1、第24卷第1期 2010年3月 黑龙江工程学院学报(自然科学版) Journal of Heilongjiang Institute of Technology V0L 241 Mar，2010 基于驾驶行为的高速公路作业区控制段划分方法 李全艳 ，宋成举。 (1东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150040；2黑龙江工程学院土木与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨150050； 3黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，黑龙江哈尔滨150050) 摘要：高速公路作业区是高速公路交通安全的瓶颈地带，提高高速公路作业区的安全性对于更好地发挥高速公路 在国民经济中的作用至关重要。通过深入分析驾驶员对于信息的
2、处理过程，依据车辆在高速公路作业区的行驶特 征，对高速公路作业区的控制段进行准确划分。 关键词：高速公路；作业区；控制段划分；运行特征 中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：16714679(2010)01003603 The control section classification of the highway operations based on the analysis of driving behavior LI Quan-yan SONG Cheng-j u。 (1College of Civil Engineering，Northeast Forestry Univ
3、ersity，Harbin 150040，China；2College of Civil Engineering Hei lonNiang Institute of Technology，Harbin 150050，China；3College of Automobile and Traffic，HeilonNiang Institute of Tech nology，Harbin 150050，China) Abstract：The highway operations is the bottleneck of the highway traffic safety，and improving
4、 the safety of highway operations is essential for highway to play a better role in the national economyThe paper，a nalysis of the driver for information processing，based on the vehicle driving characteristics on the highway operations，is accurately classified the control section of the highway oper
5、ations，and provides a theoretica1 basis for deeply study of the highway operations safety Key words：highway；operation area；the control section classification；driving characteristics 汽车在高速公路上行驶时，驾驶员要根据周围 的环境、道路交通标志、标线、交通安全设施以及车 内仪表等提供的信息进行车辆控制1。信息的获取 可以通过视觉、听觉、触觉以及嗅觉等，但据研究，驾 驶员80 96以上的信息是通过视觉通道获取的，其次
6、 是听觉。当汽车进入高速公路作业区后，驾驶员必 须审视各种情况，除注视车行道以外，还需注视前面 的汽车及邻近车道的汽车；驾驶员要不时地注意道 路两侧以及施工作业路段的各种交通标志、标线以 及交通安全设施的设置，还要注视反光镜，且应及时 核对仪表盘2-3。 高速公路作业区驾驶员的信息供给量(S)与信 息需求量(D)之间的关系，如图1所示。 收稿日期：20090821 作者简介：李全艳(1979一)，女，硕士研究生，研究方向：道路与铁道 工程 SD 图1高速公路作业区驾驶员信息需求与供给量关系 1 驾驶员处理信息过程分析 当汽车行驶在高速公路作业区时，驾驶行为是 信息感知、判断决策和动作所组成的一
