第三章-交通参与者特性PPT课件

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实时显示随着智能运输系统的发展可以将道路状况如水毁塌方堆雪交通状况事故气候变化等多种信息通过科技手段储存在某一情报板或标志牌上也可根据道路监测情况把信息实时显示出来使驾驶员能及时采取正确有利的交通行为
第三章 驾驶者交通特性 HUMAN FACTORS
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1
交通心理学为基础,研究驾驶员在生理、行为特征的随机性
研究驾驶员的离散交通特性,主要集中于人体行为的基本参 数——神经和感觉的时间延迟,包括感觉-反应时间,动作 时间,对交通信号、标志、标线的反应,其他车辆的动态特 性,道路危险处理,并考虑驾驶行为的个体差异;
建立描述车辆跟驰中驾驶、制动、车速控制等基本控制函数;
有关交通控制设备的主要问题和与它们距离的远近相关,包 括如下三个方面:1)在视野中作为目标被发觉;2)确认 为交通控制设备(交通标志、交通信号或路障等);3) 清晰且易于辨认和理解。
下图为交通控制设备信息处理过程框图,包含许多影响因素。 另外,对交通控制设备的反应距离和时间也与驾驶员观看 和使用这些设备的偏好有关。
通过对数正态分布将这些数据转化,得到表中的数据。
对于第一种情况,95%的感 觉-反应时间为2.45s。美国各州 公路工作者协会(AASHTO)建议: 对所有车速安全停车距离的反应 时间为2.5s。
我国的是2.5s,停车视距?
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行驶速度 匀速行驶距离 匀减速行驶距离 总制动距离 匀速/总距离
km/h
Navigation:the process or activity of accurately ascertaining
one's position and planning a-nd following a route
3
驾驶员的首要责任是保证车辆相对于道路和其他交通要素 以一定的速度在道路上安全行驶。
海曼反应定律的感觉—反应时间(PRT)由两部分组成: 一部分是决定于刺激观测、选取、识别的总时间,对于 所有驾驶员差别不大;另外一部分是随机项,它与信息 内容等因素有关。
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下表是根据经验得出的置信水平为85%的制动反应时间。不 同的驾驶员感觉-反应时间不同,其上限约为1.5s。表中的估 计包括了驾驶员将脚从加速踏板移到制动踏板的时间。
238
0.38
140
97
171
269
0.36
150
104
197
301
0.35
160
111
224
335
0.33
170
118
253
371
0.32
180
125
283
- 408
0.31
匀减速/总距离 %
0.20 0.27 0.34 0.39 0.43 0.47 0.50 0.53 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.65 0.67 0.68 0.69 10
视觉敏锐度是指分辨细小的或遥远的物体或物体局部的能力。 在一定条件下,眼睛能分辨的物体越小,视觉的敏锐度越大。
敏锐度的大小用视角表示。
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18
视觉敏锐度的基本特征在于辨别两点之间距离的大小,因此也 可以把它看做视觉的空间阈限。视觉敏锐度是一个非常重要的 指标。良好的视觉可以较早地确认目标产生的任何刺激,减少 总反应时间。
探讨这些原理在道路设计、交叉口渠化等方面的应用,包括 超车、可插车间隙、停车视距和交叉口视距以及速度错觉、 信息干扰、实时信息等。
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2
第一节 驾驶员任务Driving Task
交通事故统计表明,在发生车祸的直接或间接原因中,有80%90%与驾驶员有关系。
在人、车、路系统中,驾驶员通过视觉、听觉、触觉器官从交 通环境中获得信息,经过大脑处理作出反应和判断,再支配手、 脚运动器官操纵汽车,使之按驾驶员的意志在道路上行驶。
驾驶员的年龄对视觉敏锐度也有影响。40岁的视觉敏锐度约为 20岁时的90%,60岁时约为20岁时的74%。
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对于相同视觉角度的两个物体,观测者将产生相同的反应,而 和它们的实际大小及距离无关。对于特定交通标志,尤其是文 字标志,其视认距离存在很大的可变性,这种可变性可 以用 变化系数CV表示:
