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疲劳等级对大型工程车辆驾驶员驾驶行为影响研究

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疲劳等级对大型工程车辆驾驶员驾驶行为影响研究

作者：张晨骁东南大学

学位级别：硕士

疲劳驾驶是导致大型工程车辆交通事故的重要危险因素之一。大型工程车辆驾驶员均为受雇者,为了赚取更多的利润,他们往往会长时间往返驾驶,驾驶时间远远超出了我国交通法规明确规定的连续驾驶最大时间,因此长期处于疲劳驾驶状态。相关数... 详细信息

疲劳驾驶是导致大型工程车辆交通事故的重要危险因素之一。大型工程车辆驾驶员均为受雇者,为了赚取更多的利润,他们往往会长时间往返驾驶,驾驶时间远远超出了我国交通法规明确规定的连续驾驶最大时间,因此长期处于疲劳驾驶状态。相关数据显示,大型工程车辆造成的交通事故大多由于驾驶员的疲劳驾驶引起,并且大型工程车辆导致的交通事故通常要比普通的交通事故更为严重。大型工程车辆驾驶员由于职业性质的原因,往往会长时间处于疲劳驾驶状态,再加之大型工程车辆特殊的车型和较大的载重,在行车特性方面与一般车辆存在明显的差异。然而已有的疲劳驾驶研究大多关注于一般车辆驾驶员,对大型工程车辆驾驶员的研究十分匮乏。本文组织了大型工程车辆实车试验,经过招募和测试筛选后,共邀请到30名职业大型工程车驾驶员参与试验。在试验中,我们收集驾驶运动学参数（包括行驶速度、横向加速度和纵向加速度）作为驾驶员驾驶行为的度量指标,收集驾驶员眼动参数并使用眼睑闭合百分比（PERCLOS）来确定驾驶员实时的疲劳等级,使用注视点频率、扫视范围等眼动数据辅助分析驾驶行为的变化特征。根据研究目标的分类,试验数据被分为路段行驶数据和交叉口行驶数据。路段行驶数据采用方差分析进行处理,针对疲劳等级对于大型工程车辆驾驶员驾驶行为的影响进行了分析评估。结果表明,驾驶员的疲劳等级对其在路段中的驾驶行为有着显著的影响。驾驶员处在较高疲劳等级时趋向于以更高的行驶速度驾驶车辆,但保持速度稳定性能力较低。此外,当疲劳水平提高时,驾驶员通常会保持较为稳定的加速度平均值和加速度标准差,但加速度最小值和加速度最大值增加。结果表明,随着大型工程车辆驾驶员疲劳等级上升,其驾驶行为风险因素也会增加。针对交叉口行驶数据,本文对无信号控制交叉口及信号控制交叉口分别进行研究,分析不同疲劳等级下驾驶员在交叉口处的驾驶行为和行驶特性,并针对驾驶员每种驾驶行为的驾驶运动学特性和眼动特性进行了分析和总结。结果表明,大型工程车驾驶员随着疲劳等级升高,其注视点区域缩小,扫视面积及扫视次数减少,驶入交叉口的平均速度也会增加,导致驾驶员在交叉口处的驾驶风险随之上升。本文的研究结果展示了不同疲劳等级下大型工程车辆驾驶员在路段和交叉口处驾驶行为的变化特征,对疲劳导致的驾驶行为变化与风险驾驶之间的关系进行了分析。研究结果表明,车辆的速度和加速度可以作为评价大型工程车辆驾驶员驾驶性能的重要指标并对大型工程车驾驶员疲劳监测和驾驶预警提供了新的理论参考,研究成果具有实际应用价值。

关键词：交通安全驾驶行为疲劳驾驶疲劳等级大型工程车辆

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基于BDPCA的驾驶员脑疲劳等级划分研究

计算机仿真 2022年第11期39卷 208-214页

作者：吕超闫超徐亚茹年锦涛长春理工大学吉林长春130021

当人体产生疲劳状态时,大脑释放的脑电信号也会发生相应的变化。在以往对脑疲劳状态的研究中,研究者多从清醒与疲劳两种状态进行分析,忽略了对不同的疲劳状态程度的研究,且对不同疲劳状态划分的定义并不客观。针对脑疲劳状态等级划分研... 详细信息

