（交通运输规划与管理专业论文）基于驾驶员特性的限速研究.pdf

一r=1、ll 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：堡垫谴日期：塑丝：2 ( 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) e t 期：2 0 o - 上2 f期： 么 ，、6 摘要 摘要 安全和效率的矛盾一直困扰着道路的设计者和运营部门，尤其对高速公路来 说，高效率作为高速公路的一大特点，是人们选择长距离出行及物流的一种主要 途径。然而近年来，超速行驶所引起的事故在交通事故类型中所占的比例一直高 居不下。限速作为平衡安全和效率的一个杠杆，越来越受到道路运营者的重视， 限速设施如雨后春笋般的出现在道路的不同环境中，随之而来的道路的安全与效 率问题却是更加突出的显示了出来，越来越多的道路使用者反映高速不高，甚至 有些地方限速设施竟然作为地方道路管理者创收的一种手段，这种报道也是屡见 不鲜。 通过大量的文献阅读，及现场道路调研( 云、贵、川、渝等多省市) 从驾驶 员的角度考虑限速的合理性，探讨了驾驶员的心、生理特性，及基于驾驶员特性 的限速标识位置设施的合理性；对驾驶员意愿问卷调查的抽象指标进行变量的标 准化处理，从人体功效学的角度出发，运用因素分析确定驾驶员对限制速度的意 愿公因子，对因子进行命名，且通过因子打分来确定各公因子的因子贡献度；本 文中选用调研断面的纵坡，半径，平均小时流量，断面的限速值，来分析驾驶员 通过限速标志前后的驾驶行为变化，采用运行速度这个客观的指标直接的来反应 驾驶员的行为特性。 从驾驶员的意愿和行为特性的变化上来考虑限速设施的设置，具有一定的客 观性，更加人性化，也符合我国的以人为本的理念。 关键词限制速度：驾驶员特性；因子分析；8 5 速度 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ec o n t 阳d i c t i o nb e t w e e ns a f e t ya n de f f i c i e n c y ，h a v eh a u n t e dt h er o a dd e s i g n e r s a n do p e r a t i o n s ，p a r t i c u l a r l yf o rt h eh i g h w a y 。h i g he f f i c i e n c y 嬲am a j o rf e a t u r eo f h i g h w a y ，i st h el o n g d i s t a n c et r a v e la n dl o g i s t i c sp e o p l et oc h o o s ea m a j o rw a y 。 h o w e v e r ，i nr e c e n ty e a r s ，s i n c et h ea c c i d e n tc a u s e db ys p e e d i n g t r a f f i ct y p e si nt h e p r o p o r t i o nh a sb e e ns t u b b o r n l yh i g h 。s p e e dl i m i t 私ab a l a n c el e v e rb e t w e e ns a f e t y a n de f f i c i e n c y ，b e c o m ei n c r e a s i n g l yc o n c e r n e db yr o a do p e r a t o r s ，s u b s e q u e n ti s s u e o fr o a ds a f e t ya n de f f i c i e n c ya r em o r ep r o m i n e n td i s p l a yo u t 。i ti sn o th i g h w a y s s p e e dn o th i g hh a sb e e nt h ef o c u sd e b a t e ，s o m e r o a dm a n a g e r se v e nt a k es p e e dl i m i t f a c i l i t i e sa sat o o lo fi n c o m e ，t h i sr e p o r ti sa l s on o t u n c o m m o n 。 