基于虛擬現(xiàn)實條件下的山區(qū)雙車道公路危險路段線形研究

張文郁++趙亮++宋可可

[摘 要]山區(qū)道路以雙車道道路為主，山區(qū)雙車道道路彎道多、坡度大，視距差，是交通事故發(fā)生的主要地點。通過對山區(qū)雙車道公路危險路段進行分析，運用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，以行車實驗為依據(jù)，利用眼動儀，在汽車駕駛模擬器上進行實驗，得到以眼部的信息變化為駕駛員緊張的指標，得到危險路段上駕駛員的瞳孔變化以及速度的變化等數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的合理性以及線形的合理性，并提出相應(yīng)的安全措施。

[關(guān)鍵詞]山區(qū)雙車道；虛擬現(xiàn)實 ；安全分析

中圖分類號：U412.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）08-0104-01

1 山區(qū)雙車道公路基本特征分析

1.1 山區(qū)雙車道公路安全現(xiàn)狀分析

山區(qū)雙車道道路是事故的多發(fā)點，引發(fā)事故的原因是多方面的，目前我國主要存在在這如下幾種安全隱患：

（1）連續(xù)急彎

山區(qū)公路最大的特點就是急彎多，而且多為連續(xù)急彎，是山區(qū)所特有的危險路況，這種路況要求駕駛員應(yīng)反映速度快、操作靈敏。

（2）連續(xù)陡坡路段

車輛在連續(xù)陡坡路段上坡行駛時，長時間處于爬坡的狀態(tài)下，發(fā)動機處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，出現(xiàn)動力不足、發(fā)動機熄火等危險現(xiàn)象；車輛在連續(xù)陡坡路段下坡行駛時，車輛頻繁的制動，剎車片過熱，降低制動性能，易發(fā)生事故。

（3）不良線形組合

道路線形的設(shè)計中山區(qū)公路受地形、經(jīng)濟等條件的影響，道路線形大多只采用了設(shè)計標準的極限值，使得駕駛員難以及時做出判斷，不利于行車安全。

（4）視距不良

山區(qū)道路，受地形的影響較大，急彎內(nèi)側(cè)往往有山體遮擋，豎曲線半徑較小，導致駕駛員不能看到對方的來車，導致視距不良。

1.2 環(huán)境對駕駛員的心理生理的影響

道路組成要素是人、車、路、環(huán)境，環(huán)境是道路的關(guān)鍵因素，駕駛員通過觀察道路環(huán)境，獲得信息駕駛車輛。道路環(huán)境的好壞直接影響駕駛員的駕車的安全，道路的安全性低，駕駛員的心理緊張，安全感不適當?shù)奶岣撸坏┌l(fā)生突發(fā)情況，駕駛員不易做出正確的行動，易發(fā)生事故。

在山區(qū)地區(qū)，道路線形比較復雜，多急彎、陡坡、車輛少，無論是自然環(huán)境還是社會環(huán)境都對人的心理造成不好的影響，急彎陡坡路段上，駕駛員心理是恐懼害怕，擔心事故的發(fā)生；車輛少，讓駕駛員在長時間沒有看到對方來車放松警惕，當對方突然來車，駕駛員反應(yīng)不及時，事故則會發(fā)生。

2 汽車駕駛模擬器實驗

2.1 實驗的目的

山區(qū)雙車道公路地形復雜，為了研究道路線形對駕駛員的影響，反映道路線形的規(guī)律，而且，在現(xiàn)實道路上進行實驗獲得實驗數(shù)據(jù)是不可能的，所以本實驗通過虛擬技術(shù)即駕駛模擬器進行實驗，通過實驗得出數(shù)據(jù)，并分析危險路段下，駕駛員的眼動特性。

選取被試驗人帶上眼動儀在虛擬的山區(qū)雙車道公路上進行連續(xù)駕駛，分析駕駛員在不同眼動特性。

2.2 實驗人員

本實驗選取具有駕駛執(zhí)照的駕駛員，使得操作更加方便數(shù)據(jù)更加準確，如表1：

2.3 實驗方法與步驟

2.3.1 實驗方法

模擬駕駛實驗是在實驗室進行，利用先進的駕駛模擬器進行實驗和記錄。首先用動態(tài)視覺特性儀器測試實驗者的動態(tài)視覺，記錄數(shù)據(jù)后，針對不同的視覺特性情況，安排實驗者進行模擬駕駛，并記錄駕駛安全情況。

