亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        照度與縱坡耦合作用下海底隧道出入口段駕駛?cè)艘曈X(jué)特征分析與建模

        2021-02-27 08:14:20潘福全泮海濤王錚張麗霞馬昌喜楊金順
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)

        潘福全,泮海濤,王錚,張麗霞,馬昌喜,楊金順

        (1.青島理工大學(xué),機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院,山東青島266520;2.蘭州交通大學(xué),交通運(yùn)輸學(xué)院,蘭州730070)

        0 引言

        海底隧道具有封閉、視線差、空間小、救援困難等特性,其內(nèi)一旦發(fā)生交通事故,整個(gè)隧道段的通行能力和安全性都將受到影響。對(duì)于山體隧道內(nèi)駕駛生理特性及駕駛行為的研究,國(guó)外做了較多研究[1]。Narisada[2]運(yùn)用角膜反射眼球運(yùn)動(dòng)追蹤儀記錄了駕駛員在靠近隧道口時(shí)的眼部運(yùn)動(dòng)情況,發(fā)現(xiàn)在隧道入口段,駕駛員的注視點(diǎn)會(huì)慢慢落在隧道口。Manser 等[3]通過(guò)駕駛模擬器研究了隧道的直觀形象對(duì)駕駛行為的影響,發(fā)現(xiàn)駕駛員對(duì)速度的感知及感知后的反應(yīng)受隧道直觀形象影響。國(guó)內(nèi)研究隧道駕駛生理與安全的起步較晚,但進(jìn)展較為迅速。胡月琦等[4]選取山區(qū)高速公路隧道進(jìn)行實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn),分析不同車(chē)速下駕駛?cè)藙?dòng)態(tài)視野變化規(guī)律。杜志剛等[5]研究了不同環(huán)境條件下公路隧道出入口駕駛?cè)送酌娣e變化速度及注視點(diǎn)變化規(guī)律。

        人的因素是交通事故發(fā)生的主要因素[6]。在各感官提供給駕駛?cè)说慕煌ㄐ畔⒅校曈X(jué)信息所占比例約為80%。海底隧道因其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和地理位置的特殊性與山體隧道在線形設(shè)計(jì)、行車(chē)安全等多方面有許多差異。探究照度及縱坡坡度耦合作用下海底隧道出入口段駕駛?cè)艘曈X(jué)特性變化規(guī)律,對(duì)提高海底隧道運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。

        1 研究方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)線路

        選擇青島膠州灣海底隧道中黃島區(qū)至市南區(qū)4個(gè)往返隧道出入口。實(shí)驗(yàn)路線為:漓江東路入口-云南路出口、莘縣路入口-漓江東路出口。將漓江東路入口段、漓江東路出口段、莘縣路入口段、云南路出口段簡(jiǎn)稱隧道1~4 段。為使實(shí)驗(yàn)在交通流環(huán)境與環(huán)境照度盡可能相近的情況進(jìn)行,選擇非交通高峰、非霧天、非雨天等天氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

        1.2 實(shí)驗(yàn)駕駛?cè)藛T與實(shí)驗(yàn)儀器

        實(shí)驗(yàn)挑選不同年齡、不同駕齡的26 名駕駛?cè)诉M(jìn)行實(shí)驗(yàn),其中,男性21名,女性5名,視力(含矯正視力)為4.6~5.0。實(shí)驗(yàn)儀器主要為Facelab 5.0眼動(dòng)儀,TES-1339R照度計(jì)。實(shí)驗(yàn)車(chē)輛為雪佛蘭景程自動(dòng)擋轎車(chē)。還有行車(chē)記錄儀、攝像機(jī)、筆記本電腦等輔助實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

        1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

        眼瞼閉合度指左、右眼,上、下眼瞼閉合覆蓋的虹膜部分,其在一定程度上反映駕駛?cè)水?dāng)時(shí)疲憊狀況和緊張狀況,即

        式中:ec為眼瞼閉合度;c0為上眼瞼閉合權(quán)重系數(shù);e0為上眼瞼閉合度;c1為下眼瞼閉合權(quán)重系數(shù);e1為下眼瞼閉合度。ec取值介于0~1,1表示上下眼瞼完全覆蓋虹膜部分,即完全閉合;0表示上下眼瞼沒(méi)有覆蓋虹膜部分,即未閉合。