r e a d i n gt h r o u g ht h ee x t e n s i v er e f e r e n c e sa n dr e s e a r c h i n go n - s i t er o a d ( y u n n a n , g u i z h o u ，s i c h u a n ，c h o n g q i n ga n dm a n yo t h e rc r i e s ) c o n s i d e r e dr a t i o n a ls p e e dl i m i t s 舶mt h ed r i v e r sp o i n t ，d i s c u s s e dd r i v e r sp s y c h o l o g i c a l 、p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ， a n dr e a s o n a b l el o c a t i o no fs p e e dl i m i t sf a c i l i t i e s 。s t a n d a r d i z e dv a r i a b l e so fd r i v e r s w i s h e s ，f r o mt h ee r g o n o m i cp o i n to fv i e w ，u s i n gf a c t o ra n a l y s i st od e t e r m i n et h e w i s l l e so ft h ed r i v e ro ft h es p e e dl i m i tc o m m o nf a c t o r s ，n a m e dt h ec o m m o nf a c t o r s ， d e t e n l l i l l e d 吐l ec o n t r i b u t i o no fc o m m o nf a c t o r s ，r e s e a r c h e dt h ed r i v e r sd r i v i n g b e h a v i o rb e f o r ea n da f t e rt h es p e e dl i m i ts i g nu s i n gt h el o n g i t u d i n a ls l o p e ，r a d i u s ， a v e r a g eh o u r l yf l o w , a n dt h es p e e d l i m i tv a l u eo fr e s e a r c hs e c t i o n u s e dt h e o b j e c t i v ei n d i c a t o r so f t od i r e c t l yr e f l e c tt h eb e h a v i o ro ft h ed r i v e r c o n s i d e r e dt h ei n s t a l l a t i o no fs p e e dl i m i tf r o mt h ed r i v e r sw i s h e sa n db e h a v i o r c h ，瞰l c t e r i s t i c s ，w i t h ac e r t a i no b j e c t i v i t ya n dh u m a n , a l s oi n l i n ew i t ho u r p e o p l e o r i e n t e dc o n c e p t 。 k e y w o r d ss p e e dl i m i t ；d r i v e rf e a t u r e s ；f a c t o ra n a l y s i s ；8 5 s p e e d 目录 目录 摘昙要i a b s t r a c t i i 第1 章概述。1 1 1 课题来源1 1 2 研究背景1 1 3 研究意义1 1 4 国内外研究现状。2 1 4 1 国外研究概况2 1 4 2 我国研究现状3 1 5 研究内容与方法5 1 s 1 研究内容5 1 5 2 研究目的5 1 s 3 技术路线5 第2 章驾驶员特性分析7 2 1 驾驶员特性7 2 1 1 驾驶员生理特性分析一8 2 1 2 驾驶员心理特性分析1 0 2 2 限速标志视认性分析：1 1 2 2 。1 认知心理学1 1 2 2 2 交通信息处理机理1 2 2 2 3 驾驶员对标志的视认过程1 3 2 2 4 限速标志视认性的影响因素分析1 3 2 3 基于驾驶员特性的标志设置位置分析1 6 2 3 1 限速标志设置要求1 6 2 3 2 限速标志的前置距离和视认距离的确定1 9 2 - 3 3 进入限速段的稳定距离2 2 2 3 4 限速长度2 3 2 4 小结。