第三章交通參與者特性

第三章交通參與者特性第1頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一交通心理學(xué)為基礎(chǔ)，研究駕駛員在道路交通系統(tǒng)中的心理、生理和行為特征。駕駛員心理、生理、行為特征的隨機性研究駕駛員的離散交通特性，主要集中于人體行為的基本參數(shù)——神經(jīng)和感覺的時間延遲，包括感覺-反應(yīng)時間，動作時間，對交通信號、標志、標線的反應(yīng)，其他車輛的動態(tài)特性，道路危險處理，并考慮駕駛行為的個體差異；建立描述車輛跟馳中駕駛、制動、車速控制等基本控制函數(shù)；探討這些原理在道路設(shè)計、交叉口渠化等方面的應(yīng)用，包括超車、可插車間隙、停車視距和交叉口視距以及速度錯覺、信息干擾、實時信息等。第2頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)駕駛員任務(wù)DrivingTask交通事故統(tǒng)計表明，在發(fā)生車禍的直接或間接原因中，有80%-90%與駕駛員有關(guān)系。在人、車、路系統(tǒng)中，駕駛員通過視覺、聽覺、觸覺器官從交通環(huán)境中獲得信息，經(jīng)過大腦處理作出反應(yīng)和判斷，再支配手、腳運動器官操縱汽車，使之按駕駛員的意志在道路上行駛。駕駛員的駕駛?cè)蝿?wù)可以分為三個層次：控制（Control）；引導(dǎo)（Guidance）；導(dǎo)駛（Navigation）？導(dǎo)航？。控制水平包括駕駛員和車輛之間的所有信息交換和控制輸入活動。它是在控制界面上實現(xiàn)的，許多操作都是自動的、本能的?？刂频乃交谑炀毘潭取uidance：thedirectingofthemotionorpositionofsomething,especiallyamissileNavigation：theprocessoractivityofaccuratelyascertainingone'spositionandplanningandfollowingaroute第3頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一駕駛員的首要責(zé)任是保證車輛相對于道路和其他交通要素以一定的速度在道路上安全行駛。下一行為是在駕駛規(guī)則基礎(chǔ)上的引導(dǎo)。引導(dǎo)水平的系統(tǒng)輸入包括與道路幾何形狀有關(guān)的速度和路徑、危險、交通以及物理環(huán)境等。第三個也是最高層次是導(dǎo)航。導(dǎo)航層次是基于知識的駕駛行為，包括路徑的計劃和選擇、地圖上交通線路的引導(dǎo)標志等。隨著智能運輸系統(tǒng)的發(fā)展，基于交通信息的行為對交通流理論的研究者將變得越來越重要。本章僅討論一般公路系統(tǒng)環(huán)境中的駕駛員行為。對于機動車駕駛員，其逐漸從一個必不可少的提供動力的操作者，向簡單的信息處理者轉(zhuǎn)變。盡管有輔助動力、自動傳輸、速度控制器、自適應(yīng)控制器的出現(xiàn)，駕駛的基本控制任務(wù)仍然不變。第4頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一下圖是駕駛?cè)蝿?wù)圖，它是駕駛員的離散和連續(xù)行為研究的基礎(chǔ)。輸入信息第5頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)離散駕駛行為（DiscreteDriverPerformance）一、感覺—反應(yīng)時間（Perception-ResponseTime）T-反應(yīng)時間，a-感知時間，b-判斷時間，H-信息量該式是描述反應(yīng)時間的海曼（Hick-Hyman）定律，即輸入（刺激）覺察與控制開始或其他反應(yīng)之間的時間。如果也包括反應(yīng)動作時間，那么總的延遲就稱為“響應(yīng)時間”。通常“反應(yīng)時間”和“響應(yīng)時間”是可以相互替換的，因為反應(yīng)動作時間相對小得多，可以忽略不計。海曼反應(yīng)定律的感覺—反應(yīng)時間（PRT）由兩部分組成：一部分是決定于刺激觀測、選取、識別的總時間，對于所有駕駛員差別不大；另外一部分是隨機項，它與信息內(nèi)容等因素有關(guān)。第6頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一下表是根據(jù)經(jīng)驗得出的置信水平為85%的制動反應(yīng)時間。不同的駕駛員感覺-反應(yīng)時間不同，其上限約為1.5s。表中的估計包括了駕駛員將腳從加速踏板移到制動踏板的時間。統(tǒng)計分析表明：經(jīng)驗的感覺-反應(yīng)時間概率并不是正態(tài)分布（又稱高斯分布），下圖是實際的分布圖曲線，用對數(shù)正態(tài)分布進行了擬合。第7頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一對數(shù)正態(tài)密度函數(shù)被廣泛應(yīng)用于質(zhì)量控制工程學(xué)等領(lǐng)域中。在這里，觀測變量T的值不能小于0，但可以是極小的正值。當樣本較大——50或更大時，這些數(shù)據(jù)的自然對數(shù)可以假定逼近正態(tài)分布。對數(shù)正態(tài)分布值可以通過查表得到。對數(shù)正態(tài)分布的概率密度函數(shù)f（T）如下：第8頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一因此，可以通過給定Z值，求解50%（中位數(shù)）、85%、95%、99%值以及T。勒納（lerner）等人對制動感覺反應(yīng)時間（包括制動開始）作了進一步研究，分析了兩種類型的反應(yīng)：1）駕駛員不知道什么時候開始制動甚至是否制動；2）駕駛員預(yù)先知道制動信號到來，但不知道確切的時間。通過對數(shù)正態(tài)分布將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，得到表中的數(shù)據(jù)。對于第一種情況，95%的感覺-反應(yīng)時間為2.45s。美國各州公路工作者協(xié)會（AASHTO）建議：對所有車速安全停車距離的反應(yīng)時間為2.5s。我國的是2.5s，停車視距？第9頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一行駛速度km/h勻速行駛距離m勻減速行駛距離m總制動距離m勻速/總距離%勻減速/總距離%20143170.800.2030218290.730.27402814420.660.34503522570.610.39604231730.570.43704943910.530.478056561120.500.509063711330.470.5310069871570.440.56110761061820.420.58120831262090.400.60130901482380.380.62140971712690.360.641501041973010.350.651601112243350.330.671701182533710.320.681801252834080.310.69第10頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一下表為凡波（Fambro）等人的研究，這些數(shù)據(jù)可以當做駕駛員對意外事件的感覺反應(yīng)時間。