当人体产生疲劳状态时,大脑释放的脑电信号也会发生相应的变化。在以往对脑疲劳状态的研究中,研究者多从清醒与疲劳两种状态进行分析,忽略了对不同的疲劳状态程度的研究,且对不同疲劳状态划分的定义并不客观。针对脑疲劳状态等级划分研究不充分的问题,提出了一种基于非监督学习的聚类算法对疲劳状态等级进行客观性的划分。通过小波包分解提取脑电信号的节律能量和非线性特征作为特征向量,使用共同邻域参数(CNN)改进的DPCA聚类算法对提取到的特征向量进行分析训练。同时,使用贝叶斯准则(BIC)对类簇个数进行辅助判定。实验结果证明,改进后的BDPCA算法准确率可以达到85%以上,能够对脑电信号中表征的不同疲劳状态等级进行准确划分,实现了脑疲劳状态等级的客观性定义。

关键词：疲劳等级脑电信号小波包分解密度峰值聚类贝叶斯准则

HFMI处理的钢制焊接接头疲劳评估模型探讨

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焊接学报 2022年第3期43卷 80-86,I0008页

作者：胡鑫李艳青黄进浩中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室无锡214082

为评估不同应力比R和材料屈服强度fy下的高频机械冲击(high frequency mechanical impact,HFMI)处理钢制焊接接头疲劳寿命,引入SWT(smith-watson-topper)模型与Walker模型,利用缺口应力法对广泛的疲劳试验数据进行了重新分析.结果表明,... 详细信息

为评估不同应力比R和材料屈服强度fy下的高频机械冲击(high frequency mechanical impact,HFMI)处理钢制焊接接头疲劳寿命,引入SWT(smith-watson-topper)模型与Walker模型,利用缺口应力法对广泛的疲劳试验数据进行了重新分析.结果表明,名义应力系统下,接头疲劳等级FAT,R与fy三者关系可通过FAT=0.1fy+M(R)来表达;缺口应力系统下,对于同种材料不同应力比下的接头,两种模型均能用来评估其疲劳寿命,但Walker模型精度更高;对于不同种材料在不同应力比下的接头,SWT模型形式固定,且能综合考虑R与fy的影响,基于该模型分析得到的存活率P_(S)=97.7%的S-N曲线,其FAT=325 MPa,斜度m=6.5.研究成果将直接支撑工程结构疲劳评估和抗疲劳设计.

关键词：高频机械冲击缺口应力法应力比疲劳等级 SWT模型

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基于缺口应力法的焊接接头疲劳分析

工程力学 2016年第6期33卷 209-214,249页

作者：刘旭张开林姚远王晓鹏西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

等效缺口应力法作为焊接疲劳分析的一种局部方法,不仅克服了焊接结构名义应力难以确定和焊根结构应力无法定义的困难,而且能够反映焊接局部后处理对焊接接头疲劳强度的影响,因此近年来备受关注。该文建立了典型焊接接头的三维缺口应力模... 详细信息

等效缺口应力法作为焊接疲劳分析的一种局部方法,不仅克服了焊接结构名义应力难以确定和焊根结构应力无法定义的困难,而且能够反映焊接局部后处理对焊接接头疲劳强度的影响,因此近年来备受关注。该文建立了典型焊接接头的三维缺口应力模型,对焊趾根部的缺口应力集中系数进行了求解;通过对对接接头和纵向角接头在焊后未处理(AS-weld)和超声喷丸处理(UPT)两种状态下的疲劳试验数据进行分析处理,获得了两种焊接接头在缺口应力系统下统一的S-N曲线,并与目前国际焊接学会所推荐的具有相同存活率的疲劳寿命曲线(IIW:m=3,FAT=225)进行比较,结果表明,该曲线具有更高的疲劳等级和更低的斜度。

关键词：焊接接头疲劳等级缺口应力法 S-N曲线超声喷丸处理

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基于缺口应力法的IIW多轴疲劳准则分析

焊接学报 2019年第7期40卷 77-81,I0005页

作者：胡鑫严仁军谌伟胡耀愚何丰武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学交通学院武汉430063 湖北航达科技有限公司武汉430040

焊接接头的多轴疲劳强度评估是领域内的复杂课题.结合缺口应力法,利用IIW多轴疲劳准则对已公开发表的文献中的多轴疲劳试验数据进行了重新评估.结果表明,缺口应力系统下的比例加载与非比例加载数据点重合性较好;IIW推荐的单轴疲劳评估S-... 详细信息

