【博士】基于駕駛員因素的山區(qū)雙車道公路關(guān)鍵參數(shù)研究【2006】

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　　學(xué)科專業(yè)：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：東南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2006年　　道路交通事故是一種世界性的公害。交通事故是人、車、路和環(huán)境動(dòng)態(tài)系統(tǒng)失調(diào)的結(jié)果。傳統(tǒng)的公路路線設(shè)計(jì)理論是以汽車行駛動(dòng)力學(xué)為據(jù)，總體上沒(méi)有考慮人的差異性。本研究應(yīng)用醫(yī)學(xué)和心、生理學(xué)方面的理論方法和研究手段，通過(guò)大量的行車試驗(yàn)，尋找汽車行車速度、道路線形、道路環(huán)境與駕駛員行車心、生理需求的內(nèi)在關(guān)系和規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，研究在山區(qū)雙車道公路上行車，緊張與不緊張，安全與不安全的條件，研究橫向力系數(shù)等的極限值?！　”疚囊陨絽^(qū)雙車道公路為研究對(duì)象，以行車試驗(yàn)為依據(jù)，以心率和呼吸率作為駕駛員心生理緊張的指標(biāo)。通過(guò)分析駕駛員心率變化的規(guī)律，運(yùn)用偏相關(guān)分析方法確定道路平縱斷面線形與駕駛員心生理適應(yīng)性的相關(guān)性，從而建立道路線形與其心生理變化的關(guān)系和模型。通過(guò)分析該關(guān)系模型，提出適合駕駛員心生理需求的駕駛員舒適性閾值和道路線形舒適性指標(biāo)，最后結(jié)合交通事故數(shù)據(jù)構(gòu)建出安全評(píng)價(jià)模型。　　本文通過(guò)對(duì)心生理學(xué)儀器的整合、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施，完成如下研究：1)分析現(xiàn)有的可用于檢測(cè)駕駛員心生理反應(yīng)的儀器及其適用范圍，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化心理生理儀器的組合應(yīng)用，針對(duì)駕駛員、道路環(huán)境、道路線形提出了不同的檢測(cè)分類方法。2)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，從速度一致性出發(fā)，把采集的數(shù)據(jù)按照模糊聚類順序排列分級(jí)。3)從心生理學(xué)理論分析出用心率來(lái)表達(dá)心生理反應(yīng)的生理學(xué)基礎(chǔ)，以及駕駛員行車時(shí)心生理變化與心率快慢的關(guān)系。4)通過(guò)波普分析從整體上定量地論證出駕駛員行車心率隨著道路線形而變化的規(guī)律，并通過(guò)模擬艙實(shí)驗(yàn)初步提出緊張度的理論閾值?！　”疚脑诖罅啃熊噷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析得到如下成果：1)在平曲線半徑上定性、定量的分析了加速度、速度與心率增長(zhǎng)率的變化關(guān)系和模型。2)定性分析了不同半徑下，速度與心率增長(zhǎng)率和曲線的起點(diǎn)、中點(diǎn)、終點(diǎn)的位置規(guī)律、特點(diǎn)。3)研究了反向曲線之間的短直線長(zhǎng)度與速度和心率增長(zhǎng)率的相互關(guān)系，并用相關(guān)性分析法分別構(gòu)建了數(shù)學(xué)模型。　　本文在大量行車實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析得到：1)在半徑大于某一定值的路段上行駛時(shí)，駕駛員的心率變化率與坡度、坡長(zhǎng)和運(yùn)行速度均有關(guān)系，其中速度對(duì)心率變化率的影響最大。2)坡度相同的條件下，速度越大，駕駛員心率變化率越大；速度相等時(shí)，坡度越大，駕駛員心率變化率越大；3)上坡時(shí)駕駛員的心率變化率與坡長(zhǎng)關(guān)系不大，主要受坡度和速度的影響；下坡時(shí)，坡長(zhǎng)、坡度和速度對(duì)駕駛員心率變化率都產(chǎn)生影響；4)長(zhǎng)陡下坡條件下，坡度越大、坡長(zhǎng)越長(zhǎng)、速度越快，駕駛員的心率變化越劇烈。同時(shí)定性分析了呼吸室在坡度較小、半徑大于某一定值的順直、半徑大于某一定值的縱坡路段上呼吸率與速度、坡長(zhǎng)的關(guān)系，定量分析出縱坡上呼吸次數(shù)與縱坡長(zhǎng)度、速度成正比的關(guān)系模型?！　”疚脑诖罅啃熊噷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析得到：1)由分析橫坡上心率增長(zhǎng)率與超高值、橫向力系數(shù)之問(wèn)的關(guān)系和模型，得出人的心率增長(zhǎng)率的不同感受閩值。2)通過(guò)對(duì)彎坡路段進(jìn)行分析得出駕駛員的心率舒適性模型，并計(jì)算出駕駛員的舒適性閾值、安全性閾值。　　本文在大量行車實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)平、縱、橫線形迸行了分析，結(jié)合群體動(dòng)力學(xué)分析得到：1)在人、車、路、環(huán)境所組成的系統(tǒng)中存在著某種協(xié)同關(guān)系，首次建立了隨罩程變化的速度、事故數(shù)、心率增長(zhǎng)率的協(xié)同適性振蕩方程，構(gòu)建了用于評(píng)價(jià)道路安全性的關(guān)系模型一協(xié)同適性振蕩評(píng)價(jià)模型(簡(jiǎn)稱協(xié)同振蕩模型)。2)從定性、定量分析兩方面，驗(yàn)證了舒適性、安全性閾值；并把協(xié)同振蕩模型進(jìn)行了初次應(yīng)用，簡(jiǎn)要分析了其優(yōu)、缺點(diǎn)，提出了應(yīng)用范圍，為進(jìn)一步研究指出了方向。3)通過(guò)用實(shí)際事例對(duì)協(xié)同振蕩模型、閡值進(jìn)行了驗(yàn)證，提出了基于駕駛員因素的山區(qū)雙車道公路線形改造措施。課題獲得國(guó)家自然科學(xué)基金．GM中國(guó)科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目(NO．50122283)、教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)研究基金(NO．20040005003)、交通部西部交通建設(shè)基金(NO．200331822322)和北京市教育委員會(huì)“學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃”基金(NO．05004011200507)的資助?！　∪〉玫目蒲谐晒?，對(duì)于駕駛員因素在交通系統(tǒng)中的認(rèn)識(shí)、對(duì)于駕駛員因素在行車過(guò)程的建模和優(yōu)化控制，對(duì)于評(píng)價(jià)道路安全性的應(yīng)用研究，體現(xiàn)“以人為本”的公路線形設(shè)計(jì)新理論具有積極意義和一定的參考價(jià)值?！　?

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