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视知觉理论模型在中长隧道进口安全改善中的应用

作　者: 张文斌
导　师: 朱顺应
学　校: 武汉理工大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 隧道进口驾驶员视知觉速度控制车道保持行车实验
分类号: U491.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着交通事业的发展,我国已成为世界上隧道发展最快、最多、最复杂的国家,截至2008年底,全国共有公路隧道4673处,其中中长隧道占所有隧道总数的29.2%。高速公路隧道进口是交通的瓶颈,隧道多在山区,隧道前后线型复杂多变,隧道内外的驾驶员视觉环境的突然改变,导致恶性连环交通事故频繁发生。我国隧道交通事故死亡人数居世界首位,万车死亡率是发达国家的数倍乃至10倍以上。隧道进口的交通安全形势非常严峻,需要采取有效措施予以改善。基于以上情况,本文以国家自然科学基金项目(基于视觉光流率和边缘率的车速控制理论与方法研究)和湖北省交通厅科技项目(基于驾驶员视知觉的低成本长大隧道交通事故预防技术)为依托,对视知觉理论模型在中长隧道进口安全改善中的应用开展研究。本文在桥隧比为45.71%的十漫高速公路上选取有代表性的隧道进口作为实验路段。首先对隧道进口的道路环境特征、交通流特征、驾驶员的视觉特性和评价方法进行了分析；接着对隧道进口交通事故的时间、空间、形态、原因等特征进行了分析；基于调查数据准确全面的原则,采用实验仪器Autoscope和NC200观测为主,人工观测测量进行校核的方法,对隧道进口的交通环境,行车速度、行车轨迹在时间和空间上的分布等进行了详尽的调查。根据行车速度调查结果和事故原因分析,隧道进口的事故原因主要是超速行驶,而隧道进口的超速率达到了60%左右,因此降低车速是隧道进口交通安全改善的重要方法。降速目标是在隧道进口前一段距离就将超速车辆的V85速度降低到安全的范围之内,而在进口前100米到进口后200米路段,则尽量使车辆匀速行驶,降低速度的离散性。介绍了基于驾驶员视知觉的控速原理和控速模型,车道保持原理和车道保持模型。并且根据计算机模拟实验的结果,在道路上进行多次行车实验,对模型中的一些参数进行标定和修正。并且采用标定过的模型对隧道进口前的车速进行降速设计。根据改善方案,在隧道进口前进行施工,将控速边缘线按照设计要求铺设好。在施工完成后对隧道进口路段的速度、轨迹、驾驶员视觉特征等进行调查分析。通过分析实验数据的分布规律和变化规律,实验前后数据的比较,结果显示,控速边缘线铺设后,速度较大幅度降低,超速率得到降低,速度离散性也得到了减小,与实验预期的结果基本一致。根据标定的模型和实验验证结果,可以对隧道进口的交通安全进行改善。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 隧道进口交通事故分析  12-13
    1.2.2 隧道进口视觉震荡及解决方法  13
    1.2.3 驾驶员在隧道进口交通事故中的作用  13-14
    1.2.4 车速控制理论与方法  14-15
    1.2.5 驾驶员车道保持研究  15-16
  1.3 研究内容及思路  16-18
    1.3.1 研究目标  16
    1.3.2 主要研究内容  16-17
    1.3.3 研究思路  17-18
第2章隧道进口环境特征及驾驶员视觉特性  18-28
  2.1 隧道进口环境特征  18-20
  2.2 隧道进口驾驶员视觉特性  20-23
    2.2.1 驾驶员的动态视觉特征  20-22
    2.2.2 驾驶员眼动评价方法  22-23
  2.3 隧道进口交通事故特征  23-27
    2.3.1 隧道交通事故空间分布特征  23-24
    2.3.2 隧道交通事故时间分布特征  24-25
    2.3.3 隧道交通事故形态特征  25-26
    2.3.4 隧道交通事故车辆类型特征  26
    2.3.5 隧道交通事故原因统计  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章隧道进口基础数据调查  28-49
  3.1 实验路段的选取  28-29
  3.2 隧道进口环境调查  29-32
    3.2.1 调查方案设计  29
    3.2.2 调查结果分析  29-32
  3.3 隧道进口速度调查  32-38
    3.3.1 调查方案设计  32-33
    3.3.2 调查数据统计分析  33-38
  3.4 隧道进口行车轨迹调查  38-42
    3.4.1 调查方案设计  38-40
    3.4.2 调查数据统计分析  40-42
  3.5 隧道进口驾驶员生理心理调查  42-47
    3.5.1 调查方案设计  42-44
    3.5.2 调查数据统计分析  44-47
  3.6 本章小结  47-49
第4章基于驾驶员视知觉的安全理论模型  49-58
  4.1 车速控制理论模型  49-51
    4.1.1 限速边缘线设计原理  49-50
    4.1.2 边缘率设计模型  50-51
  4.2 直线路段的模型标定  51-52
  4.3 隧道和弯道路段的模型标定  52-56
    4.3.1 试验设计  52-54
    4.3.2 试验过程  54-55
    4.3.3 试验结果  55-56
  4.4 车道保持理论模型  56
  4.5 本章小结  56-58
第5章隧道进口安全改善方案  58-68
  5.1 隧道进口行车速度改善方案  58-64
    5.1.1 隧道进口限速车型的选取  58-59
    5.1.2 隧道进口限速值的确定  59-60
    5.1.3 隧道进口限速起止地点的确定  60-61
    5.1.4 隧道进口边缘线铺设方案  61-64
  5.2 控速设计期望  64-65
  5.3 铺设边缘线施工过程  65-66
  5.4 隧道进口行车轨迹改善方案  66
  5.5 本章小结  66-68
第6章隧道进口改善效果评价  68-84
  6.1 行车速度改善效果评价  68-70
    6.1.1 隧道进口改善后车速分布规律  68-69
    6.1.2 实验设计符合性检验  69-70
  6.2 实验效果分析  70-78
    6.2.1 不同速度区间的速度变化分析  70-74
    6.2.2 实验前后速度变化对比分析  74-78
  6.3 行车轨迹改善效果评价  78-80
  6.4 驾驶员生理心理改善效果评价  80-82
  6.5 本章小结  82-84
第7章结论与展望  84-86
  7.1 主要研究结论  84
  7.2 主要创新点  84-85
  7.3 需要进一步研究的问题  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-92
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研情况  92

视知觉理论模型在中长隧道进口安全改善中的应用

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