對于遠處的喇叭聲，駕駛員平均感覺-反應(yīng)時間是0.75s。轉(zhuǎn)化到對數(shù)正態(tài)分布：99%置信度，感覺-反應(yīng)時間為1.71s。對于不同類型的道路，隨著客觀情況復(fù)雜程度的增加，感覺-反應(yīng)時間從低交通量的1.5s增大到城市快速路的3s。在繁忙的城市，駕駛員會接收到更多的交通信息，每一單位時間需要作出比鄉(xiāng)村道路更多的決定，這些增加的因素延長了感覺-反應(yīng)時間。另外，反應(yīng)時間的長短也取決于駕駛員自身的個性、年齡、對反應(yīng)的準備程度、信息的強弱、刺激時間的長短、刺激次數(shù)的多寡、飲酒、疲勞、駕駛車輛、道路情況、設(shè)計車速等因素。第11頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一二、移動時間（MovementTime）在車輛實際制動生效之前，駕駛員的制動反應(yīng)時間由兩部分組成：感覺-反應(yīng)時間PRT和隨之而來的移動時間MT。一旦與感覺以及隨后的反應(yīng)相關(guān)的延遲相繼產(chǎn)生，那么刺激通過傳輸神經(jīng)從中樞神經(jīng)到達肌纖維，駕駛員開始移動他的手或腳。以緊急制動為例，駕駛員從發(fā)現(xiàn)緊急情況到把腳移到制動踏板上所需要的時間，稱為制動反應(yīng)時間。對于駕駛員來說，制動反應(yīng)時間非常重要。1954年費茨（Fitts）首次用模型對各種移動時間進行了標定，公式如下：第12頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一研究表明，人的所有肢體移動都可用費茨定理通過適當調(diào)整參數(shù)a、b模型化，參數(shù)a、b與駕駛員年齡、駕駛條件、工作量大小、危險程度、事前準備等因素有關(guān)。對于簡短迅速的移動（少于180ms）可用下式計算，即與車輛寬度無關(guān)：通常駕駛員腳的移動軌跡是拋物線形的，盡管這對移動距離A的影響相對小一些，但對MT的影響很大。當制動踏板超過加速踏板5cm以上時，時間將顯著延長。制動踏板高于加速踏板15cm與制動踏板和加速踏板在同一水平面的布置相比較，腳由加速踏板移到制動踏板上的時間對比如表。第13頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一移動反應(yīng)時間長短與感覺-反應(yīng)時間無關(guān)，這就是說感覺-反應(yīng)時間長，而移動反應(yīng)時間并不一定就長。反應(yīng)時間不單靠快慢，而且駕駛員要靠動作正確。駕駛員沒有權(quán)利為了避免撞車而不考慮采取的措施如何。一味地求快，這樣會招致更為嚴重的后果。在混合交通條件下，能在最危險的情況下正確地、冷靜地、迅速地作出反應(yīng)是駕駛員必備的品質(zhì)，特別是當有一定數(shù)量的行人時，更是如此。第14頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一三、對交通控制設(shè)備的反應(yīng)時間和距離在行車過程中，駕駛員需要及時感知外界各種交通信息。根據(jù)統(tǒng)計，感覺器官給駕駛員提供的交通信息中視覺占80%，聽覺占14%，觸覺、嗅覺、味覺各占2%?？梢姡曈X是最重要的。其中交通控制設(shè)備提供的信息是影響駕駛員并且對于交通流理論研究者也是非常重要的一個方面。有關(guān)交通控制設(shè)備的主要問題和與它們距離的遠近相關(guān)，包括如下三個方面：1）在視野中作為目標被發(fā)覺；2）確認為交通控制設(shè)備（交通標志、交通信號或路障等）；3）清晰且易于辨認和理解。下圖為交通控制設(shè)備信息處理過程框圖，包含許多影響因素。另外，對交通控制設(shè)備的反應(yīng)距離和時間也與駕駛員觀看和使用這些設(shè)備的偏好有關(guān)。第15頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一1.交通信號燈的變化從交通流理論和建模的觀點出發(fā)，主要關(guān)注易理解性及視認性，即“讀”和“理解”的結(jié)合，即駕駛員對交通信號燈變化的反應(yīng)。通過在信號交叉口的觀測發(fā)現(xiàn)：1）駕駛員對交通信號變化的反應(yīng)延誤（交通信號變化開始到制動燈亮）平均為1.3s，85%置信水平下為1.9s，95%下為2.5s，99%下為2.8s；2）感覺-反應(yīng)時間隨距離交叉口遠近變化不大，平均感覺-反應(yīng)時間（64km/h）在15m的距離處為0.2s，在46m處為0.4s。第17頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一2.標志的能見度和易理解性所謂視覺，就是外界光線經(jīng)過刺激視覺器官在大腦中所引起的生理反應(yīng)。