2 4 第3 章驾驶员对于限制速度的意愿分析2 5 3 1 驾驶员问卷调查概况2 5 3 2 驾驶员问卷分析j 2 5 北京工业大学工学硕士学位论文 3 2 1 驾驶员信息分析2 5 3 2 2 对路段的熟悉程度分析2 7 。 3 2 3 限速值合理性分析：o o o o ooooooooooooooo2 7 3 2 4 减速措施有效性分析2 8 3 2 5 平直路段的实际行驶速度分析2 8 3 2 6 特殊路段的驾驶员期望限速值分析2 9 3 2 7 驾驶员遵守限速值的情况分析3 1 3 3 因素分析3 2 3 3 1 因子分析介绍3 2 3 3 2 样本指标的选取3 3 3 3 2 样本检验3 3 3 3 3 方差解释3 6 3 3 4 因素矩阵3 7 3 3 5 因子综合得分3 8 3 4 小结。3 9 第4 章限制速度对驾驶员行为特性影响分析4 1 4 1 数据采集概况及原理4 1 4 2 样本量的选取4 2 4 3 驾驶员行为分析4 3 4 4 平、直路段限速值对驾驶员行为的影响。4 6 4 4 1 速度统计性描述4 6 4 4 2 速度显著性差异分析4 7 4 4 3 单变量限速值对驾驶员行为的影响4 9 4 4 小结。5 1 第5 章基于驾驶模拟舱的驾驶员行为特性分析s 3 5 1 试验场景选取5 4 5 2 试验对象的选取5 6 5 3 驾驶特性数据采集5 6 5 4 实验数据分析5 6 5 4 小结。5 8 结论5 9 参考文献6 1 攻读硕士学位期间发表的论文6 5 致 射6 6 第1 章概述 ! 一。 i n i i_ i i 皇! 鼍曼蔓曼! 曼量曼兰鼍曼曼曼曼曼鼍曼鼍曼! 皇曼曼曼皇曼舅曼皇曼蔓曼鼍曼鼍曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼! ! 曼曼 i i 课题来源 第1 章概述 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 1 2 研究背景 2 0 0 7 年，全国共发生交通事故3 2 7 2 0 9 起，造成8 1 6 4 9 人死亡，3 8 0 4 4 2 人受 伤，其直接财产损失1 2 亿元，其中超速行驶所引起的事故起数为3 3 4 8 7 起，占 总数的1 0 2 3 ，死亡人数为11 4 7 8 人次，占总数的1 4 0 6 ，受伤人数为3 4 4 5 2 人次，占总数的9 6 3 ，直接财产损失1 0 8 3 5 5 7 1 4 3 元，占总数的11 2 2 【l 】，超 速行驶作为交通事故的主要原因，已经是不容质疑的事实。 1 3 研究意义 图1 1 交通事故死亡原因分析图 f i g u r e l - 1a c c i d e n t sc a l 瞰站o f d e a t h 虽然世界上发达国家对限速做了许多的研究，但从驾驶员的特性的角度来研 究还比较少，而我国的限速研究却是少而又少，中华人民共和国道路交通安全 法【2 】规定：高速公路最高车速不得超过每小时1 2 0 公里，最低车速不得低于每 小时6 0 公里。然而到目前为止还没有出台具体高速公路限速的设置依据、标准。 北京工业大学工学硕士学位论文 高速公路如何确定限速，限速值对驾驶员的可信任度，等方面的研究在我国还处 于一个起步的阶段；众所周知，交通系统由人、车、路等要素组成，人在交通系 统中无疑是最活跃、最核心的要素，据有关统计，所发生的事故有8 0 直接或间 接的与驾驶员有关，看见从驾驶员特性的交通研究限速是有一定的研究意义的。 本文从驾驶员的角度来研究限速，其研究意义主要有： ( 1 ) 填补高速公路限速研究的主观方面的空缺； ( 2 ) 为不同道路条件下的限速提供一定的数据支撑； ( 3 ) 为我国限速研究依据、标准的设置提供理论支持； ( 4 ) 增加驾驶员对高速公路限速值的可信任度； ( 5 ) 对于高速公路速度控制提供一定的参考资料； ( 6 ) 建立合理的限速模型，从而降低高速公路的超速现状及减少速度的离 散性，为我国道路安全出一点微薄之力。 1 4 国内外研究现状 1 4 1 国外研究概况 美国的限速共分为四个阶段【3 】：第一个阶段就是1 9 7 4 年以前；第二个阶段 是1 9 7 4 年一1 9 8 7 年；第三个阶段是1 9 8 7 年一1 9 9 5 年；第四个阶段是1 9 9 5 年至 今。1 9 7 4 年以前美国限速主要是由各州来制定的，一般限速为7 0 英里d , 时，7 5 英里d , 时，1 9 7 3 年1 9 7 4 年的石油危机是美国认识到能源对国家的重要性，所以 1 9 7 4 年的美国国会通过了n a t i o n a lm a x i m u ms p e e dl i m i t 法案，该法案的基本出 发点就是因为能源危机，从而对美国道路进行的限速。