考虑眼动特性的高速公路出口换道行为研究

摘要

出口匝道是高速公路与其他相交道路的唯一的联系纽带，也是最容易发生交通事故的路段。为改善高速公路出口路段的行车安全性，完善主动安全预防措施，研究驾驶人换道意图前后的视觉规律与车辆运动特征，本文从驾驶人因角度出发，借助D-Lab人因数据采集与分析系统开展高速公路环境下的实车试验，采集并分析了出口匝道路段驾驶人换道意图前后的眼动与车辆运行状态数据。
　　在国内外相关研究成果的基础上，从换道类型判断、换道过程划分、换道意图起始点的确定3个角度分析换道行为，结合相关研究成果初步拟定本文研究所需要的指标。在前期分析的基础上设计试验方案，并提出数据处理工具与方法以确保数据分析顺利进行。分析眼动参数与车辆运行状态指标在换道意图前后的特征与差异性，运用显著性检验筛选出换道意图前后存在差异性的眼动指标、车辆运行状态指标，为后续研究提供参数支撑。
　　研究换道意图前后驾驶人眼动规律。针对强制性换道的特点划分7部分兴趣区域，将所研究的范围包含在内。依据马尔可夫理论中的状态转移，分别对驾驶人换道前的注意力分配、换道过程的注视点转移、稳定状态下对各兴趣区域的注视概率进行研究。同时，由视点的二次转移概率对视点搜索路径进行筛选。
　　建立高速公路出口处换道模型。首先由运动学基本理论构建最小安全间距的换道模型;其次根据筛选出的指标，建立考虑眼动参数与车辆运行状态的驾驶人换道模型;最后将考虑周边车辆的最小安全间距与驾驶人换道行为相结合，运用博弈论基本方法研究驾驶人换道的可行性，建立了车辆出匝换道模型。
　　最后对本文研究内容与结论进行了总结，指出今后需进一步研究的方向。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究回顾

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 国内外研究现状总结

1．3 研究内容

2 换道行为分析与试验方案

2．1 换道行为分析

2．1．1 换道类型

2．1．2 换道过程划分

2．1．3 换道意图起始点确定

2．2 试验方案

2．2．1 试验目的

2．2．2 试验方案

2．2．3 试验平台

2．2．4 试验路段

2．2．5 试验人员

2．2．6 试验控制条件

2．2．7 试验步骤

2．3 数据处理

2．3．1 数据处理工具与方法

2．3．2 数据预处理

2．4 本章小结

3 换道意图前后眼动参数与车辆运行状态分析

3．1 基本眼动形式与车辆运行参数

3．1．1 眼动形式

3．1．2 注视与扫视的区分方法

3．1．3 车辆运行参数

3．2 注视行为分析

3．2．1 注视时间

3．2．2 注视次数

3．2．3 后视镜注视行为

3．3 扫视行为分析

3．3．1 扫视次数

3．3．2 扫视幅度

3．3．3 扫视速度

3．4 车辆运行状态分析

3．4．1 速度变异性

3．4．2 方向盘转向角

3．4．3 转向灯使用状况

3．5 本章小结

4 换道意图前后眼动规律研究

4．1 兴趣区域划分

4．1．1 兴趣区域划分相关方法

4．1．2 本文兴趣区域划分

4．2 注视转移特征

4．2．1 马尔可夫链

4．2．2 注意力分配

4．2．3 视点转移概率

4．2．4 视点搜索路径

4．3 稳定状态下视点分布

4．3．1 马尔可夫平稳分布与遍历性

4．3．2 换道意图前后注视平稳分布

4．4 本章小结

5 高速公路出口车辆换道模型

5．1 换道车辆运动特征分析

5．1．1 换道环境

5．1．2 碰撞形式

5．1．3 横向运动参数

5．2 考虑周边车辆的安全换道

5．2．1 换道车辆与当前车道后车

5．2．2 换道车辆与目标车道前车

5．2．3 换道车辆与目标车道后车

5．3 考虑眼动特性的换道行为

5．3．1 换道指标提取

5．3．2 Logistic回归分析

5．3．3 模型检验

5．4 基于博弈分析的出匝车辆强制换道模型

5．4．1 博弈行为分析

5．4．2 安全间距与时间效益下的博弈特性

5．4．3 出匝车辆强制换道模型

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 研究总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

1．攻读硕士学位期间发表的论文情况

2．攻读硕士学位期间参加的科研与项目情况