7、个不断往复 进行的信息处理过程，即感知作用于判断决策后影 响动作4。首先，高速公路上来往车辆、道路交通标 志标线、各种交通安全设施、路面状况以及汽车本身 的运行情况等外界信息，通过驾驶员的视觉、听觉和 触觉等感觉器官传人驾驶员的大脑，驾驶员依据其 驾驶经验予以加工后，作出相应的判断和决策；然 后，通过手、脚等运动器官发出调整方向和速率等指 令，从而改变汽车运动状态和操纵目的5。而汽车 第1期 李全艳，等：基于驾驶行为的高速公路作业区控制段划分方法 行驶轨迹、相对于高速公路的适应程度、振动、速度 以及各种操纵后汽车的行驶变化再通过上述过程反 馈给驾驶员，同时驾驶员仍在不断接受道路及环境 信息，调
8、节自身驾驶状态以适应新的道路环境信息， 确保汽车的操纵稳定性、可靠性和安全性_6。 驾驶员与高速公路作业区道路交通环境的联系 是通过汽车“过滤”实现的，而驾驶行为对汽车运行 状态的影响则表现为驾驶员的不同动作7。因此， 依据对人行为的刺激(S)一机体(O)一反应(R)经典 模式的拓展，驾驶汽车的行为可分为3个阶段即感 知阶段、判断决策阶段和动作阶段8。针对高速公 路施工路段的特殊性，基于驾驶员的行为效用，驾驶 行为可分为调整阶段、稳定阶段和恢复阶段。 1)调整阶段。在作业区预告段和上游过渡段， 驾驶员获取交通标志信息，并对其进行加工，调整驾 驶行为。 2)稳定阶段。在上游过渡段、施工作业段和下
9、 游缓冲段，驾驶员的行为动作相对比较平稳，但在这 个阶段驾驶员要保持高度紧张的状态，时刻提防意 外情况的出现，譬如施工人员、施工车辆的出人以及 障碍物等等。 3)恢复阶段。在下游过渡段和施工终止段，驾 驶员通过对断面宽度回复以及限速解除等交通信息 的感知和处理，做出恢复交通的驾驶行为。 在上述每一阶段中都包括感知阶段、判断决策 阶段以及动作阶段。这样，驾驶行为不仅是信息感 知、判断决策和动作三阶段不问断的多次串联组合， 而且也是三者连锁反应的组合。于是，高速公路施 工路段道路交通系统中驾驶行为(B)可看作驾驶员 (D)、汽车(A)和道路交通环境(E)相互作用的函 数，即 Bf(D，A，E) 由
10、此可知，驾驶行为不仅受汽车仪器仪表显示、 运行情况和道路环境的直接影响，而且也与驾驶员 的知识、经验、生理、心理机能等有关，体现在三者的 交互制约上。 2 驾驶注意特征分析 在某一时刻，驾驶员所注视的最远点距汽车当 前位置的距离定义为远视点。驾驶员长时间注视的 是汽车前面玻璃上10 cmX 16 crn长方形内的道路 状况，而不是某一点，而且由于远景距离驾驶员的远 近不同，这个区域并不是均匀清晰的，而是由清晰、 明确到模糊、不明确渐变的一个区域。由于建立模 型简化的缘故，在转向模型中使用轨迹线预瞄，即预 瞄一段路线，而在速度控制模型中，驾驶员注视着 “远视点”，而且当汽车以不同速度行驶时，驾驶
11、员的 注意距离也不相同。行车速度与视角、注意力集中 点的关系见表1。 表1行车速度与驾驶员视角及注意力集中点关系 由表1可知驾驶员注视的距离是随着车速的变 化而变化的，因此，应该在作业区之前设置必要的交 通标志确保交通安全。 3 作业区车辆运行特征分析 在进人作业区之前，车辆要在寻找间隙进行合 流，在必要的情况下，还需要调整加速度大小，实施 合流换车道操作，从而使合流车辆与正常运行车辆 共同行驶在一条车道上，直至通过作业区。 31 汇入车辆造成施工路段交通流的重分布 行车道车辆汇人超车道，对超车道车流的影响 非常大。对高速公路的基本路段而言，车辆在高速 公路上的行车道和超车道的分布是均衡、稳定
12、的。 当驾驶员看到作业区第一个提示标志时，为保持车 辆能顺利通过作业区，部分行车道的车辆开始向超 车道转移，这种情况在交通量较大的情况下表现得 更加明显。从而引起交通量在不同车道的重新分 布，结果使行车道越接近作业路段，行驶的车辆越 少。与此同时，由于行车道车辆的汇人，超车道交通 量明显增多，车速降低、车流出现紊乱现象。 32超车道上车辆优先通行 行车道合流车辆在汇人超车道过程中，要与原 来在超车道上行驶的车辆争夺行驶空间。据观测， 二者的争夺时机会不均等，超车道车辆将享受优先 权。因此，只有超车道出现足够大的空隙时，行车道 上的车辆才能进行汇入；否则，行车道上的车辆只有 等待下一个空隙，重复同样的判断，一直到出现可接 受间隙，完成汇人行为。 33行车道汇流的强制性 与匝道车辆必须在加速车道长度范围内完成汇 流过程。当前方进行施工作业时，在行车道上行驶 的车辆必须在施工路段第一个提示标志与施工路段 起点之间的这段长度内换车道至超车道，完成汇流 行为，否则，车辆就会出现排队。因此，行车道汇流 本文共3页，欲获取全文，请点击链接http:/
