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文檔簡介

駕駛?cè)诵袨樘匦缘谝豁?,共三十九頁,編輯?023年,星期二第四章駕駛?cè)诵袨樘匦?第二頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二交通事故統(tǒng)計(jì)表明,在發(fā)生車禍的直接或間接原因中,有80%-90%與駕駛員有關(guān)系。因此道路交通系統(tǒng)中的各種要素都是圍繞著這個“特殊的”要素進(jìn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)作的。例如,汽車的結(jié)構(gòu)、儀表、表號、操縱系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)適合駕駛員的駕駛,交通標(biāo)志的大小、顏色、設(shè)置地點(diǎn)應(yīng)考慮駕駛員的視覺機(jī)能,道路線形的設(shè)計(jì)要符合駕駛員的視覺和交通心理特性,制定的交通法規(guī)、條例應(yīng)合情合理等。盡管駕駛員的交通特性具有隨機(jī)性,但對其主要特征進(jìn)行研究有助于建立交通流模型,同時(shí)它也是智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)的一項(xiàng)基本研究內(nèi)容。第三頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二1、概述2、離散駕駛行為3、控制轉(zhuǎn)移時(shí)間4、交通安全設(shè)施的識認(rèn)5、其它車輛的動態(tài)特性6、障礙和危險(xiǎn)物的察覺、識別與確認(rèn)7、駕駛行為差異8、連續(xù)駕駛模型9、車輛制動模型10、速度與加速度控制11、間隙接受與合流12、停車時(shí)距13、交叉口視距14、其它特性1、駕駛?cè)蝿?wù)2、離散駕駛行為3、連續(xù)駕駛模型4、駕駛員交通特性的應(yīng)用5、其他人員行為特性第四頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二第四章駕駛?cè)诵袨樘匦?第五頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二第四章駕駛?cè)诵袨樘匦?第六頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二一、駕駛?cè)蝿?wù)分解1、駕駛員的三個層次(1)控制駕駛員和車輛之間的信息交換和控制,是駕駛?cè)蝿?wù)層次中的基本層次,主要是指駕駛員對車輛的操作,比如:啟動、加速、減速、轉(zhuǎn)向、制動等。(2)引導(dǎo)基于規(guī)則的引導(dǎo)層,包括維持安全的速度、根據(jù)道路和車輛周圍的環(huán)境選擇合適的道路,引導(dǎo)層對系統(tǒng)的輸入是根據(jù)周圍環(huán)境變化的動態(tài)的速度和道路,這些隨著車輛沿道路的變化而連續(xù)變化。

控制(control)引導(dǎo)(guidance)導(dǎo)駛(navigation)第七頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(3)導(dǎo)駛第三層也是最高層,在該層次,駕駛員是一個管理者。例如:聯(lián)系地圖上的方向和道路上的引導(dǎo)標(biāo)示,在途中作出行駛計(jì)劃和引導(dǎo)。該層被稱為基于知識的行為,在ITS中基于知識的行為將變得極其重要。隨著技術(shù)的發(fā)展駕駛員將越來越變得是一個管理人員,如:駕自動變速、駕駛員輔助系統(tǒng)、駛員信息系統(tǒng)、自動駕駛等。本教材研究的駕駛行為是普通環(huán)境中的駕駛員行為。

2、人-車-路系統(tǒng)作用圖在1976年Weir提出了一個人-車-路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,該圖成為研究駕駛員行為的基礎(chǔ)(包括連續(xù)和離散駕駛行為)。

第八頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二圖4-1駕駛中人-車-路系統(tǒng)作用框圖第九頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二二、離散駕駛行為1、感覺反應(yīng)時(shí)間(perception-responsetime,PRT)(1)定義人的機(jī)體接受刺激,認(rèn)識到這種刺激,并盡快作出反應(yīng)所需要的時(shí)間,稱為反映時(shí)間(T)。(2)模型線性反應(yīng)時(shí)間模型(海曼定律):

T=a+bH T:反應(yīng)時(shí)間(s) H:信息量 a:對刺激進(jìn)行感覺大腦,中樞神經(jīng)編碼至效應(yīng)器官進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)間 b:中樞神經(jīng)辨別、選擇加工的時(shí)間,信息加工的速度傳入神經(jīng)傳出神經(jīng)第十頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(3)HooperandMcGee(1983)對于制動反應(yīng)時(shí)間提出了一個模型:(4)感覺-反應(yīng)時(shí)間概率分布不是正態(tài)分布而是對數(shù)正態(tài)分布第十一頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(5)對數(shù)正態(tài)分布計(jì)算公式:

P73公式4-2到6-6

感覺反應(yīng)時(shí)間T服從對數(shù)正態(tài)分布,Ln(T)服從正態(tài)分布(6)Lemer(勒納)對制動反應(yīng)時(shí)間分兩種情況進(jìn)行研究,結(jié)果如表:第十二頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(7)1994年Fambro(凡波)的研究:分成兩組,每組年齡不同,older:55歲以上,yong:18到25歲在駕駛員行駛中的車道上意外人為的給出一個路障,觀察駕駛員的反應(yīng),分成3種情況: case1:26人中有2人沒有成功, case2:12人中2人沒有采取措施 case3:12人中1人失敗(沒有采取制動措施)第十三頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二

對研究的結(jié)果總結(jié)后得到表4-2P74(8)對遠(yuǎn)處喇叭聲音的感覺反應(yīng)時(shí)間(9)不同類型的道路感覺反應(yīng)時(shí)間不同(10)感覺反應(yīng)時(shí)間與駕駛員自身的情況有關(guān)2、移動時(shí)間(controlmovementtime,MT)駕駛員的制動反應(yīng):

制動反應(yīng)時(shí)間(PRT)和移動時(shí)間(MT)

(1)Fitts費(fèi)茨定律——1954年費(fèi)茨對各種反應(yīng)的移動時(shí)間進(jìn)行建模

a:最小的反應(yīng)時(shí)間延遲;b:斜率,由經(jīng)驗(yàn)確定

A:移動的幅度,或移動起點(diǎn)到終點(diǎn)的距離

W:沿移動方向的控制設(shè)備的寬度(車輛的寬度)第十四頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(2)變異的Fitts定律——1994年Berman提出,對于簡短迅速移動(3)Fitts定律及其變異可以應(yīng)用與人的手、腳、腿等的反應(yīng)的移動時(shí)間,而且經(jīng)(Drury)研究發(fā)現(xiàn)其更加適合于腳的反應(yīng)的移動時(shí)間。(4)對制動反應(yīng)移動時(shí)間的研究①

1988年Brackett和Koppa研究發(fā)現(xiàn)制動和加速踏板的舉例在10-15cm,高度相差較小的情況下,控制移動時(shí)間為0.15-0.17s,當(dāng)制動踏板比加速踏板高出5cm后,移動時(shí)間將明顯增加。②1991年Hoffman研究發(fā)現(xiàn)駕駛員腳的移動軌跡是拋物線形,這對A的影響較小,對于MT影響較大。

③其他的一些相關(guān)研究(教材表3-4等)第十五頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(5)移動反應(yīng)時(shí)間與感覺反應(yīng)時(shí)間無關(guān)3、對交通控制設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間和距離

TrafficControlDevices,TCD

感覺器官提供給駕駛員信息的比例:視覺占80%.聽覺占14%,觸覺占2%,味覺占2%,嗅覺占2%。

視覺是最重要的,其中交通控制設(shè)備是影響駕駛員也是交通流研究的一個重要方面,與TCD相關(guān)的視覺方面的問題都與其距離有關(guān),這主要包括:

a:在視覺中作為目標(biāo)被發(fā)現(xiàn);

b:確認(rèn)為TCD;

c:清晰且易于辨認(rèn)和理解第十六頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二交通控制設(shè)備信息處理過程第十七頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(1)交通信號的變化駕駛員對交通等信號變化的反應(yīng)。平均反應(yīng)速度為1.33秒。(2)標(biāo)志的可見度和易讀性 視覺的形成:外界光線經(jīng)過刺激視覺器官在大腦中所引起的生理反應(yīng)。 視覺敏銳度:分辯細(xì)小的或遙遠(yuǎn)的物體或物體局部的能力。 視覺敏銳度與錐體角度的關(guān)系: 水平面與垂直平面視覺敏銳度: 辨認(rèn)交通標(biāo)志上字母的能力: 駕駛員年齡對視覺敏銳度的影響:(3)實(shí)時(shí)顯示 交通標(biāo)志牌、交通情報(bào)板等第十八頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(4)視認(rèn)時(shí)間 要求交通標(biāo)志能在很短的時(shí)間內(nèi)被看到、認(rèn)識,并完全明白其含義,以便采取正確的措施。 對于文字讀取的時(shí)間(5)視認(rèn)距離 圖案、符號、文字的大小應(yīng)該滿足必要的距離條件,并據(jù)此決定標(biāo)志牌的尺寸,此距離即為視認(rèn)距離。 漢字的高度與行車速度的關(guān)系表(6)交通標(biāo)志的三要素 顏色、形狀和圖形符號第十九頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二

