處在其中的人產(chǎn)生的信息輸入存在一種最優(yōu)的輸入量，該輸入量使得人們不會(huì)由于信息量過多或過少而產(chǎn)生壓抑或厭煩的情緒。后來，研究者通過分析交通安全事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)證實(shí)了道路景觀與交通安全的相關(guān)性。Naderi J R 與 Bahar G  B[3]對(duì)比交通安全事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，行人過街處的事故發(fā)生頻率及嚴(yán)重程度在景觀改善后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。Mok J H 等[4]通過分析致死事故率，得出景觀改善后的道路的安全性顯著高于景觀改善前的結(jié)論。為進(jìn)一步研究道路景觀改善前后道路安全狀況的變化，Mok  J  H 等[5]又對(duì)美國德克薩斯州的 61 條城市干線及州際高速景觀路段進(jìn)行了研究，結(jié)果表明 10 條數(shù)據(jù)較完整路段的車禍率在道路景觀得到改善后有了顯著下降，以上均證實(shí)了作為道路交通系統(tǒng)中基礎(chǔ)設(shè)施，道路環(huán)境對(duì)交通安全確實(shí)有重要影響。 國內(nèi)相關(guān)研究從上世紀(jì) 80 年代開始。1981 年，王清池[6]從駕駛?cè)伺c乘客的角度出發(fā)，將其視野中的道路及周圍環(huán)境定義為公路景觀，將為了造成既有利于安全行車又具有優(yōu)美景象而進(jìn)行的安排稱為公路景觀設(shè)計(jì)。公路景觀設(shè)計(jì)主要包括的內(nèi)容之一就是交通設(shè)施如何誘導(dǎo)行車，使行車輕松，具有安全感。研究者熊廣忠在這方面進(jìn)行過許多工作，1984 年，他通過對(duì)用路者動(dòng)視覺特性的分析，研究如何應(yīng)用動(dòng)視覺原理探索城市道路與視覺環(huán)境一體化的設(shè)計(jì)方法[7]。1995 年，他又通過計(jì)算研究了不通車速下公路綠化的栽植問題，對(duì)綠化距外側(cè)車道最小距離、縱向綠化間距等公路綠化應(yīng)用方面的問題進(jìn)行了探討[8]。 
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第二章  實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ) 