        注視點(diǎn)位置和次數(shù)在一定程度上反映駕駛?cè)艘曈X(jué)搜索捕捉目標(biāo)物體的位置,次數(shù)的多少及注視時(shí)間在一定程度上反映駕駛?cè)双@取交通信息的難易程度。

        1.4 數(shù)據(jù)采集

        為方便實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集,將海底隧道出入口按150 m劃分,以1 s為間隔采集、記錄照度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)于照度計(jì)內(nèi),其具體位置如圖1所示。

        圖1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集區(qū)域Fig.1 Test data collection area

        利用坡度儀得到隧道1~4段坡度分別為0.5%、3.2%、3.1%、0.5%。

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理,剔除異常數(shù)據(jù)。利用Origin軟件分析照度、坡度與視覺(jué)特征數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

        2.1 眼瞼閉合度變化特征分析

        駕駛?cè)笋{車(chē)經(jīng)過(guò)海底隧道過(guò)程中,駕駛?cè)说难鄄€閉合度與照度、坡度的變化規(guī)律如圖2所示。

        圖2 駕駛?cè)笋{車(chē)通過(guò)海底隧道過(guò)程中照度、縱坡和眼瞼閉合度Fig.2 Illumination,longitudinal slope and eyelid closure during driving in undersea tunnel

        由圖2可知,車(chē)輛在海底隧道入口段前150 m行駛過(guò)程中,縱坡坡度值較小,照度值波動(dòng)性較小,駕駛?cè)搜鄄€閉合度下降至0.5;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道入口段行駛時(shí),照度值銳減至100 lux以下,駕駛?cè)搜鄄€閉合度降至0.4 左右;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道入口段后150 m 行駛時(shí),縱坡坡度值為0.3%左右,照度值較低,維持在90~200 lux,駕駛?cè)搜鄄€閉合度上升至0.7,精神相對(duì)放松;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段前150 m 行駛時(shí),縱坡坡度增加至3.2%左右,照度值激增至45000 lux左右,駕駛?cè)搜鄄€閉合度下降,精神緊張;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段行駛時(shí),坡度保持在3.2%左右,照度保持在45000 lux左右,駕駛?cè)搜鄄€閉合度仍維持較低水平,注意力持續(xù)集中,精神緊張;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段后150 m行駛時(shí),縱坡坡度減小至0.5%,駕駛?cè)搜鄄€閉合度上升,精神相對(duì)放松。

        對(duì)不同照度及坡度范圍下的駕駛?cè)搜鄄€閉合度作多因素方差分析,該實(shí)驗(yàn)工況條件下,駕駛?cè)搜鄄€閉合度受照度作用效果顯著(P=0.005),受縱坡坡度作用效果不顯著(P=0.154),受照度及縱坡耦合作用效果不顯著(P=0.415)。

        2.2 注視時(shí)長(zhǎng)與位置變化特征分析

        注視時(shí)長(zhǎng)在一定程度上反應(yīng)了駕駛?cè)双@得交通信息的難易程度。駕駛?cè)笋{車(chē)經(jīng)過(guò)海底隧道過(guò)程中注視時(shí)長(zhǎng)與照度、坡度的變化規(guī)律如圖3所示。車(chē)輛在海底隧道入口段前150 m行駛時(shí),縱坡坡度值較小,照度值基本平穩(wěn)在45000 lux,駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)約為3.7 s,視認(rèn)難度較大,注意力集中;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道入口段行駛時(shí),縱坡坡度較小,照度值銳減至200 lux以下,駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)下降至3.0 s 左右;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道入口段后150 m行駛時(shí),縱坡坡度在0.3%左右,照度值較低,維持在90~200 lux,駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)無(wú)較大變化;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段前150 m 行駛時(shí),縱坡坡度增加至3.2%左右,照度值激增至約45000 lux,駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)維持在3.0 s 左右,已適應(yīng)隧道內(nèi)駕駛環(huán)境;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段行駛時(shí),坡度保持在3.2%左右,照度上升接近于隧道外照度,駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)維持在3.0 s;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段后150 m行駛時(shí),縱坡坡度減小至0.5%,照度與海底隧道外照度持平,駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)逐漸增加。