視覺在辨別外界物體明暗、顏色、形狀等特性以及對物體空間屬性如大小、遠近等的區(qū)分上起著重要作用。視覺敏銳度是指分辨細小的或遙遠的物體或物體局部的能力。在一定條件下，眼睛能分辨的物體越小，視覺的敏銳度越大。敏銳度的大小用視角表示。第18頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一視覺敏銳度的基本特征在于辨別兩點之間距離的大小，因此也可以把它看做視覺的空間閾限。視覺敏銳度是一個非常重要的指標。良好的視覺可以較早地確認目標產(chǎn)生的任何刺激，減少總反應(yīng)時間。在3~5°的錐體內(nèi)，視覺最敏銳；在5~6°錐體內(nèi)，視覺十分敏銳；在10~12°的錐體內(nèi)，視覺清晰；在20°的錐體內(nèi)，有滿意的視覺。在垂直面上，視覺敏銳度的角度只是水平面上的1/2到1/3。辨認標志上字母的能力，隨著眼的光軸與到字體方向間夾角的增大而很快地降低。如果該夾角在5~8°，有98%的駕駛員能準確地分辨字母；該夾角增大到16°時，就只有66%的駕駛員能準確辨認出字母。駕駛員的年齡對視覺敏銳度也有影響。40歲的視覺敏銳度約為20歲時的90%，60歲時約為20歲時的74%。第19頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一對于相同視覺角度的兩個物體，觀測者將產(chǎn)生相同的反應(yīng)，而和它們的實際大小及距離無關(guān)。對于特定交通標志，尤其是文字標志，其視認距離存在很大的可變性，這種可變性可以用變化系數(shù)CV表示：下表總結(jié)了同一個符號標志的變化系數(shù)。在對一個給定標志的易讀性和識別距離進行預(yù)測時，需要在控制條件下做多次試驗。通常實驗室視認距離要比實際道路條件大，具體取決于標志的復(fù)雜程度。但是，視認距離的變化系數(shù)在實驗室和實際道路條件下是相同的。第20頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一3.實時顯示隨著智能運輸系統(tǒng)的發(fā)展，可以將道路狀況，如水毀、塌方、堆雪、交通狀況、事故、氣候變化等多種信息通過科技手段儲存在某一情報板或標志牌上，也可根據(jù)道路監(jiān)測情況把信息實時顯示出來，使駕駛員能及時采取正確有利的交通行為。因此，交通流建模者必須考慮可變信息標志對交通流中駕駛員行為的影響。根據(jù)這些標志的設(shè)計原理，可以知道它們不會使駕駛員的視覺行為產(chǎn)生較大變化。第21頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一4.視認時間交通標志還要使交通參與者在很短的時間內(nèi)就能看到、認識并完全明白它的含義，以便采取正確的措施。當標志不能夠被立即理解時，例如文字信息標志，必須允許駕駛員在對信息作出操作反應(yīng)前認讀這個信息，然后采取行動，如加速、減速、轉(zhuǎn)彎或停車等。閱讀速度受很多因素的影響，比如文字類型、數(shù)量、句子結(jié)構(gòu)、信息順序、閱讀目的、表達方式以及駕駛員正在做的任何其他事情等等。研究表明，對于一個短的單詞（4到8個字母）需要最少1s的觀測時間，而每一個信息單位則要2s。對于沒有經(jīng)驗的駕駛員來說，時間會長一些；而對于有相似標志經(jīng)驗的駕駛員，時間要短。每行有12~16個字符的標志，最小的閱讀時間為每行2s，這可用來估計駕駛員需要多長時間來閱讀和理解給定消息。第22頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一5.視認距離標志牌的大小應(yīng)能保證在距標志一定的距離內(nèi)，能清楚地識別標志上的圖案、符號和文字，故圖案、符號及文字的大小應(yīng)能滿足必要的距離條件，據(jù)此決定標志牌的尺寸，此距離稱為視認距離。視認距離與行駛速度有關(guān)，并因設(shè)置地點的交通量、車道寬度、地形與幾何線形情況以及周圍環(huán)境而有所變化。指路標志上漢字的高度如表所示，字寬與字高相等。第23頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一5.視認距離我國對文字高度和視認距離的關(guān)系有如下計算公式：視認距離與漢字的筆畫有關(guān)，以10畫為基準，筆畫為5畫的漢字視認距離為10畫的1.5倍，筆畫為15畫的為10畫的0.9倍。視認距離還因字的種類不同而不同，漢字與拉丁字母的視認距離比為2:1，即拉丁字母大小可采用漢字的1/2。第24頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一四、其他車輛的動態(tài)特性交通流中的車輛是具有運動特征的離散物體，互相之間通過駕駛員對信息的處理和控制輸入形成一定的聯(lián)系。