随着能源危机的缓解美国 对限速的要求放松了下来，1 9 8 7 年国会允许各卅i 将乡村州际公路条件好的路段 限速从5 5 英里d , 时提升到6 5 英里小时【4 j 。1 9 9 5 年国会取消了5 5 公里j 、时的 全国最高限速把限速制定的权利下放到各州。 在具体的限速值设定上，美国基本上采用了v 8 5 ，它是1 9 4 1 年关于“确定 最大安全速度的政策方针”的产物。t h et r a f f i cd e v i c eh a n d b o o k2 0 0 1 建议限速应接近v 8 5 ，结合各州的具体情况，历史事故、道路、交通、环境等 情况来设定。 在日本【5 j ，高速公路的限速设置依据主要用三种形式： 1 ) 以设计速度考虑限速 2 第1 章概述 高速公路的设计速度有三种：8 0 k m h ，l o o k m h , 1 2 0 k m h 。在以8 0 k m h 作为 设计速度的路段，其限速一般为8 0 h n h , 在一些特殊的穿越城市的路段，也有时 设置为6 0 7 0 k m h ，主要考虑到噪声的原因。在以l o o k m h 、1 2 0 k m h 作为设计 速度的路段，其限速值一般为l o o k m h 。 2 ) 用8 5 位车速决定限速值 8 5 位车速的制定和美国基本上一样，主要考虑历史事故、道路、交通、环 境等情况对限速的影响，从而对8 5 车速进行修正，来设定限速值。 3 ) 用成本分析法优化限速值 “成本”指的是对道路使用者造成直接或间接影响的重要因素，包括：出行 时间成本、车辆运营成本、环境污染成本、事故成本。通过平均速度与各成本的 模型标定分析来确定最优平均车速，然后再结合不同道路条件对速度进行修正， 得到最优限速。 1 4 2 我国研究现状 2 0 0 8 年5 月1 日最新修订的中华人民共和国道路交通安全法实施条例1 6 1 第七十八条高速公路应当标明车道的行驶速度，最高车速不得超过每小时1 2 0 公 里，最低车速不得低于每小时6 0 公里。在高速公路上行驶的小型载客汽车最高 车速不得超过每小时1 2 0 公里，其他机动车不得超过每小时1 0 0 公里，摩托车不 得超过每小时8 0 公里。同方向有2 条车道的，左侧车道的最低车速为每小时1 0 0 公里；同方向有3 条以上车道的，最左侧车道的最低车速为每小时1 1 0 公里，中 间车道的最低车速为每小时9 0 公里。道路限速标志标明的车速与上述车道行驶 车速的规定不一致的，按照道路限速标志标明的车速行驶。目前还没有具体的制 定标准。 根据我国的公路工程设计有关规范和标准，公路设置限速的唯一依据是设 计速度，全国高速公路均以设计速度作为限速标志的取值依据。而美国经过大量 的观测及研究显示：以设计速度作为限速值，从安全角度考虑是偏于保守的会导 致安全与运行效率的矛盾。并认为大多数的驾驶员可以对路段适宜的安全行驶速 度作出准确的判断。如某路段事故集中，说明道路安全水平低，这是由于驾驶员 的预期速度与实际道路条件所能提供的最大安全允许问的偏差超过了允许限度 所致。 罗良鑫、李相勇等r 7 】在分析道路交通系统中驾驶员信息处理过程的基础上， 从人机工学的角度，在考虑人的信息处理极限的基础上，探讨了基于人的信息处 北京工业大掌工学硕士学位论文 理过程的道路限速设置方法。从人的信息传输速率的角度，推导了合理道路建议 限速的计算公式，为道路交通系统合理限制速度的设置提供了新的思路。 张开冉、李国芳【8 】对驾驶员在有速度限制的道路上行车时其速度选择问题进 行了研究。研究结果表明，驾驶员对自身行车速度的判断是以所在路段的速度限 制为依据的。即使在限速条件下，仍有6 1 的驾驶员超速行车。驾驶员行车速度 的选择普遍受同向行驶其他车辆的影响；驾驶员在有明确速度限制的道路上行车 时普遍超速，给交通安全和环境保护带来不利影响。 吴京梅在“浅析平均速度控制理论”【9 】一文中指出限速值应设在速度分布曲 线的8 5 以下。在8 5 以下具体位置的确定，需要综合考虑道路事故数量的减 少率、道路车辆分类及其所占比例、驾驶员违规的比例、实施的可能性、强制执 行的费用等因素。 在研究方面：北京工业大学的孙小端教授对京津塘高速安全分析 1o 】中指出高 速公路速度的离散性已经成为我国高速公路事故隐患的一个通病；哈尔滨工业大 学的裴玉龙教授对车速标准差与亿万车事故率进行了回归分析，建立的相应的模 型【l ，表明速度越分散事故率越高的整体趋势，从而为高速公路的限速制定提供 了一定的理论支持，总体上来说，我国高速公路的限速无论是在政策上还是在研 究方面与发达国家还是有一定的差距的。