基于Topsis改进因子分析的公路隧道入口段视觉负荷研究

为探究直线公路隧道入口段驾驶者的视觉负荷,首先,通过实车试验采集5种视觉指标,采用Topsis改进因子分析法建立视觉负荷评价模型;然后,分析不同时间及位置下视觉负荷的变化特征,基于构建的视觉负荷曲线提出行车舒适评价标准,并运用已发表数据验证构建负荷模型的泛化能力;最后,通过敏感度分析探究视觉指标对视觉负荷的影响程度。结果表明:当驾驶者位于距洞口-13~55 m(12:00)、-10~49 m(15:00)时,视觉负荷超过临界值(0.906),驾驶者的行车舒适度和安全性极低;洞口驾驶者的视觉负荷值和接近度远大于洞内和洞外;18:00的视觉负荷和接近度远低于12:00和15:00。视觉指标的敏感度参数从大到小依次为注视时间、瞳孔面积、注视次数、扫视幅度、扫视速度。

高速公路隧道入口段障碍物视认距离实验研究

为研究障碍物视认距离受车速与布置距离的影响,招募了6位参与者在60、80、100 km/h三个速度水平下进行高速公路隧道实车实验。结果发现,参与者对障碍物的视认距离随着速度的增加而显著减小,在三个速度水平下,视认距离与障碍物布置的位置之间呈现V形变化趋势,最短视认距离出现在障碍物离洞口约60~80 m,其值低于或远低于该设计速度下的停车视距要求。偏相关性分析显示,运行速度、障碍物位置与距洞口70 m轴线相对距离这两个指标与障碍物视认距离呈现显著的正相关性。研究成果对当前我国高速公路隧道入口段的照明过渡设计提出更高要求。

基于视认距离的隧道入口段亮度折减系数研究

为保障隧道入口段的行车安全,从驾驶员视认特性出发,定量研究被试者视认距离和亮度折减系数、运行速度、障碍物位置之间的关系。被试者在不同条件下进行隧道实车试验,采用障碍物的视认距离作为隧道入口段安全性指标,建立两种亮度环境下的被试者视认距离与亮度折减系数、运行速度、障碍物位置之间的回归模型。以入口段最小视认距离大于相应车速下的安全停车视距为条件,计算得到安全的亮度折减系数阈值,结果高于我国现行规范的参考值。该研究方法和结论对高速公路隧道入口段的照明设计具有参考价值。

基于可拓云模型的高速公路隧道入口段行车风险评价研究

研究高速公路隧道入口段行车风险的影响因素,确定其行车风险等级,从而可提高隧道入口段行车的安全性与舒适性。利用文献萃取法,从驾驶员因素、道路条件、交通条件和环境条件中选取18个行车风险因素,建立了高速公路隧道入口过渡段行车风险因素集。基于决策实验室-解释结构模型建立了高速公路隧道入口段行车风险因素识别模型,筛选出高速公路隧道入口过渡段行车风险评价指标,并结合风险评价指标建立了山区高速公路隧道入口过渡段行车风险可拓云评价模型。利用熵值法确定评价指标权重,根据最大关联度原则明确了隧道入口段的行车风险等级,通过与可拓法的对比分析进而验证模型的准确性。通过实例应用分析发现,利用可拓云模型和可拓法计算出隧道X和隧道Y的行车风险等级均为Ⅱ级,而隧道X的特征期望值大于隧道Y的特征期望值,表明隧道X的安全水平高于隧道Y。两个模型计算出的可信度均小于0.01,可信度都较高,结果表明了可拓云模型的有效性和科学性,为探究高速公路隧道入口段行车风险提供了一个新的方向。研究结果不仅有助于高速公路隧道入口段行车安全的提升,同时对研究交通事故的影响因素与形成机理具有借鉴意义。

基于生理和心理效应的公路隧道入口段照明质量检测方法

本研究根据"安全视距法",利用先进的眼动仪系统,通过对多条隧道入口段的现场实验,创新性地总结出一种全新的隧道入口段照明质量检测方法。该方法可直接测取驾驶人员在驾车进入隧道过程中的视觉功效,由此评价隧道入口段的照明质量,它是驾驶人员生理和心理效应的客观反映,弥补了常规照明检测方法(如路面亮度或照度的检测)难以反映人们生理和心理效应所带来的缺陷。文中对研究依据、测试设备、实验条件、实验及数据处理方法进行了详细介绍,并根据数据处理结果,对照明质量进行了分析和评价。该方法的成功运用,将对提高隧道照明设计标准的合理及科学性,具有重要的意义。

