孫忠信

摘 要：汽車駕駛模擬器在研究交通的一個(gè)重要的工具模型，它有著重現(xiàn)性強(qiáng)、更加安全、研究成本低等特點(diǎn)，在交通研究方面有著極其重要的作用，最近幾年也開始用于采集在危險(xiǎn)中車輛的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，在交通安全方面的研究進(jìn)展迅速。本文簡(jiǎn)要介紹了汽車駕駛模擬器在交通安全領(lǐng)域中的幾種應(yīng)用，并針對(duì)這幾種應(yīng)用討論了駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)的利弊取舍，希望能為同行提供一些相關(guān)理論上的參考。

關(guān)鍵詞：汽車駕駛模擬器；交通安全；應(yīng)用

引言

在國(guó)外汽車駕駛模擬器研究的很早，開始是出于幫助初學(xué)者練習(xí)汽車駕駛的目的發(fā)明，或用作對(duì)新駕駛員進(jìn)行駕駛教學(xué)。有些國(guó)家政府規(guī)定了所有的駕校都需要加裝這樣的一個(gè)汽車駕駛模擬器，比如上個(gè)世紀(jì)70年代的日本。美國(guó)在同一時(shí)期也在駕校普及了這種模擬器材，而后歐洲國(guó)家紛紛效仿，并大多頒布了一些有關(guān)使用汽車駕駛模擬器培訓(xùn)駕駛員的法規(guī)。

從上個(gè)世紀(jì)80年代以來，汽車駕駛模擬器開始受到了廣大汽車制造廠的關(guān)注，美國(guó)、日本、德國(guó)等汽車大國(guó)的汽車制造廠紛紛研制了開發(fā)型汽車模擬器。它和用作培訓(xùn)的模擬器有所不同，完全模擬了車輛行進(jìn)時(shí)的環(huán)境，讓駕車者通過虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真設(shè)備獲得真實(shí)的駕車體感。仿真設(shè)備主要包括車輛實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、聲音仿真系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、車輛信息采集管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳導(dǎo)系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。自20世紀(jì)末區(qū)域成熟之后，獲得了更為廣泛的應(yīng)用。在最近幾年，計(jì)算機(jī)技術(shù)和仿真技術(shù)發(fā)展迅速的契機(jī)下，汽車駕駛模擬器的精度也變得越來越高，給駕駛員以更多的沉浸感和更加真實(shí)的駕車體驗(yàn)。它的使用范圍也逐步擴(kuò)大到汽車工程、人機(jī)交互設(shè)計(jì)、交通安全等諸多與汽車相關(guān)的領(lǐng)域，下面將主要探討開發(fā)型汽車駕駛模擬器在交通安全中的應(yīng)用。

一、駕駛分心

所謂駕駛分心，指的是駕駛員在駕駛過程中將注意力轉(zhuǎn)移到非駕駛?cè)蝿?wù)中的行為。一方面由于駕駛分心可能會(huì)引起嚴(yán)重的交通事故，危及實(shí)驗(yàn)者的安全，所以實(shí)地實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性很大，另一方面實(shí)地實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并沒有駕駛模擬器更好采集，所以有不少的學(xué)者使用駕駛模擬器研究分心對(duì)駕駛操作的影響，而他們的研究又大多集中在手機(jī)對(duì)駕駛者的影響方面。汽車上使用的手機(jī)可以分為手持型和免提型，Redelmeier和Tibshirani、Sag-berg和McEvoy就認(rèn)為，兩種類型的手機(jī)對(duì)駕駛者的分心程度是基本一致的，免提型并沒有明顯的安全優(yōu)勢(shì)，駕駛事故概率也不可能通過配置免提式手機(jī)的方式降低。不過上述研究都是基于已經(jīng)發(fā)生過的交通事故的相關(guān)數(shù)據(jù)分析得知的，通過駕駛模擬器的研究和數(shù)據(jù)采集正好彌補(bǔ)了這一方面佐證不足的結(jié)論缺點(diǎn)，研究者通過對(duì)使用手機(jī)時(shí)的駕駛速度、車道偏移等方面進(jìn)行研究，比如Trnros等研究者要求實(shí)驗(yàn)人員使用兩種類型的電話在模擬駕駛于城市道路時(shí)接聽十個(gè)電話以及撥出三個(gè)電話，并采集相關(guān)數(shù)據(jù)，得出了兩種電話均會(huì)導(dǎo)致加駕駛員行車縱向位置變動(dòng)，但使用免提式手機(jī)的時(shí)的縱向變動(dòng)稍小，而手持式手機(jī)會(huì)讓駕駛員在潛意識(shí)下減速。

