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夜間道路標(biāo)線亮度對駕駛行為的影響

時間:2023-05-09 08:54:21

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夜間道路標(biāo)線亮度對駕駛行為的影響

道路標(biāo)線作為一種常見交通基礎(chǔ)設(shè)施,向交通參與者傳遞著重要的交通信息。在夜間,更需要有足夠的可視性為駕駛員提供信息,保障駕駛行為安全,而標(biāo)線在夜間的亮度則體現(xiàn)在標(biāo)線的逆反射性能。標(biāo)線的逆反射過程是指車輛燈光照在標(biāo)線上并反射回駕駛員眼睛中的過程,逆反射程度取決于逆反射系數(shù),逆反射系數(shù)越高,逆反射能力越強(qiáng)。對此,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了標(biāo)線亮度對駕駛行為的相關(guān)研究分析。Horberry等人通過模擬夜間潮濕駕駛條件下的標(biāo)線相對有效性,表明增強(qiáng)標(biāo)線能夠更好地讓參與者保持車道位置和速度[1]。BabicD,CajnerH等人通過是否包含道路標(biāo)線的駕駛模擬實(shí)驗(yàn)分析夜間條件下駕駛員的行為,結(jié)果表明,標(biāo)線能夠提供及時的信息,從而使參與者調(diào)整駕駛行為[2]。張開冉等人通過行車實(shí)驗(yàn)表明,在夜間時邊緣標(biāo)線能夠促進(jìn)駕駛行為[3]。據(jù)統(tǒng)計,道路標(biāo)線能夠提高30%以上的運(yùn)輸效率,且對交通事故的影響很大,相關(guān)概率高達(dá)70%,因此道路標(biāo)線對交通安全非常重要[4]。以上學(xué)者的分析研究道路標(biāo)線對交通安全的影響具有很大的啟發(fā)作用,夜間標(biāo)線亮度會對駕駛為的各項指標(biāo),如行駛速度、方向盤轉(zhuǎn)角、橫向位移、加速度等產(chǎn)生影響。而本文通過模擬夜間干燥駕駛條件下的不同等級的標(biāo)線亮度對速度、橫向位移以及方向盤轉(zhuǎn)角的影響,通過分析模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定參與者最佳夜間標(biāo)線的亮度范圍,為安全合理的實(shí)際道路標(biāo)線施劃提供理論依據(jù)。

1駕駛模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備:駕駛模擬器,Prescan仿真,matlab2018。(2)實(shí)驗(yàn)人員:參與者20人,視力良好或矯正視力良好。(3)駕駛模擬環(huán)境搭建:通過咨詢專家意見,可以通過調(diào)整車輛燈光不同的照射距離和位置來調(diào)整駕駛員前方標(biāo)線的不同亮度,達(dá)到標(biāo)線不同逆反射水平的效果,以此來代表不同的標(biāo)線逆反射系數(shù)。由于公路行業(yè)交驗(yàn)評標(biāo)準(zhǔn)F80/1將標(biāo)線逆反射系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)劃分為4個等級,因此場景共設(shè)置4個實(shí)驗(yàn)路段對應(yīng)4個等級,路段標(biāo)號依次為a、b、c、d,對應(yīng)關(guān)系為路段a≥450mcd·m-2·lx-1、路段b≥350mcd·m-2·lx-1、路段c≥250mcd·m-2·lx-1、路段d≥150mcd·m-2·lx-1,標(biāo)線亮度依次遞減。每段路長設(shè)置為500米,為保證只有標(biāo)線逆反射一個影響因素,只提供車輛遠(yuǎn)光燈一種光源,不設(shè)置其他影響因素。(4)實(shí)驗(yàn)方法:①駕駛員熟悉模擬駕駛約10分鐘;②每人進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn);③設(shè)置數(shù)據(jù)記錄頻率為0.05s,收集模擬駕駛過程中速度、橫向位置、方向盤轉(zhuǎn)角等數(shù)據(jù)。環(huán)境搭建3D模型的駕駛員視角如圖1所示。

