基于車路協(xié)同駕駛模擬技術(shù)的霧區(qū)可變限速系統(tǒng)安全評估

張昕磊

摘 要：為從駕駛員角度研究霧天高速公路不同技術(shù)方式下可變限速系統(tǒng)的安全性，應(yīng)用駕駛模擬技術(shù)構(gòu)建車路協(xié)同實(shí)驗(yàn)測試平臺，針對霧天高速公路不同可變限速控制系統(tǒng)的安全性開展研究。通過設(shè)置4種車路協(xié)同信息給予方式：無設(shè)置（對照組）、車載人機(jī)交互終端（Human Machine Interface， HMI）、路側(cè)動態(tài)信息標(biāo)識（Dynamic Message Sign， DMS）、同時設(shè)置車載HMI和路側(cè)DMS，以及3種霧天濃度：無霧、大霧、濃霧，共開發(fā)12種實(shí)驗(yàn)場景。

關(guān)鍵詞：高速公路霧區(qū);駕駛模擬技術(shù);可變限速系統(tǒng);信息給予方式;駕駛安全性;熵權(quán)-層次分析

0 前言

霧會降低道路能見度，而能見度是駕駛員對駕駛環(huán)境感知的一個關(guān)鍵因素。由于霧所導(dǎo)致的能見度降低，影響了駕駛員準(zhǔn)確感知如景深和速度等安全駕駛重要因素的能力，一旦發(fā)現(xiàn)前方有障礙物時，因?yàn)樾熊囁俣忍欤噜従嚯x太近來不及避讓，容易發(fā)生軋人、追尾、撞車、翻車等重大事故。因此在霧天，駕駛員未能保持良好的駕駛狀態(tài)，在產(chǎn)生駕駛行為疏漏的情況下，很容易導(dǎo)致的交通事故的發(fā)生。

伴隨智能交通技術(shù)的發(fā)展，車路協(xié)同可變限速系統(tǒng)可以通過對不同區(qū)域車速的限制和控制，達(dá)到在保持高速公路一定運(yùn)行效率的情況下，提高道路行駛安全性。作為道路的使用者，駕駛員在霧天高速公路上使用車路協(xié)同可變限速系統(tǒng)的安全性成為了研究的重點(diǎn)，但是如何從駕駛員層面評估可變限速系統(tǒng)的安全性成為了亟需解決的問題。

1 車路協(xié)同技術(shù)

1.1 技術(shù)介紹

車路協(xié)同系統(tǒng)（Cooperative Vehicle Infrastructure System， CVIS）是指基于無線通信、傳感探測等技術(shù)獲取車輛和道路的信息，通過車車、車路通信進(jìn)行信息交互和共享，實(shí)現(xiàn)車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合，達(dá)到優(yōu)化利用資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目的[2]。

近年來車路協(xié)同技術(shù)備受國內(nèi)外研究學(xué)者們關(guān)注，同時在很多國家該技術(shù)得到了發(fā)展與廣泛應(yīng)用。

1.2 駕駛模擬技術(shù)

駕駛模擬技術(shù)是研究車路協(xié)同系統(tǒng)駕駛員層面反應(yīng)的主要實(shí)驗(yàn)測試工具，因其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取實(shí)時，駕駛條件及車輛行駛軌跡可控、能獲得駕駛員全息數(shù)據(jù)、能實(shí)現(xiàn)人機(jī)實(shí)物仿真等優(yōu)點(diǎn)，所以常常用在駕駛行為的研究中。

1.3 應(yīng)用層面

利用駕駛模擬技術(shù)、車路協(xié)同技術(shù)和可變限速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在安全的環(huán)境下對不安全環(huán)境的駕駛員駕駛行為指標(biāo)的獲取，通過使用綜合性分析方法構(gòu)建基于駕駛行為指標(biāo)的信息給予方式安全性評估模型，計算得到駕駛員在不同車路協(xié)同信息給予方式下的不同安全性。再根據(jù)多元線性回歸分析，以駕駛員安全性為因變量，建立以駕駛員年齡、性別、駕齡、性格、使用的車路協(xié)同信息給予方式及道路環(huán)境狀況等駕駛安全性外部因素為自變量的外部因素安全性評價模型。

