基于虚拟现实的网联环境下驾驶人自由换道行为特征与安全分析

作     者：钱泽昊 潘新福 范欣炜 严欣 柯巍 王顺超 QIAN Zehao;PAN Xinfu;FAN Xinwei;YAN Xin;KE Wei;WANG Shunchao

作者机构：东南大学交通学院南京211189 中汽研汽车试验场股份有限公司江苏盐城224100 甘肃新视能科技有限公司兰州730000 

出 版 物：《交通信息与安全》 (Journal of Transport Information and Safety)

年 卷 期：2024年第42卷第2期

页      面：36-48页

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52272331) 江苏省科技项目(BE2021067) 甘肃省省科技计划项目(22CX3GA067) 企业自主立项科技项目(2023-XFZ-03)资助 

主　　题：交通工程 网联环境 自由换道 虚拟现实 广义估计方程 加速失效模型 

摘      要：传统驾驶模拟器难以精确模拟车联网环境中的复杂交互,如车速变化和车道变更。而连接虚拟现实(virtual reality,VR)的驾驶模拟器可以通过先进的传感器和实时数据处理,更逼真地还原车辆物理特性、交通流动态及实际道路环境。采用虚拟现实设备和驾驶模拟器,深入探索网联环境下的驾驶人自由换道行为与安全特征。基于交通仿真和三维建模技术搭建驾驶人自由换道实验系统,并建立自由换道场景库,进而开展驾驶人自由换道行为实验;基于广义估计方程建立驾驶人换道的间距选择模型和换道时间模型;基于加速失效模型分析网联环境对驾驶人自由换道行为的安全影响。研究结果表明:①网联环境下,女性驾驶人的自由换道间距与时间更长,年轻驾驶人的自由换道间距与时间更短;②每提高1 m/s^(2)的加速度噪声,自由换道时的碰撞风险降低28%,每提高1 m的自由换道间距,自由换道时的碰撞风险增加1.1%;③年龄较大的驾驶人自由换道安全性更高,其中,中老年驾驶人(40岁)自由换道时的碰撞时间(time-to-collision,TTC)比青年驾驶人(27~40岁)、年轻驾驶人(18~27岁)分别高38.3%,64.3%;④女性驾驶人比男性驾驶人自由换道安全性更高,女性驾驶人自由换道时的TTC比男性驾驶人高20.1%。与普通环境相比:①驾驶人在网联环境下自由换道间距增加1.16 m、换道时间增加2.41 s、换道安全水平提高19.72%;②自由换道事故发生概率随着碰撞风险持续时间增加而降低,其中,碰撞风险持续时间为1,2,3,4 s时,网联环境下的自由换道事故发生概率比普通环境下分别低5.8%,17.2%,14.4%,3.0%,且该概率在不同性别、年龄的驾驶人自由换道中差异显著。