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公路交通设施驾驶容错能力分析方法研究

作　者: 胡立伟
导　师: 张肖宁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 公路交通工程设施信息度量驾驶差错驾驶容错能力驾驶容错率
分类号: U491.5
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

交通工程设施是公路工程的重要组成部分，它对于降低交通事故的严重性，减少或消除公路横向、纵向的干扰，提高公路的通行能力和服务水平，充分发挥高等级公路安全、快速、经济、舒适的效能具有重要意义。目前相关研究主要集中于交通工程设施的类型、功能等方面，定性研究居多、定量分析较少，在交通工程设施驾驶容错能力方面的研究成果更是鲜见报道。公路交通工程设施的驾驶容错能力的研究，不仅与公路交通工程设施设计与设置的技术参数有直接关系，而且与驾驶人行为特性及驾驶人个性特征密切相关。本文在吸收和借鉴国内外在驾驶人行为特性、交通工程设施及容错理论等方面相关研究成果的基础上，采用宏观与微观、定性与定量相结合的分析方法，针对公路交通工程设施的驾驶容错能力展开研究，旨在通过对相关理论与方法的研究和探索，提高我国公路交通规划、设计、建设、运营实施成效，以改善公路交通运输效率与安全，实现公路交通可持续发展。本文分析了公路上行车驾驶人行为特性的主要影响因素，主要包括驾驶人个性指标、视觉特性、生理心理特性、公路环境、交通环境及车辆等。根据本文研究的主要内容与总体架构，制定了研究所需数据的实验测试采集方案，选择了不同里程的高速公路、一级公路、二级公路及三级公路作为实验路线，对数据进行了预处理，并建立了实验数据库。对公路交通工程设施的基本分类及其功能进行了分析。根据实验测试采集的数据，分析了驾驶人在不同等级公路上驾车时的视觉动态指标(注视、扫视及眨眼等相关指标)和驾驶人生理心理静态与动态特性指标(脑电图、心率、血容量、呼吸等相关指标)及驾驶人驾驶行为特性等数据的分布特征及变化规律。在分析公路交通工程设施信息动态视认影响因素的基础上，对公路交通工程设施信息及其度量方法进行了深入研究，构建了公路交通工程设施信息度量模型，据此建立了公路交通工程设施信息密熵、信息密度及信息强度模型，提出了分析公路交通工程设施信息的简化通用模型，以方便计算并保证模型的通用性。重新界定了驾驶错觉、驾驶差错、驾驶失误，分析了它们的内涵及彼此之间的演变规律；基于人因失误理论建立了驾驶人驾驶差错率、驾驶失误率计算模型；根据本文的研究需要及模型通用性，引入公路交通事故率及年平均日交通量两个参数对模型进行了简化，构建了驾驶失误率简化模型。容错理论产生并发展于计算机、航空航天及机械电子等领域，基于对国内外其它领域关于容错相关研究的归纳与总结，提出了公路交通工程设施的驾驶容错和公路交通工程设施的驾驶容错能力的概念，分析了其影响因素。根据公路环境复杂、交通工程设施的构成多样化特点，对公路交通工程设施基本信息量模型进行修正得到公路交通工程设施有效信息量模型，联合驾驶人驾驶失误率模型，构建了公路交通工程设施的基本驾驶容错能力模型，并根据高速公路、一级公路和二、三级公路等交通工程设施设计与设置的正确率、公路交通条件、公路车道宽、侧向净空宽及车道数等的不同对基本驾驶容错能力模型进行修正，得到公路交通工程设施的实际驾驶容错能力模型。为能够准确定量评价公路交通工程设施的驾驶容错能力，本文提出了公路交通工程设施的驾驶容错率的概念，基于驾驶容错能力的理论模型研究成果，构建了公路交通工程设施的驾驶容错率数学模型；根据公路交通工程设施的驾驶容错率确定了公路交通工程设施的驾驶容错等级为A级、B级、C级、D级和对应的容错水平为优、良、中、差，以及相应的容错色彩表达为绿、蓝、黄、红，并提出了公路交通工程设施的驾驶容错能力设计与设置标准建议。本文以研究公路交通工程设施驾驶容错能力为突破点，强调理论模型与实际应用相结合，在基本理论框架搭建、概念界定、指标选择及模型构建等方面有所创新，为公路交通工程设施的研究提供了新的思路与方向。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-17
第1章绪论  17-29
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  17-18
    1.1.1 课题来源  17
    1.1.2 研究的目的和意义  17-18
  1.2 国内外文献综述  18-27
    1.2.1 国外研究现状及分析  18-22
    1.2.2 国内研究现状及分析  22-26
    1.2.3 国内外研究现状评述  26-27
  1.3 论文的主要研究内容  27
  1.4 论文的研究技术路线  27-29
第2章数据的采集及预处理  29-45
  2.1 公路驾驶人行为特性影响因素  29-34
    2.1.1 公路上驾驶人行为特性分析  29-30
    2.1.2 主要影响因素  30-34
  2.2 数据采集实验方案设计  34-42
    2.2.1 实验目的  34-35
    2.2.2 实验内容及指标  35-37
    2.2.3 实验路线选择  37-39
    2.2.4 实验设备  39
    2.2.5 实验对象  39-40
    2.2.6 实验步骤及要求  40-42