2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過對模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),置信度為95%,得到20名參與者的各表征數(shù)據(jù)組間、組內(nèi)的均方比值及顯著性水平如表1所示,其均方比值F值排序:速度均值>橫向位移均值>速度波動標(biāo)準(zhǔn)差>方向盤標(biāo)準(zhǔn)差>橫向位移標(biāo)準(zhǔn)差,說明駕駛?cè)嗽诟髀范嗡俣炔町愝^大,整體平穩(wěn)性適中,各路段的橫向位移差異較大??傮w而言,各指標(biāo)數(shù)據(jù)在不同路段存在一定差異,符合統(tǒng)計學(xué)規(guī)律P(<0.05),說明對4個研究路段的劃分合理。為確定夜間標(biāo)線亮度與駕駛行為各指標(biāo)之間的相關(guān)性,是否存在線性關(guān)系,對其進(jìn)行相關(guān)性分析,檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。夜間標(biāo)線亮度與每路段行駛速度均值、橫向位移均值之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.991、-0.997,其在置信度(雙側(cè))為0.01時,相關(guān)性是顯著的,因此可以認(rèn)為夜間標(biāo)線亮度與不同路段的行駛速度均值、橫向位移均值具有顯著性的相關(guān)關(guān)系,且與速度均值成正相關(guān)、與橫向位移之間為負(fù)相關(guān)。同時看出,每路段平均速度與橫向位移平均值之間的相關(guān)系數(shù)為-0.992,因此在置信度(雙側(cè))為0.01時,其內(nèi)部的相關(guān)關(guān)系是顯著的,即可認(rèn)為駕駛員在進(jìn)行速度變化的過程中會伴隨著橫向位置的偏移。

2.1車輛速度分析車輛速度能夠反映車輛的行駛狀態(tài),4個實(shí)驗(yàn)路段的車輛駕駛模擬過程中速度均值變化如圖2所示。整體來看,隨著4個實(shí)驗(yàn)路段標(biāo)線亮度的變暗,參與者平均速度逐次降低。進(jìn)入b路段之后,標(biāo)線亮度降低一個等級,速度均值隨之降低11%;進(jìn)入c、d路段之后,標(biāo)線亮度依次降低一等級,速度均值分別降低15.7%、26.6%。結(jié)果表明,模擬駕駛實(shí)驗(yàn)過程中,標(biāo)線亮度變暗會影響行駛速度。

2.2橫向位移分析橫向位移能夠反映出駕駛員在行駛過程中的方向保持性,整個過程中的車輛橫向位移均值如圖3所示。整體來看,標(biāo)線亮度會對模擬駕駛的橫向偏移量產(chǎn)生一定影響,隨著夜間標(biāo)線亮度的變暗,橫向位移也逐漸增加。

3結(jié)論

(1)隨著夜間標(biāo)線亮度的降低,參與者的行駛速度也隨之降低。(2)夜間標(biāo)線亮度的變化會影響參與者駕駛的橫向位移,且隨著標(biāo)線亮度變暗,橫向位移增加。(3)參與者在4個路段正常行駛時,方向盤轉(zhuǎn)角相對平穩(wěn),但在標(biāo)線亮度發(fā)生變化時,方向盤轉(zhuǎn)角變化較為頻繁,隨著標(biāo)線亮度的降低,方向盤轉(zhuǎn)角變化率及其轉(zhuǎn)動幅度增大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在夜間道路標(biāo)線的亮度會對參與者的駕駛行為產(chǎn)生一定影響,包括行駛速度、橫向位移、方向盤轉(zhuǎn)角等,從而在一定程度上影響行車安全。綜合考慮此次駕駛模擬實(shí)驗(yàn)的3個指標(biāo)結(jié)果,可以選擇b實(shí)驗(yàn)路段標(biāo)線亮度對應(yīng)的逆反射系數(shù),即450mcd·m-2·lx-1>RL≥350mcd·m-2·lx-1,以此達(dá)到行駛穩(wěn)定性,保障行車安全。但是在實(shí)際道路標(biāo)線施劃時,要考慮其在夜間對駕駛的影響,但僅依靠對此3個指標(biāo)的分析是不夠的,還要綜合考慮對其他指標(biāo)的影響以及道路環(huán)境、駕駛?cè)说雀黜椧蛩貋砗侠磉x擇標(biāo)線的逆反射系數(shù)。

作者:趙魯華 徐小倩 亓建鋒 仉元野 單位:山東科技大學(xué)

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