●顏色:最先引起駕駛員的視覺敏感,交通標(biāo)志多用:紅、黃、綠、藍(lán)、黑、白等。

●形狀:經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在同樣條件下(面積大小、明亮度、顏色等)以三角形的辨認(rèn)效果最好,其次是菱形、正方形、圓形、六角形、八角形等。

●圖形符號:主要考慮圖形的直觀性、圖形的大小以及符號中的重要細(xì)節(jié)最小尺寸等

4、其他車輛的動態(tài)特性 其他車輛的速度和加速度變化會被相鄰車輛駕駛員感受到,從而采取相應(yīng)措施。其中前導(dǎo)車和側(cè)向車的影響最明顯。(1)前導(dǎo)車(2)側(cè)向車輛第二十頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二5、障礙和危險(xiǎn)的覺察、識別與確認(rèn)(1)障礙和危險(xiǎn)的覺察 將6個不同物體放于道路,對覺察和視認(rèn)距離進(jìn)行觀測和記錄,表4-5。 結(jié)論:●平均的覺察視覺角度變化從黑色玩具狗最小1.8弧分到樹枝最大4.91弧分;

●同樣對比度下晚上的視覺角度是白天的約2.5倍。(2)障礙和危險(xiǎn)的識別與確認(rèn) 對道路上的物體進(jìn)行覺察后,接著就是識別和確認(rèn)。

15cm高、60cm高第二十一頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二6、駕駛行為的個體差異(1)性別(2)年齡

●視覺變化:視覺敏銳度、光損失和散光、炫目等

●認(rèn)知行為變化:信息過濾、公路上的被迫跟隨、時(shí)代的變化(3)駕駛員的傷害第二十二頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二三、連續(xù)駕駛模型

駕駛過程是一個連續(xù)過程1、駕駛行為分析 駕駛員可以看作是一個線性的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1)駕駛傳遞函數(shù) 駕駛活動中的兩個輸入: ●駕駛員期望的路線 ●車輛當(dāng)前行駛的方向和路線第二十三頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二圖中的模型可以用公式來表示:其中:K為增益,exp(-ts)是反應(yīng)時(shí)間,T由特定的控制狀態(tài)下由實(shí)驗(yàn)得到。

該模型為建立駕駛員駕駛模型的基本方法。

駕駛行為分類:修正的跟蹤模式駕駛;跟蹤駕駛;有預(yù)見性的駕駛這可從表4-6得出。第二十四頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二2、車輛制動特性(1)開環(huán)制動。

沒有ABS(AntilockBrakeSystem)(2)閉環(huán)制動。

有ABS(3)最佳制動減速度。-0.3g,-3m/s^23、速度與加速度控制

(1)穩(wěn)態(tài)速度控制(2)加速度控制

舒適的加速度范圍0.6-0.7m/s^2第二十五頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二四、駕駛員交通特性的應(yīng)用1、交通流中的追趕與超車交通工程學(xué)會提供的資料:(1)高速公路上,超越一輛客車的加速度約1m/s2(2)坡道上的加速度近似計(jì)算公式(3)客車從0到穩(wěn)態(tài)速度的變化過程中,加速度可以從最大3m/s2到2m/s2,大型貨車或拖車起到時(shí)其加速度較小。(4)美國各州公路工作者協(xié)會幾何設(shè)計(jì)規(guī)范給出了加速度的一個參考

56km/h時(shí)0.63m/s2,70km/h時(shí)0.64m/s2,100km/h0.66m/s2第二十六頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二2、可插車間隙和合流1)可插車間隙(GapAcceptance)(1)間隙:連續(xù)車輛到達(dá)某一點(diǎn)的時(shí)間間隔。(2)臨界間隙:駕駛員試圖匯入或通過連續(xù)車流時(shí)間間隙的最小值。(3)有5種不同的可插入間隙情況:

[1]左轉(zhuǎn)通過對向交通,無交通控制

[2]左轉(zhuǎn)通過對向交通,有交通控制

[3]從停車或讓路控制交叉口左轉(zhuǎn)到橫向車流

[4]從停車或讓路控制交叉口穿過橫向車流

[5]從停車或讓路控制交叉口右轉(zhuǎn)到橫向車流

●停車交叉口和讓路控制交叉口屬于優(yōu)先控制交叉口管理內(nèi)容第二十七頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二●優(yōu)先控制:相交的兩條道路中,常將交通量大的道路稱主路或干路,交通量小的稱次路或支路。規(guī)定主路車輛通過交叉口有優(yōu)先通行權(quán),次路車輛必須讓主路車輛先行。這種控制方式稱為。