本章仅讨论一般公路系统环境中的驾驶员行为。对于机动 车驾驶员,其逐渐从一个必不可少的提供动力的操作者,向简 单的信息处理者转变。
尽管有辅助动力、自动传输、速度控制器、自适应控制器 的出现,驾驶的基本控制任务仍然不变。
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4
下图是驾驶任务图,它是驾驶员的离散和连续行为研究的基础。
输 入 信 息
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5
第二节 离散驾驶行为(Discrete Driver Performance)
交通信息,每一单位时间需要作出比乡村道路更多的决定,这些增加的因素延
长了感觉-反应时间。
另外,反应时间的长短也取决于驾驶员自身的个性、年龄、对反应的准备
程度、信息的强弱、刺激时间的长短、刺激次数的多寡、饮酒、疲劳、驾驶车
辆、道路情况、设计车速等因素。 -
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二、移动时间( Movement Time )
统计分析表明:经验的感觉-反应时间概率并不是正态分布 (又称高斯分布),下图是实际的分布图曲线,用对数正态 分布进行了拟合。
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7
对数正态密度函数被广泛应用于质量控制工程学等领域 中。在 这里,观测变量T的值不能小于0,但可以是极小的正值。当 样本较大——50或更大时,这些数据的自然对数可以假定逼
近正态分布。对数正态分布值可以通过查表得到。对数正态
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1.交通信号灯的变化
从交通流理论和建模的观点出发,主要关注易理解性及视认性, 即“读”和“理解”的结合,即驾驶员对交通信号灯变化的反 应。
通过在信号交叉口的观测发现:
1)驾驶员对交通信号变化的反应延误(交通信号变化开始到 制动灯亮)平均为1.3s,85%置信水平下为1.9s,95%下为2.5s, 99%下为2.8s;
下一行为是在驾驶规则基础上的引导。引导水平的系统输 入包括与道路几何形状有关的速度和路径、危险、交通以及物 理环境等。
第三个也是最高层次是导航。导航层次是基于知识的驾驶 行为,包括路径的计划和选择、地图上交通线路的引导标志等。 随着智能运输系统的发展,基于交通信息的行为对交通流理论 的研究者将变得越来越重要。
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三、对交通控制设备的反应时间和距离
在行车过程中,驾驶员需要及时感知外界各种交通信息。根 据统计,感觉器官给驾驶员提供的交通信息中视觉占80%, 听觉占14%,触觉、嗅觉、味觉各占2%。可见,视觉是 最重要的。其中交通控制设备提供的信息是影响驾驶员并 且对于交通流理论研究者也是非常重要的一个方面。
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移动反应时间长短与感觉-反应时间无关,这就是说感觉反应时间长,而移动反应时间并不一定就长。
反应时间不单靠快慢,而且驾驶员要靠动作正确。
驾驶员没有权利为了避免撞车而不考虑采取的措施如何。 一味地求快,这样会招致更为严重的后果。
在混合交通条件下,能在最危险的情况下正确地、冷静地、 迅速地作出反应是驾驶员必备的品质,特别是当有一定数 量的行人时,更是如此。
分布的概率密度函数f(T)如下:
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因此,可以通过给定Z值,求解50%(中位数)、85%、95%、 99%值以及T。
勒纳(lerner)等人对制动感觉反应时间(包括制动开始)作 了进一步研究,分析了两种类型的反应:
1)驾驶员不知道什么时候开始制动甚至是否制动; 2)驾驶员预先知道制动信号到来,但不知道确切的时间。
在车辆实际制动生效之前,驾驶员的制动反应时间由两部分 组成:感觉-反应时间PRT和随之而来的移动时间MT。
一旦与感觉以及随后的反应相关的延迟相继产生,那么刺激 通过传输神经从中枢神经到达肌纤维,驾驶员开始移动他 的手或脚。以紧急制动为例,驾驶员从发现紧急情况到把 脚移到制动踏板上所需要的时间,称为制动反应时间。对 于驾驶员来说,制动反应时间非常重要。1954年费茨 (Fitts)首次用模型对各种移动时间进行了标定,公式如 下:
在3~5°的锥体内,视觉最敏锐;在5~6°锥体内,视觉十分敏锐; 在10~12°的锥体内,视觉清晰;在20°的锥体内,有满意的视 觉。
在垂直面上,视觉敏锐度的角度只是水 平面上的1/2到1/3。
辨认标志上字母的能力,随着眼的光轴与到字体方向间夹角的 增大而很快地降低。如果该夹角在5~8°,有98%的驾驶员能准 确地分辨字母;该夹角增大到16°时,就只有66%的驾驶员能 准确辨认出字母。
