草原公路交通工程设施信息量对驾驶员视觉特性的影响研究

发布时间：2018-01-14 20:15

本文关键词：草原公路交通工程设施信息量对驾驶员视觉特性的影响研究　出处：《内蒙古农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：驾驶员行车过程中所获取的适宜信息量是安全行车的根本保障。信息量不足或信息量过载都会影响到驾驶员的认知、判断、决策和驾驶行为,进而严重威胁到行车安全。草原公路具有路域地形地貌变化较小、途径城镇少、交通量小、线形简单、直线段所占比重大、景观单一、交通工程设施不完善等特点,驾驶员在草原公路行车过程中所受到的视觉刺激少,常使驾驶员处于不合理的单调状态,易诱发驾驶员产生心理与生理疲劳,前期相关研究发现80%以上的草原公路都存在信息量不足的问题,这也是导致草原公路恶性交通事故频发的主要致因之一。针对上述问题,草原公路适宜的信息量研究将是草原公路人机环境系统研究的核心问题和主要研究目标之一。而草原公路人机环境系统包括众多要素,其中交通工程设施是草原公路交通人机环境系统的重要组成部分,由其所提供的信息是草原公路人机环境系统信息的核心,是影响驾驶员视觉和驾驶行为的主要因素,也是影响驾驶员行车安全的关键,优化交通工程设施设计也是解决草原公路信息不足的有效途径之一。驾驶员是道路交通人机环境系统的主体,80%～90%的信息都要依靠视觉获得。草原公路交通工程设施信息对驾驶员视觉影响显著,不同类型的交通工程设施对驾驶员心理与生理的影响也有差异。因此,基于以上背景,通过深入探讨简单景观环境条件下的草原公路行车中交通工程设施信息量与驾驶员眼动特性的关系,进而揭示草原公路交通工程设施信息量对驾驶员视觉特性的影响。该研究可为草原公路人机环境系统适宜信息量的研究奠定关键基础,同时也是开展草原公路人机环境系统整体适宜信息量研究的首要过程和重要组成部分。该研究可为现有草原公路交通工程设施优化设计提供理论依据,为待建的草原公路交通工程设施建设提供理论指导与科学建议,对丰富和完善交通工程设施设计理论、减轻驾驶员疲劳、增强行车安全和开展草原公路人机环境系统适宜信息量的研究等都有着较强的理论与现实意义。本文针对草原公路交通工程设施信息环境现状,以信息量化相关理论为基础,运用生理实验的研究方法,研究草原公路直线路段、曲线路段、交叉口路段交通工程设施信息量对驾驶员动态视觉特性的影响,针对草原公路典型路况提出基于驾驶员视觉特性的草原公路交通工程设施设计建议。本文主要研究结果如下:(1)通过对典型二级草原公路交通工程设施全面的调查,分析和总结了草原公路交通工程设施的分布和特征,以指示类信息为主高达90%,未设置交通工程设施的曲线路段高达80%,未设置交通工程设施的交叉口路段高达70%。草原公路交通工程设施设置未充分考虑草原公路特点,导致草原公路交通工程设施系统性不强、设置不全、种类单一、数量较少、没有统一标准等特点。(2)利用层次分析法建立了草原公路交通工程设施量化模型,得出草原公路交通工程设施单点信息量主要集中在(0-10bits)范围内,整体信息量密度主要集中在(0-1 0bits/km);草原公路曲线段和交叉口路段交通工程设施信息量集中在(0-1 0bits)。(3)草原公路直线路段交通工程设施信息量对驾驶员注视持续时间、水平方向与垂直方向视觉搜索广度、瞳孔直径、扫视平均速度影响较为显著,对扫视持续时间影响不显著;草原公路曲线段和交叉口路段交通工程设施信息量对6个眼动指标都有显著性影响。随着交通工程设施信息量的增加,眼动指标并不是呈线性变化。(4)草原公路直线路段交通工程设施信息量在(0-10bits/km)范围驾驶员很容易出现注意力下降,而草原公路80%-90%路段交通工程设施信息量都处于这个范围内,在草原公路低信息量路段驾驶员所受的必要刺激少,注意力下降,会产生不同程度的心理与生理疲劳,严重威胁到行车安全。在(30-40bits/km)信息量范围驾驶员信息处理时间快、视觉搜索范围大、行车心理负荷较小、对信息捕捉和加工效率高,可以作为草原公路直线路段交通工程设施适宜的信息量范围,为草原公路直线段交通工程设施设计与优化提供科学的理论依据。在(40bits/km以上)信息量范围驾驶员的眼动指标变化说明了交通工程设施信息量过高会带来负面影响,这一结果为草原公路交通工程设施信息量设置与优化提供了阈值界限,不建议超出这个范围。(5)草原公路曲线段交通工程设施信息量在(0-10bits)范围发挥的作用不显著。(10-20bits)范围的信息量较为合理,是草原公路曲线段交通工程设施适宜的信息量范围,为草原公路曲线段交通工程设施设计与优化提供科学的理论依据。(6)草原公路交叉口路段设置交通工程设施近80%路段信息量集中在(0-1Obits)这一范围内,该信息量能引起驾驶员一定程度的注意,但效果不显著。(20-30bits)的信息量对驾驶员安全驾驶效果最好,是草原公路交叉口路段交通工程设施适宜的信息量范围,为草原公路交叉口段交通工程设施设计与优化提供科学的理论依据。(7)草原公路交通工程设施信息量对驾驶员视觉特性影响也受到驾驶经验的作用,在草原公路交通工程设施中需考虑到驾驶员经验这一实际问题。
[Abstract]:This research can provide theoretical basis for the study of human - machine environment system of grassland highway , and it is one of the most important factors that affect driver ' s visual and driving behavior . ( 3 ) The information quantity of traffic engineering facilities in the highway section of the steppe is not significant . ( 6 ) The information quantity of the traffic engineering facilities at the intersection of the grassland road is concentrated in the range of ( 0 - 1Obits ) , which can cause the driver to pay attention to a certain degree , but the effect is not significant . ( 20 - 30bits ) The information quantity is the best for the driver ' s safe driving effect .

【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U491.25

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