基于虚拟现实条件下的山区双车道公路危险路段线形研究

张文郁++赵亮++宋可可

[摘 要]山区道路以双车道道路为主，山区双车道道路弯道多、坡度大，视距差，是交通事故发生的主要地点。通过对山区双车道公路危险路段进行分析，运用虚拟现实的技术，以行车实验为依据，利用眼动仪，在汽车驾驶模拟器上进行实验，得到以眼部的信息变化为驾驶员紧张的指标，得到危险路段上驾驶员的瞳孔变化以及速度的变化等数据，分析数据的合理性以及线形的合理性，并提出相应的安全措施。

[关键词]山区双车道；虚拟现实 ；安全分析

中图分类号：U412.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0104-01

1 山区双车道公路基本特征分析

1.1 山区双车道公路安全现状分析

山区双车道道路是事故的多发点，引发事故的原因是多方面的，目前我国主要存在在这如下几种安全隐患：

（1）连续急弯

山区公路最大的特点就是急弯多，而且多为连续急弯，是山区所特有的危险路况，这种路况要求驾驶员应反映速度快、操作灵敏。

（2）连续陡坡路段

车辆在连续陡坡路段上坡行驶时，长时间处于爬坡的状态下，发动机处于高负荷运转状态下，出现动力不足、发动机熄火等危险现象；车辆在连续陡坡路段下坡行驶时，车辆频繁的制动，刹车片过热，降低制动性能，易发生事故。

（3）不良线形组合

道路线形的设计中山区公路受地形、经济等条件的影响，道路线形大多只采用了设计标准的极限值，使得驾驶员难以及时做出判断，不利于行车安全。

（4）视距不良

山区道路，受地形的影响较大，急弯内侧往往有山体遮挡，竖曲线半径较小，导致驾驶员不能看到对方的来车，导致视距不良。

1.2 环境对驾驶员的心理生理的影响

道路组成要素是人、车、路、环境，环境是道路的关键因素，驾驶员通过观察道路环境，获得信息驾驶车辆。道路环境的好坏直接影响驾驶员的驾车的安全，道路的安全性低，驾驶员的心理紧张，安全感不适当的提高，一旦发生突发情况，驾驶员不易做出正确的行动，易发生事故。

在山区地区，道路线形比较复杂，多急弯、陡坡、车辆少，无论是自然环境还是社会环境都对人的心理造成不好的影响，急弯陡坡路段上，驾驶员心理是恐惧害怕，担心事故的发生；车辆少，让驾驶员在长时间没有看到对方来车放松警惕，当对方突然来车，驾驶员反应不及时，事故则会发生。

2 汽车驾驶模拟器实验

2.1 实验的目的

山区双车道公路地形复杂，为了研究道路線形对驾驶员的影响，反映道路线形的规律，而且，在现实道路上进行实验获得实验数据是不可能的，所以本实验通过虚拟技术即驾驶模拟器进行实验，通过实验得出数据，并分析危险路段下，驾驶员的眼动特性。

选取被试验人带上眼动仪在虚拟的山区双车道公路上进行连续驾驶，分析驾驶员在不同眼动特性。

2.2 实验人员

本实验选取具有驾驶执照的驾驶员，使得操作更加方便数据更加准确，如表1：

2.3 实验方法与步骤

2.3.1 实验方法

模拟驾驶实验是在实验室进行，利用先进的驾驶模拟器进行实验和记录。首先用动态视觉特性仪器测试实验者的动态视觉，记录数据后，针对不同的视觉特性情况，安排实验者进行模拟驾驶，并记录驾驶安全情况。

2.3.2 实验步骤

（1）选择驾龄小于5年的3名驾驶员对其分别编上序号，进行汽车驾驶模拟器的驾驶适应性驾驶，熟悉驾驶模拟器的启动，操作力度，方向盘转向等。

（2）对第一位驾驶员进行汽车驾驶模拟器、眼动仪调试。

（3）正式开始驾驶模拟实验，选取山区双车道公路场景，在晴朗的天气下的连续驾驶

（4）一号驾驶员按照使用说明，正确打开模拟驾驶器，进行调试，确定机器正常。

（5）一号驾驶员开始在道路上连续行驶，并记录驾驶员的违规记录。

（6）一号驾驶员在设定的路线上驾驶完成后，保存眼动仪上的数据。

（7）二号三号驾驶员分别进行实验，转到步骤二至六，最后导出数据。

3 实验数据分析

在山区双车道道路线形设计的同时，由于外界特殊环境的影响，会有许多不良的线形路段，这里以视距不良路段为例。

视距不良路段在山区道路上是常见的道路线形，山区道路的建设时，多是采用填挖的方式，山区转弯的内侧，往往有树木、山体等遮挡，驾驶员很难看到车辆远处的道路情况，造成视距不良现象。

在视距不良路段，驾驶员的瞳孔面积变化与视距良好的路段的瞳孔面积变化，变化幅度大。

驾驶员在进入视距不良路段时，瞳孔面积逐渐变小，之后又逐渐上升，之后就是瞳孔面积大小变化不稳定。这是因为，驾驶员在进入视距不良路段时，由于还未进入弯道，道路比较缓和平稳，驾驶员的首先要缓和情绪，在100毫秒数据之后，驾驶员开始驶入弯道，驾驶员的瞳孔面积变大，缓和紧张情绪，由于道路前方视距不到100米，驾驶员不知道道路前方的道路情况，担心出现危险情况，所以驾驶员的瞳孔面积变化不稳定。

4 视距不良路段的注意事项

（1）视距不良路段山区道路上弯多且急，经常出现视线盲区，看不清对面有无来车。为此，驾驶人要集中注意力，观察和准确判断对面来车、路旁行人、非机动车和蓄力车等的动向，防止意外事故的发生。

（2）为使对面来车提前知道有车临近，应在进入弯道前及时鸣喇叭（夜间用断续灯光），并注意倾听对方是否有鸣喇叭的声音。喇叭不是可鸣可不鸣的，而是必须得鸣，其目的是引起对方车辆和行人的注意，使其在心理上和操作上都有所准备，以便采取相应措施。

（3）注意跟车不要过近，在山区公路上行车时，跟车距离应大于一般水平公路。上坡时前车与后车之基于虚拟现实条件下的山区双车道公路

5 结语

本文针对驾驶员在虚拟山区双车道公路行驶的眼动特性，以理论分析为指导，利用眼动仪、汽车驾驶模拟器等仪器设备，通过实验分析对山区双车道危险道路进行研究驾驶员的瞳孔面积变化、眨眼情况变化、驾驶速度的变化，对驾驶员的紧张情绪进行研究，并提出安全对策。

参考文献

[1] Mark Brackstone，Ben Waterson.Are We Looking Where We are Going An xploratory Examination of Eye Movement in High Speed Driving [C].Proc. of the83rd Transportation Research Board Annual Meeting，Washington（U.S.A）：2004.

[2] 郭海龙，基于行车安全性的山区高速公路合理路肩宽度研究，西安：长安大学汽车学院，2005.

[3] 杨少伟等编著，道路勘测设计第三版.

[4] 邵辉、王凯全，安全心理学，化学工业出版社.