驾驶风格对驾驶行为的影响

为了揭示驾驶风格对驾驶行为的影响规律,进而提取表征驾驶风格的特征参数,对不同风格驾驶人在感知层和操作层的驾驶行为数据进行了量化分析。首先,基于驾驶行为问卷对18名中国非职业驾驶人进行了驾驶风格问卷调查,并采用主成分分析、K-均值聚类等方法将被试驾驶人分为谨慎型、正常型和激进型3种类型。接着,被试驾驶人在搭载了SmartEye眼动仪的驾驶模拟器上开展了高速公路行车环境下的驾驶试验,同步采集了感知层的视觉特性参数和操作层的驾驶绩效参数,并采用判断抽样的方式将驾驶样本按照驾驶风格和驾驶模式（换道意图和车道保持）进行了划分,共选取了810组有效样本。最后,采用方差分析法分析了不同风格驾驶人在不同驾驶模式下的注视行为、扫视行为、横向控制特性、纵向控制特性方面相关参数的差异显著性,并提取了不同风格间存在显著差异的参数作为表征驾驶风格的特征参数。研究结果表明：驾驶风格越激进,驾驶人对周围环境关注越少,对车辆的横向控制稳定性越差,急加速和急减速行为发生的频次越高;不同风格驾驶人在意图时窗内对后视镜的注视次数（p=0.002）、方向盘转角熵值（p=0.04）、加速踏板开度（p=0.01）、制动踏板开度（p=0.02）这4个参数的差异均较为显著,因此可作为表征驾驶风格的特征参数。     

重载货车长下坡挂挡决策行驶安全仿真

长大下坡是大型车辆事故多发的典型路段,现有仿真模式多适用于宏观评价道路平面线形安全,无法反映驾驶人不同挂档决策对长下坡行车安全的影响。建立了重载货车整车模型、转向控制器和踏板控制器。根据重载货车自然驾驶数据,引入驾驶人控制边界约束,通过联合TruckSim和Simulink软件,设计了基于挂档加速、挂档滑行、挂档制动的长下坡行驶控制策略。提出了在车辆速度层面引入驾驶人操纵行为特征谱的虚拟仿真试验。根据当前路段驾驶人挂挡问卷调查信息,以1条实际长下坡道路作为算例,研究了不同驾驶模式下重载货车长下坡行驶特性。仿真结果表明:预瞄定速模式控制下的车辆节气门开度和车轮制动压力呈现相互交替态势,与车辆真实长下坡行驶特性不符,难以为长下坡道路安全改善提供客观依据,而挂挡下坡行驶控制模式能够反映重载货车在不同挂挡决策下的行驶特性;以车辆行车速度和单轮制动压力为评价参数,在当前仿真路段行驶过程中,重载货车7档位挂挡下行安全性能最优,8档位挂挡下行综合性能最优,其单轮制动压力高幅值波动区域主要集中于28.3～35.5 km路段,从而可为该路段驾驶人挂档决策优化、道路纵断面及避险车道位置设计提供一种新的思路。     

认知分心对车辆跟驰过程操控安全性的影响

为了研究车辆跟驰过程中驾驶人认知分心与驾驶安全的关系,采用驾驶模拟器构建城市道路车辆跟驰场景,并设计3种难度等级的认知分心次任务,采集35名被试驾驶人在试验过程中的方向盘转角、油门开度、制动踏板力等操作参数,以及车辆位置、速度、加速度等车辆运动参数。采用重复测量一般线性模型,分析不同等级认知分心对上述参数的影响。研究结果表明：在横向操控方面,随着认知分心程度增高,方向盘回转率增大,但车辆横向位置标准差减小,表明驾驶人处于认知分心时,采取频繁修正方向盘的补偿方式,降低车辆横向位置波动,过度补偿车辆横向安全性,且该补偿行为与认知分心程度正相关;在纵向操控方面,认知分心时,油门开度、制动踏板位置方差增大,且制动踏板位置均值增大,同时车头间距及时距未观察到显著性变化,表明认知分心时驾驶人采取频繁操作油门、制动踏板,增大制动幅度等方式进行补偿,使车头间距及车头时距等表征车辆纵向跟车安全性参数处于正常驾驶水平,但加速度标准差增大,表明跟车稳定性降低。研究结果为涉及分心的人车交互装置优化设计及考虑分心状态的驾驶人状态管理系统开发提供了一定的理论依据。     

