基于驾驶员交通特性的高原公路线形安全设计研究

Under the condition of hypobaric hypoxia at high attitude with complex terrains, where serious traffic accidents happen frequently, drivers’ psychological/physiological reflection and adaptability to the road alignment are significantly different from those in plain region. This research project studies the safety design of plateau highway alignment from the perspective of drivers’ traffic characteristics..Firstly, by the field driving tests in plateau area, drivers’ driving speed data and psychology/physiological data are obtained in order to develop driving speed model in plateau area. Based on that, the correlation between indexes of highway alignment and drivers’ traffic characteristics at different altitudes could be studied respectively, which include the characteristics of drivers’ visual searching, visual information load and mental work load in the course of driving. Then, using the method of approximate entropy and numerical analysis, the limit indexes of driver’s critical psychological/physiological parameters (extreme and mutational values) are studied and the threshold indexes of plateau highway alignment will be proposed. Finally, through the contrastive study of results between driving simulation test and field test, the rationality of the proposed indexes could be verified..The results of this project are of great significance in improvements for the design standard of plateau highway alignment, guidance of highway route design and promotion of driving safety in plateau area.

高原地区地形地势条件复杂，交通事故多发且事故后果严重。与平原地区相比，在高原低压缺氧环境下，驾驶员心生理反应及其对公路线形的适应性出现明显差异。本项目从驾驶员交通特性的角度研究高原公路线形安全设计。.首先，通过高原地区的现场行车试验，获取行驶车速和驾驶员心生理参数数据，建立高原地区行驶速度模型。在此基础上，对不同海拔区段驾驶员行车过程中的视觉搜索特性、视觉信息负荷和脑力工作负荷等特征与公路线形指标分别进行相关性研究。运用“近似熵”和数值分析方法，研究导致驾驶员出现关键心生理参数（极值点和突变点）的极限公路线形指标，给出高原公路线形指标建议阈值。最后，通过对室内驾驶仿真试验和现场行车试验的试验结果对比研究，验证高原公路线形指标建议值的合理性。.项目研究成果对完善高原公路线形设计规范、指导高原地区公路路线设计以及提升高原驾驶安全性有着重要意义。

低压缺氧的高原地区交通条件相对恶劣，交通事故多发，驾驶人心生理反应对公路线形的适应性值得商榷。本项目从驾驶人交通特性视角出发研究高原公路线形安全设计问题，重点探讨了不同海拔梯度下的驾驶人行驶速度模型、驾驶人交通特性与高原公路线形指标相关性、基于驾驶人交通特性的高原公路线形安全性设计方法及验证。首先，本项目提出基于运行速度对纵坡坡度敏感程度差异性的高原地区直线路段单元划分标准，建立对应于不同车速和不同曲线半径的平曲线起点运行速度折减值回归模型，建立高原地区平直线路段、上坡路段、曲线路段车辆运行速度预测模型。其次，选择西藏地区S307双车道公路作为试验道路，采用多通道生物反馈仪开展自然驾驶试验，采集驾驶人在不同平曲线路段的车速、心率和脑电数据，通过主成分分析建立表征驾驶人心率和脑电特性的心生理综合指标，并分析其与海拔及平曲线半径的相关性。再者，开发制动反应时间测试程序，利用驾驶模拟器进行驾驶人制动反应模拟试验探讨驾驶人操作反应特征，得到高原公路停车视距模型，并提出高原公路停车视距建议值，给出横坡、纵坡以及空气阻力修正模型。此外，本项目还借助驾驶人心生理数据探讨高原驾驶人危险感知、高原驾驶人疲劳临界时长、高原驾驶人情景意识、高原驾驶人心理负荷及驾驶行为。所得结果与结论有助于指导高原地区新建或改扩建工程设计，能够为安全运营及安全评价提供理论依据，对完善高原公路设计规范以及保证高原驾驶安全性有着重要意义。.在项目执行期间，发表了高水平学术论文20篇，其中SCI收录7篇，EI收录5篇；申请了国家发明专利7项，已授权1项；申请了国家实用新型专利2项，已授权2项；培养了博士研究生1名，硕士研究生5名，正在培养研究生10余人。