其他車輛的速度和加速度變化會被相鄰車輛駕駛員感覺到，從而采取相應(yīng)的措施，其中兩類車輛影響比較明顯：1）前導(dǎo)車輛；2）側(cè)向車輛。1.前導(dǎo)車輛當一個物體以一定的速度接近或駛離時，從接近輪廓線形到其實際幾何形狀的視覺角度轉(zhuǎn)換將產(chǎn)生很大的變化，需要在視野中對其形狀對稱放大。車輛運動存在橫向擺動，右圖是對一輛以88.5km/h速度行駛的貨車的觀測。如果視覺角度的變化速度是呈幾何級數(shù)的，形狀知覺系統(tǒng)會注意到一個物體將要和觀測者碰撞或正在駛離觀測者；如果視覺角度變化速度是不固定的，視覺系統(tǒng)就會感覺到運動物體以變化的速度移動。第25頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一實際上，人對運動物體加速度的視覺感覺是非常不精確的，區(qū)別從勻速開始的加速是非常困難的，除非觀測了相當長的時間。對避免碰撞的研究發(fā)現(xiàn)，當跟馳車輛與前車之間的距離（即車間距離）變化12%左右或視覺角度的變化速度超過0.0035rad/s時，駕駛員可以覺察出來，從而作出相應(yīng)的反應(yīng)。2.側(cè)向車輛周圍視覺對運動的察覺通常沒有視網(wǎng)膜中央窩部分視力敏銳，另一方面，周圍視覺雖然非常模糊，但比起固定目標來說運動物體還是容易被感覺到的。外圍的一個固定對象（如側(cè)向車輛）通常難以被覺察，除非對于觀測者來說它是在一定的圖案背景下運動。周圍視覺觀測的相對運動通常也要比視網(wǎng)膜中央窩視覺觀測到的要慢一些。第26頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一實際上，人對運動物體加速度的視覺感覺是非常不精確的，區(qū)別從勻速開始的加速是非常困難的，除非觀測了相當長的時間。對避免碰撞的研究發(fā)現(xiàn)，當跟馳車輛與前車之間的距離（即車間距離）變化12%左右或視覺角度的變化速度超過0.0035rad/s時，駕駛員可以覺察出來，從而作出相應(yīng)的反應(yīng)。2.側(cè)向車輛周圍視覺對運動的察覺通常沒有視網(wǎng)膜中央窩部分視力敏銳，另一方面，周圍視覺雖然非常模糊，但比起固定目標來說運動物體還是容易被感覺到的。外圍的一個固定對象（如側(cè)向車輛）通常難以被覺察，除非對于觀測者來說它是在一定的圖案背景下運動。周圍視覺觀測的相對運動通常也要比視網(wǎng)膜中央窩視覺觀測到的要慢一些。第27頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一五、障礙和危險物的覺察、識別與確認公路上的駕駛員可能面臨很多種不同的情況，對于這些情況需要避讓或停車等。在進行操作前，必須先對該物體或危險察覺，并且確認。1.障礙和危險的察覺研究者作過專門的物體察覺試驗，在封閉道路上，6個不同的典型障礙物被放在車輛行駛方向上，對覺察和視認距離進行記錄，下表總結(jié)了這項研究的成果。這些物體的平均視覺覺察角度從黑色玩具狗的最小1.8′變化到樹枝的最大4.91′。從這些研究可以發(fā)現(xiàn)，在95%的置信水平下，白天朝物體方向觀看，99%的駕駛員可以在5′內(nèi)發(fā)現(xiàn)對向物體。由于黃昏后視覺敏銳度下降，在同樣的對比度下大約需要白天視覺角度的2.5倍。第28頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第29頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一2.障礙和危險的識別與確認一旦駕駛員覺察到道路上的某個物體，下一步將是：1）識別階段，判斷是否是一個潛在的危險；2）視認階段，這一階段駕駛員能夠得出物體是什么。如果這個物體（假定是靜止的）非常小，可以從車底或車輪間穿過，那么它是什么并不重要，因此第一步估計主要是物體的大小。如果物體很大不能從車底穿過，那么必須躲避或制動，15cm或更低的物體一般不是引起交通事故的因素。公路上構(gòu)成危險并引起避讓行為的多數(shù)物體都超過60cm，可根據(jù)字母或符號識別方法來確定危險或非危險物體的視覺角度。通常，駕駛員考慮一個物體是否構(gòu)成危險，主要通過將其與車道寬度以及其他熟悉的路旁物體（如郵箱）對比而得出該物體的大小，這些判斷將有助于物體的識別。第30頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一六、視覺特性(Visioncharacteristics)視覺機能包括：視力、視野、視覺適應(yīng)、色感、色視覺、視差等第31頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一視力就是眼睛分辨兩物點之間最小距離的能力。根據(jù)眼睛的狀態(tài)和時間不同分為：靜視力、動視力和夜間視力。