        對(duì)不同照度及坡度范圍下的駕駛?cè)俗⒁晻r(shí)長(zhǎng)作多因素方差分析,該實(shí)驗(yàn)工況條件下,駕駛?cè)俗⒁晻r(shí)長(zhǎng)受照度作用效果顯著(P=0.033),受縱坡坡度作用效果不顯著(P=0.151),受照度及縱坡耦合作用效果也不顯著(P=0.269)。

        為深入探究駕駛?cè)送ㄟ^(guò)海底隧道注視變化時(shí)空分布特性,將駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)與注視點(diǎn)位置及頻次相結(jié)合,發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)俗⒁朁c(diǎn)主要分布于水平方向-30~70 cm及垂直方向-40~40 cm范圍內(nèi)。將虛擬坐標(biāo)系與實(shí)驗(yàn)時(shí)駕駛?cè)艘曈X(jué)可視范圍進(jìn)行擬合,并將駕駛?cè)丝梢暦秶M(jìn)行劃分,如圖4所示。其中,可視范圍1、2、3、4、5 分別為前方、左右臨近車(chē)道、左側(cè)交通標(biāo)志、右側(cè)交通標(biāo)志及上方交通標(biāo)志所提供的交通信息。

        圖3 駕駛?cè)笋{車(chē)通過(guò)海底隧道過(guò)程中照度、縱坡和注視時(shí)長(zhǎng)Fig.3 Illumination,slope and gaze duration during driving in undersea tunnel

        圖4 駕駛?cè)丝梢暦秶鷦澐謭DFig.4 Division of driver's visible range

        分析駕駛?cè)俗⒁朁c(diǎn)分布數(shù)據(jù),得到海底隧道出入口段駕駛?cè)俗⒁晻r(shí)空分布,如表1所示。

        將表1中數(shù)據(jù)代入

        式中:Ii為i區(qū)域注視時(shí)長(zhǎng)百分比;n為i區(qū)域注視頻次;ti為i區(qū)域單次注視時(shí)長(zhǎng);t為行車(chē)時(shí)間。

        表2為海底隧道出入口段注視分布百分比。由表2可知,駕駛?cè)送ㄟ^(guò)海底隧道出入口段時(shí)更加關(guān)注前方車(chē)輛行駛狀況,同時(shí)兼顧左右臨近車(chē)道,對(duì)海底隧道出入口段內(nèi)的交通控制裝置關(guān)注度不高。

        表1 海底隧道出入口段注視時(shí)空分布Table 1 Spatiotemporal distribution of entrance and exit sections of undersea tunnel

        表2 海底隧道出入口段注視分布百分比Table 2 Percentage distribution of gaze distribution at entrance and exit of undersea tunnel

        2.3 車(chē)速變化特征分析

        駕駛?cè)笋{車(chē)通過(guò)海底隧道時(shí),速度差的大小在一定程度上反映了行車(chē)安全可靠性。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),駕駛?cè)笋{車(chē)經(jīng)過(guò)海底隧道過(guò)程中速度與照度、坡度的變化規(guī)律如圖5所示。車(chē)輛在海底隧道入口段前150 m 行駛時(shí),縱坡坡度值較小,照度值基本平穩(wěn)在45000 lux左右,車(chē)速為55 km·h-1;車(chē)輛在海底隧道入口段行駛時(shí),縱坡坡度較小,照度值銳減至200 lux以下,車(chē)速降低至50 km·h-1;車(chē)輛在海底隧道入口段后150 m行駛時(shí),縱坡坡度在0.3%左右,照度值較低維持在90~200 lux,車(chē)速略微增加;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段前150 m行駛時(shí),縱坡坡度增加至3.2%左右,照度值上升,接近出口段時(shí),照度值激增至45000 lux 左右,平均車(chē)速降低至50 km·h-1,駕駛?cè)俗⒁饬校卉?chē)輛在海底隧道出口段行駛時(shí),坡度保持在3.2%左右,照度上升接近于隧道外照度,平均車(chē)速保持50 km·h-1的較低車(chē)速;當(dāng)車(chē)輛在海底隧道出口段150 m 行駛時(shí),縱坡坡度減小至0.5%,照度與海底隧道外照度持平,平均車(chē)速增加。

        圖5 駕駛?cè)笋{車(chē)通過(guò)海底隧道過(guò)程中照度、縱坡和行車(chē)速度Fig.5 Illumination,slope and speed during driving in undersea tunnel

