文摘

真实的驾驶实验进行的”部分G4217 Rong-Chang高速公路位于四川调查司机的瞳孔直径的影响规律在山区高速公路隧道群。驾驶员的眼动数据收集,瞳孔直径的比例变量(PPDV)用作视觉特征指数。分析司机的整体改变PPDV实验部分证明了PPDV隧道组不同nontunnel部分和单隧道之间的显著部分。随后,PPDV司机和一个相关的模型之间的连接区长度隧道成立,其可靠性评估,顺利获得突变值突变理论的基础。此后,隧道组定义标准基于驾驶员的视觉效果。six-zone方法被设计为隧道集团的分析,结果显示,不同的区域在隧道集团对PPDV的司机有不同的影响。结果显示,不同地区的隧道集团对PPDV的司机有不同的影响。此外,照明设施应设置过渡的出口部分隧道。司机是负相关的PPDV连接隧道区组的长度,和100米是推荐的安全隧道的连接区长度阈值组。

1。介绍

与中国的扩张偏远山区高速公路,山区高速公路的程度已经大大增加了。此外,对山区高速公路隧道部分的比例增加,导致出现危险的部分(如连续隧道甚至multitunnel集团部分1]。极端气候,安全设施不满意,和大量的隧道部分在山区交通安全更危险。在隧道群,司机在短时间内多次进出隧道,和频繁的光照强度的变化导致重复光明与黑暗之间的视觉适应过程对司机灯饰。它导致“黑与白洞”效果和司机的可见性的恶化。这严重干扰司机获取信息的可见性驾驶任务,从而有严重负面影响车辆的安全运行2]。

重复和快速光环境的变化要求司机驾驶环境有广泛的适应性,在隧道带来更具挑战性的驾驶环境组织(3]。此外,一个长时间的封闭和狭窄的驾驶环境导致安全风险由于不确定的连续的心理和生理压力下驾驶行为驱动(4,5]。赵et al。3,6)发现,隧道内的可见性和车辆速度明显不同于单一隧道及隧道群段。

先前的研究已经表明,连接段隧道集团内产生重大影响驾驶性能(7]。此外,隧道集团的风险程度是高于单一隧道,和隧道组的平均碰撞率(每百万VKT 1.72) [8]大于单隧道(每百万VKT 0.51) [9),这表明隧道集团的风险高于单一的隧道。王等人。8)使用的分类和回归树(CART)模型来研究四个因素的影响,即高速公路对齐,驾驶行为、车辆特征,和环境,伤害事故的严重性。他们发现,驾驶行为(即。,human factor) was the most critical determinant of the injury severity of crashes on mountainous freeways. Since there exists a significant difference among the driving environment of the single and group tunnels; therefore, it is essential to conduct an in-depth research on how group tunnels sections affect drivers’ behavior.

首先,隧道群的定义应该澄清。目前,隧道组可用(没有具体的定义标准10),尽管相关研究进行了。研究集中在隧道通风和照明7),交通安全(10),消防安全11],车道保持长度和对齐,照明适应过程(12)等。杨和郭13)隧道集团定义为两个或两个以上的隧道的空间小于1000米。仍缺乏研究隧道群的定义从驾驶员的生理特点的角度。因此,本研究提出了一个新的定义基于瞳孔直径隧道集团的司机。

其次,没有许多隧道集团在过去由于不成熟的隧道施工技术。最近十年以来,出现了许多隧道集团在山区由于开发建设技术。在过去,司机的视觉特征的研究更关注超长隧道(14)和其他隧道等特殊部分入口和出口部分(15]。王等人。16]研究了司机的视觉特征在不同半径和光学隧道病害状况,他们发现,隧道半径越小,越集中注视点的曲线。除此之外,一些研究已经进行了探讨隧道交通安全(17- - - - - -19]。佩尔韦兹·et al。20.]seven-zone分析法用于分析高速公路长隧道的安全事故,首先和结果表明,碰撞加息的入口区域,然后在中期减少,并增加在出口区,有明显差异的原因事故在上述三个地区。同样,佩尔韦兹·et al。21)也采取了six-zone分析方法分析高速公路的事故特征单隧道不同长度。荣格和秦22)已经证实定量策略建议通过随机KMOLIT与森林有关的二项回归数据驱动方法。尽管如此,只有少数研究集中在隧道组驾驶员的视觉特征。这些研究主要集中在隧道组织事故分布特征不同的隧道群段(23),形态学统计(8),出口和入口的安全(3,24,25),和隧道集团的安全评价部分(7]。从上面可以看出,只有很少的研究一直在进行卡车司机人为因素的影响,和大多数的研究对象单一隧道组。单个隧道组被定义为只有一个隧道集团组成的几个单隧道路段而不是几个不同的隧道这样的组织在实验路段。

