分心驾驶行为对交通安全影响机理与建模研究

发布时间：2020-07-03 00:50

【摘要】：随着移动通信和车载导航技术的发展,智能车载设备和移动互联终端的普及,诱发分心驾驶行为的因素越来越多,分心驾驶行为已成为导致道路交通事故的重要原因之一。因此,深入研究分心驾驶行为对交通安全的影响,了解其内在影响机理,提出解决措施,可以为缓解分心驾驶行为影响,提高道路交通安全水平提供理论支撑。本文以驾驶过程中执行“免提手机通话”和“微信语音短信”驾驶次任务作为研究对象,基于系统科学理论的思想,从含人-车-路的整个交通系统出发,在微观层面研究分心驾驶对驾驶行为、驾驶人视觉行为和紧急制动行为的影响,在宏观层面研究分心驾驶行为对道路交通安全的影响。综合分析了分心驾驶行为对微观车辆的影响及其相互作用下的整体交通安全水平特征的影响,建立了分心驾驶车辆的微观行为与整体交通流安全特征之间的相互联系,揭示了分心驾驶行为从微观层面到宏观层面对交通安全影响的传导过程,据此提出了驾驶人分心状态判别与分心预警对策。本文的主要研究工作如下:1.分析了常态下不同交通环境中分心驾驶对驾驶行为及视觉行为的影响。本文设计分心驾驶模拟实验,采集了驾驶人在自由流和拥挤流场景中正常驾驶过程执行免提手机通话和微信语音短信时车辆运动状态和驾驶人视觉行为数据并进行分析。研究表明,两种场景中免提通话对车辆纵向控制指标影响较大,语音短信对车辆横向控制指标影响较大;在自由流场景中免提通话对驾驶人注视行为影响较大,语音短信对驾驶人眼跳行为影响较大;拥挤流场景中免提通话导致注视时间增加、瞳孔直径增加、眼跳持续时间减少,语音短信导致注视频率降低、瞳孔直径变小、眼跳幅度增加。因此,不同交通流场景中两种驾驶次任务对驾驶行为及视觉行为各指标的影响不同。2.建立了紧急状态下面向驾驶次任务的驾驶人制动行为模型。本文设计车辆跟驰情形下的紧急制动驾驶模拟实验,以制动时间为研究对象,采用生存分析方法,建立紧急状态下面向驾驶次任务的驾驶人制动行为模型,研究驾驶次任务对制动时间的影响,并分析影响制动时间的关键因子。研究表明,驾驶次任务影响下的驾驶人反应时间(BRT)中位数为2.42秒,减速持续时间(SRT)中位数为1.43秒;驾驶次任务对BRT和SRT均有显著影响,与正常驾驶状态相比,免提通话导致BRT增加33.4%、SRT减少8.7%,语音短信导致BRT增加46.7%、SRT减少15.4%。因此,语音短信对驾驶人紧急制动行为的影响更大,即驾驶过程中驾驶人使用语音短信比免提通话更危险。3.建立了考虑分心驾驶行为特征的元胞自动机仿真模型。在分析分心驾驶行为发生的随机性和时变性特点的基础上,在仿真模型中引入分心行为发生概率模型,制定车辆状态变化规则,构建考虑分心驾驶行为特征的双车道元胞自动机模型,研究不同分心车辆比例和不同分心持续时长对道路交通安全的影响。研究表明,在一定密度范围内,随着分心驾驶车辆比例的增加,道路交通流量下降、换道频率增加、交通拥堵程度增加、交通安全性下降;在分心时间占所观测时间比例固定的前提下,分心持续时长越短,该分心驾驶行为发生频次就会越高,导致车辆发生追尾碰撞的概率增加。因此,分心驾驶行为对道路交通安全产生较为明显的负面影响。4.建立了人车信息融合的驾驶人分心状态判别模型,评价了分心预警效果。在人车合一思想的指导下,综合考虑车辆运行状态指标和驾驶人视觉行为指标,提出了基于指标重要度和模型判别性能的特征选取方法,构建了基于人车信息融合的驾驶人分心状态判别模型;同时将分心预警机制引入元胞自动机仿真模型中,评价分心预警的效果。研究表明,所提特征选取方法可有效精简特征指标数量、提高模型的适用性;驾驶人分心状态判别模型能够有效识别自由流和拥挤流状态下驾驶人分心状态,判别精度分别为95.09%和98.91%,分心预警的使用能够提高道路交通安全水平。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.254
【图文】：

