基于驾驶负荷的高原公路线形安全性综合评价研究

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为基于驾驶负荷综合评价高原公路线形的安全性,本文以高原地区二级公路某段作为试验路段,在自由流状态下实时采集了35位驾驶员在该路段行车时驾驶员的生理心理生物信号数据和道路环境参数,驾驶员的生理心理生物信号数据包括心电信号、脑电信号等数据,道路环境参数包括行车速度、驾驶轨迹路线、道路环境录像,为本文研究内容奠定了基础。
  首先,本文采用心跳间隔标准差SDNN作为驾驶员精神负荷的评价指标,表征驾驶员的紧张状态;选取K=(α+θ)/β作为脑力负荷的评价指标,表征驾驶员的疲劳状态。研究了驾驶员精神负荷与高原公路连续纵坡段速度差?v、平曲线半径r、曲线长度L、坡度绝对值|i|、高程弯坡参数绝对值|T|的相关性,结果表明相关性显著。利用k-means聚类方法将驾驶员精神负荷分为较低、中度、高度负荷,相对应的安全风险等级分为I级、II级、III级(等级越高,风险越大),相对应的驾驶员心理状态分别为舒适感、紧张感、恐惧感。
  其次,利用回归分析的方法建立了驾驶员精神负荷与高原连续纵坡段弯道内?v、r、L、|i|、|T|的关系模型以及驾驶员脑力负荷与连续驾驶时间的关系模型,并基于驾驶员精神负荷将相关道路线形划分安全风险等级,基于驾驶员脑力负荷将连续行车时间划分疲劳等级。结果表明:驾驶员在高原公路上行车时,?v越大,r越小,L越小,|i|越大,|T|越大,驾驶员精神负荷越大,驾驶员越紧张,安全风险等级越高,越不利于行车安全;随着行车时间的增长,驾驶员脑力负荷增加,疲劳加重,在高原公路连续纵坡段行车时连续行车时间超过120min时,驾驶员精神状态处于瞌睡状态,不宜继续行车。
  最后,加入海拔的因素,结合行车速度综合分析了精神负荷与海拔、道路线形的关系,建立了关系模型,将不同海拔下道路线形进行安全风险分级,对比规范要求,给出了不同海拔高度下连续下坡?v、r、L、|i|、|T|的建议值。
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