在具体的限速设置上，驾驶员与限速 值的设定，驾驶员与执法人员之间等确实存在着众多的矛盾，在我们对重庆的调 研数据分析中发现，限速值与8 5 车速的相关性大车仅为0 2 ，而小车却只有 0 0 2 ，而对云南罗富高速的调研数据统计更是出乎我们的意料之外，数据统计表 如下表所示： 表1 - 1 断面速度统计 t a b l e l - 1s p e e ds t a t i s t i c s 断面平均速度( k m h ) 速度标准差( k r n h ) 样本量 限速前 5 2 59 8 43 6 l 限速处 7 7 91 9 0 23 5 9 限速后 6 4 51 5 2 83 6 1 从上表中可以看出在限速标志处的车速无论是平均车速还是速度标准差都 是比前后车速大的多，可见此限速标志的设置就如同虚设，毫无意义可言，而 2 0 0 7 年的湖南郴州限速罚款的案例更是进一步加速了矛盾的激化，在短短几公 里的路段竞有几十个限速牌，而一上午的罚款就高达2 7 万，可见我国的限速在 研究上，执法上都是存在很大的欠缺的。 4 第1 章概述 1 5 研究内容与方法 1 5 1 研究内容 本论文从驾驶员特性的角度来研究驾驶员在不同道路条件下的对速度的选 择，通过问卷调查及现场调研建立限速可信任度模型，分析驾驶员生心理指标与 限制速度速的相关性。主要研究内容有：驾驶员基本特性的分析，驾驶员对于限 制速度的意愿分析，不同的行车道路环境对驾驶员行为的影响。 1 5 2 研究目的 高速公路限速的一个主要目的就是限制高速行驶从而减少事故的严重性，另 一个就是限制低速行驶，减少事故的离散性，从而降低事故的发生概率，总体上 来说本着道路交通的宽恕原理来降低我国事故的严重性和多发性的。本文研究的 主要目的有：建立限速可信度模型，探讨违章驾驶的内在原因。研究驾驶员生、 心理指标与驾驶员运行速度的相关性，确定合理的运行速度。分析不同道路、 交通、环境条件下的驾驶员的行为，为不同道路情况的限速提供数据支撑。通过 数据分析、模型标定最终确定适合我国驾驶员特性的合理限速值。 1 5 3 技术路线 本文的主要思路是通过驾驶员特性的研究来确定合理的限速方案，为了能够 较顺利的进行研究，数据的调研以及文献的检索是必不可少的。阅读大量的文献 后，对数据的处理和研究思路都有了明确的方向，本文通过数据处理分析，运用 因子分析法，对驾驶员特性进行分类，采用主成分分析法，减少自变量的维数， 找出影响类因子的主要指标，建立相应的限速信任度模型，而在生、心理指标的 选取上主要是采用客观的比较容易采集的指标来代替驾驶员主管方面的指标，这 样对于论文的研究数据的采集比较容易，另一方面对驾驶员的描述更有一定的客 观性。模拟仿真是通过驾驶模拟舱对驾驶环境进行仿真方针，从而达到最佳的合 理限速值。其主要流程图如下图所示： s 北京工业大学工学硕士学位论文 第2 章驾驶员特性分析 2 1 驾驶员特性 第2 章驾驶员特性分析 驾驶员交通特性是指驾驶员在交通环境中的心理、生理和行为特征，包括驾 驶员在车辆运行过程中的驾驶倾向性和反应特性等。驾驶员通过视、听、触觉等 感觉器官从交通环境中获得交通信息，经出反应过大脑进行处理，做出判断，再 支配手、脚运动器官，操纵车辆，使之按照驾驶员的意志在道路上行驶。可见， 驾驶行为的发生与驾驶员的交通特性有着直接的关系。 交通工程心理学【1 2 j 研究表明，驾驶员在气质方面的差异产生了其行为方式 上的显著差异，外向型驾驶员感知觉灵敏、临危反应及应变能力强，驾驶动作敏 捷协调，但内在体验薄弱，自控制能力较差，喜欢刺激和冒风险，其驾驶行为特 征以快车型为代表；内向型驾驶员则思维速度与动作速度反差较大，性格沉静， 行为谨慎，善于自控情绪，但反应缓慢，应变能力差，尤其是临危缺乏自信和果 断，其驾驶行为特征以慢车型为代表。根据这些差异我们习惯将驾驶员的驾驶倾 向性分为保守型、普通型和冲动型三类。 驾驶员的反应特性通常用反应时间来表述。反应时间是指驾驶员从感知信 息、经过辨认、判断、采取动作这一过程所需的时间。反应时间的长短一般取决 于刺激信息的种类和强度、驾驶员自身的特性( 包括年龄、素质、个性、性别、 情绪等) 。不同分类驾驶员特性的主要特征如表2 1 所示： 表2 - 1 驾驶员特性分类 t a b l e 2 1d r i v e rf e a t u r e s 男反应时间短，对高速行驶不在乎，对危险紧急情况处理办法多等 性别差异 女 反应时间较长，对高速行驶谨慎，紧急状况下比较紧张，表现有依赖性 青年身体素质好，精力旺盛，反应时间段，易高速行驶 年龄差异老年 由于身体素质、精力都有所退化，反应时间长，多采用低速行驶 中年介于青年和老年之间 冲动型动、敏感、反应迅速、注意力易转移，好高速行驶及超车 驾驶倾向性差异 保守型沉稳、慎重、注意力稳定且不易转移，善于忍耐易低速行驶且不易超车 普通型 机敏、精力旺盛、易中速行车 7 北京工业大学工学硕士学位论文 2 1 1 驾驶员生理特性分析 1 ) 感受阈值 感受性是以感觉阈限的大小来衡量的感觉能力。