  2.3 数据预处理  42-44
    2.3.1 数据分析方法  42-43
    2.3.2 实验误差分析  43
    2.3.3 数据的筛选  43-44
  2.4 本章小结  44-45
第3章公路交通设施对驾驶人特性的影响  45-66
  3.1 公路交通设施分类与功能分析  45-47
    3.1.1 交通设施基本分类  45-47
    3.1.2 交通设施功能  47
  3.2 公路交通设施对视觉特性的影响  47-60
    3.2.1 公路交通设施对注视的影响  49-54
    3.2.2 公路交通设施对扫视的影响  54-58
    3.2.3 公路交通设施对眨眼的影响  58-60
  3.3 公路交通设施对生理特性影响  60-65
    3.3.1 公路交通设施对脑电图的影响  60-62
    3.3.2 公路交通设施对心率的影响  62-63
    3.3.3 公路交通设施对血容量的影响  63-64
    3.3.4 公路交通设施对呼吸的影响  64-65
  3.4 本章小结  65-66
第4章公路交通设施传递信息度量方法  66-83
  4.1 交通设施传递信息动态视认的影响因素  66-69
    4.1.1 光线的影响  66-68
    4.1.2 驾驶人心理特性的影响  68
    4.1.3 驾驶人生理特性的影响  68-69
  4.2 公路交通设施传递信息度量  69-77
    4.2.1 基本概念  69-71
    4.2.2 公路交通设施传递信息熵  71-73
    4.2.3 公路交通设施传递信息量  73-76
    4.2.4 公路交通设施传递信息密度  76-77
  4.3 驾驶人处理信息的能力及公路交通设施传递信息强度  77-79
    4.3.1 驾驶人处理信息的能力  77-78
    4.3.2 公路交通设施传递信息强度  78-79
  4.4 应用案例  79-82
  4.5 本章小结  82-83
第5章驾驶差错和驾驶失误的定量分析  83-107
  5.1 驾驶错觉  83-88
    5.1.1 驾驶错觉概念  83-84
    5.1.2 驾驶错觉类型  84-87
    5.1.3 驾驶错觉致因  87-88
  5.2 驾驶差错  88-92
    5.2.1 驾驶差错概念  88-89
    5.2.2 驾驶差错类型  89-90
    5.2.3 驾驶差错致因  90-92
  5.3 驾驶失误  92-96
    5.3.1 驾驶失误概念  92-93
    5.3.2 驾驶失误类型及其与驾驶差错的关系  93-94
    5.3.3 驾驶失误对驾驶安全的影响  94-96
  5.4 驾驶人驾驶差错率与失误率  96-105
    5.4.1 驾驶差错和驾驶失误间的演变分析  96-97
    5.4.2 驾驶差错率和驾驶失误率的内涵  97-98
    5.4.3 驾驶差错率和驾驶失误率计算方法  98-105
  5.5 应用案例  105-106
  5.6 本章小结  106-107
第6章公路交通设施驾驶容错能力及其计算方法  107-132
  6.1 公路交通设施驾驶容错能力界定  107-114
    6.1.1 容错理论的产生与发展  107-108
    6.1.2 公路交通设施驾驶容错基本含义  108-112
    6.1.3 公路交通设施驾驶容错能力的含义  112-113
    6.1.4 公路交通设施驾驶容错能力影响因素  113-114
  6.2 驾驶容错能力模型基本假设与驾驶人信息处理模型  114-115
    6.2.1 模型假设  114
    6.2.2 驾驶人信息处理模型  114-115
  6.3 公路交通设施驾驶容错能力模型构建  115-127
    6.3.1 高速公路交通设施驾驶容错能力模型  115-118
    6.3.2 一级公路交通设施驾驶容错能力模型  118-123
    6.3.3 双车道公路交通设施驾驶容错能力模型  123-127
  6.4 应用案例  127-131
  6.5 本章小结  131-132
第7章公路交通设施驾驶容错能力评价  132-144
  7.1 公路交通设施驾驶容错水平  132-140
    7.1.1 公路交通设施驾驶容错率  132-133
    7.1.2 公路交通设施驾驶容错能力等级划分  133-136
    7.1.3 应用案例  136-140
  7.2 公路交通设施驾驶容错能力设计与设置标准制定意义与原则  140-142
    7.2.1 公路交通设施驾驶容错能力设计与设置标准制定的意义  140-141
    7.2.2 公路交通设施驾驶容错能力设计与设置标准制定的原则  141-142
  7.3 公路交通设施驾驶容错能力设计与设置标准建议  142-143
  7.4 本章小结  143-144
结论  144-148
参考文献  148-161
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果  161-164
致谢  164-165
个人简历  165

公路交通设施驾驶容错能力分析方法研究

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