104101字开题报告城市道路拥堵下驾驶员生理及换道特征的探讨
论文类型：开题报告
论文字数：104101字
论点：驾驶人,拥堵,交通
论文概述：
本文是在职博士研究生论文，城市道路交通拥堵状态界定及等级划分。区别于传统的分类方法，引入交通拥堵压力系数来表征城市道路的交通拥堵程度，为研究不同交通拥堵程度下驾驶人的视觉
论文正文：
第一章徐伦
道路交通拥堵不仅会导致驾驶员时间损失、社会资源浪费、城市环境污染等问题，还会增加驾驶员的心理和生理压力，从而导致驾驶员疲劳和焦虑，影响驾驶员的感知、判断和操作行为，导致行车安全性下降，甚至在极端情况下会造成道路交通事故。受驾驶员个体特征和驾驶环境等诸多因素的影响，交通拥堵导致的驾驶员生理和心理不适、不良驾驶行为和行车安全隐患等问题较为复杂。目前，国内外在这一领域已经开展了一些研究，但还处于起步阶段，还没有形成系统的理论体系和应用方法。本文旨在揭示道路交通拥堵对驾驶员视觉特征、生理特征和换道行为的影响，并从交通工程学、生理学、行为学和人机工程学的角度研究不同道路拥堵条件下驾驶员的生理反应和换道行为特征。从引入交通拥堵压力系数入手，提出了基于驾驶员感受的交通拥堵状态分类方法。根据实际调查数据，跨学科理论是关键，实际应用是目的。研究内容涵盖道路交通拥堵状况的表达、驾驶员视觉特征、心电图特征、换道行为、PSR模型等方面。研究结果客观地反映了城市道路交通拥堵对驾驶员人眼运动、生理和车道变换的不利影响。提出了一种及时预测高风险换道行为的方法(换道PSR模型)和危险换道行为预警技术，为评价城市道路交通拥堵对交通运行效率和安全的影响提供了新的视角，为城市制定严格的交通规划、设计和管理方案的紧迫性提供了理论支持。
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第2章基于驾驶员感受的交通拥堵分类
2.1交通拥堵的描述和定义
虽然交通拥堵是交通流的客观状态，但每个驾驶员对自己车辆的运动状态都有相对独立的期望，这种期望会随着行驶目的、行驶时间、行驶路线等因素的变化而变化。由于不同的驾驶员对车辆运动有不同的期望，客观参数描述的交通拥堵对驾驶员生理和行为的影响必然是不同的。为了揭示这种差异，道路交通拥堵的定义必须从驾驶员主观感受的角度提出，交通拥堵的主观感受必须通过统计方法与交通流的客观参数联系起来。这种主客观结合一方面可以反映驾驶员的真实感受，另一方面从理论上研究交通拥堵压力对驾驶员生理和车道变换特性的影响。
2.2交通流状态对驾驶员心理的影响
国内外专家从交通工程、系统工程等地方对城市道路交通拥堵的形成进行了深入探讨。此外，许多学者也从经济学的角度探讨了城市交通拥堵的形成机制，[18，19]。徐伟和贾原华[[149]运用博弈论中的哈定模型对汽车拥有量的增加和城市路网容量的不足进行了系统分析，认为城市道路交通拥堵的经济原因之一是城市道路资源的公共物品性质。谢建刚[[150]运用经济学和博弈论中的价格机制原理，建立了由交通管理部门和几辆私家车组成的城市交通拥堵博弈模型。通过模型求解，得出了内城区交通管理部门的最优收费率和每辆私家车的最优里程。贾子罗和宋守新[151]认为，城市交通拥堵的本质是“公共土地的悲剧”。构建了交通参与者出行方式选择的博弈模型和交通参与者争夺的博弈模型，并从交通参与者教育、交通法规处罚和公共交通建设等方面提出了相应的对策。总结现有的研究成果，可以引入经典的“公共土地悲剧”博弈论，从驾驶员博弈的角度揭示城市道路系统新建和改建道路交通拥堵的机理。
第3章拥挤条件下驾驶员特性的实验设计..............................25
3.1试验总体方案.............................25
3.2驾驶员特性的实验测量...............................................29
第4章拥堵中驾驶员的视觉特征................................35
4.1拥堵时驾驶员视觉特征指数..............................35
4.2拥堵时驾驶员的凝视特征.............................................37
第五章拥堵中驾驶员心电图……50
5.1驾驶员心电图............................50
5.2心率指数变化规则............................52
5.3心率变异性的变化规律(HRV)..........................................62
第七章拥堵路段驾驶员立交PSR模型
7.1驾驶员立交PSR模型分析
论文第五章和第六章分别研究了不同交通拥堵压力系数下驾驶员心电图指标和车道变化构成比的变化规律，即分别构建了“压力系数-心率平均值”和“压力系数-车道变化构成比”的关系模型，为本章PSR模型的构建奠定了基础。根据图7-1中驾驶员换道PSR模型和PSR模型的基本模型的定义，交通拥堵状态下的驾驶员PSR模型可以转换为“交通拥堵-心电图换道”的逻辑结构。具体而言，如图7-2所示，该结构清楚地表明，交通拥堵状态下驾驶员的换道行为是交通拥堵压力和驾驶员生理状态的综合效应，即交通拥堵压力系数和心率指数共同影响驾驶员换道的比例。驾驶员车道变换PSR模型的核心思想是“普和斯共同决定R”。在这一思想的指导下，解决交通拥堵条件下驾驶员的PSR模型，就是建立一个以“压力系数P和心率指数S”为输入，以“车道变换构成比R”为输出的理论模型。
7.2建立基于神经网络的通道切换PSR模型
输入输出数据标准化后，基于Matlab分析软件设计了神经网络模型的训练程序。将实际测量实验中采集的数据样本集导入到BP神经网络中进行训练，得到拥堵状态下驾驶员斜插式车道变换PSR模型的权重和阈值，分别如等式(7-2)至(7-5)所示。同时，模型训练后得到的状态参数如图7-5所示，模型回归参数的拟合优度如图7-6所示，模型训练的误差性能曲线如图7-7所示。从图7-7中误差性能曲线的变化可以看出，训练后设定的预期误差为0.0001，表明模型的精度满足要求。
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结论
在此基础上，设计了交通拥堵条件下驾驶员视觉、生理和行为特征的测试实验。基于实测数据，研究了交通拥堵时驾驶员的视觉特征、心电图特征和换道行为。构建了交通拥堵中驾驶员换道的PSR模型，量化了交通拥堵压力系数和心率均值对换道比例的综合影响，提出了危险换道行为的预警思想。论文主要开展了以下研究工作:
(1)城市道路交通拥堵状况的定义和分类。不同于传统的分类方法，引入交通拥堵压力系数来表征城市道路的交通拥堵程度，从驾驶员感知的角度将城市道路交通流量分为四个层次:通畅状态、轻度拥堵、中度拥堵和重度拥堵。基于实测数据，标定了不同交通状态下的压力系数分类阈值，为研究不同交通拥堵水平下驾驶员的视觉、生理和行为特征奠定了基础。
(2)驾驶员视觉、生理和行为特征的测量。根据交通顺畅和各种拥堵状态，设计实验测试方案，选择实验仪器和实验对象，测量拥堵状态下驾驶员的视觉(凝视、扫视、眨眼)特征、生理特征(心率、心率变异性)和车道变换构成比例数据，为研究拥堵状态下驾驶员的相关特征奠定数据基础。
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参考文献(省略)