基于驾驶视认需求的隧道入口段光环境研究

为实现安全舒适的隧道入口段光环境,从驾驶员视觉功能及需求出发,提出了基于驾驶安全视认的隧道入口段光环境评价方法.以色温5 700K、显色指数70的隧道入口段光环境为研究对象,对小客车驾驶员进行不同运行速度的实车视认试验,得到驾驶员动态视认特性规律;采用驾驶员驾驶过程中对小目标物的视认距离作为入口段光环境安全视认评价指标,应用MATLAB数学统计软件建立了不同运行速度下视认距离与入口段亮度折减系数定量逻辑关系模型;最终得到不同设计速度下能够满足驾驶视认需求的亮度折减系数阈值,与现行规范值相比略高.研究方法和结论可为实际隧道入口段光环境设置、监控及运行管理提供技术参考.

基于DIALux的公路隧道入口段侧壁反光材料布设方法研究

结合国际照明协会推荐的一般天空亮度模型,基于DIALux照明计算软件对公路隧道入口段照明环境进行室内仿真,模拟了在全晴天、全阴天两种天空类型下,3种不同反射率(0.75、0.80、0.85)的反光材料,在4种布设高度(2.0、2.5、3.0、3.5 m)和两种布灯方式(中间及交错布灯)情况下洞口照明工况,研究反光材料在公路隧道入口段侧壁对隧道内路面平均亮度和亮度均匀度的影响,并选取实际能效值,表征反光材料布设方法对公路隧道照明节能效果的影响。结果表明:公路隧道入口段路面照度指标随侧壁反光材料反射率和布设高度的提高而增大;交错布灯对应的路面平均照度值远高于中间布灯所对应的路面平均照度值;洞外自然光的亮度越大,侧壁反光材料对洞口照明质量的提升效果越明显;反光材料布设在隧道侧壁的单位长度能效比受洞外亮度影响较大。

越江越海隧道入口段追尾事故风险预测模型研究

针对越江越海隧道入口段追尾事故风险问题,本文首先基于上海长江隧道入口处路侧监控视频提取车速数据,通过聚类算法得到不同交通流状态下的实际平均速度,作为设置实验参数的依据。然后在驾驶模拟实验中,分别在晴天、雨天、雪天等不同环境下设置拥堵流、拥挤流、自由流3种交通流状况,并且在不同环境下分别设置一次追尾事故高危风险情境,获取驾驶行为数据。通过相关性分析和随机森林方法进行变量筛选和重要性排序,发现车头时距最小值、两车速度差最大值、急躁、加速度标准差、拥堵流这5个变量对事故风险有显著影响。最后,引入随机过采样方法优化不平衡数据问题,构建随机森林模型,结果表明,基于随机过采样策略的随机森林预测模型AUC指标提高了6.8%,且对比随机森林、XGBoost、支持向量机模型,基于随机过采样-随机森林算法的短时追尾事故风险预测模型效果最佳。

隧道入口段复合照明节能试验研究

在隧道照明领域,自然光是一把双刃剑,一方面可以提高隧道内亮度,另一方面也可引起"白洞"效应,威胁车辆行驶安全。充分利用自然光对隧道照明的增效作用,降低人工照明的能耗,是实现隧道入口段照明节能的有效途径之一。结合云南保腾高速公路鹿山隧道内自然光、以及自然光与LED灯复合照明下隧道不同纵深路面照度的实测数据,通过与规范规定值的对比分析研究,得到了隧道入口段各区段自然光、LED灯复合照明下隧道照度分布规律,并对节能效果进行了评价。为今后进一步合理利用自然光、人工光源进行隧道复合照明节能研究提供参考。

基于CTM的高速公路隧道入口段交通流仿真与分析

为模拟隧道内事故发生前后隧道入口段交通流的变化状况,首先采集事故发生前后交通流参数,应用CTM模型对事故发生前后隧道入口段交通流进行仿真,再运用GEH值比较仿真值与实际值之间的差异,通过交通流参数曲线反映交通流集聚状态,最后,基于CTM模型产生的安全指数评价二次事故风险.结果表明:运用CTM模型的仿真状况与实际状况吻合度较高,能较好的描述隧道内事故发生前后交通流状态,特别是交通激波现象的产生及变化趋势,还可以对二次事故风险进行评价并描述其时变规律,模型可作为高速公路隧道入口段交通模拟与安全评价的有效手段.