        對(duì)不同照度及坡度范圍下的駕駛?cè)诵熊?chē)速度作多因素方差分析。該實(shí)驗(yàn)工況條件下,行車(chē)速度受照度和縱坡坡度作用效果顯著(P=0.011,P=0.009),但受照度及縱坡耦合作用效果不顯著(P=0.141)。

        3 模型構(gòu)建

        將照度、坡度定義為自變量,將視覺(jué)特征指標(biāo)與速度定義為因變量,進(jìn)行三維曲面擬合分析,擬合函數(shù)形式為z=z0+ax+by+cx2+dy2+fxy(x、y為自變量,z為因變量,z0、a、b、c、d、f為回歸系數(shù))。利用MatLab軟件分別對(duì)其進(jìn)行擬合分析,構(gòu)建關(guān)系模型。

        3.1 眼瞼閉合度變化模型

        擬合得到海底隧道出入口段駕駛?cè)搜鄄€閉合度、照度和坡度關(guān)系式為

        式中:f1(x,y)為眼瞼閉合度值(cm);x為照度值(lux);y為縱坡坡度(%)。眼瞼閉合度、照度和坡度三維曲面擬合判定系數(shù)R2=0.8603,擬合模型的方差分析結(jié)果如表3所示,其中,P=2.51×10-166<0.001,說(shuō)明擬合程度較好。

        駕駛員眼瞼閉合度與照度、坡度擬合曲面如圖6所示。根據(jù)曲面擬合結(jié)果可知,海底隧道出入口段照度分布于1000~20000 lux,縱坡坡度分布于-1.5%~1.5%時(shí),駕駛?cè)搜鄄€閉合度較低,駕駛?cè)俗⒁饬?,精神狀態(tài)緊張。

        表3 駕駛員眼瞼閉合度與照度、坡度擬合模型的方差分析Table 3 Variance analysis of fitting model of driver's eyelid closure,illumination and slope

        圖6 照度及縱坡耦合作用下海底隧道出入口段駕駛?cè)搜鄄€閉合度擬合曲面Fig.6 Fitting curve of driver's eyelid closure under coupling of illumination and longitudinal slope

        3.2 注視時(shí)長(zhǎng)變化模型

        擬合得到海底隧道出入口段駕駛?cè)俗⒁晻r(shí)長(zhǎng)、照度和坡度關(guān)系為

        式中:f2(x,y)為單次注視時(shí)長(zhǎng)(s)。注視時(shí)長(zhǎng)、照度和坡度三維曲面擬合判定系數(shù)R2=0.835,擬合模型的方差分析結(jié)果如表4所示,其中,P=2.46×10-68<0.001,說(shuō)明擬合程度較好。

        駕駛員注視時(shí)長(zhǎng)與照度、坡度擬合曲面如圖7所示。海底隧道出入口段照度分布于1000~20000 lux,縱坡坡度分布于-1.5%~1.5%時(shí),駕駛?cè)祟l繁變化注視點(diǎn)位置,單次注視時(shí)長(zhǎng)較低,駕駛?cè)俗⒁饬?,精神狀態(tài)緊張。

        表4 駕駛員注視時(shí)長(zhǎng)與照度、坡度擬合模型的方差分析Table 4 Variance analysis of fitting model of driver's gaze duration,illumination and slope

        圖7 照度及縱坡耦合作用下海底隧道出入口段駕駛?cè)藛未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)擬合曲面Fig.7 Fitting curve of driver's single gaze duration at entrance and exit of undersea tunnel under coupling of illumination and longitudinal slope

        3.3 車(chē)速變化模型

        擬合得到海底隧道出入口段行車(chē)速度、照度和坡度關(guān)系為

        式中:f3(x,y)為行車(chē)速度(km/h)。行車(chē)速度、照度和坡度三維曲面擬合判定系數(shù)R2=0.8311,擬合模型的方差分析結(jié)果如表5所示,其中,P=9.94×10-60<0.001,說(shuō)明擬合程度較好。

        表5 行車(chē)速度與照度、坡度擬合模型的方差分析Table 5 Variance analysis of fitting model of speed,illumination and slope

