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视觉信息感知及其后续操纵行为的关系机理是人们认识和改造世界的重要基础,其研究将逐步深入涉及到相关学科和领域的发展研究和应用中,交通科学领域也不例外。驾驶员主要通过视觉获取交通环境信息,然后对其危险性进行判断、决策、行动,其视觉信息感知与其后续操纵行为有着密切的联系。边缘率是影响驾驶行为的主要视觉因素之一,考虑到驾驶员未能合理控制车速和调整弯道上车辆的横向位置为交通事故的两大致因,开展了边缘率干预下驾驶员的速度和弯道转向行为控制机理研究。 (1)边缘率干预下驾驶员的速度控制行为 设计了5种周期长度的路面边缘率标线,在4条典型高速公路上开展了路上重复控制性试验,发现:1)随着周期长度的减小(16、8、4、2m),平均车速、85th车速和标准差呈递减趋势,与铺设前相比,降幅亦逐渐增大;2)当λ=1m时,平均车速、85th车速和标准差相比铺设边缘率标线前有一定程度下降,但高于λ取2m时;3)当时间频率处于[10,18] HZ时,被试者一致采取减速制动,且减速幅度随着时间频率增大而增大。 选取8、4、2m周期长度的边缘率标线开展了驾驶员注视点观测试验,发现:1)随着周期长度的减小,被试者速度影响区域内的注视点平均距离显著降低,减速效果增大,其与光流率的影响相关;2)边缘率标线周期长度为4和2m时,平均注视距离的降低和时间频率的增大协同增强减速效果,且时间频率的影响程度大于平均注视距离的影响程度。在上述现象的基础上,依据时间频率与车速变化特征之间的关系,以降低车速和速度标准差为目标,构建了边缘率控速标线周期长度设计模型。 选取计算出的最佳周期长度在杭瑞高速湖北段上开展了形式优化研究,发现:边缘率标线长度的降低能够显著增强减速效果,长度的降低与时间频率的增大能够协同增强驾驶员的减速行为;边缘率标线宽度的增大能够显著增强减速效果,宽度与时间频率、初始车速、车辆自身宽度协同影响驾驶员的减速行为。 (2)非对称视信息流干预下驾驶员弯道转向行为 从视觉信息不对称性对蜜蜂横向位置调整的影响得到启示,通过边缘率标线设计了路面非对称视信息,在高速公路右转和左转弯道上开展了路上试验,发现:1)驾驶员在右转和左转弯道上均显著偏离时间频率大的一侧;2)两侧时间频率为1:4时显著大于1:2下偏离值的均值,且当时间频率差值处于一定区间内时,偏离值与时间频率差值存在显著正相关关系。 结合上述现象和时间频率对感知速度的影响提出了弯道上驾驶员调整横向位置依赖“两侧速度感知平衡策略”的猜想,并通过二项式分布和结构方程模型验证了猜想。同时结构方程模型结果显示:左右两侧扩张率差异、横向位置危险感知差异、时间频率差异、降速值共同影响着车辆横向位置,标准化影响系数依次为0.37、0.24、0.21、0.11。在此基础上,采用结构方程模型进一步解析两侧感知速度平衡对驾驶员弯道横向位置选择的影响路径,结果显示:1)驾驶员偏离感知速度大的一侧,路径影响系数为-0.49;2)驾驶员还通过降低车速来减小内外侧感知速度差异,内外侧感知速度差异越大,减速幅度越大,越偏向曲线内侧,路径影响系数为0.12;3)两侧感知速度差异增大能提高驾驶员弯道车速危险性感知,使得驾驶员降低车速进而影响车辆横向位置,路径影响系数为0.04;4)边缘率标线通过增大驾驶员感知速度间接影响车辆横向位置,路径影响系数为0.19;5)距离内外侧标线的距离对横向位置调整的路径影响系数分别为0.27和-0.28。各路径影响效果合成后,驾驶员整体上偏离速度感知大的一侧。 总体上,边缘率对驾驶行为影响的研究一方面有助于寻找新的交通安全改善途径,提高道路交通安全水平;另一方面对其影响机理的探究也有助于仿生智能车辆的研发。