高速公路高密度立交驾驶人眼动特性研究

作     者：杨子邈 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐进

授予年度：2024年

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] 

主      题：高速公路 高密度立交 小净距立交 眼动特征 驾驶风险 

摘      要：近年来,随着高速公路交通需求的增长,立交数量也在迅速增加,因此也形成了许多高密度立交群,在高密度立交群中相邻两座立交间的净距不满足现行规范要求的现象愈发普遍,尤其是在西南部的山地城市。互通立交之间的间距缩小也意味着驾驶员需要在更有限的空间内完成立交的行驶,交织区长度减小、交织车流密度大、车辆变道频繁等因素都可能导致驾驶风险提高,同时立交不同的行驶工况对于驾驶人的影响也可能存在差异。而在驾驶过程中视觉信息是驾驶人最主要的信息来源,速度则是车辆最直观的状态参数,通过分析该两类指标可以在一定程度上揭示驾驶员在高速公路高密度立交的驾驶行为特征,研究结果对提升高速公路高密度立交的交通安全有一定的积极作用。 首先,本文根据立交行驶的轨迹特征,将驾驶人的行驶过程划分为驶入主线、驶出主线、主线行驶、辅道行驶四种驾驶工况,利用k-medoids动态聚类方法将驾驶员在高速公路高密度立交的视觉兴趣区划分为了7个区域,然后对比分析了常规净距立交和小净距立交不同行驶工况的注视行为、扫视行为和瞳孔变化,发现常规净距立交和小净距立交的注视区域都主要集中在当前车道的近远处,而小净距立交对其他兴趣区的注意力分配要高于常规净距立交,其中驶入/驶出主线工况,驾驶员观察时有明显的偏侧性,200px可作为扫视幅度高低的阈值。 然后,本文利用马尔可夫链构建注视转移模型,对比分析了不同性别和驾驶风格驾驶员眼动特征和注视转移规律。发现男性驾驶员表现出注视频率低、单次注视时间长、高扫视幅度、高扫视速度且低扫视频率的眼动特征,女性驾驶员则表现为注视频率高、单次注视时间短、低扫视幅度、低扫视速度且高扫视频率,不同驾驶风格驾驶员也有类似的眼动特征,同时立交净距减小对女性驾驶员和谨慎型驾驶员的影响程度较大。 最后,分析了常规净距立交和小净距立交的速度指标,发现驾驶员在常规净距立交有明显的加减速过程,而在小净距立交则为持续加速或者持续减速。基于眼动指标和速度指标,通过灰色近优法构建了高速公路高密度立交驾驶风险量化模型。结果表明,相同的工况,小净距立交驾驶风险要高于常规净距立交,其中驶入主线工况驾驶风险最高。基于以上从匝道形式、通视三角区、标志标线、性别和驾驶风格等方面提出高速公路高密度立交交通安全提升措施。