焊接接头的多轴疲劳强度评估是领域内的复杂课题.结合缺口应力法,利用IIW多轴疲劳准则对已公开发表的文献中的多轴疲劳试验数据进行了重新评估.结果表明,缺口应力系统下的比例加载与非比例加载数据点重合性较好;IIW推荐的单轴疲劳评估S-N曲线不适用于多轴疲劳评估,循环次数在1×10^4~1×10^5范围内时,可能得到偏危险的评估结果;而高于1×10^5次时,评估结果过于保守.基于此,拟合得到了存活率Ps=97.7%的S-N评估曲线,其疲劳等级FAT=430MPa,斜率M=5.8,同时适用于比例加载与非比例加载,可为工程焊接结构疲劳寿命预估提供参考.

关键词：焊接结构多轴疲劳缺口应力疲劳等级

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基于脑电信号的驾驶疲劳检测研究

北京理工大学学报 2009年第12期29卷 1072-1075页

作者：吴绍斌高利王刘安北京理工大学机械与车辆学院北京1000081

研究利用脑电信号(EEG)判断驾驶员的疲劳程度.基于疲劳驾驶实验平台进行模拟驾驶实验,综合实验视频图像和驾驶员自我评价进行主观疲劳评测.利用生理检测仪采集驾驶员的脑电波,对比分析脑电信号不同频带信号功率谱值和驾驶员的主观疲劳... 详细信息

研究利用脑电信号(EEG)判断驾驶员的疲劳程度.基于疲劳驾驶实验平台进行模拟驾驶实验,综合实验视频图像和驾驶员自我评价进行主观疲劳评测.利用生理检测仪采集驾驶员的脑电波,对比分析脑电信号不同频带信号功率谱值和驾驶员的主观疲劳评测之间的关系.结果表明:主观疲劳评测与脑电信号中功率谱值的变化相对应,脑电功率谱的比值(α+θ)/β越大,疲劳等级越高.

关键词：驾驶疲劳脑电疲劳等级主观评测

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基于缺口应力法的焊接接头多轴疲劳分析

重庆大学学报（自然科学版） 2017年第4期40卷 9-17页

作者：刘旭张开林刘斌姚远西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

鉴于当前焊接接头疲劳评估曲线只适用于单轴加载情况,基于缺口应力法对焊接接头进行了多轴疲劳分析。通过联合焊接接头的多轴疲劳试验名义应力数据和有限元法所计算的缺口应力集中系数,获得了5种焊接接头的各向缺口应力;根据Von Mises、... 详细信息

鉴于当前焊接接头疲劳评估曲线只适用于单轴加载情况,基于缺口应力法对焊接接头进行了多轴疲劳分析。通过联合焊接接头的多轴疲劳试验名义应力数据和有限元法所计算的缺口应力集中系数,获得了5种焊接接头的各向缺口应力;根据Von Mises、IIW和EESH 3种多轴疲劳准则计算出等效缺口应力并将其统一在同一坐标系统下;最后采用最小二乘法拟合出适用于多轴疲劳评估的缺口寿命曲线。与IIW标准推荐的单轴曲线相比,这些多轴缺口疲劳曲线具有更低的倾斜度和更高的疲劳等级,即多轴加载时明显降低了10~3~10~6次中周范围内的疲劳强度值,而对10~6~10~7次高周疲劳范围的影响则相对有限。

关键词：焊接接头多轴疲劳缺口应力 S-N曲线疲劳等级

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新手驾驶人疲劳状态下的视觉特性研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第1期37卷 149-157页

作者：赵小平闵忠兵薛运强莫振龙张姝玮龚俊喻佳华东交通大学交通运输工程学院南昌330013

为探究新手驾驶人疲劳特性在视觉特征方面的表现,设计了基于驾驶模拟器和Dikablis Glass 3眼动仪的驾驶模拟实验,采集驾驶人视觉数据,结合视频专家法将驾驶人疲劳等级分为清醒、轻度疲劳、中度疲劳、重度疲劳。利用拉依达准则及卡尔曼... 详细信息