在这项研究中,缩小上述研究空白和考虑司机驾驶安全的重要性,”部分的G4217 Rong-Chang高速公路(高速公路”),多个隧道组,作为真实路面的基础实验,并采用数理统计方法进行数据分析和比较。本研究提出了一种隧道集团基于驾驶行为的定义和法律调查影响隧道集团的司机的可见性使用几个山区高速公路交通安全设施的建立提供参考和隧道群交通管理的部分。

2。材料和方法

2.1。实验路段

真实的驾驶实验在白天从11月12日到14日,2020年。所选路段为本研究的一部分”高速公路69.97公里长度位于四川省,中国。实验路段的四车道的双车道,和设计速度是80公里/小时。根据公路隧道设计规范部分(JTG / T d70/2 - 2014) [26),中国公路隧道可分为以下四类:短隧道(l< 500)、中隧道(≤500米l(1000 < 1000),隧道≤l(< 3000),特长隧道l> 3000)。有18个隧道试验路段,包括四个简短的隧道,十长隧道,和四个特长隧道。隧道的长度占54.6%的试验路段。总结了隧道间距的分布表1和隧道分布如图1。

表1
隧道的分布。

图1
隧道分布在实验部分。
2.2。实验司机和车辆

三个健康的司机没有驾驶体验”高速公路,没有重大事故经验,和10年以上的驾驶经验选择眼动数据收集,如图2。参与者把他们的车辆在实验段先后在相同的驾驶条件下,司机并没有遭受疲劳实验期间或喝酒。研究人员被分配到记录主要的道路状况和分布结构。四轴的卡车被选为实验模型。


图2
实验司机和车辆。
2.3。实验仪器

智能眼睛无触点眼动跟踪与一组60赫兹的频率作为主要数据采集设备记录驾驶员的眼动数据,如瞳孔直径、眼睑,固定,扫视,闪烁。此外,车辆配备了一个车载动捕捉相机,和一个场景摄像机记录的车外沿道路驾驶环境。

2.4。实验指标

驾驶环境中,最显著的区别之间的隧道部分和nontunnel部分光环境的变化的担忧,而隧道集团之间的部分和一个隧道部分光的重复变化的担忧。司机进入和退出通道反复在很短的时间内,和司机经验明暗适应的过程(27]。司机展品的瞳孔变化最敏感的和直观的反映了隧道之间的反复变化的驾驶环境。因为司机之间的差异,瞳孔直径在这项研究中被用来作为实验指标。之前相关研究的基础上(28),静态的瞳孔直径的司机被用作参考价值,而瞳孔直径的比例变量(PPDV)作为学生改变指标。所示的计算PPDV以下方程: 在哪里 的基线值是司机的瞳孔直径(毫米) 是司机开车时的瞳孔直径在时间吗 (毫米), 时间间隔(s)。

因为驾驶环境实验通常是相同的,瞳孔直径的百分比加权平均变量的三个司机被用于分析。 在哪里 是司机瞳孔直径的百分比加权平均数变量(毫米) PPDV时间吗 (毫米), 是司机的数量。

3所示。结果

3.1。数据

瞳孔直径的三个司机在静态测量,和算术平均值作为瞳孔直径的参考价值。PPDV计算根据方程(1)和(2),平均值为每1 s的特征点。为了保证数据的有效性,瞳孔直径跟踪质量数据,由眼动跟踪,值小于0.5,被移除28,29日]。

之前报道的基础上研究[30.),实验部分初步分为三个类别,按照不同的隧道间距如下:(1)连续隧道部分,其中包括两个或两个以上的隧道的间隔少于1000米;(2)单一隧道部分,由一个独立的隧道的间隔超过1000来自其他隧道;(3)nontunnel部分,包括实验路段的其余部分。Kolmogorov-Smirnov测试结果PPDV的司机在路的三个小节将展示在表2。

表2
Kolmogorov-Smirnov部分测试结果对三种类型的道路。

试验结果表明,该PPDV nontunnel和连续隧道部分近似符合正态分布,而在单隧道部分PPDV符合正态分布 。Grubbs测试方法被用来屏幕和消除异常值的PPDV三个部分;结果nontunnel部分如图3。本试验方法适用于上肢,下肢,和双边情况。示例数据处理的绝对值,Grubbs上情况测试采用消除异常值在这个研究。


