基于驾驶人生理与行为特性的城市下穿隧道空间结构优化

发布时间：2020-04-09 13:55

【摘要】：近年来,为了减缓城市交通拥堵、提高道路通行能力,城市下穿隧道越来越多地出现在大城市的道路结点处。然而,当车辆快速通过城市下穿隧道时,其出入口的上下坡以及半封闭的隧道结构对驾驶人造成了一定的心理压力,影响交通安全。因此,本文结合人类工效学,分析驾驶人在不同结构参数组合下的城市下穿隧道内行驶时的生理特性变化,探究城市下穿隧道的最优空间参数组合。论文选取隧道高度、坡度和坡长三个参数作为研究对象,结合纬地、3DMAX、SCANeR~(TM) studio等软件构建实验场景,设计驾驶模拟器实验。最终采集了30名驾驶人的心电、速度、车道偏移等信息。利用Origin软件,构建三维函数,详细分析了在不同隧道高度下的驾驶人心率、RR间期、上下坡车速、上下坡车道偏移与坡长和坡度之间的三维关系。并利用SPSS拟合出各变量之间的回归关系,最终确定了城市下穿隧道空间结构参数最优组合。结果表明,隧道高度和坡度显著影响驾驶人的心率和RR间期,其中隧道高度增加时,心率值不断降低,RR间期值则略有增大;坡度从3%增加至6%附近时,心率逐渐增大,RR间期不断减小,但当坡度高于6%时,驾驶人的心率和RR间期趋于平稳,当隧道高度大于4m,坡度不超过4%时,驾驶人的心率随着坡长的增加不断减小。此外,坡度增加时,下坡段的车速先减小后增大,上坡段的车速则持续减小。上下坡段的车道偏移均随着坡度的增大而增大,随着隧道高度的增大略有下降。最终,从125组城市下穿隧道参数组合中筛选出30组最优组合,同时,根据各变量的阈值范围,确定了满足条件的237组最优参数组合,其中隧道高度介于3.6至4.4m,坡长介于60至180m,坡度介于1.4%至5.4%。
【图文】：

俯视图,路段,道路,下穿隧道

第三章实验设计及数据采集纬地和 3DMAX 软件对于实验场景进行道路主线的studio 总共设计了“坡度*坡长*隧道高度”自由组合验道路没有设置其他车辆和行人，尽量排除驾驶人因扰。此外，通过多次预实验发现，由于实验道路相对驶半小时左右会产生疲劳状态，因此最终决定将 12每组道路行车时间控制在 25 分钟之内。道路首先使用纬地软件将 125 个城市下穿隧道随机地分布路长约为 31km，包括 25 个隧道。此外，为了避免驶而产生疲劳，，同时为了尽可能排除过大的弯道对此每段实验道路分为 13 小段，其中第一段设有 1 个有 2 个城市下穿隧道，每小段道路的转角值为 30 度，

过渡段,路段,下穿隧道,道路

每段道路长约为 31km，包括 25 个隧道。此外，为了避免驾驶人长时间在直线道路上行驶而产生疲劳，同时为了尽可能排除过大的弯道对驾驶人产生额外的驾驶负荷，因此每段实验道路分为 13 小段，其中第一段设有 1 个城市下穿隧道，后 12 段每段设有 2 个城市下穿隧道，每小段道路的转角值为 30 度，如图 3.2 所示。图 3.2 路段 1 的俯视图Fig 3.2 The overlook map of section 1注：A 为道路起点，B 为道路终点，C 为每小段道路夹角。道路横断面设计均为为双向 6 车道的城市道路，每个车道宽度为 3.75m，并设有中央分隔带。其中前一个城市下穿隧道的出口距后一个隧道入口的间距为 800的过渡段，如图 3.3 所示，MN 之间道路为 800m 过渡段，直线路段为标准的 4、城市道路标线。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.254;U452.2

【参考文献】