为探究新手驾驶人疲劳特性在视觉特征方面的表现,设计了基于驾驶模拟器和Dikablis Glass 3眼动仪的驾驶模拟实验,采集驾驶人视觉数据,结合视频专家法将驾驶人疲劳等级分为清醒、轻度疲劳、中度疲劳、重度疲劳。利用拉依达准则及卡尔曼滤波对数据进行清洗;依据单因素方差分析及事后多重比较结果,选取眨眼持续时长均值、扫视时长均值、扫视总时长、瞳孔面积均值、瞳孔变异系数均值、注视时间均值等视觉特征作为驾驶人的疲劳驾驶评价指标;构建基于新手驾驶人视觉特征的灰狼优化支持向量机(GWO-SVM)疲劳驾驶识别模型。研究结果表明:随着驾驶疲劳累积,新手驾驶人眨眼持续时长显著增加,扫视时长及扫视总时长显著降低,瞳孔面积缩小,瞳孔变异系数增大;SVM识别结果表明:新手驾驶人的疲劳状态可通过眼动指标进行有效识别,而GWO-SVM模型则进一步提升了识别精度,证明了眼动特征在新手驾驶人疲劳检测方面具有较好的适用性。

关键词：新手驾驶人疲劳等级视觉参数 GWO-SVM疲劳驾驶识别模型

大型工程车辆驾驶员疲劳状态下眼动特性与驾驶风格分析

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大型工程车辆驾驶员疲劳状态下眼动特性与驾驶风格分析

作者：董晓博东南大学

学位级别：硕士

大型工程车辆驾驶员因其工作性质的特殊性,长时间往返于场站和工地之间,往往牺牲睡眠时间以牟取更多利润,导致睡眠时间破碎化,长期处于疲劳驾驶状态。疲劳驾驶被认为是造成大型工程车辆交通事故的重要原因之一。本文以疲劳驾驶为切入点... 详细信息

大型工程车辆驾驶员因其工作性质的特殊性,长时间往返于场站和工地之间,往往牺牲睡眠时间以牟取更多利润,导致睡眠时间破碎化,长期处于疲劳驾驶状态。疲劳驾驶被认为是造成大型工程车辆交通事故的重要原因之一。本文以疲劳驾驶为切入点,使用行车数据和眼动数据,研究不同疲劳等级对大型工程车辆驾驶员眼动特性和驾驶风格的影响。本文组织开展了大型工程车辆实车试验,共招募了11名大型工程车辆驾驶员参与此次试验,每名驾驶员无干扰连续驾驶3天。试验进程中,使用眼动仪记录眼动数据,使用VBox记录行车数据。本文基于眼睑闭合度（PERCLOS）来确定驾驶员的疲劳等级,依据大型工程车辆的特点和驾驶员注视特性划分兴趣区域,使用注视次数、注视时间、注视时间百分比、累积注视时间等眼动参数作为评价指标来分析驾驶员的眼动特征。研究表明,在不同疲劳等级下,驾驶员以观察前方道路环境情况为主,扫视左、右后视镜观察后方来车情况为辅。随着疲劳等级的增加,驾驶员由非疲劳状态变为疲劳状态,注视点分布趋于集中并向中央主视区靠拢,对左、右后视镜的注视次数和注视时间减少。此外,比较分析了不同疲劳等级下各个兴趣区域的眼动参数的分布差异,由方差分析结果可知疲劳等级对挡风玻璃左半边区域、左后视镜和右后视镜的注视参数有显著影响。本文基于特征事件来识别驾驶风格,驾驶员的驾驶行为可以表征为转弯、加速和减速三种事件的组合。通过设置阈值的方式检测特征事件,并定义了速度类（速度）、变速类（横向加速度、纵向加速度）、方向类（航向角速度）及其相关统计参数共16个驾驶风格特征参数,使用主成分分析进行降维,通过K-Means算法和SOM算法基于转弯、加速和减速三种特征事件聚类驾驶风格,并将驾驶风格分为温和型和激进型2类。将疲劳等级与行车数据相对应,分析得到不同疲劳程度下的驾驶员驾驶风格有着显著区别。除减速事件外,驾驶员越疲劳,温和型驾驶风格所占比例越大,激进型驾驶风格占比变小。本文的研究成果对于提升道路交通安全、预防交通事故有着十分重要的意义,同时也可为其他发展中国家在快速城市化背景下面临的相同困境提供借鉴意义。

关键词：大型工程车辆疲劳等级眼动特性驾驶风格