二、道路設(shè)計(jì)

駕駛模擬器在對(duì)道路的還原上比較真實(shí)，而且可以支持重復(fù)實(shí)驗(yàn)，成本也比較小，更夠更好的了解駕駛者對(duì)各種不同路況的適應(yīng)程度和接受、反應(yīng)能力，可通過這樣的方式對(duì)道路的安全性進(jìn)行科學(xué)的評(píng)判，在投入施工之前就可以得知道路建好后可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)情況，幫助工程師防患于未然，在施工階段是一個(gè)比較方便的參考，另外，駕駛模擬器對(duì)道路規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果也能起到比較真實(shí)的檢測(cè)作用，便于工程師通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析來的對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，在反復(fù)的測(cè)試中得出比較可行的設(shè)計(jì)方案。另外，如果將駕駛模擬器的測(cè)試結(jié)果和實(shí)地測(cè)試結(jié)果相對(duì)比，并按照實(shí)地測(cè)試結(jié)果對(duì)模擬器進(jìn)行修正，也可以讓模擬器的模擬仿真程度有所提升。比如Bella等在駕駛模擬器按現(xiàn)實(shí)中重構(gòu)了一條真實(shí)的兩車道鄉(xiāng)村公路行駛環(huán)境。對(duì)駕駛員在現(xiàn)實(shí)道路和駕駛模擬器中的形式速度進(jìn)行了對(duì)比研究；Davidse等通過駕駛模擬器研究了不同樣式的交叉路口對(duì)年長(zhǎng)的駕駛員的操作負(fù)擔(dān)程度以及對(duì)其駕駛行為的影響；Bittner等對(duì)駕駛員在現(xiàn)實(shí)道路上和模擬器情況下的入彎速度進(jìn)行了研究，提出了通過駕駛模擬器來輔助工程師對(duì)彎道進(jìn)行設(shè)計(jì)；F.Bella等通過駕駛模擬器對(duì)行駛速度受到道路橫截面寬度的影響程度；Horst等使用駕駛模擬器得出了道路基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)駕駛員行駛速度和車輛橫向位置的影響。

三、交通設(shè)計(jì)

在交通設(shè)計(jì)中，交通標(biāo)志的設(shè)計(jì)是比較重要的環(huán)節(jié)。它擺放的位置、標(biāo)志信息的科學(xué)等都與交通設(shè)計(jì)有著比較緊密的聯(lián)系。對(duì)駕駛員的主觀影響也比較大。在應(yīng)用駕駛模擬器進(jìn)行的研究當(dāng)中，對(duì)于交通標(biāo)志的研究比較多也比較深入，并主要集中在記錄駕駛員在在觀察交通標(biāo)志時(shí)所作的駕駛行為和反反應(yīng)情況，并通過量化分析來對(duì)車輛在行駛過程中駕駛員對(duì)交通標(biāo)志的感受進(jìn)行研究。給交通標(biāo)志的設(shè)計(jì)和放置提供了大量有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。比如：Knodler應(yīng)用駕駛模擬器對(duì)駕駛員對(duì)不同信號(hào)燈的亮起次序的認(rèn)知程度進(jìn)行了探討，Yan在使用駕駛模擬器得出了可變信息報(bào)放在上有180m左右較為合適，而且顯圖像的效果要好過僅顯示文字；Lidstrom在駕駛模擬器中反復(fù)測(cè)試，找出了斯德哥爾摩地鐵網(wǎng)絡(luò)中路標(biāo)放置點(diǎn)存在的問題并給出了詳細(xì)修正方案。國(guó)內(nèi)學(xué)者也在這一領(lǐng)域進(jìn)行了研究并取得一定成果，比如：馬燕通過虛擬駕駛器復(fù)制了現(xiàn)實(shí)中的交通標(biāo)志設(shè)置，通過交通標(biāo)示視認(rèn)性評(píng)測(cè)軟件對(duì)駕駛數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，構(gòu)建出新型交通標(biāo)示視認(rèn)性評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