图3
测试的结果Grubbs (nontunnel部分)。

实验持续了超过60分钟,为了演示PPDV整体变化,特征点的平均值作为每10年代获得的总体分布PPDV在测试部分进行分析,如图4。


图4
PPDV的总体变化分布。

单向方差分析(方差分析)上执行的PPDV三个部分。连续隧道从nontunnel部分表现出显著差异,单一的隧道部分,显示在图5。


图5
单向方差分析三个不同的部分。

它可以观察到从数据4和5PPDV表现出不同的特征在不同的部分,如下:(1)在nontunnel部分,PPDV均值为16.70%,而标准差为15.56%,最小的三个部分中,表明分布比例是最稳定的司机驾驶时nontunnel部分。(2)在连续隧道部分,司机的平均PPDV达到40.69%,而标准差为24.66%,这是最大的在三个不同的部分,表明当司机开车在连续隧道部分,比例分布不均匀,波动明显。(3)在单通道部分,PPDV平均为28.57%,而标准差为18.38%,这表明虽然司机瞳孔直径波动的价格相比nontunnel部分隧道开车时在单个部分,这是更稳定而连续的隧道部分。

不同的变异特征的原因如下:(1)nontunnel部分是在一个自然的驾驶环境和持续的高照度,心理压力较低和稳定的瞳孔直径的百分比分布变量(4]。(2)在连续隧道部分,光照的突然变化在隧道的入口和出口以及重复发生不同的隧道直接影响驾驶员的生理变化31日,32];因此,司机的心理压力增加,导致不稳定和大波动PPDV的分布。(3)在单通道部分,虽然有一个突然的变化在照明在隧道的入口和出口,没有重复改变照明(32]。因此,尽管PPDV的分布在这一节中并不稳定,相应指标的波动水平低于连续隧道部分。

3.2。分类和影响范围的隧道组根据司机的视野
3.2.1之上。基于驾驶员视觉隧道的分类组

如图4,当两个隧道之间的距离比较短,司机的PPDV两隧道之间总是保持在水平隧道的驾驶环境。两隧道之间的距离比较长时,司机的PPDV逐渐减少,不再表现出隧道部分特征。

描述客观PPDV和隧道间距之间的关系,进行非线性曲线拟合分析两种,如图6。方差分析的结果提出了在桌子上3。


图6
PPDV和隧道间距之间的关系。
表3
模型的方差分析结果PPDV和隧道间距之间的关系。

PPDV之间的拟合曲线的评价系数和距离之间的隧道R2= 0.9656, ,表现出良好的拟合程度和可靠性高。两者之间的关系可以表示如下: 在哪里 的百分比加权平均数PPDV(毫米)和 是隧道间距(m)。

根据上述分析,nontunnel有明显差异,连续隧道,隧道和单部分,这可能代表了正常行驶条件下改变PPDV开车时在nontunnel部分。隧道间距的确定阈值作为隧道集团标准的分类,有必要选择一个突然的特征值(33从nontunnel部分)的临界值三个部分。换句话说,这个值是用来区分是否司机在开车时连续或单隧道部分在测试区。如果PPDV高于突然改变值,司机可能被认为是一个连续或单隧道部分;否则,司机可以被认为是nontunnel部分。根据图6与方程(3),是一个单调函数关系模型函数,和相应的拐点值不能获得。考虑到危险的行为适应部分nontunnel部分中开车时,司机对外界做出反应,因为路边环境的变化或调整,从而导致PPDV突然改变。因此,小学生的累积频率统计信息质量比例的司机开车在nontunnel部分测定,并结合突变理论,特征值计算。的百分比分布PPDV nontunnel部分在图中进行了描述7。


图7
比例分配PPDV nontunnel节。

基于工作的刘et al。29日),图7分析了利用塞曼心跳模型。如图7,有一个光滑的突变点。突变点的对应值是22.27%,这是司机在nontunnel部分的特征值。该值反映了临界值的PPDV百分比波动nontunnel部分连续隧道部分,这可以作为一般路段的参考价值。22.27%的值替换成回归的关系模型。相应的临界值的隧道间距是697.14米,这是四舍五入到700米。

