考虑驾驶人可视路表面积的高速公路小客车运行速度预测模型研究

摘要

近年来，中国在高速公路建设领域取得了突破性的进展，但与此同时交通安全问题也日益严峻。在诸多威胁交通安全以及诱发交通事故的因素中，道路线形设计的合理性对其影响较大。道路线形一方面要保证车辆能够正常行驶，另一方面还得注重线形的连续性、均衡性以及协调性，以保障行车安全。国内外现行的道路线形安全评价方法一般均是采用类似中国《公路项目安全性评价规范》中的相关方法进行评价，而该评价系统中最为核心的内容就是车辆运行速度的确定。
　　高速公路上80％的信息是通过视觉的方式传递给驾驶人的，经驾驶人中枢神经系统分析判断后作出相应的控速行为决策，以维持车辆持续安全的行驶。因此，本文从驾驶人视觉的基础理论出发，借助UC-WIN/ROAD仿真软件辅助分析，提出了能够综合反应道路平、纵、横参数指标的驾驶人可视路表面积的概念，并依据驾驶人可视路表面积来研究小客车运行速度的特征规律。
　　本文以像素点作为衡量驾驶人视野图像中路表面积大小的基本度量单位，以驾驶人可视路表面积为评价指标，综合考虑道路平面、纵断面和横断面对小客车运行速度的影响。首先在试验阶段通过集视频采集技术、GPS定位技术、高精度车速拾取技术于一体的多功能数据采集仪记录驾驶人视野图像及车速等信息。随后对采集的单帧彩色视野图像运用线性变换法进行灰度化处理，得到灰度视野图像，再通过像素点灰度值的不连续性和相似性编写改进的Otsu算法对灰度图像进行路表和背景二值化分割，得到二值图像，最后基于像素行扫描算法从下往上逐行扫描二值图像提取驾驶人可视路表面积。然后利用SPSS软件对驾驶人可视路表面积与运行速度的相关性分别进行散点图定性分析、Pearson，Kendall和Spearman定量分析，并建立二者之间的数学关系。
　　本文最后通过实例论证分析，对模型的预测值与验证路段实测值进行比较，验证了预测模型的准确性、可靠性以及有效性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 本课题研究现状和问题

1.3 本文主要研究内容

1.4 具体研究技术路线

第二章 驾驶人可视路表面积与控速行为关系研究

2.1 驾驶人视觉

2.2 驾驶人可视路表面积

2.3 驾驶人可视路表面积与控速行为关系分析

2.4 本章小结

第三章 驾驶人视野图像获取与可视路表面积提取技术

3.1 试验设计

3.2 数据筛选原则

3.3 驾驶人可视路表面积提取

3.4 本章小结

第四章 高速公路小客车运行速度预测模型的建立

4.1 实车试验数据

4.2 可视路表面积与车辆运行速度相关性分析

4.3 高速公路小客车运行速度预测模型建立

4.4 本章小结

第五章 高速公路小客车运行速度预测模型实例验证

5.1 实例验证路段的选取

5.2 预测模型的对比分析

5.3 误差原因分析

5.4 本章小结

结论与展望

主要研究结论

论文创新点

建议与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