四、交通事故研究

駕駛模擬器有著成本較小，安全性較高的特性，能夠重現(xiàn)諸多貼近實(shí)際駕駛的危險(xiǎn)處境，比如醉駕、行人突然通過等緊急交通事故，而且可以更加詳實(shí)地記錄下受試者在一些情境下的操作過程、反應(yīng)速度以及車輛技術(shù)數(shù)據(jù)，由此來研究交通事故出現(xiàn)前后的駕駛動(dòng)作的變更和引發(fā)交通事故的誘因等等。比如，Siob -han Banks等研究了在睡眠時(shí)間不足的情況之下，女受試者比男受試者對(duì)于事故的預(yù)判更為精準(zhǔn)，不過無論是男是女，駕駛員在睡眠不足并飲用少量酒類的狀態(tài)下，都不無法預(yù)判交通事故可能發(fā)生的危險(xiǎn)。Broen等記錄并分析了駕駛員對(duì)于突然出現(xiàn)的障礙在剎車處理上的反應(yīng)速度。通過上百名名受試者進(jìn)行駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)，每人要在21種不同狀況下完成剎車，并且所有的剎車動(dòng)作使用的踏板參數(shù)均有所不同，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)處理突發(fā)性的障礙都只有一次，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)之后，踏板參數(shù)和響應(yīng)時(shí)間并無直接關(guān)系，而隨著駕駛員年齡變大，響應(yīng)時(shí)間也會(huì)逐增多，汽車的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、駕駛者性別、身高與鞋的尺寸同響應(yīng)時(shí)間并無明確的比例關(guān)系。Guzek等研究了夜班工作者在下班以后使用汽車回家時(shí)的駕駛情況，得出了在這一前提下更容易產(chǎn)生事故危險(xiǎn)；Xuedong等通過駕駛模擬器重現(xiàn)了8個(gè)信號(hào)交叉口的情境，把駕駛員的駕駛速度和交通事故情況和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)作出比對(duì)，得出了駕駛模擬器能夠?qū)π盘?hào)交叉口的安全性進(jìn)行科學(xué)評(píng)測(cè)的結(jié)論。

結(jié)束語(yǔ)

使用駕駛模擬器是交通安全的一種可行的途徑，在以后關(guān)于交通安全的研究里，駕駛模擬器也會(huì)在更多的研究領(lǐng)域?yàn)檠芯空咛峁?duì)研究有幫助的條件。不過也有著偶寫問題還亟待解決：第一，駕駛模擬器的有效性確認(rèn)。它是指證明駕駛模擬器可否真正對(duì)現(xiàn)實(shí)駕駛情況進(jìn)行模擬。隨著研究的深入，很多復(fù)雜環(huán)境下的模擬實(shí)驗(yàn)中采集到的模擬數(shù)據(jù)都和現(xiàn)實(shí)情況有較大差別，對(duì)研究的進(jìn)展影響很大，亟待開發(fā)出功能更強(qiáng)大的駕駛模擬器；第二，駕駛模擬由于其本身參數(shù)的制約，難以對(duì)某些高密度交通場(chǎng)景進(jìn)行有效模擬，難以對(duì)研究者的實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行滿足，這就要要對(duì)駕駛模擬器做二次開發(fā)，使之能可以和別的采集裝置與程序開發(fā)軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)使用，以取得更佳的實(shí)驗(yàn)效果。

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