因此,隧道组定义标准基于瞳孔变化三个或更多的司机是相邻隧道时应视为一群隧道之间的间距小于700米。

在这项研究中,实验进行隧道被分成组根据前面的定义中指定的标准,和这项研究的结果发表在表4。

表4
隧道集团部门。
3.2.2。分析影响隧道群的范围

隧道影响可见度指标的司机在进入隧道,它持续了一些距离隧道的出口(14,34]。因此,它是必要的,以确定影响范围的隧道组在这个研究。

图8显示司机的PPDV分布在第一个隧道入口部分和最后tunnel-exit部分的四个隧道组。

(一)
(一)
(b)
(b)
图8
分析影响隧道群的范围。(一)入口隧道不同的组。(b)隧道出口不同的组。

图8说明以下几点:(1)开车前到隧道集团,司机开始超过光滑的PPDV突变值并展出一个缓慢增长的趋势,直到开到隧道群,当PPDV急剧增加。此后,范围是相对稳定和增长保持在高水平一段后进入隧道集团。分析结果表明,当他们看到司机的心理压力增加隧道集团标志和结构。因此,司机的PPDV慢慢增加当司机不开车进隧道集团。开车时进入隧道,隧道环境的差异导致PPDV突然增加。开车到隧道集团秒之后,司机驾驶环境适应,PPDV表现出一个相对稳定的状态,这是高于光滑突变值。(2)大约10秒钟(Jianyangping隧道集团:10秒;礼隧道集团:10秒;Mudui隧道集团:9秒;Xuecheng隧道集团:9秒)在进入隧道集团之前,司机的PPDV大幅波动在15%和23%之间。司机开车时突然改变的PPDV隧道集团,它逐渐下降到平均水平为一般路段秒之后。这是因为没有照明过渡段出口的隧道,和白洞效果明显,导致PPDV很大波动。(3)15秒(Jianyangping隧道组:13秒;礼隧道集团:15秒;Mudui隧道集团:14秒;Xuecheng隧道集团:14秒)退出隧道集团后,司机的PPDV逐渐下降到平均水平为广大部分。这是因为司机开车后3 - 5秒内完成自适应过程的隧道。明适应后,司机司机调整自己的状态和稳定了情绪,和PPDV逐渐下降并低于光滑突变值。

以上分析的结果表明,隧道群影响司机的PPDV进入前10秒,15秒后退出隧道组。

因此,驾驶距离225米进入隧道集团之前到335米隧道集团退出后,隧道限速为80公里/小时,确定影响范围的隧道集团的PPDV司机。

3.3。瞳孔直径分布的司机在隧道组
3.3.1。分析隧道组织的不同部分

公路隧道部分的中国设计规范(JTG / T d70/2 - 2014) [26]声称单一隧道可分为入口区、过渡区、出口区根据不同的照明需求。考虑隧道集团的具体特征,结合区域分工单一隧道截面和上述分析结果3.2。2访问区域,区域,和连接区应当被视为隧道的区域集团。如图9隧道集团分为六个区域。


图9
部分隧道集团的分歧。

六个区域定义如下:(我)访问区:这部分是前面的nontunnel路段中的第一个隧道入口隧道组。部分的分析结果3.2。2显示司机的PPDV影响了隧道集团225在进入隧道集团的第一个隧道入口;访问区域的长度被确定为225年。(2)删除区:这部分包括nontunnel部分从最后一个隧道隧道集团的出口。同样,根据隧道集团影响区分析的结果,该区域的长度是确定为335米。(3)入口区域:该区域开始在隧道的门户。根据设计数据和实验视频”高速公路,隧道入口区域的实验区域配有200米照明过渡段减少白洞的效果。因此,这个区域的长度被确定为200米。(iv)出口区:为了分析该区域的长度是一样的入口区,包括200年的隧道出口的前面。(v)连接区域:该区域包括两个相邻隧道隧道组之间的部分。(vi)自适应区域:该区域构成了剩下的隧道。

司机的PPDV六区隧道组提出了数字10- - - - - -13。


图10
区Jianyangping隧道集团的分析。

图11
区Lixian-Ganbao隧道集团的分析。

图12
区Mudui-Xindianzi隧道集团的分析。

图13
区Xuecheng-Tonghua隧道集团的分析。

瞳孔的变化一般规律的司机开车时不同区域内的隧道集团可以根据分析结果获得隧道集团的区域。在入口区PPDV增加;在自适应区域,PPDV是稳定、缓慢增长的状态。随后减少出口区,然后减少连接区。进入下游隧道后,重复此过程,直到退出最后一个隧道的隧道。

