有无信号条件下电动自行车过街眼动特性分析.pdf
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1、第 卷第期 年月武汉理工大学学报(交通科学与工程版)J o u r n a l o fWu h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y(T r a n s p o r t a t i o nS c i e n c e&E n g i n e e r i n g)V o l N o A u g 有无信号条件下电动自行车过街眼动特性分析陆妍琳潘义勇王心悦缪炫烨(南京林业大学汽车与交通工程学院南京 )摘要:文中明确信号设施对电动自行车骑行者的影响,使用眼动仪分别在有无信号过街两种条件下进行实验,对比分析骑行者的眼动差异实验结果表明:无信号条件下,骑行
2、者的注视区域分布更均匀、注视目标更集中为机动车和道路情况、单次注视时间较有信号条件减少 、视负荷程度更高,信号设施能减轻骑行者的视觉负荷相关结果为电动自行车安全过街和信号设施的组织优化提供视觉数据支撑关键词:交通工程;眼动特性;眼动仪;电动自行车;注视区域中图法分类号:U d o i:/j i s s n 收稿日期:第一作者:陆妍琳(),女,硕士生,主要研究领域为交通规划和交通安全通信作者:潘义勇(),男,博士,副教授,主要研究领域为交通管理与控制基金项目:国家自然科学基金青年基金项目()引言电动自行车过街是城市中必不可少的交通行为,但当前电动自行车骑行者的安全过街意识淡薄,相关的法规和管理措
3、施不够完善,导致电动自行车过街混乱、事故频发通过对比电动自行车骑行者在有无信号控制设施下过街的眼动行为的差异性,可以探究信号控制设施的实施效果,对实现电动自行车的安全过街具有重要的意义关于电动车过街,主要是从电动自行车骑行者的过街行为和对交叉口交通流影响的角度进行研究,评估电动自行车过街的风险行为和改进交叉口的交通流理论王涛等通过问卷调查,研究了电动自行车骑行关于不同性别、年龄等方面的风险行为张凡研究了普通电动车和外卖电动车的违规过街行为的区别 V l a k v e l d等研究了更快速度的电动自行车的交通冲突问题,得到冲突风险增加的几种情况杜氏欣建立了电动自行车在交叉口的微观行为模型董傲然
4、等 对电动自行车驾驶人的伤害严重程度影响因素进行分析,分别得到与电动自行车驾驶人的伤害严重程度显著相关的变量国内外研究中,关于非机动车骑行者的眼动研究受自行车本身的特点影响,主要地点为城市道路赵霞等研究了城市道路电动自行车骑行者在交通环境复杂区域的视觉特性变化规律V a n s t e e n k i s t e等研究了低等级自行车道对骑行者的眼动影响胡文斌等分析了自行车骑行者与机动车驾驶员在城市道路上的眼动特征差异高亮 通过研究城市平面交叉口自行车骑行者的视觉行为特征,建立了平交路口自行车骑行者视觉搜索模式评价模型杨志伟 从操作行为和视觉特性的角度,分析了分心行为对自行车骑行者行车安全的影响
5、以上非机动车骑行者的眼动研究,主要从道路设施、道路环境和骑行者个体的角度分析眼动行为的变化规律综上所述,国内外关于电动自行车的研究,没有考虑电动自行车在有无信号控制条件下区别,关于眼动特性的研究也很少针对电动自行车过街情形文中从有无信号控制条件出发,通过眼动仪进行实验,对比分析电动自行车过街的交通行为和眼动行为的差异性,根据输出指标对信号控制设施的实施效果进行评价实验方案实验分两项进行实验一为调研电动自行车过街的交通特性,分别调查有信号和无信号条件下电动自行车的过街行为,调查采用视频录像的方法,在信号周期内录制所有电动自行车的过街情况,筛选出调查所需要的样本,并根据筛选出的样本统计出年龄、性别
6、、过街速度以及等待时间等参数,分析电动自行车过街的差异性实验二是电动自行车过街的眼动特性研究,选择合适的受试者使用眼动仪,分别在有信号和无信号控制条件下进行实验,调查受试者的眼动情况实验仪器为皮尺、T o b i i G l a s s e s眼动仪、E r g o L A B数据分析软件为了防止实验时样本量过多干扰数据的采集,实验时间选取为晴天的工作日非高峰期(:),此时样本量足够且眼动仪的数据输出不会受太阳光的干扰在实验一中,实验对象选择为过街的 辆电动自行车,样本均匀的覆盖不同的性别和年龄段,以视频录像时间为准,在考虑年龄和性别要素的前提下,在相同分类中选择较早出现的对象,在实验对象中:
7、岁 人,岁 人,岁 人,三个年龄段实验人员的男女性别比例均为 不同性别的实验对象在思维方式和性格特点上会有区别,而不同年龄段的实验对象在 对交通规则 和信号灯的 理解上也会 有差异性实验二中,选择了 名实验对象,每位实验对象在实验路段骑行两次,实验所需结果取其均值,其中男性 名,女性 名,年龄分布为 岁 人,岁 人,岁人,岁以上人,矫正视力均为 以上,具有电动自行车良好的骑行经验表为电动自行车过街道路基本参数,有信号条件的实验地点选择为江苏省南京市玄武大道一处有信号路段,玄武大道为双向八车道;无信号实验地点为江苏省南京市板仓街的一处无信号路段,双向四车道,附近有小区和学校,交通量大,样本量比较