基于驾驶员人因的高速公路长大连续下坡路段线形组合设计方法

为建立基于驾驶员人因的山区高速公路长大连续下坡路段线形组合设计方法,通过大型货车自然驾驶试验,研究了驾驶员动态视觉参数在长大连续下坡路段的分布特性及线形组合对驾驶员视觉的影响规律,提出了长大连续下坡路段线形组合设计控制指标和标准.首先通过长大连续下坡路段自然驾驶行为试验,获取了驾驶员眼动参数;其次利用主成分分析法,建立了长大连续下坡路段驾驶员视觉负荷强度模型;最后提出了基于驾驶员视觉负荷强度的长大连续下坡路段纵坡组合及平纵线形组合设计方法.研究结果表明:传统的陡-缓-陡纵坡组合模式设置的缓坡并没有减轻驾驶员行车过程中的视觉负荷,长大连续下坡路段应尽可能采用单一纵坡模式进行展线;相邻坡段坡度差宜控制在1.5％以内,条件受限时也不应超过2.3％;直坡段宜将直坡组合度控制在0.02 m-1以内,弯坡段宜将弯坡组合度控制在0.25m-1以内、条件受限时应控制在0.45 m-1以内.     

基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制研究

针对长下坡路段行驶的重型载货汽车因驾驶人路况不熟悉而行车制动系统使用不当引发制动器热衰退风险的问题，本文提出了基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制策略。考虑到山区路段道路纵向坡度信息难准确获取，且制动踏板动作特征与其他路段存在显著的差异，文中选取时间窗内制动踏板平均开度、持续作用时间和制动踏板作用时间比例分别建立了下坡路段行驶制动工况和其他路面制动工况，利用制动踏板动作与开启排气制动系统的因果关系建立了具有连续时间序列特性隐马尔可夫模型。考虑到时间窗长度对控制效果的影响，文中建立时间窗长度为30、60、90和120 s的4种模型，利用京昆高速雅安-西昌段K25-K174左线和右线试验数据进行离线训练和在线辨识验证。道路试验和仿真结果表明：文中提出的控制策略能够准确辨识车辆行驶工况，能够实现排气制动系统主动控制，降低了对驾驶人的高度依赖，从而提高了重型载货汽车下坡路段行驶安全性。     

山区高速公路连续下坡路段驾驶员特性分析

本文依托四川雅泸高速公路长大纵坡路段行车安全对策研究项目,开展了针对山区高速公路连续下坡路段驾驶员特性分析,重点阐述了货车驾驶员在连续下坡路段驾驶行为特征问卷调查统计结果,以及车辆在连续下坡路段行驶时驾驶员皮温、脉搏、皮肤导电水平等生理指标的变化趋势,以进一步把握山区高速公路连续下坡路段驾驶员特性。分析结果表明货车驾驶员对于长大下坡的危险意识不够,并且存在相当数量的驾驶员有把下坡误认为是平坡或上坡的经历。在下坡过程中驾驶员生理指标总体呈上升趋势,接近坡底时呈下降趋势,驾驶员在连续下坡路段容易出现紧张情绪。     

基于脑电信号分析的不同年龄驾驶人疲劳特性

为研究不同年龄驾驶人驾驶过程中疲劳情况及疲劳累积速度,对比其疲劳产生与变化的差异性,获取不同年龄驾驶人的最优驾驶时间,设计自然驾驶试验,利用Physio生理多导仪采集脑电数据,并采用主观检测方法对驾驶人进行问询。应用MATLAB对采集到的脑电数据进行降噪处理,通过积分获取各时段α波、β波和θ波的平均功率谱密度,进而求得脑电指标R_（α/β）,R_（θ/β）,R_{（α+θ）/β}。利用SPSS将其与驾驶时间进行单因素方差分析,并通过敏感性判断,选取R_{（α+θ）/β}作为驾驶疲劳表征指标。对各年龄段驾驶人的R_{（α+θ）/β}进行均值化处理,并将其与驾驶时间进行线性拟合,分析驾驶人年龄对驾驶疲劳累积速度的影响。对驾驶过程中各时段的R_{（α+θ）/β}进行配对样本t检验,并结合主观问询结果确定不同年龄驾驶人的最优驾驶时间。研究结果表明：青年和中年驾驶人在0~1.5 h内疲劳累积速度相对缓慢,老年驾驶人较快;在1.5~3 h内,青年驾驶人疲劳累积速度最快,中年驾驶人最慢;老、中、青年驾驶人的最优驾驶时间分别为60~75,120~135,105~120 min;不同年龄驾驶人其驾驶经验、体力和精力及外界环境干扰是影响疲劳累积速度的重要因素;试验结果验证了采用R_{（α+θ）/β}作为驾驶疲劳表征指标的有效性,有助于为不同年龄驾驶人安全驾驶时长的确定提供科学依据。     

