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超速行驶是威胁交通安全的一个重要危险因素。驾驶员在行驶过程中,实时采集周边道路交通环境的信息,进行判断与决策,并采取对应的操作,以保证行驶安全。超速行驶会减少可供驾驶员支配的时间,使驾驶员来不及判断或做出错误的判断,进而减少采取制动、避让措施的时间,从而增大事故发生的概率。因此,需要在事故多发路段、隐患路段采取科学合理的速度控制手段,以有效控制车辆的行驶速度,进而减少由超速行驶引发的交通事故数。目前普遍采用的速度控制手段是设置速度控制设施。 减速标线作为一种典型的警示性控速设施,在我国的高速公路和城市道路中得到了广泛的应用。尽管目前国标对于减速标线的各种设计参数,比如长度、宽度、间距,以及减速标线的设置地点等做了原则性的说明,但依然缺乏详细的阐释和量化的规定。这给实际的设计层面以及运营管理层面的工作带来了困难。另外,对于按照标准规定设计设置的减速标线是否能够在实际道路环境中有效地控制车辆行驶速度,目前国内缺乏相应的理论研究和实际工作经验的支持。因此期望通过对驾驶员减速行为综合特性的识别,以探索新的减速效果评价方法辅助减速标线的优化设计。 本研究基于驾驶模拟综合实验平台,围绕视错觉减速标线的减速效用、减速机理与优化设计展开研究。系统研究了驾驶员在减速标线影响下的综合驾驶行为特征及行为规律;依托驾驶员驾驶行为习惯特征,挖掘减速标线对驾驶行为的影响机理,实现减速标线工作机理的描述;结合减速标线减速机理和综合效用评价体系,最终确定研究基于减速机理和综合效用评价体系的减速标线优化设计方法。主要内容如下: 首先,基于驾驶模拟平台,搭建完善的面向交通安全设施研究的综合实验平台,总结出完整的基于驾驶模拟综合实验平台的交通安全设施研究的方法和应用流程。以不同的道路条件、减速标线设计形式为主要实验控制因素,制作模拟驾驶场景,招募驾驶员参加实验,并进行严格的实验控制,避免无关因素的影响。被试按照要求在自然状态下完成驾驶任务。从实验中提取反映车辆运行状态及驾驶行为特性的实验数据,为课题的研究分析提供数据基础。 其次,运用统计分析方法,对驾驶员在不同类型减速标线条件下的车辆运行状态与驾驶行为特性进行研究。分析中考虑纵坡、环形匝道、半定向匝道等不同道路条件,以相对速度变化比、加速度标准差为反映车辆运行状态的指标,以油门功效、刹车功效为反映驾驶行为特性的指标,横向位置对驾驶行为受标准设计减速标线影响的特征进行提取,考察按照标准设计的纵向与横向减速标线对车辆运行状态与驾驶行为特性的影响。通过分析,明确了减速标线与车辆运行状态、驾驶行为特征指标的影响对应关系。以此为基础,利用因子分析方法建立了减速标线减速效用综合评价模型,分析了基于国标设计的减速标线的减速有效性。 再次,运用结构方程模型,基于驾驶员的“感知—决策—操作”过程,实现减速标线减速机理的图像化模型。同时,确定道路线形参数、减速标线设计参数对驾驶员感知及决策的影响,以及驾驶员感知与决策对反映车辆运行状态、驾驶行为特性的各项指标的影响特征,探讨减速标线影响驾驶员的内在机理,证明了减速标线通过改变驾驶员的视知觉,使驾驶员产生车速增加或车道变窄的视错觉,促使驾驶员采取制动措施或减少对油门踏板的操作,进而控制或降低车速。 最后,通过对比分析考察不同设计参数条件下的纵向与横向减速标线对车辆运行状态与驾驶行为特性指标的影响差异特征,利用因子分析明确不同设计形式减速标线的减速效用,并依托回归分析建立减速效用与设计参数的相互关系,最终得到了较为准确的减速标线优化设计方法,并对不同道路条件下减速标线的设计形式提供了理论指导建议。 本研究主要从车辆运行特性与驾驶行为特性研究出发,通过建立视错觉减速标线减速效用评价方法体系,通过研究视错觉减速标线的作用机理,对应不同的道路条件设计不同形式的减速标线并评价优化设计方案,最终形成视错觉减速标线优化设计模型,为不同道路条件下的视错觉减速标线设计应用提出理论指导意见。整个研究结果不仅有利于视错觉减速标线的应用效果提升,而且对于交通安全设施相关其他研究也具有推动作用。