要引起驾驶员的感觉，外界 刺激必须达到一定的量。刚刚引起感觉的最小刺激量称为绝对感觉阈限。低于阈 限的刺激人们是感觉不到的。感觉阈限值低，表示感受性强，两者成反比关系【1 3 】。 ，外界信息要引起驾驶员的感觉，必须具有一定的刺激强度和足够的作用时 间。而且，刺激强度较弱或作用时间较短时，产生感觉的时间则需更长。 依据双眼视差原理，在辨别两个物体的远近差别时，两者的距离差必须大于 一定的限度，否则区别不出远近来。根据实验材料证明，一般人的辨别远近的距 离差别阈限如表2 2 所示： 表2 - 2 感受阈值表 t a b l e 2 - 2e x p e r i e n c et h r e s h o l d 对象距离( 米) 可辨别深度差 1 0 3 7 毫米 1 0 3 8 厘米 1 0 0 4 1 5 米 1 0 0 02 7 4 米 1 3 0 0 深度知觉极限 试验数字说明：距观察者约1 0 米的两物体，其相对距离差达到3 8 厘米时， 才能看出远近的差别；如果两者的距离差小于这一数字，便不能分辨两物体的远 近。物体在1 3 0 0 米以外，观察者双眼视差便失去作用，这时必须依靠其它条件 估计物体的相对距离。 2 ) 视觉与车速的关系 人的眼睛注视前方，头部和视线固定时所能看到的全部范围称为视野【1 4 】。 随着车速的增加，驾驶员的视野也缩小。当低速时，全视野9 0 0 1 0 0 0 ，当车速 为6 4 k m h 时，视野减小为7 4 0 ；车速为8 1 k m h 时，视野为5 8 0 ；当车速为9 7 k m h 7 时，视野为4 0 0 。 汽车速度增加，驾驶员的视力会随之降低，这会缩短驾驶员对车外事物的视 认距离。 驾驶员在行车中总是把注意力集中在前面的路面上，车速越高，注意力越集 中，越难转移。另外，随着车速的增加，驾驶员的注视点也会向前移动。根据实 验，不同车速的注视点距离如下： 8 第2 章驾驶员特性分析 表2 3 行驶速度与注意点距离关系表 t a b l e 2 3t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns p e e da n da t t e n t i o n 行驶速度( k m h ) 注意点距离( m ) 4 01 8 3 7 23 6 6 1 0 s6 1 0 3 ) 高速行车，容易对驾驶员形成道路催眠 在行车过程中，随着车速的加快，驾驶员空间辨别范围变小，注视点前移， 眼睛凝视远方并集中于一点，形成“隧道视觉”，从而使外界的刺激源减少，只看 到单调的路面。在单调的交通环境下，单调的信号对大脑皮层某些点的重复刺激， 会导致神经细胞呈现抑制状态，形成道路催眠。 高速行驶时，从眼前掠过的事物显著增多，单位时间内作用于眼睛的刺激量 大大增加。根据实验研究，每分钟刺激物出现的次数越多，错误反应在全部反应 中所占的比例越大。 4 ) 动作反应时间 传递刺激信号和大脑处理过程都需要一定的时间，这一时间称为反应时间 u 引。反应时间又分为简单反应时间和复杂反应时间。简单反应时间是指对单一 刺激信号做出动作反应的时间，一般时间较短，实验表明，简单反应时间约为 0 1 5 2 秒。复杂反应时间也称选择反应时间，它是在各种不同的刺激信号之间选 择一种或几种刺激信号并做出动作反应时间。在复杂反应时间中含有选择和判断 过程。选择或判断的范围和信息量越大，复杂反应时间越长。 心理上有无准备，对反应时间也有影响。对突然出现的刺激物，因心理上毫 无准备，动作反应时间较长；对出现的刺激物有所预料，反应时间则较短。下表 为驾驶员在有准备( 期望) 和突然条件下进行刹车试验时，所测得的刹车反应时 间。 表2 - 4 反应时间表 t a b l e 2 - 4r e a c t i o nt i m e 突然期望 突然期望 突然 期望 11 01 0 0 。8 8o 6 0o 7 1 1o 5 o 7 21 01 0 0 6 0o 5 00 6 1 00 5 0 8 31 0l o 0 9 0o 5 5o 7 1 o0 5 0 8 4 1 01 0 0 7 0o 5 50 6 1 7o 5 一o 8 5l o1 0o 6 0 o 5 50 5 0 9o 4 0 6 总计5 05 00 7 4 0 5 50 5 1 1o 4 0 8 从上表可以看出，驾驶员在有无准备条件下的刹车反应时间差别大。国内外 许多统计资料也表明，反应时间与交通事故存在着重要关系。 9 北京工业大学工学硕士学位论文 2 1 2 驾驶员心理特性分析 交通心理学研究道路交通系统中驾驶员的心理、活动规律和个性心理特征， 是连接人、车辆和道路的纽带。