(1)靜視力—站在視力表前5m處的視力。駕駛員要求0.7以上，無紅、綠色盲。

(2)動視力—處在運動中觀察物體的視力。動視力與汽車行駛速度有關(guān)，隨著車速的提高，視力明顯下降。此外，動視力還隨駕駛員年齡的不同而有所差異，年齡越大，動視力低落的幅度越大。

(3)夜間視力。夜間視力受光照度、背景亮度等諸多因素的影響。光照度增加則視力增加，光照度在0.1lx～1000lx范圍內(nèi)，光照度與視力之間近乎為直線關(guān)系。黃昏時間對駕駛員行車最為不利，原因在黃昏時刻，前燈的照度正與周圍景物的光亮度相近，難以看清周圍的車輛和行人，容易發(fā)生事故。1.視力(Eyesight)第32頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一視覺適應(yīng)是視覺器官對于光亮程度突然變化而引起的感受性適應(yīng)過程。由明亮處進人暗處，眼睛習(xí)慣后，視力恢復(fù)，稱為暗適應(yīng)；由暗處到明亮處，眼睛習(xí)慣后，視力恢復(fù)，稱為明適應(yīng)。暗適應(yīng)時間較長，通常要3～6min才能基本適應(yīng)，約30～40min才能完全適應(yīng)，而明適應(yīng)則可在1min內(nèi)達到完全適應(yīng)。一般，由隧道外進入沒有照明條件的隧道內(nèi)，大約發(fā)生10s的視覺障礙；夜晚在城區(qū)和郊區(qū)交界處，由于照明條件的改變也會使駕駛員產(chǎn)生視覺障礙，從而影響行車安全。設(shè)置照明設(shè)施時應(yīng)予考慮。此外，黃昏時路面的明亮度急速降低(特別是秋天的黃昏)，但天空還較明亮，視覺的暗適應(yīng)較困難，此時正值駕駛員和行人都感到疲勞的時候，事故發(fā)生率較高，應(yīng)從多方面予以重視。2.視覺適應(yīng)(Ocularadaptability)第33頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一若視野內(nèi)有強光照射，顏色不均勻，使人的眼睛產(chǎn)生不舒適感，形成視覺障礙，這就是眩目。夜間行車，對面來車的前燈強光照射，易使駕駛員產(chǎn)生眩目現(xiàn)象。有連續(xù)與間斷之分。夜間行車多是間斷性的眩目。當受到對向車燈強烈照射時，不禁要閉目或移開視線，這種現(xiàn)象稱之為生理性眩目。若由于路燈照明反射所產(chǎn)生的眩光使駕駛員有不愉快的感覺，這種現(xiàn)象為心理性眩目。眩目是由眩光產(chǎn)生的。眩光會使人的視力下降，下降的程度取決于：光源的強度、視線與影響光之間的夾角、光源周圍的亮度、眼的適應(yīng)性等多種因素。視力的眩光影響恢復(fù)，由亮到暗6s，由暗到亮3s。與眩光有關(guān)的視覺消失現(xiàn)象3.眩目(Dazzle)第34頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一立體視覺是人對三維空間各種物體遠近、前后、高低、深淺和凸凹的感知能力。

現(xiàn)代視差信息理論認為，雙眼注視景物時，會在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生視差，這是深度知覺的基礎(chǔ)。當深度信息傳到大腦枕區(qū)再經(jīng)加工處理后，便產(chǎn)生了深度立體感知。這種把兩眼視差所產(chǎn)生的二維物象融合為一個單一完整的具有三維立體感的三維物象的能力稱為雙眼視覺。立體視覺的生理基礎(chǔ)是雙眼視覺功能必須正常，立體盲患者在視差的傳遞或視中樞信息處理時會發(fā)生斷路或紊亂，從而導(dǎo)致對深度距離的判斷不準或反應(yīng)遲鈍。4.立體視覺(Three-dimensionvision)第35頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一5.視野(Fieldofvision)在靜止狀態(tài)下，頭部不動兩眼注視前方時，眼睛兩側(cè)可以看到的范圍稱為靜視野。頭部不動，但眼球可以轉(zhuǎn)動時，所能看見的范圍稱為動視野。靜視野和動視野可以用角度來衡量。通常，正常人雙眼同時注視一個目標時，視野大約有120o左右是重疊的，雙眼視野比單眼視野的范圍大。正常人的視野大約每只眼睛上下(垂直視野)達135～140o，左右(水平視野)達150～160o；兩視野約為180o。動視野比靜視野大，左右約寬15o。上方約寬10o，下方無明顯變化。人眼的視野可用視野計進行測定，如果駕駛員的雙眼視野過小，則不利于行車安全。第36頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一5.視野(Fieldofvision)

駕駛員的視野與行車速度有密切的關(guān)系。當汽車行駛時，視野的深度、寬度、視野內(nèi)的畫面在不斷變化，駕駛員需要根據(jù)視野的內(nèi)容駕駛車輛。隨著汽車行駛速度的提高，注視點前移，視野變窄，周界感減少。行車速度越高，駕駛員越注視遠方，視野越窄，注意力越集中于景象的中心而置兩側(cè)于不顧，結(jié)果形成所謂“山洞視”，容易引起駕駛員產(chǎn)生疲勞、瞌睡。因此，在設(shè)計道路時，應(yīng)在平面線形中限制道路直線段的長度，強制地促使駕駛員變換注視點的方向，避免打盹肇事。駕駛員隨著年齡的增大，周邊視力減退，識別能力下降，視野變窄。帶眼鏡的駕駛員的視野也略窄些。第37頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一6.色視覺(Colorvision)駕駛員對不同顏色的辨認和感覺是不一樣的。紅色刺激性強，易見性高，使人產(chǎn)生興奮、警覺；黃色光亮度最高，反射光強度最大，易喚起人們的注意；綠色光比較柔和，給人以平靜、安全感。交通工程中將紅色光作為禁行信號，黃色光作為警告信號，綠色光作為通行信號。交通標志的色彩配置也是根據(jù)不同顏色對駕駛員產(chǎn)生不同的生理、心理反應(yīng)而確定的。第38頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一7.視差(Parallex)