2 技術(shù)路線

2.1 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

研究的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是在駕駛模擬平臺建立的情況下，利用車路協(xié)同技術(shù)對駕駛員在霧天高速公路行駛進(jìn)行可變限速設(shè)計。實(shí)驗(yàn)基于車路協(xié)同系統(tǒng)的信息互聯(lián)互通，將駕駛模擬器、中央處理器以及車載人機(jī)智能終端通過信息相連接，依靠模擬場景設(shè)計和方式方案制定，讓實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行多種車路協(xié)同信息給予方式在多種霧濃度環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)測試，從而得到關(guān)于車路協(xié)同技術(shù)不同方式的駕駛行為安全指標(biāo)信息。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理與安全指標(biāo)計算

由于駕駛模擬器以一定的頻率向中央處理器傳送駕駛行為信息，經(jīng)中央處理器導(dǎo)出的數(shù)據(jù)均是以時間為變量的駕駛行為指標(biāo)。為表征駕駛員在霧天公路受車路協(xié)同-可變限速系統(tǒng)影響，則需要進(jìn)行時間-空間數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)化，即實(shí)現(xiàn)駕駛安全指標(biāo)與設(shè)立的道路提示點(diǎn)位置相互聯(lián)系。然而有些安全指標(biāo)的確定與車輛所處的區(qū)段位置有關(guān)，需要在數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)化成空間單位后再進(jìn)行計算，因此對行為指標(biāo)信息進(jìn)行安全指標(biāo)計算。

通過對駕駛模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計，可以更好的進(jìn)行對霧區(qū)環(huán)境下駕駛員安全指標(biāo)的分析，利用車路協(xié)同信息給予方式，為駕駛員提供更多的交通信息服務(wù)選擇。針對霧區(qū)環(huán)境進(jìn)行可變限速系統(tǒng)的設(shè)計，將不同環(huán)境區(qū)段設(shè)置不同限制速度，為駕駛員在霧區(qū)的安全駕駛提供全方位的服務(wù)。

3 駕駛員數(shù)據(jù)預(yù)處理和安全指標(biāo)分析

實(shí)驗(yàn)中收集到的原始數(shù)據(jù)，一般都要先通過數(shù)據(jù)預(yù)處理進(jìn)行數(shù)據(jù)分類、標(biāo)準(zhǔn)化計算、異常數(shù)據(jù)剔除處理。在經(jīng)過預(yù)處理后的數(shù)據(jù)才可以進(jìn)行指標(biāo)計算和數(shù)據(jù)特征分析。

駕駛模擬器在實(shí)驗(yàn)過程中記錄了包括駕駛員操控行為數(shù)據(jù)和車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)等指標(biāo)。由于駕駛模擬器對數(shù)據(jù)的記錄方式與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的形式不盡相同，并且部分安全指標(biāo)需要在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，因此對駕駛模擬原始數(shù)據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理操作。

數(shù)據(jù)元（Data Element）：又稱數(shù)據(jù)類型，通過定義、標(biāo)識、表示以及允許值等一系列屬性描述的數(shù)據(jù)單元。在特定的語義環(huán)境中被認(rèn)為是不可再分的最小數(shù)據(jù)單元。根據(jù)數(shù)據(jù)分布特征，將原始的時間類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以空間距離為標(biāo)準(zhǔn)的特定指標(biāo)時，需要確定單位空間的劃分范圍，將其稱為數(shù)據(jù)元處理。

本章通過對安全性外部因素的分類，通過多元回歸模型發(fā)現(xiàn)駕駛員性別、駕齡、所處道路區(qū)段和車路協(xié)同信息基于方式都會顯著影響駕駛安全性。

4 結(jié)束語

本文應(yīng)用駕駛模擬技術(shù)構(gòu)建車路協(xié)同實(shí)驗(yàn)測試平臺，針對霧天高速公路應(yīng)用四種信息給予方式的安全性開展研究。通過收集三種霧濃度四種車路協(xié)同信息給予方式下駕駛員的12種安全指標(biāo)，對各安全指標(biāo)進(jìn)行對不同信息給予方式的差異性分析，建立基于駕駛行為指標(biāo)的信息給予方式安全性評估模型，經(jīng)過對不同信息給予方式下安全性計算，結(jié)合安全性外部因素，構(gòu)建安全性外部因素影響模型，得到安全性外部因素與安全性的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]程興元.關(guān)于我國智能交通車路協(xié)同系統(tǒng)的探討與研究[J].交通世界，2014，36.

[2]賈鵬，馮明月，張志超.智能車路協(xié)同系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].軍事交通學(xué)院學(xué)報，2014，2.

[3]雋志才，姚宏偉，朱泰英等.高速公路可變限速系統(tǒng)的社會經(jīng)濟(jì)影響評價[J].公路交通科技，2004年5月.