交通心理学的研究首举美国哈佛大学心理学家闵 斯特伯格( hm i n g s t e r b e r g ) 【1 6 】，他认为一位好的驾驶员，必须具备特有的复杂 注意力，在千变万化的道路环境中，能够持续地接收和分析众多的行人和汽车移 动的速度，并掌握住方向，而最重要的是善于预见各种各样的变化，并应在一瞬 间迅速准确的完成预见。 心理学测试是在3 6 - - 4 0 年代迅速发展起来的，并影响了心理学的研究。5 0 年代中期，随着人机工效学研究的兴起，机能主义实验心理学的研究，特别是对 信息加工过程的最早的尝试则侧重于知觉特性。7 0 年代初期交通心理学的研究 开始转向认知。认知模型具有离散的特性，较少的直接针对基本的知觉，而更加 注意的是关于驾驶员的行为特点，诸如根据静、动态的认知特性确定交通标志的 形、色、符号和尺寸。并把这一理论研究的成果与交通诱导措施紧密结合起来， 以改善交通现状。 注意 注意是心理活动对一定事物的指向和集中。由于这种指向和集中，人才能清 晰地反应周围现实中的一定事物，而离开其余的事物，驾驶员在行车的过程中， 交通环境相当的复杂，但驾驶员的眼睛只盯着与行车安全有关的车辆、行人、信 号及路面状况等。心理活动对这些对象的集中和指向，使这些对象被驾驶员认识、 判断、准确的进行驾驶操作。 人的注意可以分为两类：无意注意和有意注意。人在注意某一事物的时候， 在许多情况下是不随意的，既没有自觉地目的，也未加以任何努力，这种主意就 是无意注意。有意注意是自觉的，有预定目的的注意。有意注意注意时往往需要 一定的努力，人要积极地去观察某种事物或完成某种任务。 动机 驾驶员出于某种原因或需要而争抢速度、节省时间。这时往往存在诱发事故 的危险。 素养 素养是一个人的内在素质和涵养，包含遵纪守法、珍惜生命、关怀他人等。 大多数驾驶员是愿意接受合理的交通规则和管理的，但也有一部分习惯违章者不 尊重交通法规，不太顾及他人的生命安全，而引发不该发生的事故和纠纷。 情绪 急躁和愤怒，往往导致已超过允许速度的安全速度行车，形成不必要的或危 险地交织和超车、闯灯跟驰距离不足、不遵守交通规则乱穿道路。 第2 章驾驶员特性分析 知识性 知识性是根据过去的经验、培养的技术、习惯和对交通环境正确地做出反应 的能力。 智力 由于先天和自身体质的原因，各个驾驶员对行车速度、视距以及行驶中产生 的其他信息的反应准确性和判断能力是不一样的【1 7 1 。 智力反应一个人的正常心理状况，智力的高低和事故之间存在着必然的联 系，1 9 8 8 年吉林工业大学通过智能表测试驾驶员智能得出： t ：历 公式中：t 是智能分，a 是类比判断得分，b 是符号翻译得分。得分情况如 下表所示： 表2 5 驾驶员智能得分表 t a b l e 2 5s m a r ts c o r e t a b l e 劣0 2 0稍劣2 0 3 0一般3 0 - 4 0稍优4 0 5 0优5 0 以上 人数 l l1 43 02 42 4 事故群 1 0 71 3 62 9 12 3 32 3 3 人数 41 42 12 83 6 非事故群 3 91 3 62 0 42 7 23 4 9 此外，智能和运动视力、立体视敏度、操作技能、暗适应和行为特征值都有 高度的相关性。 2 2 限速标志视认性分析 2 2 1 认知心理学 传统的认知心理学把人的心理过程看作是一系列的信息处理过程即前一阶 段的信息处理完成后就进入下一阶段，也就是只受刺激所影响的处理方式；现代 一些心理学家则对此怀疑并提出一种新的信息处理方式即人的信息处理不仅受 刺激的影响，还受到过去经验和知识的影响，甚至有人认为这些处理是同时进行 或者是部分重叠的，存在着并行处理的现象。后者的观点目前已得到诸多心理学 家的赞成和验证。 1 9 6 7 年，n e i s s e r 在其出版的名著c o g n i t i v ep s y c h o l o g y ) ) 中给出了这样的 定义【l8 j ：“认知心理学是研究感觉输入的变换、减少、解释、贮存、恢复和使用 北京工业大学工学硕士学位论文 的所有过程的学科”。而认知模型则是描述人的认知过程，也就是人的信息获取、 存储、处理及输出等过程的理论模型，根据对认知系统描述的难易程度可分为早 期的生理性模型、认知风格理论模型、现在的动态认知模型、基于系统工程的 信息处理模型以及本文所应用的认知综合结构模型等等。这些模型出于不同的目 的，从不同角度，对人的认知过程进行了大量较为成功的探讨。 2 2 2 交通信息处理机理 交通系统运行优劣取决于诸多因素，如车辆行驶性能、道路条件、行驶环境 以及驾驶员自身因素等。只有把驾驶员、汽车、道路和环境作为一个统一的系统 考虑，才能正确揭示各个环节之间的相互联系并正确评价各个环节乃至整个系统 的性能【1 9 1 。