2.3.2 實驗步驟

（1）選擇駕齡小于5年的3名駕駛員對其分別編上序號，進行汽車駕駛模擬器的駕駛適應(yīng)性駕駛，熟悉駕駛模擬器的啟動，操作力度，方向盤轉(zhuǎn)向等。

（2）對第一位駕駛員進行汽車駕駛模擬器、眼動儀調(diào)試。

（3）正式開始駕駛模擬實驗，選取山區(qū)雙車道公路場景，在晴朗的天氣下的連續(xù)駕駛

（4）一號駕駛員按照使用說明，正確打開模擬駕駛器，進行調(diào)試，確定機器正常。

（5）一號駕駛員開始在道路上連續(xù)行駛，并記錄駕駛員的違規(guī)記錄。

（6）一號駕駛員在設(shè)定的路線上駕駛完成后，保存眼動儀上的數(shù)據(jù)。

（7）二號三號駕駛員分別進行實驗，轉(zhuǎn)到步驟二至六，最后導出數(shù)據(jù)。

3 實驗數(shù)據(jù)分析

在山區(qū)雙車道道路線形設(shè)計的同時，由于外界特殊環(huán)境的影響，會有許多不良的線形路段，這里以視距不良路段為例。

視距不良路段在山區(qū)道路上是常見的道路線形，山區(qū)道路的建設(shè)時，多是采用填挖的方式，山區(qū)轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)，往往有樹木、山體等遮擋，駕駛員很難看到車輛遠處的道路情況，造成視距不良現(xiàn)象。

在視距不良路段，駕駛員的瞳孔面積變化與視距良好的路段的瞳孔面積變化，變化幅度大。

駕駛員在進入視距不良路段時，瞳孔面積逐漸變小，之后又逐漸上升，之后就是瞳孔面積大小變化不穩(wěn)定。這是因為，駕駛員在進入視距不良路段時，由于還未進入彎道，道路比較緩和平穩(wěn)，駕駛員的首先要緩和情緒，在100毫秒數(shù)據(jù)之后，駕駛員開始駛?cè)霃澋溃{駛員的瞳孔面積變大，緩和緊張情緒，由于道路前方視距不到100米，駕駛員不知道道路前方的道路情況，擔心出現(xiàn)危險情況，所以駕駛員的瞳孔面積變化不穩(wěn)定。

4 視距不良路段的注意事項

（1）視距不良路段山區(qū)道路上彎多且急，經(jīng)常出現(xiàn)視線盲區(qū)，看不清對面有無來車。為此，駕駛?cè)艘凶⒁饬Γ^察和準確判斷對面來車、路旁行人、非機動車和蓄力車等的動向，防止意外事故的發(fā)生。

（2）為使對面來車提前知道有車臨近，應(yīng)在進入彎道前及時鳴喇叭（夜間用斷續(xù)燈光），并注意傾聽對方是否有鳴喇叭的聲音。喇叭不是可鳴可不鳴的，而是必須得鳴，其目的是引起對方車輛和行人的注意，使其在心理上和操作上都有所準備，以便采取相應(yīng)措施。

（3）注意跟車不要過近，在山區(qū)公路上行車時，跟車距離應(yīng)大于一般水平公路。上坡時前車與后車之基于虛擬現(xiàn)實條件下的山區(qū)雙車道公路

5 結(jié)語

本文針對駕駛員在虛擬山區(qū)雙車道公路行駛的眼動特性，以理論分析為指導，利用眼動儀、汽車駕駛模擬器等儀器設(shè)備，通過實驗分析對山區(qū)雙車道危險道路進行研究駕駛員的瞳孔面積變化、眨眼情況變化、駕駛速度的變化，對駕駛員的緊張情緒進行研究，并提出安全對策。

參考文獻

[1] Mark Brackstone，Ben Waterson.Are We Looking Where We are Going An xploratory Examination of Eye Movement in High Speed Driving [C].Proc. of the83rd Transportation Research Board Annual Meeting，Washington（U.S.A）：2004.

[2] 郭海龍，基于行車安全性的山區(qū)高速公路合理路肩寬度研究，西安：長安大學汽車學院，2005.

[3] 楊少偉等編著，道路勘測設(shè)計第三版.

[4] 邵輝、王凱全，安全心理學，化學工業(yè)出版社.