8、丰富,且两处路段都有机非分隔带,实验比较安全实验一通过视频录像,进行后期数据的统计与分类,统计了电动自行车过街的等待行为和过街速度实验二中使用者佩戴T o b i i G l a s s e s眼动仪在表电动自行车过街道路基本参数地点参数数据无信号控制路段过街长度/m 停止线与人行横道距离/m 有信号控制路段过街长度/m 停止线与人行横道距离/m绿灯信号配时/s黄灯信号配时/s 红灯信号配时/s 实验路段持续骑行 m通过两种条件下的路段,使用E r g o L A B数据分析软件得到每一时刻的骑行者眼动情况,对实验所得画面截取所需片段,获取骑行者的注视区域和热点图、注视时间、注视次数以及瞳孔变
9、化等参数本文使用的参数及其单位为:平均等待时间,s;平均过街速度,m/s;注视次数;注视时间,s;眨眼次数;瞳孔直径,mm交通特性 红灯条件下骑行者的等待行为 性别在红灯等待时发生抢红灯或闯红灯的行为中,男性的比例为 ,女性为 ;在红灯等待时发生手机的使用行为中,男性的比例为 ,女性为 这反映了男性急躁、女性更容易分心的性格特点 年龄在等红灯时发生抢红灯或闯红灯的行为中,岁 的 比 例 为 ,岁 为 ,岁的比例为 在等红灯时使 用 手 机 的 行 为 中,岁 的 比 例 为 ,岁为 ,岁的比例为 这反映了年龄较小的骑行者更遵守交通规则,年轻人的手机分心行为也最为严重 平均骑行速度 性别有信号控
10、制条件下,男性的骑行速度为 m/s,女性为 m/s;无信号控制条件下,男性的骑行速度为 m/s,女性为 m/s 年龄有信号控制条件下,岁骑行者的行驶速度为 m/s,岁骑行者的行驶速度为 m/s,岁骑行者的行驶速度为 m/s;无信号控制条件下,岁骑行者的行驶速度为 m/s,岁骑行者的行驶速度为 m/s,岁骑行者的行驶速度为 第期陆妍琳,等:有无信号条件下电动自行车过街眼动特性分析m/s 眼动特性分析 注视区域 水平方向注视区域有无信号控制条件下电动车过街骑行者的注视点水平区域分布见图将骑行者的注视区域根据骑行者视角的发散程度,将注视场景根据 和 分为左侧、中部和右侧区域,计算每个样本中各个区域所
11、占的百分比计算注视区域所占的百分比,见图图两种条件下电动自行过街注视点水平区域分布图电动自行车过街注视次数水平区域分布百分比由图可知:)有信号控制条件下,骑行者更为关注中部区域,其次为右侧区域,对左侧区域的关注较少,这也是受信号灯的影响,当过街为绿灯信号时,左侧的交通情况对电动自行车过街的影响不明显,骑行者的关注点会注重前方和右侧区域,而在骑行过街的过程中,骑行者也会更注重前方区域的道路和交通状况,对两侧区域的关注也会减少)无信号控制条件下,骑行者也更为关注中部区域,其次为左侧区域,当无信号灯时,骑行者需要对道路情况有全面的把握,因此当交通状况更复杂时,骑行者对道路的注视范围更广,对整体的骑行
12、外部条件关注度更高 垂直方向注视区域将电动自行车过街聚焦点垂直区域分为上侧、中部和下侧区域,见图计算每个样本中各个区域所占的百分比计算注视区域所占的百分比,见图图两种条件下电动自行车过街注视点垂直区域分布图电动自行车过街注视次数垂直区域分布百分比由图可知:)在有信号控制条件下,骑行者更为关注中部区域,其次为上侧区域,受信号灯的影响,当电动自行车过街时,骑行者在关注前方区域的路况时,也会随时关注信号灯的计时情况)在无信号控制条件下,骑行者也更为关注中部区域,其次为上侧区域,对下侧区域的关注度较低当无信号灯时,骑行者对道路的注视距离更广,除了注重前方过街处的非机动车道车辆,也会注意远方机动车道的实
13、时状况,而对距离较近的人行横道的关注度减少 注视目标电动车过街注视目标主要分为信号灯、机动车、非机动车、行人、道路、建筑物以及其他目标将每个样本的骑行者注视时间和注视次数数据进行统计,计算其均值,数据处理结果见表表骑行者对不同目标的注视次数和注视时间及其占比环境输出指标注视目标信号灯机动车非机动车行人道路建筑物其他无信号控制平均注视次数 占比/平均注视时间/s 占比/有信号控制平均注视次数 占比/平均注视时间/s 占比/武汉理工大学学报(交通科学与工程版)年第 卷表骑行者对各个目标平均单次注视时间单位:m s环境注视目标信号灯 机动车非机动车 行人道路 建筑物 其他无信号控制 信号控制 在有无
14、信号控制条件下,骑行者都对机动车这一目标比较关注在有、无信号控制条件下,骑行者对机动车状态的关注,平均注视时间占比分别为 、骑行者在关注机动车状态的同时,也在关注信号灯显示的等待时间,当信号灯倒计时至其预期时,骑行者会确认机动车的运行情况,若路段交通条件允许,骑行者容易产生违规过街的情况,因此信号灯也是骑行者判断能否过街的一个重要参考由表可知:骑行者骑行时,在有信号控制条件下对非机动车的平均注视时间和单次注视时间均高于无信号控制路段两种条件下,骑行者都对道路情况的关注程度相近,骑行者在无信号条件下对道路的单次注视时间略高于有信号路段,对行人的平均注视时间明显高于有信号路段,对路侧建筑物的单次注
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