小半径公路短隧道入口段不同车型视觉负荷研究

为研究不同车型驾驶人在小半径公路短隧道入口环境中的视觉负荷,选择云南省国省干线平曲线半径为255m的公路隧道开展实车实验.利用Dikablis Professional眼动仪系统,以瞳孔面积变化速度为指标,比较瞳孔变动的差异,分析不同车型对视觉负荷和驾驶安全的影响.研究结果发现,大货车驾驶人的瞳孔面积变化平均速度显著比小客车驾驶人更快、波动范围更小,大货车与小客车驾驶人瞳孔变动速率波峰分别位于0~10m与5~15m处;当在入口段区域后可视隧道出口时,大货车与小客车驾驶人瞳孔面积变化速度均会产生波动,大货车驾驶人在瞳孔变动峰值过后的变化速度离散性更大.研究结果表明,大货车驾驶人的暗适应位置点距离洞门更近,在隧道入口段行驶时存在更严重的视觉负荷,行车安全性较差.

高速公路隧道入口段照明动态阈值区间研究

为满足隧道智能调光技术的发展要求,提高隧道入口段驾驶员安全舒适性,利用眼动仪进行实车试验,研究公路隧道入口段驾驶员视觉特性。采用瞳孔面积变化率和反应时间表征驾驶员行车舒适性及安全性,建立与亮度折减系数、车速2项指标的回归模型,并以此基于确定高速公路隧道入口段照明动态阈值区间。以张承高速(张家口—承德)小三岔口隧道为例计算隧道入口段照明动态阈值,求解得到满足小三岔口隧道行车安全舒适性的亮度折减系数区间为[0.033,0.050],对调光方案进行节能计算,方案实施后预计隧道半幅在24h内约节能20%。该模型可保证各时段隧道入口段照明环境满足驾驶员视觉需求。

基于多源传感器的高速公路隧道入口段LED照明自动控制技术研究

本文通过研究高速公路隧道入口段LED照明控制系统及控制方式,提出了基于隧道外光照强度和车流量的照明控制系统,控制器通过多源传感器获取光照和车流量的实时监测信息以实现LED照明的无级调控,并通过在渭玉高速石鼓山隧道的应用测试,证明该系统能够满足隧道入口段的照明要求,可在高速公路隧道项目中推广应用。

纵坡对城市下穿隧道入口段照明设计的影响

随着城镇化进程的不断推进,城市规模越来越大,城市下穿隧道的数量也随之不断增加,城市下穿隧道照明设计的重要性日益凸显。基于城市下穿隧道纵坡与公路隧道纵坡之间的差异,详细分析其对隧道入口段照明设计的适应距离、入口段TH_1和TH_2长度、视线天空面积百分比的影响,进而提出了城市下穿隧道的洞外亮度建议值。

基于VISSIM的山区高速公路隧道入口段行车安全分析

本文以福建山区高速公路隧道入口段作为研究对象,利用交通仿真类软件VISSIM的Wiedemann 99跟车模型,构建了隧道入口段交通仿真模型,用于模拟隧道入口段的行车状态。通过研究隧道入口段行车安全性随交通量、车型构成的变化而变化的情况,能够为提高隧道入口段的行车安全,降低隧道交通事故率提供一定的借鉴。

基于实车试验的隧道入口段彩色路面行车安全性研究

驾驶人驾驶汽车进入隧道时,急剧改变的亮度环境将引起驾驶人产生视觉暗适应过程,造成“黑洞效应”,严重降低驾驶人的视认能力,易导致交通事故的发生。因此,提出在隧道入口段铺设明色化的彩色路面来提高洞内亮度,进而缓解“黑洞效应”的不利影响,并通过实车试验获得驾驶人在原色、绿色、红色和黄色路面条件下的障碍物发现距离,定量评价驾驶人在彩色路面条件下的视认能力。结果表明:3种彩色路面对驾驶人的视认能力均有不同程度的改善,其中黄色路面改善效果最好。

