部分人車路繫統駕駛行為基本特性

第1章緒論/ 001

1.1道路安全水平與人的行為因素/ 001

1.2駕駛人基本特性/ 004

1.3駕駛行為分析與綠色駕駛/ 006

1.4人車協同駕駛與交互安全/ 007

參考文獻/ 009



第2章定義駕駛行為/ 012

2.1駕駛任務/ 012

2.1.1駕駛任務層級劃分方法/ 012

2.1.2主次副駕駛任務定義/ 014

2.2駕駛認知行為/ 016

2.2.1信息傳遞與駕駛行為形成/ 016

2.2.2信息感知與加工處理/ 018

2.2.3駕駛人認知狀態與情景意識/ 020

2.3駕駛失誤/ 022

2.3.1駕駛差錯與駕駛失誤/ 022

2.3.2基於駕駛失誤的事故致因/ 023

2.4危險駕駛行為/ 025

2.4.1分心駕駛/ 025

2.4.2不良情緒駕駛/ 027

參考文獻/ 029



第3章縱向駕駛行為分析/ 032

3.1縱向駕駛行為基本特性/ 032

3.1.1縱向運動安全特性分析/ 032

3.1.2跟馳駕駛行為特性/ 034

3.2跟馳行為模型/ 035

3.2.1刺激—反應模型/ 035

3.2.2安全距離模型/ 038

3.2.3優化速度模型/ 038

3.2.4智能駕駛模型/ 039

3.胞自動機模型/ 040

3.2.6心理—生理模型/ 042

3.2.7人工智能模型/ 043

3.3基於感知閾值的縱向駕駛行為模型/ 044

3.3.1基於相對速度的感知閾值分析/ 044

3.3.2減速時的跟馳模型/ 045

3.3.3加速時的跟馳模型/ 046

3.4人工勢能場跟馳模型/ 047

3.4.1人工勢能場的構建/ 047

3.4.2基於人工勢能場的跟馳模型/ 049

參考文獻/ 050



第4章橫向駕駛行為分析/ 053

4.1換道行為特性與模型分類/ 053

4.1.1換道行為過程/ 053

4.1.2換道模型分類/ 055

4.2換道行為模型/ 057

4.2.1Gipps換道模型及其發展模型/ 057

4.2.2離散選擇模型/ 059

4.2.3人工智能模型/ 061

4.胞自動機模型/ 063

4.3換道行為軌跡預測/ 065

4.3.1基於神經網絡的換道軌跡預測分析/ 065

4.3.2模型仿真與對比/ 066

4.4車道內橫向位置選擇行為/ 069

4.4.1車道線對橫向駕駛行為的影響/ 069

4.4.2不同車型橫向位置選擇/ 071

參考文獻/ 073



第二部分駕駛行為分析建模與安全支持

第5章險態駕駛行為特性分析與安全支持策略/ 075

5.1駕駛模擬實驗方案設計/ 075

5.1.1駕駛模擬平臺與險態場景設計/ 075

5.1.2險態駕駛場景設計/ 076

5.2險態駕駛行為特征參數/ 079

5.3不同險態場景下的駕駛行為特性分析/ 080

5.3.1機動車—摩托車衝突場景駕駛行為特性/ 080

5.3.2機動車—機動車衝突場景駕駛行為特性/ 082

5.4基於隱馬爾可夫模型的險態安全支持策略/ 084

5.4.1機動車—過街行人衝突場景駕駛行為特性分析/ 084

5.4.2機動車—過街行人衝突場景駕駛風格劃分/ 085

5.4.3基於隱馬爾可夫模型的險態安全支持策略/ 088

參考文獻/ 089



第6章弱勢道路使用者交通衝突中的駕駛行為分析/ 091

6.1機動車-行人交通衝突時空特性/ 091

6.2弱勢道路使用者交通衝突數據采集方法/ 093

6.3駕駛人避險決策分析/ 095

6.4駕駛人減速讓行行為分析/ 095

6.4.1減速度變化過程/ 096

6.4.2平均減速度/ 098

6.4.3減速度與其他衝突要素之間的關繫分析/ 098

6.5駕駛人加速避險行為分析/ 102

6.6衝突踫撞時間分析/ 102

6.7行人違章過街情況下駕駛行為分析/ 104

6.7.1減速度變化過程/ 104

6.7.2行人違章衝突情景下的踫撞時間分析/ 105

參考文獻/ 106



第7章平面交叉口駕駛場景劃分與任務分析/ 108