●停車標(biāo)志控制:停車標(biāo)志控制按相交道路條件的不同分有單向停車控制和多向停車控制。

●讓路標(biāo)志控制:讓路控制交叉口又稱減速讓行控制,是指進(jìn)入交叉口的次路車輛,不一定需要停車等待,但必須放慢車速了望觀察,讓主路車輛優(yōu)先通行,尋找可穿越或匯入主路車流的安全"空當(dāng)"機(jī)會通過交叉口。讓路控制與停車控制差別在于后者對停車有強(qiáng)制性。第二十八頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二(4)道路通行能力手冊(1985)提供了各種情況下的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)第二十九頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二2)合流(merging)如果車輛以相同或大約相同的速度行駛,要想從一個車道合到另外一個車道,大約3輛車的長度為可接受的最小間隙。3、停車視距(StoppingSightDistance,SSD)1)概念: 停車視距是指在汽車行駛時(shí),駕駛員發(fā)現(xiàn)前方障礙物,經(jīng)判斷決定采取制動措施到汽車在障礙物前安全停住所需的最短距離。2)停車視覺至少應(yīng)該滿足“平均水平一下”的駕駛員或車輛在該距離內(nèi)能夠停車。3)停車視距的計(jì)算公式

S=S1+S2其中:S1為感覺反應(yīng)距離;S2為制動距離

第三十頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二4)舉例: 感覺反應(yīng)視覺PRT:1.57s

制動減速度:-0.37g

車速:88km/h則停車視距為:

S=S1+S2=1.57×88/3.6+882/(257.9×0.37)=38.4+81.2=119.6(m)第三十一頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二4、交叉口視距1)不設(shè)管制 主要在居民區(qū)或工業(yè)區(qū),由于車速低,駕駛員對本地區(qū)情況熟悉,交叉口不設(shè)管制??偟姆磻?yīng)時(shí)間一般在0.5-4.0s。2)讓路控制 應(yīng)用于相交兩條道路的優(yōu)先控制,要求次要道路上的汽車進(jìn)入交叉口時(shí),對能否利用空檔通過應(yīng)預(yù)先估計(jì)。駕駛員往往在300米或更遠(yuǎn)處開始減速,感覺反應(yīng)過程的持續(xù)時(shí)間通常在20s到30s。3)二路停車控制(單向停車)應(yīng)用于相交兩車道優(yōu)先控制,為保證主干道暢通,支路車輛停下來等待主路車流有空隙時(shí)穿過。第三十二頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二5、駕駛員其他行為特征1)速度錯覺(1)持續(xù)高速行車之后對速度降低估計(jì)不足;(2)從城外干道駛?cè)氤鞘腥肟诘缆窌r(shí),不能及時(shí)根據(jù)變化的交通條件改變速度;(3)從低速到達(dá)高速時(shí),也會對速度估計(jì)不足。2)信息干擾 事故多發(fā)地、商業(yè)區(qū)、活動區(qū)等對駕駛員的干擾。3)實(shí)時(shí)信息第三十三頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二補(bǔ)充1-騎車人特性自行車交通是目前我國城市交通的一大特點(diǎn),除個別城市自行車不多外,大、中、小不同規(guī)模城市的出行方式構(gòu)成中,自行車出行均占有很大的比例。一般大城市自行車出行量占總出行量的35%-55%;中等城市占45%一65%;小城市更高,有的超過80%。因此,研究自行車的交通特性,對于治理城市交通,保障交通安全具有重要的意義。第三十四頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二一、自行車的交通特性1.短程性2.行進(jìn)穩(wěn)定性3.動態(tài)平衡4.動力遞減性5.爬坡性能6.制動性能第三十五頁,共三十九頁,編輯于2023年,星期二二、騎車人的速度特性

自行車的行駛速度同騎車人的體力、心情和意志的控制有關(guān),同線路縱坡度、平面線形的車道寬度、車道劃分、路面狀況、交通條件有關(guān),同有無與機(jī)動車道的分隔設(shè)施、分隔方式、行人干擾情況及交通管理?xiàng)l件有關(guān),也同車型、動力裝置、風(fēng)向、風(fēng)速等有關(guān)。美國規(guī)定的自行車道路設(shè)計(jì)速度為20mile/h(相當(dāng)于32.18km/h),大于7%的下坡路段推薦采用30mile/h(相當(dāng)于48km/h),大于3%的上坡路段采用15mile/h(相當(dāng)于24km/h)。澳大利亞規(guī)定街道上自行車的正常行駛速度為km

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