視差(錯覺)，是對外界事物的不正確的知覺。錯覺可能是生理和心理原因引起的。當前的知覺與過去的經(jīng)驗相矛盾，或者思維推理上的錯誤，都是造成錯覺的原因。如圖人們會產(chǎn)生錯覺。有一些錯覺會重復(fù)出現(xiàn)，不易克服；另有一些錯覺經(jīng)過實踐活動，可以慢慢改正，不再形成錯覺。不管能否克服，駕駛員都應(yīng)知道有這種客觀現(xiàn)象存在，觀察中注意避免，錯覺的產(chǎn)生常常會造成交通事故。但我們可以從錯覺產(chǎn)生的機理出發(fā)，變不利為有利，利用錯覺為提高道路交通安全服務(wù)。其他有利的措施－標志、標線第39頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第40頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第41頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第42頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一六、駕駛行為的個體差異（IndividualDifferenceinDriverPerformance）由于性別、年齡、社會經(jīng)濟水平、教育、健康狀況、種族等產(chǎn)生的個體差別，稱為“個體差異”。1.性別（Gender）男性具有速度優(yōu)勢，通常女性反應(yīng)時間要比男性稍微長一些。2.年齡（Age）人的駕駛行為會隨著年齡的增長而變化，如反應(yīng)時間、決策時間等，一些變化是由老年人的視力條件決定的，而另外一些與神經(jīng)中樞處理視網(wǎng)膜上的圖像變化有關(guān)。同一個人，隨著年齡的增長反應(yīng)時間增大，從40開始，反應(yīng)時間均勻增加，直到50歲以后，比平均反應(yīng)時間增加25%。第44頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一（1）視覺變化（ChangesinVisualPerception）1）視覺敏銳度的降低（靜態(tài)）

LossofVisualAcuity(static)——

15~25%的65歲以上老人視覺敏銳度要比矯正視力低。2）光損失和散光LightLossesandScatteringinOpticTrain——黑夜視力降低要比白晝視力快。隨著年齡增加，老年人眼睛的散光、瞳孔的擴大和晶狀體的僵硬導(dǎo)致只有非常少的光線能夠到達退化了的視網(wǎng)膜。3）眩目GlareRecovery——眩目是刺目光源引起的眼球中角膜與視網(wǎng)膜間介質(zhì)的散亂現(xiàn)象。眩光會使人的視力下降，下降的程度取決于光源的強度、視線與影響光間的夾角、光源周圍的亮度、眼的適應(yīng)性等多種因素。4）物體/背景的辨別Figure/GroundDiscrimination——隨著年齡的增加，覺察類型會發(fā)生變化，在高強度的工作條件下更明顯。第45頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一（2）認知行為的變化（ChangesinCognitivePerformance）1）信息過濾InformationFilteringMechanisms——年老的駕駛員可以忽略不相關(guān)的信息，正確識別有意義的交通信息線索。2）公路上的被迫跟隨ForcedPacingunderHighwayConditions——大交通量下被迫地跟馳駕駛，會破壞老年駕駛員的行為。他們趨向于通過降低速度，按照自己的步伐來控制車輛。因此，交通流中有較大比例的老年駕駛員將導(dǎo)致車輛延誤的增加和車流阻塞的加劇。3）中樞與外圍處理Centralvs.PeripheralProcesses——老年駕駛員的安全問題與主要依靠中樞神經(jīng)處理的任務(wù)有關(guān)，這些任務(wù)包括對交通或路線的反應(yīng)。4）時代的變化——與以前相比，現(xiàn)在的老年駕駛員多數(shù)具有良好的的教育狀況、身體條件和經(jīng)濟條件，經(jīng)過駕駛培訓(xùn)，他們能夠更加適應(yīng)現(xiàn)代城市的駕駛環(huán)境。第46頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一3.駕駛員傷害DriverImpairment（1）麻醉藥Drugs——過量飲用酒精或者某些混合藥品，會對人的生理和心理產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致駕駛機能不同程度的下降，延長反應(yīng)時間和認知處理時間。混合藥物的改善行為、酒精、可卡因、大麻、感冒藥等。酒精麻醉的程度因人而異，它取決于人的健康狀況、疲勞程度、情緒狀態(tài)以及進食、飲酒的習(xí)慣和人體對酒精的敏感度。酒后肇事駕駛員的血液中酒精含量（BAC）通常為1.5~2.5%。酒精對駕駛員的影響和傷害水平卻知之甚少，因為這些駕駛員不能回憶起事故發(fā)生時的情況。（2）身體條件MedicalConditions——殘疾駕駛員比例很小，但是隨著特殊設(shè)備制造技術(shù)的進步，其比例卻在逐漸增長。雖然其駕駛員行為和其他駕駛員不可區(qū)分，但必將對交通流產(chǎn)生一定程度的影響。目前的交通流模型都未考慮這些因素。第47頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)連續(xù)駕駛模型ContinuousDriverPerformance一、駕駛行為（SteeringPerformance）