        行車(chē)速度與照度、坡度擬合曲面如圖8所示。海底隧道出入口段照度分布于1000~20000 lux,縱坡坡度分布于-1.5%~1.5%時(shí),駕駛?cè)诵熊?chē)速度較低,精神狀態(tài)緊張。

        圖8 照度及縱坡耦合作用下海底隧道出入口段駕駛?cè)诵熊?chē)速度擬合曲面Fig.8 Fitting curve of driver's speed at entrance and exit of a undersea tunnel under coupling of illuminance and longitudinal slope

        4 結(jié)論

        通過(guò)海底隧道實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn),對(duì)駕駛?cè)艘曈X(jué)特性數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析,建立眼瞼閉合度、注視時(shí)長(zhǎng)、車(chē)速與照度和坡度的數(shù)學(xué)模型。發(fā)現(xiàn),駕駛?cè)笋{車(chē)通過(guò)海底隧道出入口段時(shí)眼瞼閉合度明顯降低,注視時(shí)長(zhǎng)增加,注視點(diǎn)多分布于前方車(chē)輛,精神緊張。多因素方差分析結(jié)果顯示,眼瞼閉合度及注視時(shí)長(zhǎng)受環(huán)境照度作用效果顯著。車(chē)速呈現(xiàn)下降-上升-趨于平緩-下降-上升的規(guī)律,受照度和縱坡坡度作用效果顯著。

        基于研究結(jié)論,為降低海底隧道事故風(fēng)險(xiǎn),更好地對(duì)海底隧道進(jìn)行安全管理,提出如下建議:基于駕駛?cè)松硖匦匝芯拷Y(jié)論等科學(xué)合理的設(shè)置海底隧道縱坡坡度,減少因縱坡坡度突變?cè)斐傻男熊?chē)突變,保障行車(chē)安全;海底隧道出入口段應(yīng)設(shè)置合理的動(dòng)態(tài)漸變照明,減少照度明暗變化對(duì)駕駛?cè)说囊曈X(jué)刺激;海底隧道出入口前應(yīng)科學(xué)地設(shè)置簡(jiǎn)潔、清晰的包含前方縱坡的可變交通標(biāo)志,減少坡度變化對(duì)駕駛?cè)诵睦砼c行為的影響;駕駛員培訓(xùn)時(shí),應(yīng)增加海底隧道段復(fù)雜行車(chē)環(huán)境方面的內(nèi)容,加強(qiáng)駕駛員對(duì)明暗適應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

        猜你喜歡
        實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        記住“三個(gè)字”,寫(xiě)好小實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        記一次有趣的實(shí)驗(yàn)
        有趣的實(shí)驗(yàn)
        微型實(shí)驗(yàn)里看“燃燒”
        做個(gè)怪怪長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)
        NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
        實(shí)踐十號(hào)上的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        中文字幕人妻在线少妇| 午夜影视啪啪免费体验区入口| 日本女同伦理片在线观看| 99久久婷婷国产精品网| 精品国产综合区久久久久久| 久久久精品人妻一区二区三区四| 免费国产99久久久香蕉| 精品中文字幕久久久人妻| 人妻久久久一区二区三区蜜臀| 乱人伦人妻中文字幕无码| 亚洲中文无码久久精品1| 黑人免费一区二区三区| 亚洲乱码av乱码国产精品| 国产成人久久精品一区二区三区| 国产精品第一二三区久久蜜芽 | 亚洲av无码成人专区片在线观看| 精品免费福利视频| 精品专区一区二区三区| 精品人妻一区二区三区浪人在线| 中文字字幕在线精品乱码| 囯产精品无码一区二区三区| 国产精品天堂在线观看| 欧美性受xxxx黑人猛交| 国产在线精品欧美日韩电影| 日韩亚洲国产av自拍| 国产精品毛片一区二区三区| 日本一二三区视频在线| 97超级碰碰人妻中文字幕| 日本一区二区视频免费观看| 一区二区三区免费看日本| 国产激情久久久久影院老熟女| 深夜国产成人福利在线观看女同| 亚洲色图偷拍自拍亚洲色图| 亚洲综合天堂av网站在线观看| 国产又色又爽无遮挡免费 | 久久亚洲精精品中文字幕早川悠里| 日韩精品无码一区二区三区| 丰满少妇高潮惨叫正在播放| 无码a级毛片免费视频内谢| 午夜男女靠比视频免费| 亚洲色大成网站www久久九九|