基于扫视路径速度的隧道入口驾驶舒适性分析

为了更准确地评价公路隧道入口段驾驶员的视觉舒适性,以隧道入口段的驾驶员视觉特性为研究对象,在云南上鹤高速公路的野鸭塘1号、2号和3号隧道开展实车试验,采集驾驶员的注视与扫视时间、视点位置、瞳孔直径等眼动参数,并依次对20名驾驶员进行问卷调查。基于试验数据和问卷调查结果,提出扫视路径速度指标并验证其合理性。结果表明:扫视路径速度能够有效地对隧道入口段的驾驶视觉舒适性进行评价;当隧道照明条件相同时,新型蓄能反光发光材料能够使驾驶员的平均扫视路径速度降低50.62%,峰值扫视路径速度降低40.32%。通过对视觉舒适指标的关联性分析,进一步表明:扫视路径速度与驾驶员的视觉舒适性呈反比关系;随着隧道入口光环境质量的提高,驾驶员的扫视时间占比增加,进而扫视所用时间变长,扫视路径速度减慢,此时驾驶员的视觉舒适性较高有利于安全行驶,反之则不利于行车安全。

高速公路隧道入口段照明安全阈值评价方法

为了实现安全、低碳、节能的隧道照明条件,分析了驾驶人对隧道入口段照明的驾驶视觉需求特性及照明条件对驾驶人安全舒适性驾驶瞳孔面积变化率的影响;通过对山区高速公路24名典型车型驾驶人进行实车试验数据采集和分析,采用瞳孔面积变化率作为评价隧道入口段照明条件安全舒适性的指标,建立了驾驶人在隧道入口段瞳孔面积变化率、亮度折减系数及运行速度的逻辑回归模型;以瞳孔面积变化率20%作为表征驾驶人驾驶紧张程度和驾驶安全舒适性的阈值,并将其代入逻辑回归模型进行计算。结果表明:限速60km·h-1的隧道入口段驾驶安全舒适性照明亮度折减系数为0.028,比现行规范值要求高;研究方法和结论对高速公路隧道入口段照明设计和运行管理等理论、方法和实践具有参考价值。

高速公路隧道入口段减速标线与红色警示路面减速效果及舒适性研究

采用3D-MAX软件构建高速公路隧道入口段无减速设施、设置横向减速标线及设置红色警示路面的仿真场景,并对33名驾驶员开展驾驶模拟试验,根据车辆行驶状态数据与驾驶员眼动数据,分析了在隧道入口段设置横向减速标线与红色警示路面时车辆行驶速度、加速度及驾驶员瞳孔面积的变化规律,建立两种状态下车辆行驶速度、加速度及驾驶员瞳孔面积变化率三者之间的趋势面模型。结果表明:在隧道入口段设置横向减速标线及红色警示路面均对车辆行驶状态及行车舒适性有显著性影响;在隧道入口段铺设红色警示路面时的行车速度低于在隧道入口段设置横向减速标线时的行车速度,且前者驾驶员处于舒适状态,后者驾驶员处于舒适与较紧张状态之间,但前者的行车稳定性略低于后者。

用视觉功效理论研究城市隧道出入口段与洞外道路照明

城市隧道白天洞外亮度较高,为了避免黑洞效应,隧道出入口段设置较高亮度的照明。夜间洞外道路照明亮度较低,而隧道出入口段的照明亮度却基本保持不变(中国的现状),这不利于行车安全,也是极大的能源浪费。通过对国内外有关隧道和道路照明标准的比对研究,并对中国福建、贵州、重庆11个隧道出入口段照明和北京、上海、成都、重庆部分道路照明现状进行测量和分析,发现隧道出入口段照明与洞外道路照明亮度对比差异过大,特别是夜间从明亮的洞内行车到洞外时,是从洞内的明视觉环境到洞外暗视觉或中间视觉环境,因车速原因,视觉适应度差,存在安全隐患。目前,国内没有针对城市隧道出入口段与洞外道路连接处照明的相关标准,国内外对其的研究还比较欠缺。本研究从视觉特征出发,用反应时间为参量的视觉功效法研究城市隧道出入口段和洞外道路照明,提出城市隧道出入口段在现有标准基础上减弱照明,在洞外道路上加强照明的方法,使城市隧道出入口段照明与洞外道路照明的对比值控制在3:1～5:1以内,以适应视觉特点,为实现行车安全和照明节能提供了新的研究途径。