面向通道特征的驾驶人视觉与生理特性研究

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  结合实际路况,选择封闭场地构建并模拟不同条件的通道,开展实车试验,并借助眼动仪、心电仪等设备检测驾驶人的行为特征。在理解驾驶人眼动和心电特征指标的基础上,根据K-means聚类分析划分视觉兴趣区并分析不同类型驾驶人注视点的分布和集中情况;借助数理统计与假设检验的方法,对驾驶人瞳孔直径、扫视时间、扫视速度、心率增长率和心率变异性进行分析和可视化,探究不同指标的变化规律与特点;用熵值法对不同通道要素组合进行评价,并提出相关优化改善建议。本研究的主要结论如下:
  (1)驾驶人的视觉兴趣区可划分为6个,在任何条件下,熟练驾驶人的注视点比非熟练驾驶人集中且有效注视面积大,说明熟练驾驶人比非熟练驾驶人的视觉搜索范围更大。
  (2)熟练驾驶人的平均瞳孔直径均值大于非熟练驾驶人,且两者具有显著性差异;熟练驾驶人的平均瞳孔直径随着车速的增加逐渐增大,表明视觉负荷逐渐加强;随着通道宽度的减小,驾驶人瞳孔直径波动幅度逐渐变小,表明驾驶人感受到的外界刺激变少。
  (3)大部分情况下,熟练驾驶人眼睛的累计扫视时间都大于非熟练驾驶人。随着通道逐渐变窄,驾驶人眼睛的累计扫视时间百分比逐渐减小,说明驾驶人注意力更加集中。大部分情况下,熟练驾驶人眼睛的平均扫视速度都大于非熟练驾驶人,说明熟练驾驶人视觉搜索速度更快。
  (4)当车速较高时,驾驶人的HRI比较大,说明驾驶人的心率变化最明显,内心更紧张;熟练驾驶人的RMSSD小于非熟练驾驶人,说明非熟练驾驶人心率的波动性更大,更容易感到紧张;在整个过程中,随着车辆逐渐靠近通道入口,驾驶人心率增加,驶离通道,心率逐渐平缓。
  (5)用瞳孔直径、累计扫视时间、心率增长率和通行效率作为评价指标,分析不同通道宽度下建议设置的限速值。结合驾驶人的行为特征,建议在与试验方案类似的路段,可以进行通道设计方案优化。在3.5米宽度下,限速值为50km/h,3.25米和3.0米宽度下,限速值为40km/h,避免设置宽度为2.75米的通道。此外,还可以通过理论教育和实践培训提高驾驶人的视觉搜索能力,降低心理负荷。
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