司机的PPDV接近隧道入口部分的水平增加开车时访问区域。除了司机的难度在隧道通过视觉获得准确的驾驶信息进入隧道前,司机也会看到相关的隧道组织在进入他们的迹象,导致心理压力的司机。在入口区,PPDV与距离的增加逐渐增加到隧道;和有一个照明过渡段隧道的入口处。因此,增长速度相对缓慢。在自适应区域,PPDV从入口区逐渐增加到最大值。出口区域,司机有经验的重复环境明暗变化,导致重复的视觉疲劳和视力下降,导致视觉缺陷开车时退出欧元区。发现没有照明过渡段隧道的出口区组和的平均水平(31.44%)的隧道的出口区组高于(34.30%)的入口区域,这表明照明过渡段也应该设置在隧道的出口波动范围的有效控制瞳孔直径隧道出口的司机。区隧道中删除组,司机连续通过三个或三个以上的隧道,身心适应不断变化的驾驶环境。因此,PPDV减少的区域删除。

此外,根据识别的长度连接区,瞳孔直径变化的规律连接区是司机开车时的连接区长度的影响;以后我们会进一步分析具体的影响规律。

3.3.2。分析隧道集团PPDV连接区

PPDV之间进行了相关分析和连接带的长度之间的隧道。分析结果展示在表5。

表5
连接区长度的比例相关分析(l C)和PPDV。

的显著性水平 相关分析结果表明,统计意义 系数为0.764,表明连接区长度与PPDV强烈相关。进一步分析了影响规则的PPDV司机的连接区长度,如图14。


图14
PPDV变化分析和不同连接区长度。

可以看到从图14的PPDV司机负相关的连接区长度。较短的连接区导致更高的PPDV,反之亦然。这表明,较短的连接区域导致更短的自适应距离保持的司机。如果距离太短,司机不会有足够的自适应时间之前完成适应进入下一个隧道;因此,PPDV保持不变甚至增加与学生的水平变化隧道。

提高驾驶员驾驶适应性环境在短连接区,它是必要的,以确定的安全临界长度连接隧道区组织和提出相应安全保障的建议。

PPDV的百分比分布统计信息的司机四个隧道组连接区域的确定,和85%分位数(27,28)被选为特征值代入方程(3)计算。PPDV被确定为43.30%,被替换下场的模型来计算相应的价值98.21,是100圆。因此,100被视为安全临界值来指导建立隧道的安全设施组。

确保驾驶环境的连续性,根据临界值的安全隧道的连接区长度组,建议建立改善环境设施在整个连接区长度(lC)的连接区小于或等于100。当lC> 100,建议建立改善环境设施隧道入口前50米和50米后隧道出口。

4所示。结论

分析影响法律的基础上在山区高速公路隧道群司机的瞳孔直径变化,以下的结论,提出和建议:(1)nontunnel段的分析结果,连续隧道段,和单隧道段证明连续隧道段对司机的PPDV最大的影响。平均值和标准偏差的PPDV司机在连续隧道部分大于单一的隧道部分和nontunnel部分。此外,相应的指标的波动是最大的和保持在一个较高的水平,部分;这应该被认为是在设计、施工、隧道和操作管理组。(2)基于隧道集团的影响司机的瞳孔直径的变化,隧道组可以被定义为一个连续的隧道部分三个或更多隧道与隧道间距不超过700米。隧道组的影响范围确定司机的瞳孔直径225米进入隧道前组退出后350米隧道组。(3)照明过渡区也应该建立在出口处区隧道改善驾驶环境的连续性。(4)之间存在着负相关PPDV和隧道的连接区域的长度组。短连接区域导致更高的PPDV,反之亦然。关键安全连接区长度隧道组决定lC= 100。当lC≤100,建议改善环境设施建立的连接区。当lC> 100,建议建立改善环境设施隧道入口前50米和50米后隧道出口。

在这项研究中,的”部分G4217 Rong-Chang高速公路被用作实验场景获得相关数据,以及隧道的影响组织司机的瞳孔的变化进行了分析。然而,这项研究有一些局限性。首先,在白天执行这个实验和相应的数据。不同的研究结果可以获得同样的实验是否重复在夜间。其次,必须指出的是,在实际的驾驶行为的适应过程中,隧道集团环境也会影响司机的其他心理和生理指标,如心率和固定。因此,夜间实验和隧道的影响组织的其他因素驱动程序应进一步调查。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关这项研究的出版物。

确认

这项工作是支持的科技计划项目四川省交通部/研究设计和控制指标体系,持续陡坡基于操作安全的高速公路(批准号2018 - 04)。