2.1  駕駛模擬的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展使得駕駛模擬成為可能并逐漸得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建看似真實(shí)的虛擬環(huán)境，參與者可通過眼、耳、手等感覺器官從視覺、聽覺、觸覺等各個(gè)角度直觀且自然地感知虛擬環(huán)境，產(chǎn)生身臨其境地參與到該環(huán)境中的感受；參與者的眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)、身體動(dòng)作等對(duì)該環(huán)境做出反應(yīng)的人體行為會(huì)通過傳感裝置輸入計(jì)算機(jī)并被處理成相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入虛擬環(huán)境，計(jì)算機(jī)控制虛擬環(huán)境對(duì)這些行為做出實(shí)時(shí)響應(yīng)，再反饋到用戶的感覺器官，使之產(chǎn)生交互式的沉浸于該環(huán)境中的感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最初是應(yīng)用于駕駛模擬中的航空駕駛訓(xùn)練領(lǐng)域，后來才逐漸應(yīng)用于汽車駕駛模擬。通過計(jì)算機(jī)創(chuàng)建車輛行駛過程的虛擬場(chǎng)景、音效等環(huán)境效果以及車身運(yùn)動(dòng)效果，使駕駛?cè)水a(chǎn)生實(shí)車駕駛的感受，并根據(jù)虛擬環(huán)境提供的信息進(jìn)行駕駛操作，，使車輛行駛狀態(tài)改變并作用于虛擬環(huán)境，從而構(gòu)成由人、車及虛擬環(huán)境組成的閉環(huán)系統(tǒng)，使駕駛?cè)伺c虛擬環(huán)境間產(chǎn)生交互作用。 汽車駕駛模擬儀器出現(xiàn)初期的主要功能是用于對(duì)新駕駛?cè)诉M(jìn)行駕駛訓(xùn)練，后來逐步研發(fā)出用于汽車相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、道路交通系統(tǒng)交通特性研究的研究型汽車駕駛模擬器，其應(yīng)用已成為國內(nèi)外研究道路交通問題的重要發(fā)展方向。
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2.2  駕駛行為表征指標(biāo) 
駕駛行為是一個(gè)多維度的概念，即縱向與橫向駕駛參數(shù)的綜合[33]。縱向維度主要反映了駕駛?cè)丝刂栖囁俚那闆r。在諸多文獻(xiàn)涉及的速度相關(guān)參數(shù)中，平均速度是最常用于衡量駕駛安全的數(shù)據(jù)，這主要是由于平均速度的增加會(huì)導(dǎo)致事故風(fēng)險(xiǎn)與嚴(yán)重程度的增加。除平均速度外，縱向加速度和減速度的標(biāo)準(zhǔn)差也是運(yùn)用較普遍的駕駛行為指標(biāo)，因?yàn)樗鼈儽硎玖笋{駛?cè)丝刂扑俣茸兓�的程度，一旦駕駛?cè)送蝗桓淖冘囁�，原本同質(zhì)的交通流被打亂，其它車輛駕駛?cè)朔磻?yīng)不及很可能導(dǎo)致發(fā)生追尾的風(fēng)險(xiǎn)增加[34]。 駕駛行為的橫向維度主要與控制車輛行駛在車道內(nèi)的水平位置有關(guān)，因?yàn)槲幢３州^一致的車道位置是車輛駛離道路和迎頭相撞事故的主要原因之一[33]。橫向維度中最重要的概念是“橫向位置”，其定義是車輛的縱向軸線相對(duì)于縱向道路參考系的位置。另外橫向位置的變化常用于描述安全相關(guān)的駕駛行為變化，而橫向位置的標(biāo)準(zhǔn)差（SDLP）也常被用于作為橫向軌跡控制的指標(biāo)。此外，SDLP 還是對(duì)駕駛?cè)藸顟B(tài)受精神負(fù)荷及各種藥物影響較敏感的測(cè)量量[35,36]。 駕駛?cè)藢?duì)駕駛模擬儀器方向盤、踏板等的操作幅度也能夠被大部分駕駛模擬儀器記錄下來，Antonson  H 等證實(shí)精神放松的駕駛?cè)瞬粫?huì)像在有壓力的狀態(tài)下那樣頻繁地抓握方向盤，據(jù)此將駕駛?cè)俗�、右或雙手抓握方向盤的頻率記錄為指標(biāo)[37]。Thiffault  P 等認(rèn)為正常狀態(tài)下駕駛?cè)艘坏┯^察到道路線形變化便會(huì)通過小幅度的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)車輛行駛方向以適應(yīng)道路線形，而警覺度較低的駕駛?cè)藢?duì)道路線形的反應(yīng)不如正常狀態(tài)下迅速和準(zhǔn)確，因此轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的幅度會(huì)相對(duì)更大，據(jù)此將方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)幅度均值、大幅轉(zhuǎn)動(dòng)頻率以及轉(zhuǎn)動(dòng)幅度標(biāo)準(zhǔn)差作為駕駛行為表征指標(biāo)[38]。Wierwille W W， Gutmann J C 也將單次方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于 6°的頻率作為指標(biāo)[39]，還有研究者將高頻的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)操作作為指標(biāo)之一[40]。 
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第三章  道路景觀因素對(duì)駕駛?cè)擞绊懛治鰧?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ....... 13 
3.1  實(shí)驗(yàn)儀器 .......... 13 
3.1.1  駕駛模擬器·套裝軟件系統(tǒng) ..... 13 
3.1.2  face LAB 車載式汽車眼動(dòng)儀 ..... 13 
3.2  實(shí)驗(yàn)對(duì)象 .......... 15 
3.3  實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) .......... 15 
3.3.1  道路景觀因素選取 ..... 15 
3.3.2  道路景觀因素水平選取 ......... 16 
3.3.3  實(shí)驗(yàn)道路設(shè)計(jì) ......... 18 
3.4  實(shí)驗(yàn)流程 .......... 19 
第四章  道路景觀因素對(duì)駕駛行為影響分析 ..... 21 
4.1  道路景觀因素對(duì)駕駛行為表征指標(biāo)的影響 ...... 21 
4.2  道路景觀因素對(duì)駕駛穩(wěn)定性的影響 .... 27 
4.2.1  道路景觀因素對(duì)熟練駕駛?cè)笋{駛穩(wěn)定性的影響 ..... 28 
4.2.2  道路景觀因素對(duì)非熟練駕駛?cè)笋{駛穩(wěn)定性的影響 ........... 30
第五章  道路景觀因素對(duì)眼動(dòng)行為影響分析 ..... 33 
5.1  不同道路景觀因素水平下的注視行為特征 ...... 33 
5.2  不同道路景觀因素水平下的眨眼行為特征 ...... 38 

第五章  道路景觀因素對(duì)眼動(dòng)行為影響分析 

眼動(dòng)行為這一指標(biāo)類型能夠表征駕駛?cè)藛拘阉�平、困倦程度、注意力集中度等，�?duì)駕駛?cè)搜蹌?dòng)行為進(jìn)行研究分析，有助于揭示駕駛?cè)藦牡缆翻h(huán)境中獲取信息的過程和規(guī)律，并能夠幫助研究者更深入地理解駕駛?cè)说鸟{駛行為。