基于驾驶员紧张度的公路纵坡合理值的探讨

文章以丘陵区低等级公路的纵坡坡度为研究对象,利用多参数生理反馈仪采集新老驾驶员行车过程中的生理参数,分析其与纵坡之间的相关性,并采用与纵坡坡度相关性较好的心率增量来描述新老驾驶员的紧张度。文章通过分析纵坡坡度与心率增量的相关性得出,在弯坡组合路段,上坡路段纵坡值大于7%,下坡纵坡值大于6%时,新驾驶员出现非常紧张的状态。     

山区高速公路长大下坡路段界定标准研究

以山区高速公路长大下坡界定标准为研究对象,通过分析连续下坡路段交通事故的特点,提出采用分析下坡过程中的主制动器的温升方法来定量地界定高速公路长大下坡路段.研究采用路段典型大货车的温升试验和回归分析的方法,建立了典型大货车在长大下坡路段无辅助制动情况下的主制动器温度预测模型,并计算出下坡过程中主制动器温度达到200 ℃时,不同平均纵坡对应的坡长,并据此提出了山区高速公路不同平均纵坡对应的长大下坡路段界定标准.     

考虑驾驶风格的电动公交车能耗灰色关联投影-随机森林预测模型

为探索驾驶员驾驶行为与电动公交车能耗之间的关系，采用随机森林算法建立电动公交车能耗预测模型。为克服驾驶行为特征参数和样本数据的随机性对电动公交车能耗预测模型的负面影响，运用灰色关联投影法计算各驾驶行为特征参数的灰色关联度以及各样本数据的投影值，筛选出与能耗具有高关联性的驾驶行为特征参数作为模型的输入变量，以及相似度较高的样本数据作为训练集和测试集。同时，引入了与能耗具有显著相关性的驾驶风格变量以进一步提升模型的预测能力，运用K-means聚类方法将驾驶风格分类并得到驾驶风格标签。将驾驶风格标签和筛选后驾驶行为特征参数作为输入变量，单位里程能耗作为输出变量，基于筛选后的数据集建立了考虑驾驶风格的电动公交车能耗灰色关联投影-随机森林（GRP-RF）预测模型。基于广州市某线路电动公交车运营数据对模型进行检验，并运用该模型分析加速、制动和运行3种典型场景下相应驾驶行为特征参数对电动公交车能耗的影响。结果表明:该模型预测能耗的均方根误差（RMSE）和平均绝对百分比误差（MAPE）分别为0.001 8 kW·h/km和3.42%。相比于不考虑驾驶风格的GRP-RF模型和随机森林模型，该模型的RMSE分别降低了35.71%和48.57%，MAPE分别降低了38.82%和46.81%。研究结果表明:加速、制动和运行阶段的平均能耗分别为1.066，0.903 7，0.955 2 kW·h/km；为使各阶段能耗在相应均值以下，加速阶段应控制加速踏板开度在55%以内；制动阶段应控制制动踏板开度在25%以内；运行阶段应控制车速在40 km/h以内。      

发动机制动、排气制动与缓速器联合作用时的非连续线性控制系统的研究

针对客车发动机制动、排气制动的制动扭矩比较小的问题,提出采用发动机制动、排气制动与缓速器联合作用的持续制动方式,并且针对汽车在山区道路下坡行驶过程中对稳定车速的要求,进行了相应的控制系统设计。模拟分析结果表明:该控制系统可以保证汽车在不采用行车制动器的条件下,利用发动机制动、排气制动与缓速器联合作用的持续制动方式,在各种坡度的坡道上以希望的车速稳定下坡行驶,为汽车在山区道路连续下坡行驶的制动安全性提供了一个合理的解决方案。     

防误将油门当刹车结构的研究

驾驶汽车过程中,错踩油门(油门当刹车),引发的交通事故屡见不鲜。本设计结构根据驾驶员紧急制动时,踩踏刹车踏板的力远远大于踩踏油门踏板力这一事实,从而导致节气门开度不同,通过传感器测量误踩油门时节气门开启的角度、角速度、角加速度这三个参数的模拟量,并将信号传到控制器,与试验得到的临界值比较,判断是否误踩油门,若是,则发送命令到执行器进行强制制动,防止此类交通事故的发生。     