1.駕駛傳遞函數(shù)駕駛活動中的兩個輸入是：1）駕駛員根據(jù)車道狀況、視野變化和其他信息感覺到的期望路線；2）車輛當前行駛方向和路線。下圖是一個人-車反饋系統(tǒng)，駕駛員通過分析兩個輸入：期望輸入力函數(shù)和系統(tǒng)誤差函數(shù)，實現(xiàn)對誤差的糾正。第48頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一2．模型應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，當模型函數(shù)的頻率大于0.5Hz時，從傳遞函數(shù)輸出的振幅將很快地接近零。輸入和輸出的時間滯后也隨著頻率增大而增加，當輸入頻率為0.5Hz時，延誤接近100ms；2.4Hz時，幾乎增加一倍達到180ms。人的可接受頻率正常狀態(tài)是1~2Hz。如果環(huán)境比較熟悉，駕駛員可以通過有預(yù)見性的控制來提高駕駛操作。試驗表明，在57km/h的速度下，50％置信水平下偏差是15cm，95％置信水平下偏差是21cm；99％時為23cm。因此，實際駕駛中，車輛大約在車道上±23cm或46cm的橫向區(qū)間內(nèi)運動。這個過程可描述為：在曲線運動真正開始前駕駛員根據(jù)先期條件操作（存在相當大的誤差），在曲線運動開始后這個預(yù)見性控制行為很快結(jié)束；然后穩(wěn)態(tài)曲線駕駛階段開始，這時駕駛員開始進行駕駛修正，車輛恢復(fù)向前行駛直到曲線結(jié)束。第49頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一二、制動（BrakingPerformance）駕駛員的操作是制動和加速等主要控制輸入的完整結(jié)合，作為連續(xù)的制動控制過程，在感覺-反應(yīng)時間之后，車輛的減速或制動開始。1.開環(huán)制動（Open-LoopBrakingPerformance）最簡單的制動方式是駕駛員踏制動踏板到最大制動力，近似瞬間地對車輛給予制動輸入。本章不討論車輛對于這個輸入的反應(yīng)，但是可以簡單描述為它將導(dǎo)致1個或多個車輪被抱死。當速度高于32km/h時，可能出現(xiàn)制動失靈，除非該車裝備有自動防抱死制動系統(tǒng)（ABS）。制動距離公式為：f—輪胎與道路表面的摩擦系數(shù)，約等于以重力加速度g為單位的減速度。第50頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一圖3-6是一個實際的制動過程，試驗車輛以64.4km/h的速度在一個干燥的直線路段上行駛,駕駛員不知道何時或是否需要制動，車輛為未裝備ABS的標準客車?？煽闯鰷p速度急劇上升到最大-0.9g,然后穩(wěn)定在大約-0.7g并使車輛停止，制動距離是65m。同時也應(yīng)該注意到，在車輛完全停止后，延遲的反彈引起了一個特有的振動。圖3-7反映了相同的駕駛員和車輛情況下在潮濕路面上的制動，注意在-0.4g后有一段穩(wěn)定的減速度。第51頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一2．閉環(huán)制動Closed-LoopBrakingPerformance表3-9提供了由經(jīng)驗數(shù)據(jù)得出的一些穩(wěn)態(tài)值，這些值是來自封閉道路上裝有儀器的私人汽車在碰到意外或事先知道的障礙物，但不知何時到來時的制動反應(yīng)。在同樣的道路條件下，意外的與預(yù)期的閉環(huán)制動減速度比大約是1.22。道路摩擦力(無冰)對駕駛員的制動減速度影響很小，穩(wěn)態(tài)下在潮濕道路和干燥道路上的減速度差別大約是0.05g到0.10g。第52頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一3．最佳減速度Less-Than-MaximumBrakingPerformance由于在交叉口或者交通控制設(shè)備前駕駛員可能需要停車，這些設(shè)備必須在車輛開始減速前被辨識。駕駛員對于一個計劃好的制動輸入近似于一個線性減函數(shù)，其斜率由到期望停車點的距離決定。駕駛員通過踩制動踏板得到期望的減速度，通常公認的最大“舒適”減速度是0.3g左右，或者-3m/s2。美國各州公路工作者協(xié)會(1990)提供了一個車輛接近交叉口時的減速度為-0.2~-0.27g或-2~-2.6或-3m/s2。第53頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一三、速度與加速度SpeedandAccelerationPerformance駕駛員通過加速踏板或者其他設(shè)備來控制和改變車輛的速度或發(fā)動機每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)。1.穩(wěn)態(tài)速度控制Steady-StateTrafficSpeedControl穩(wěn)態(tài)交通條件下，駕駛員的主要任務(wù)是根據(jù)速度表顯示，利用加速踏板作為控制輸入實現(xiàn)駕駛?cè)蝿?wù)。誤差大小取決于許多因素：工作量、期望速度和當前顯示速度之間的關(guān)系、速度表的位置與設(shè)計以及影響駕駛員瞬間行為的個人情況等。交通擁擠時，駕駛員根據(jù)在交通流中相對于其他車輛的位置作為主要依據(jù)完成駕駛?cè)蝿?wù)。變換車道時，駕駛員通常會降低速度，研究發(fā)現(xiàn)期望速度比實際速度小0.3~0.8m/s左右。在交通流的穩(wěn)定階段，速度誤差范圍可以不超過±1.5m/s，這主要通過正弦曲線來模擬。智能運輸系統(tǒng)將使交通流速度波動減少一半或者更多。第54頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一2．加速度控制（AccelerationControl）車輛可以加速到多快直接受駕駛員的行為特征限制，實際的加速度，尤其是在交通流中(相對于起動)，通常要比車輛的性能低很多，尤其是客車。在48km/h或更高的速度下，舒適的加速度范圍是0.6~0.7m/s2。駕駛員在自由流下愿意使用的加速度大約是車輛最大加速度的65％，即1m/s2。相對于客車或輕型貨車，重型貨車更加取決于車輛性能的限制。第55頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)駕駛員交通特性的應(yīng)用

（SpecificManeuversattheGuidanceLevel）前面簡要討論了交通流中與駕駛員-車輛系統(tǒng)建模相關(guān)的駕駛員行為基本方面，下面進一步討論其在交通中的實際應(yīng)用。一、交通流中的追趕與超車OvertakingandPassingVehicles通常駕駛員以較大的加速度追趕和超越其他車輛，統(tǒng)計表明公路交通中超過另外一輛車（客車）的加速度大約是1m/s2。下式是坡道上的加速度近似計算式：式中：—最大斜坡加速度（m/s2）；