下表为凡波(Fambro)等人的研究,这些数据可以当做驾驶员对意外事件 的感觉反应时间。
对于远处的喇叭声,驾驶员平均感觉-反应时间是0.75s。转化到对数正态分
布:99%置信度,感觉-反应时间为1.71s。
对于不同类型的道路,随着客观情况复杂程度的增加,感觉-反应时间从低
交通量的1.5s增大到城市快速路的3s。在繁忙的城市,驾驶员会接收到更多的
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研究表明,人的所有肢体移动都可用费茨定理通过适当调 整参数a、b 模型化,参数a、b与驾驶员年龄、驾驶条件、工 作量大小、危险程度、事前准备等因素有关。对于简短迅速 的移动(少于180ms)可用下式计算,即与车辆宽度无关:
通常驾驶员脚的移动轨迹是抛物线形的,尽管这对移动距 离A的影响相对小一些,但对MT的影响很大。当制动踏板超 过加速踏板5cm以上时,时间将显著延长。制动踏板高于加 速踏板15cm与制动踏板和加速踏板在同一水平面的布置相比 较,脚由加速踏板移到制动踏板上的时间对比如表。
m
m
m
%
20
14
3
17
0.80
30
21
8
29
0.73
40
28
14
42
0.66
50
35
22
57
0.61
60
42
31
73
0.57
70
49
43
91
0.53
80
56
56
112
0.50
90
63
71
133
0.47
100
69
87
157
0.44
110
76
106
182
0.42
120
83
126
209
0.40
130
90
148
因此,交通流建模者必须考虑可变信息标志对交通流中驾 驶员行为的影响。根据这些标志的设计原理,可以知道它 们不会使驾驶员的视觉行为产生较大变化。
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4.视认时间
交通标志还要使交通参与者在很短的时间内就能看到、认识 并完全明白它的含义,以便采取正确的措施。当标志不能够 被立即理解时,例如文字信息标志,必须允许驾驶员在对信 息作出操作反应前认读这个信息,然后采取行动,如加速、 减速、转弯或停车等。
2)感觉-反应时间随距离交叉口远近变化不大,平均感觉-反 应时间(64km/h)在15m的距离处为0.2s,在46m处为0.4s。
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2.标志的能见度和易理解性
所谓视觉,就是外界光线经过刺激视觉器官在大脑中所引起的 生理反应。
视觉在辨别外界物体明暗、颜色、形状等特性以及对物体空间 属性如大小、远近等的区分上起着重要作用。
一、感觉—反应时间( Perception-Response Time)
TabH
T-反应时间,a-感知时间,b-判断时间,H-信息量
该式是描述反应时间的海曼(Hick-Hyman)定律,即输入 (刺激)觉察与控制开始或其他反应之间的时间。如果 也包括反应动作时间,那么总的延迟就称为“响应时 间”。通常“反应时间”和“响应时间”是可以相互替 换的,因为反应动作时间相对小得多,可以忽略不计。
下表总结了同一个符号标志的变化系数。在对一个给定标志的 易读性和识别距离进行预测时,需要在控制条件下做多次试验。
通常实验室视认距离要比实 际道路条件大,具体取决于 标志的复杂程度。但是,视 认距离的变化系数在实验室 和实际道路条件下是相同的。
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3.实时显示
随着智能运输系统的发展,可以将道路状况,如水毁、塌 方、堆雪、交通状况、事故、气候变化等多种信息通过科 技手段储存在某一情报板或标志牌上,也可根据道路监测 情况把信息实时显示出来,使驾驶员能及时采取正确有利 的交通行为。
阅读速度受很多因素的影响,比如文字类型、数量、句子结 构、信息顺序、阅读目的、表达方式以及驾驶员正在做的任 何其他事情等等。
研究表明,对于一个短的单词( 4到8个字母)需要最少1s 的观测时间,而每一个信息单位则要2s。对于没有经验的驾 驶员来说,时间会长一些;而对于有相似标志经验的驾驶员,
驾驶员的驾驶任务可以分为三个层次:控制(Control);引导 (Guidance);导驶(Navigation)?导航?。控制水平包括 驾驶员和车辆之间的所有信息交换和控制输入活动。它是在控 制界面上实现的,许多操作都是自动的、本能的。控制的水平 基于熟练程度。
Guidance :the directing of the motion or position of something, especially a missile
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