5.1  不同道路景觀因素水平下的注視行為特征 

駕駛車輛行進(jìn)的過程中，駕駛?cè)诵枰�不斷地獲取道路及其環(huán)境信息以對(duì)車輛行駛狀態(tài)做出調(diào)整，而這些信息主要是通過注視獲得的，因此注視行為是駕駛車輛時(shí)駕駛?cè)搜劬Φ淖钪饕�行為，注視是駕駛?cè)双@得信息的最主要途徑，本文也將著重關(guān)注駕駛?cè)说淖⒁曅袨樘卣鳌Ｗ⒁朁c(diǎn)數(shù)量越多表明駕駛?cè)怂�需處理的信息量越大。雖然每個(gè)實(shí)驗(yàn)路段的長度相同，但每個(gè)路段的駕駛時(shí)長因駕駛速度的不同而有所差異，因此參考相關(guān)文獻(xiàn)[46]，此處選取每分鐘內(nèi)的注視點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行分析，兩類駕駛?cè)嗽诟饕蛩厮�平的�?shí)驗(yàn)路段場(chǎng)景下平均每分鐘內(nèi)的注視點(diǎn)數(shù)量如下圖 5-1 所示。 表 5-1 反映了兩類駕駛?cè)似骄�每分鐘�?nèi)注視點(diǎn)數(shù)量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差的差異，可以看出，熟練駕駛?cè)似骄�每分鐘�?nèi)的注視點(diǎn)數(shù)量均值明顯大于非熟練駕駛?cè)耍�這表明熟練駕駛?cè)藦漠?dāng)前所處的道路環(huán)境中提取更多的信息相對(duì)更多，他們更懂得通過更多的注視來幫助自己做出下一步如何調(diào)整車輛狀態(tài)的決策，且相對(duì)較小的標(biāo)準(zhǔn)差表明他們受道路景觀環(huán)境變化的影響較小。 

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總結(jié)

道路環(huán)境是道路交通系統(tǒng)的要素之一，作為道路環(huán)境的主要組成部分，道路景觀兼具美化道路環(huán)境和保障交通安全的功能，且保障道路交通安全是道路景觀設(shè)計(jì)的前提。道路景觀與普通景觀最大的區(qū)別即其“動(dòng)態(tài)性”，但目前的道路景觀設(shè)計(jì)工作中普遍存在方案表現(xiàn)形式落后、動(dòng)態(tài)體驗(yàn)失真、缺乏針對(duì)道路景觀尺度的研究、無法定量評(píng)價(jià)等問題。針對(duì)以上問題，本文設(shè)計(jì)開展駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，分析道路景觀因素的不同水平是否對(duì)駕駛行為產(chǎn)生顯著影響，比較不同道路景觀因素水平下駕駛?cè)说鸟{駛穩(wěn)定性，探究不同的景觀因素水平對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬�集中程度、精神狀態(tài)等帶來的影響。本文所做工作及研究結(jié)果總結(jié)如下： 
1) 設(shè)計(jì)開展駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，利用駕駛模擬儀器及眼動(dòng)儀，采集熟練、非熟練兩類駕駛?cè)嗽诘缆肪坝^五個(gè)因素不同水平下的駕駛行為、眼動(dòng)行為數(shù)據(jù)，并在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置口頭問答環(huán)節(jié)，以獲取駕駛?cè)藢?duì)道路景觀的感受。駕駛模擬實(shí)驗(yàn)的定量數(shù)據(jù)與口頭提問的定性數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行分析的研究方法取得了良好的效果，駕駛行為、眼動(dòng)行為數(shù)據(jù)與口頭問答信息互相得以印證。 
2) 方差分析結(jié)果表明，道路景觀色彩、株距、冠幅、高度、路邊距因素的不同水平對(duì)駕駛?cè)笋{駛車輛的速度均值、橫向位置均值均有不同程度的影響。當(dāng)?shù)缆肪坝^設(shè)計(jì)不利于駕駛?cè)思皶r(shí)發(fā)現(xiàn)道路情況或連續(xù)長距離含有造成視覺不適與心理壓力的道路景觀時(shí)，駕駛?cè)丝赡懿扇�減緩行車速度、接近該方向道路行車道中央等行為；當(dāng)?shù)缆肪坝^尺度過小或刺激頻率過低時(shí)，可能導(dǎo)致駕駛?cè)藢?duì)速度和橫向位置的控制減弱，產(chǎn)生安全隱患。因此，只有合理的道路景觀尺度設(shè)計(jì)才能保障駕駛?cè)藢?duì)速度、橫向位置等的良好控制。 
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參考文獻(xiàn)(略)

本文編號(hào)：98576