7.1平面交叉口駕駛場景劃分/ 108

7.1.1道路交通環境與駕駛場景/ 108

7.1.2交叉口交通環境劃分方法/ 109

7.1.3駕駛場景劃分方法/ 111

7.1.4交叉口駕駛場景劃分方法/ 113

7.2交叉口駕駛任務層級/ 114

7.3平面交叉口駕駛任務分析/ 114

7.3.1駕駛任務分析/ 114

7.3.2視覺任務分析/ 118

7.3.3交叉口駕駛任務負荷/ 121

參考文獻/ 122



第8章交叉口駕駛認知行為形成與負荷預測方法/ 124

8.1城市平面交叉口駕駛人視認行為特性/ 124

8.1.1仿真實驗場景設計/ 124

8.1.2駕駛人注視行為分析/ 125

8.1.3駕駛人瞳孔直徑/ 130

8.2駕駛人交叉口通行主觀認知/ 131

8.3駕駛人-運動行為特性/ 133

8.3.1不同交通環境視覺信息下的駕駛速度分析/ 133

8.3.2不同交通環境視覺信息下行車軌跡分析/ 134

8.4基於交通環境視覺信息量的駕駛負荷預測方法/ 136

8.4.1交通環境視覺信息分類/ 136

8.4.2道路信息量模型/ 137

8.4.3動態信息量模型/ 137

8.4.4意義性信息量模型/ 138

8.4.5景觀信息量模型/ 140

8.4.6基於神經網絡的駕駛負荷預測/ 141

參考文獻/ 144



第9章面向智能車載繫統的人車交互行為研究/ 146

9.1問卷調查方法/ 146

9.2駕駛人車載繫統使用偏好分析/ 147

9.2.1駕駛人車載繫統熟悉度調查/ 147

9.2.2智能車載繫統重要度評價/ 148

9.2.3智能車載繫統交互方式偏好/ 150

9.3車載繫統交互對駕駛安全的影響/ 151

9.3.1駕駛人遭遇危險場景分析/ 151

9.3.2危險場景下交互行為分布/ 152

9.3.3基於有序Logistic回歸的交互行為影響研究/ 153

9.4實車在途實驗/ 154

9.4.1實驗方案/ 154

9.4.2實驗數據采集/ 155

9.4.3基於車載繫統交互的駕駛人視覺行為分析/ 155

9.4.4基於車載繫統交互的駕駛行為分析/ 158

9.4.5結合駕駛人交互行為特性的人工勢能場跟馳模型/ 159

參考文獻/ 160

在人、車、路（環境）構成的復雜耦合繫統中，駕駛人是繫統安全、高效、綠色運行的核心要素。面對我國當前的混合交通環境，以及未來可能出現不同自動駕駛等級的智能汽車在道路上混行的情況，駕駛人這一要素對人車路繫統的影響更為復雜，而由駕駛人因引發的安全惡化效應亦將十分顯著，因此，針對駕駛行為分析方法及控制策略研究的需求十分迫切。

駕駛人不僅是人車路繫統的信息處理者和決策者，同時也是調節者和控制者，其行為特性、演化規律以及風險辨識的研究是目前交通安全領域的重點內容。盡管研究角度和起點不同，方法和手段各異，但目的卻是一致的，即通過駕駛行為內在機制與外部表現的識別來揭示行為本身對安全的影響程度，以期從根本上設計智能化的安全支持策略，並通過制定相應管理措施，達到實現車輛駕駛安全的目的。

本書從人車路繫統中的駕駛行為基本定義與特性入手，通過縱橫向駕駛行為模型對行車安全需求進行闡釋，運用靜態駕駛模擬、實車在途測試、用戶問卷訪談等主客觀實驗手段，對特定場景下的駕駛人認知、操縱，以及人機交互行為進行分析，提出保障智能汽車駕駛行為安全的支持方法。

本書共9章，其中第1、2、6、7章主要由蔣曉蓓撰寫，第3、4章主要由蔣曉蓓、郭宏偉撰寫，第5、9章主要由王武宏、李成剛撰寫，第8章主要由王武宏、王樂怡撰寫。全書由蔣曉蓓統稿。

本書的撰寫出版和書中涉及的研究項目得到了國家自然科學基金項目（51805034、51878045）、中德合作科研PPP項目（2015-組17）的支持。在編寫過程中也得到了國內多位交通科學和交通運輸領域專家教授的支持。北京理工大學機械與車輛學院研究生成前、劉澤、李成、王天翼、任澤恆、張浩東、侯單懿、郭佳雯、於文麟以及本科生李殊榮、李承禹、李睿豪、葉琦等參與了本書相關研究課題，在此一並表示感謝。

由於筆者學術累積和能力所限，書中尚存在不足之處，懇請廣大讀者批評指正。



著者

2020年3月於北京海澱