山区高速公路驾驶人加减速行为建模

山区地形地质条件复杂，各类复杂的组合线形设计更为常见，例如直线与平曲线间组合或不同平曲线间组合。驾驶人在相邻组合路段行驶时会感知到线形的变化，引起驾驶行为的改变，最终车辆的纵向加速度也会随之改变。频繁的加减速行为会引起驾驶人不适，甚至形成安全隐患。目前针对相邻组合路段驾驶行为的研究中，关于加速度的研究主要基于路段特殊点进行计算。随着驾驶模拟技术的发展，高仿真驾驶模拟器为高速公路的设计评估提供了更好的数据及试验条件支撑。在高仿真驾驶模拟器中，基于湖南省永吉高速公路道路设计参数及周边地形环境参数，构建山区高速公路的三维虚拟模型，以山区高速公路中的相邻组合路段为研究对象，获取山区高速公路组合线形路段的车辆纵向加速度数据，提取加减速事件后，基于驾驶人的加减速行为，采用混合Logit模型，分别判定道路线形层和驾驶人层的影响，研究组合线形对驾驶人纵向加减速选择的具体影响变量以及变量的影响范围。研究结果表明：下游路段最大曲率、上游路段圆曲线段比例、下游路段变坡点数量、下游路段曲线数量、上游路段平均曲率和当前位置曲率等对驾驶人加减速行为有显著影响；通过对比混合Logit模型和多元Logit模型，指出驾驶人层面对模型结果的影响显著。研究结果提供了一种山区高速公路连续纵向加减速行为的建模方案，并可为研究驾驶人在复杂线形条件下的纵向加速度选择行为提供基础。     

一种汽车ESP仿真模型的研究

基于Pacejka的"魔术公式"轮胎模型,建立了包括汽车纵向与横向移动、横摆、侧倾和4个车轮的转动的8自由度动力学模型.设计了由汽车仿真模型和驱动系统、四通道制动系统、制动踏板、转向盘与油门踏板等实物以及控制器(ESP)等部分组成的半实物仿真平台.以侧向加速度与横摆角速度为仿真控制变量对模型进行仿真测试.仿真与实车测试数据相当接近,为ESP的研究提供了有效的模型.     

发动机制动、排气制动与缓行器联合作用的模糊控制系统研究

针对客车山区道路下坡行驶过程中对稳定车速的要求，对客车发动机制动、排气制动与缓行器联合作用时的制动模糊控制系统进行了设计和模拟分析。结果表明此控制系统可以保证汽车在不采用主制动器的条件下，利用发动机制动、排气制动与缓行器联合作用的持续制动方式，在各种坡度的坡道上以希望的车速稳定下坡行驶。     

乘用车制动踏板感觉的综合评价

通过对车辆制动踏板的整车道路试验、分析及踏板感觉的主观评价,提出了对车辆制动踏板感觉综合评价的方法——制动感觉指数。通过该指数全面地分析车辆在制动过程中驾驶员脚下的感受,包括踏板力、踏板行程和制动减速度等,以量化参数的方法来描述制动感觉所涉及的各项指标,给工程设计和用户实际感受之间提供了转换的桥梁。     

智能可变轮胎附着力系统的设计与应用

通过检测车轮速度及踩踏制动踏板的急缓程度,由电控单元判断,若是在紧急制动的情况下,控制电磁线圈通电,电磁作用使安装在轮辋上的泄气电磁阀动作,轮胎泄压,瞬间增大轮胎与地面的附着力,从而缩短制动距离;若是在冰雪、泥泞等特殊路面上,由电控单元通过电磁线圈控制泄气电磁阀,使轮胎泄半压,增大轮胎与地面的附着力,提高车辆的加速和制动性能,保持方向稳定。当紧急制动或特殊路面的情况消失之后,安装在轮辋上的充气阀将自动充气到轮胎的正常气压,并自动停止。     

一种电子油门踏板耐久性及性能试验装置的研制

针对国际同行对电子油门试验要求,研制了一种性能稳定可靠的电子油门踏板耐久性及性能试验装置。此装置采用单作用气缸作驱动力,PLC调整运动周期进行耐久性考核,用非接触式角度传感器和高速率数据采集卡进行性能测试,满足了国内外最苛刻通行综合技术要求,已通过试验考核并投入使用。