安全道路条件计算理论与方法

Calculation of safe road condition has an important value on traffic engineering of scientific research and application. However, it is still in a process of researching relationship among vehicle dynamic performance，road geometric condition and speed. Little focus has been giving on quantitative analysis of driving behavior factor engineering and so many practical issues of road safety need to be solved. Based on the existing achievement of our research theory about driving workload, the subjects focus on calculation theory of driving workload and calculation method of safe road conditions. Especially ，on one hand ，among drivers，vehicle and road collaborative system aspect we have to research on cognitive process of driver expectations on road conditions information, comfort calculation theory of driving workload based on the safe behavior analysis and among the dynamic road conditions driving workload perception of synchronization, fusion theory and methods. On the other hand, real and accurate synchronous integration calculation methods, character analysis and caclulation for multi-channel safe road conditions information also should be solved. We strive to make a breakthrough on these issues. Focus on interaction among driver expectation 3D visual behavior(operation speed), ability thresholds of driving workload(safe driving behavior comfort), road conditions (including alignment plan, longitudinal section，cross section and road surface evenness,etc). The ultimate goal of the subject is to achieve multi-factors expression for calculation of safe road conditions.

安全道路条件计算具有重要的科学研究和应用价值。但目前道路条件的计算研究尚处于汽车动力性能、道路几何条件与运行速度关系计算阶段，对驾驶员的人因工程影响分析尚处定性阶段，对驾驶行为特性理论研究基础尚不够完善，更有很多交通安全实践问题急需解决。本项目将在驾驶工作负荷相关理论研究基础上研究道路条件与驾驶工作负荷计算理论及安全道路条件计算方法，尤其是要研究人、车、路协同中驾驶员对期望道路条件信息的认知过程和安全行为分析的舒适性驾驶工作负荷计算理论，驾驶员在动态道路条件中驾驶工作负荷的同步感知、融合理论与方法，以及真实、准确的多通道安全道路条件信息同步集成计算方法、特征分析与计算，力争在这些问题上取得突破。重点研究驾驶期望3D视觉行为（运行速度）、工作负荷能力阈限（安全驾驶行为舒适性）、道路条件（包括路线平面、纵断面、横断面和路面平整性等）的互动关系。最终实现安全驾驶行为舒适性道路条件计算多因素表达。

以道路线形为主的道路条件对交通安全具有重要的影响，安全舒适的道路条件是为驾驶员提供安全舒适的行车环境的根本。本课题基于驾驶工作负荷，研究了道路条件与驾驶工作负荷计算理论及安全道路条件计算方法，获取了运行速度、工作负荷能力阈限、道路线形条件和路面平整性等的互动关系，实现了安全驾驶行为舒适性道路条件计算多因素表达。.采用现代认知心理学理论，分析驾驶认知过程原理和层次结构的基础上，研究驾驶工作负荷生成机理，提出了驾驶工作负荷理论以及驾驶工作负荷与交通安全的关系，为道路安全计算条件提供理论基础。.采用理论分析和室内外试验方法，研究了驾驶员脑电、心电、皮电、血压等生心理评价指标和监测设备在道路线形评价中应用的可行性；对比分析各种动态生心理指标测量的优缺点及应用范围，发现驾驶员心电可在实际行车条件下精确测量驾驶员的生心理状况，确定HRV指标作为驾驶工作负荷的评价指标。.基于驾驶员行车时对道路交通信息的动态认知过程与认知特点，分析现有驾驶工作负荷的评价方法；基于驾驶工作负荷指标筛选，通过实车试验的方法，提出驾驶员驾驶工作中安全与舒适性的驾驶工作负荷理论与驾驶工作负荷度评价指标和模型。.驾驶员认知和操纵过程产生的驾驶工作负荷不仅与道路线形条件有关，运行速度也是主要影响因素之一。通过实车试验的方法，将驾驶工作负荷与运行速度进行融合，分别获取了高速公路和二级公路驾驶工作负荷度及分级阈值；分析驾驶员驾驶小客车、大货车在高速公路、二级公路的道路线形条件中驾驶工作负荷度的变化规律；得出基于驾驶工作负荷度的平、纵线形条件及弯坡组合路段等四个基本路段划分标准级安全舒适指标的建议值。.从驾驶员驾驶安全舒适性的角度出发，研究车辆在高速公路互通立交区的车辆运行速度、驾驶员驾驶工作负荷水平变化规律；研究得出环圈匝道半径、运行速度与驾驶工作负荷水平的关系，建立环圈匝道半径、运行速度与驾驶工作负荷水平的关系模型；以此提出环圈匝道半径建议值，结合加减速车道运行速度规律，提出了合理的加减速车道长度。.基于驾驶工作负荷度的评价方法对高速公路水泥混凝土路面平整度与驾驶工作负荷度之间的相关关系展开试验研究。分析驾驶员驾驶工作负荷、车辆运行速度和IRI的相关关系及驾驶员驾驶工作负荷度的变化规律，建立驾驶工作负荷度与IRI的关系模型；分别提出小客车和大货车驾驶员在不同风险等级路段的IRI阈限建议值。