—最大水平加速度（m/s2）；

—坡度（%）；

—重力加速度（9.8m/s2）。

第56頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一客車在從零到穩(wěn)態(tài)速度的變化過程中，其最大加速度從3m/s2左右減小到2m/s2以下。在高速情況下，一些微型汽車的加速度可以小到1m/s2。大型貨車或帶拖車的拖拉機起動時，在水平道路上的最大加速度不會超過0.4m/s2，100km/h時的加速度為0.1m/s2。這種情況下的超車，駕駛員必須用力踩加速踏板以發(fā)揮車輛最大加速性能。美國各州公路工作者協(xié)會幾何設(shè)計規(guī)范（1990）認為56km/h時的合理加速度為0.63m/s2，70km/h時為0.64m/s2，100km/h時為0.66m/s2。這些設(shè)計顯得比較保守，在靈敏度分析中理論研究者經(jīng)常使用上述的較高值。第57頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一二、可插車間隙與合流GapAcceptanceandMerging1.可插車間隙GapAcceptance駕駛員進入或穿越交通流必須判斷潛在的沖突車輛與自己車輛之間的距離，并作出決策是否進入或穿過。連續(xù)車輛到達某一點的時間差就是間隙，臨界間隙就是駕駛員試圖匯入或者通過連續(xù)車流時間間隙的最小值，有以下五種不同的可插車間隙情況：1）左轉(zhuǎn)通過對向交通，無交通控制；2）左轉(zhuǎn)通過對向交通，有交通控制（綠燈）；3）從停車或讓路控制交叉口左轉(zhuǎn)到橫向車流；4）從停車或讓路控制交叉口穿過橫向車流；5）從停車或讓路控制交叉口右轉(zhuǎn)到橫向車流。第58頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)《道路通行能力手冊》，下表提供了這些情況下的設(shè)計數(shù)據(jù)。表中列出了各種情況下可插車行駛間隙時間，從最小的4s到8.5s。因此，在一個以50km/h（14m/s）行駛的車隊中，車間距離為56~119m；90km/h（25m/s）時為100~213m。第59頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一2.合流Merging在公路上，通過加速匯入交通流時，對于一個以90km/h行駛、有1s加速時間的4車道的交通狀況，情況（5）提供了一個可接受間隙的估計：4.5s。理論上，如果車輛以相同或大約相同的速度行駛，當它們想從一個車道匯合到另外一個車道時，大約3輛車的長度（14m）是可以接受的最小間隙，但是通常至少需要這個間隙長度的兩倍作為平均值。第60頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一三、停車視距（StoppingSightDistance）道路上的最小視距應(yīng)該保證以設(shè)計速度行駛的車輛在到達其前方的“固定物體”之前能夠停車。也就是說，視距至少應(yīng)滿足“平均水平以下”的駕駛員或車輛在這個距離內(nèi)能夠停車。本章前面關(guān)于感覺-反應(yīng)時間和制動的研究提供了估計停車視距的基礎(chǔ)資料。為了達到“低于平均”的駕駛員和車輛水平，通常使用“最壞情形”來分析。很明顯，90％置信水平的感覺-反應(yīng)時間和制動距離將結(jié)合為較保守的99％(1-(1-0.9)2＝0.99)的置信水平—每個人的停車視距將等于或小于這個距離。因此，對于停車視距，最不利的情況是：感覺-反應(yīng)時間：1.57s；制動減速度：-0.37g。例如，在干燥的水平路面上以88km/h的速度行駛，停車視距將是：感覺-反應(yīng)距離：1.57×88/3.6=38.4m；制動距離：882/(257.9×0.37)=81.2m；停車視距：38.4+81.2=119.6m第61頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一對于美國各州公路工作者協(xié)會（感覺-反應(yīng)時間：2.5s），干燥水平道路上（f=0.65）停車視距將是：感覺-反應(yīng)距離：2.5×88/3.6=61.1m；制動距離：882/(257.9×0.65)=46.2m；停車視距：61.1+46.2=107.3m。當然也可以假定其他相同或不同的置信水平組合來加以估計。第62頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一四、交叉口視距（IntersectionSightDistance）為了保證交叉口的行車安全，駕駛員在交叉口前的一段距離內(nèi)，必須能看清交叉道路上的交通狀況，以便能順利地駛過交叉口或及時停車。這一距離必須大于或等于停車視距，美國各州公路工作者協(xié)會《幾何設(shè)計規(guī)范》（1990）確定了4種情況的交叉口視距。由于信號交叉口（第四種情況）已經(jīng)討論過，這里只分析前三種情況。1）不設(shè)管制NoTrafficControl對于居民區(qū)或工業(yè)區(qū)內(nèi)部的道路交叉口，由于車速不高，駕駛員對本地區(qū)情況熟悉，可不設(shè)管制。不設(shè)管制的交叉口，視距需要有一定的保障。在交叉口附近，駕駛員根據(jù)對橫向車流的觀測和感覺來調(diào)整速度。這種情況下的感覺-反應(yīng)時間和簡單反應(yīng)時間相同，可以應(yīng)用停車視距原理。美國各州公路工作者協(xié)會建議在確定交叉口視距時，用2.0s。實際上因人而異，總的反應(yīng)時間一般在0.5~4.0s之間。在這種情況下