的交通安全问题。据《中国统计年鉴２０１７》统计［２］，我国２０１６年共发生２１２，８４６起逡逑交通事故，导致６３，０９３人死亡，２２６，４３０人受伤，直接经济损失高达１２０，７６０万元。逡逑近年来我国交通事故数量和死亡人数如图１－１所示。逡逑９０逦－］逦ｒ邋１２逡逑逦－１０逡逑b8邋６０邋－邋＂逦逦８逡逑Ｓ邋３０－逦ＨＺ．邋４邋５逡逑婪邋２０逦—ｉＪ逡逑ａ邋１０逦－２邋度逡逑０逦￣逦ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ逦＊逦０逡逑ｏ邋—邋ｃＮｍ邋寸邋ｉｎｖｏ邋卜邋000ｎ0邋—邋ｃＮｒｏＴｔ＾ｏｖｏ逡逑ｃ＇￣＇３邋【】邋【＿邋Ｊ邋Ｌ￣邋Ｊ邋Ｌ￣Ｊ邋Ｌ邋Ｊ邋Ｌ．邋３邋Ｌ￣邋Ｊ邋Ｌ￣Ｊ邋Ｃ．￣＾３邋ｆ邋ｉ邋ｒ？＾邋Ｉ邋＿逦Ｉ邋＜邋ｆ邋＊逡逑ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ逡逑ＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮＣＮ逡逑交通事故数量（万起）逦死亡人数（万人）逡逑图１－邋１邋２０００－２０１６年中国交通事故统计数据逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｒａｆｆｉｃ邋ａｃｃｉｄｅｎｔ邋ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋Ｃｈｉｎａ邋ｄｕｒｉｎｇ邋２０００－２０１６逡逑据国家统计局发布的道路交通安全统计数据［３］，２０１７年道路交通事故万车死亡逡逑人数２．０６人，而早在．２００８年美国万车死亡率为１．４５人，日本和德国在２００６年万车逡逑死亡率分别为０．８和０．９３，我国道路交通安全形势仍较为严峻。逡逑道路交通系统是由人、车、道路环境组成的复杂系统，系统中任何因素的不稳逡逑定或不平衡都可能产生潜在风险

逑注意力在多个任务之间来回转换，并相信自己可以同时处理多个任务，但是实际上逡逑人们并不能同时处理好多个任务。从图１－２可以看出，当两个任务在同一维度或多逡逑个维度上有共同的需求，两个任务之间就会产生竞争，导致驾驶绩效水平下降。例逡逑如开车时驾驶人查看导航信息，驾驶次任务会与驾驶主任务在视觉通道上产生竞争，逡逑从而降低驾驶绩效水平。逡逑＜逦邋阶段邋逦＞逡逑知觉逦认知逦反应逡逑八逦逦逦逦邋Ｘ逡逑、空＿逦Ｘ．逦反应逡逑通邋视觉逦＼言语邋＼逦声音邋、逡逑道逡逑＼逡逑听觉逦＼＼逡逑编码日＾逦逦逡逑图１－邋２邋Ｗｉｃｋｅｎｓ多资源理论模型［１２］逡逑Ｆｉｇ．１－２邋Ｗｉｃｋｅｎｓ＇ｓ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｍｕｌｔｉ－ｒｅｓｏｕｒｃｅ邋ｔｈｅｏｒｙ邋［１２１逡逑根据ＭＲＴ理论，ＮＨＴＳＡ将分心分为四类：视觉分心、听觉分心、动作分心和逡逑认知分心［１３］。视觉分心是指在一段时间内驾驶人视线偏离前方道路而去关注其他视逡逑觉目标，可以描述为“视线偏离道路”；听觉分心是指驾驶人将听觉注意力关注与逡逑驾驶无关的事情，可以描述为“耳朵偏离道路”；动作分心是指驾驶人的手离开方逡逑向盘去做与驾驶无关的其他事情，可以描述为“手偏离道路”；认知分心是指驾驶逡逑人将注意力集中在思考与驾驶无关的其他事情，可以描述为“思想偏离道路”。而逡逑在实际驾驶中更为常见是几种分心类型的综合

本文编号：2738923