本文给出的人一车一路环境系统结构模型如图所示： 图2 - 1 人车路环境系统结构模型 f i g u r e 2 - - 1d r i v e r - v e h i c l e - r o a d - e n v i r o n m e n t a ls y s t e mm o d e l 在此系统中，作为影响驾驶员的输入信息有交通环境信息、道路信息，驾驶 员自身信息，还有其它行驶车辆的人一车系统信息，驾驶车辆信息等。当这些信 息进入驾驶员信息处理模块后，经过驾驶员动态特性分析得到控制车辆行驶的决 策，并执行该决策。在“控制”模块中，驾驶员凭借经验技能、姿态个性等个体因 素以及外界因素的影响，利用对车辆的横向和纵向控制操作，将决策行为作用于 车辆模型，改变车辆的行驶轨迹和行驶方向等。之后车辆行驶参数的变化又将重 新反馈给驾驶员，影响着驾驶员下一步决策和动作。 第2 章驾驶员特性分析 2 2 3 驾驶员对标志的视认过程 图2 - 2 驾驶员对标志的视认过程 f i g u r e 2 - 2t h ep r o c e s so fi d e n t i f i c a t i o ns i g n s 上图是驾驶员的认知、对车辆进行操作过程及标志的设置示意图，各点的含 义如图所示，其中驾驶员在a 点发现标志，在b 点识别完并开始认读，b c 是 标志认读距离；c d 段是驾驶员的判断决策距离：e 点开始执行操作的d e 段是 驾驶员的反应距离；f 点是标志消失点，标志的设置必须保证驾驶员在f 点之 前读完标志；h 点是行动完成点。其中，b g 是标志的视认距离x ；g i 是标志设 置的前置距离y ；c g 是认读完标志后的距离s ，d g 是驾驶可操作距离z 。 2 2 4 限速标志视认性的影响因素分析 影响道路交通标志设置及识别的因素很多，单单依靠标准来进行设计是完全 不够的，须根据每条道路的实际情景，从驾驶员角度出发，应用人机工效学和心 理学理论，进一步完善交通标志的设置，在细节上体现规范化管理交通标志，驾 驶员对交通标志的反应是道路设施与人的一种直接联系，是“交通标志_ 眼_ 脑 一手_ 车”的一系列过程。应用人机工效学的知识，科学的设计标志牌的设置位 置、图案及安装程序，可以减轻驾驶员的负担，提高车辆通行的安全系数，同时对树 立公路规范、安全的形象也起到了很大作用。驾驶员能否顺利的读完交通标志是 交通标志、道路环境和驾驶员三因素相互作用的结果。本文从这三个方面出发研 究影响驾驶员视认标志的主要因素。 由于道路的路况较复杂，影响交通标志设置的因素较多。下面从工效学角度， 依据上述驾驶员识别标志、经过判断做出决策的过程对影响限速标志视认性的主 客观因素进行分析。通过调查发现，城市道路上影响驾驶员对标志认读的因素主 要有：驾驶员自身因素、标志的繁简度、颜色对比度，道路行驶环境、天气、交 通流、行人等。这和高速公路有明显的差别。 从主观和客观角度而言，影响驾驶员视认限速标志的因素可以总结为如下表 所示： 北京工业大学工学硕士学位论文 表2 - 6 视认限速标志的影响因素 t a b l e 2 6t h ef a c t o r so fr e c o g n i z et h es p e e dl i m i ts i g n s 主观 驾驶员因素性别、年龄、驾驶经验、视觉特性、注意特性、动机、情绪等 标志形状、标志颜色、标志的符号和文字、文字的尺寸和间隔、 设计 文字笔画的粗细等 设置 距离车道中心线的距离、高度、顺序、倾斜角等 客观 道路 道路宽度、线性、坡度等 天气 光线的阴暗、雾、雨、雪等 交通特性 流量、车速、密度、车辆尺寸等 材料反光特性 下面主要从驾驶员识别限速标志的环节出发，依据驾驶员对标志的视认过 程，对影响限速标志视认性的因素作较详细的介绍： 行驶中的驾驶员能够感觉出限速标志存在的地点与限速标志间的距离称为 感知距离。感知距离受驾驶员对道路环境的熟悉程度的影响，同时也与下列因素 的影响有关： ( 1 ) 标志文字大小 道路限速标志是否醒目可见影响着驾驶员对标志的识别。本文借鉴日本通过 实验得出的文字高度和感知距离之间的关系来计算限速标志的感知距离和数字 或文字的关系2 0 】： 夜间标志牌的照度l ( 1 u x ) ，文字大小h ( c m ) 与辨认距离d ( c m ) f 司的关系式： d = ( 2 5 + h 3 ) l g l + 3 4 h - 7 ( 2 1 ) 傍晚，眼睛暗适应时间较长，辨认距离缩短，因此式变为下式： d = 2 1 h 木l g 三+ 3d 3 办 ( 2 - 2 ) 感知距离也与道路照明状况有关。良好的照明应具有足够的路面亮度，亮度 应均匀照射，以及缓解炫目程度从而保证驾驶员对标志良好视认性。 ( 2 ) 驾驶员视敏度 驾驶员作为辨别交通标志的主体，自身因素也很重要。其中最关键的就是视 敏度。影响视敏度的因素主要有：光照亮度和交通标志与环境的对比亮度。交通 标志与道路环境的亮度对比是影响视敏度的另一个重要因素。亮度对比通常用下 式表