驾驶动作对安全的影响中文版.docx

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驾驶动作对安全的影响中文版

驾驶动作在行动过程中带来的影响

TakafumiAsao1,KentaroKotani1,KenHorii1

机械工程，工程科学学院、关西大学、日本大阪

文摘

司机开车时各种额外的行为,不属于操作车辆真确行为,因为例,吃,喝,按几个按钮,在汽车音响系统换光盘。

这些动作会引起交通事故,因为他们能分散驾驶员的视觉和决策。

而且司机的驾驶姿势对驾驶影响最为严重。

因此,我们关注在开车时的各种行为。

在本文中,我们调查了驾驶技能,达到真确驾驶的一个简化驾驶模拟器。

此外,我们研究了影响驾驶的附加行为对机动车驱动性能的影响和模型驱动车辆的参数。

关键词:

驾驶姿势;转向机动性;驱动模型

1、介绍

一个广泛应用的驱动系统正在随着一些操作设备的增加而增加。

在驾驶过程中,我们有各种各样的动作,例如,我们寻找一些按钮的位置并去操作他们。

这些动作分散人驾驶注意力。

一个开车的人需要重复认知、决策、和操作。

如果对工作负载有一定的认知,这决定司机认知能力,司机的操作变就会变得不是很合适,他们分散司机驾驶注意力。

如果工作负载比较高比现在规定的限制司机负载,交通事故可能由人为驾驶的错误操作而引发。

工作负载,可能影响司机驾驶注意力，现将其分三类如下：

1）视觉工作负载,2）精神工作负载,和3）执行工作负载。

视觉的工作负载是由于视觉搜索。

心理工作负载是心理工作引起思考而带来的负载。

执行工作负载是由于执行任何驾驶操作在一辆汽车而带来的负载。

当司机想按一些按钮,他们看看按钮并考虑如何操作设备,包含了视觉和心理的工作负载。

然后再去按这些按钮。

执行工作负载对驾驶员驾驶行为有很重要的影响,因为执行工作负载可能会导致曾加视觉和心理的工作负载。

虽然火车、飞机和轮船由专业运营商运营,但是汽车是由普通人驾驶。

这个普通的司机可能有意外危险的动作在开车的时候,例如,选择一个光盘（CD）在汽车音响系统仪表板换下另一个CD光盘。

在这种情况下,首先,司机确认CD的仪表板的位置从而增加视觉的工作负载。

第二,他们必须选择一个他们想听的CD就会增加心理工作负载,。

最后,他们在换光盘时就会改变他们的驾驶姿势从而增加执行工作负载。

因此有必要教育司机做这样的动作是带来的风险,以及真确使用该系统减少执行工作负载。

几个研究表明舒适的驾驶姿势受真确的操作性和坐姿的影响。

然而驾驶性能和驾驶姿态的调查没有根据。

因此,在之前的研究中,驾驶行为影响执行工作负载。

因此,执行工作负载的条件比视觉和执行工作负载更有危险性。

在本文中,我们集中讲述了执行工作负载的影响,阐明司机在驾驶姿势的行为。

这个使用驾驶模拟器（DS）在紧急驾驶进行的。

此外,我们通过使用一个驱动程序模型分析了驾驶行为对驾驶安全的影响。

描述驾驶行为的驱动模型,对模型的参数进行定量的评价从而得到自己要想的结果。

2、驾驶模拟器

在这项研究中,驾驶模拟器（DS）被用于实践实验。

DS是由一台电脑,一个显示器,一个方向盘组成如图1所示。

这个方向盘是用于控制高性能跑车方向盘，具有先进的力接收器。

图1:

驾驶模拟器的概述

作为马上变得让人认不出是竞赛游戏,用于大角度转向的转向轮一般比较小。

同时,加速器和刹车踏板也被重新设置。

19英寸液晶显示器被放置在只有900毫米视距的司机面前。

图中的驾驶场景由司机的操作而变化的，是通过使用C/C++语言库程序编写的。

2.1车辆模型

一个汽车模型在DS中的计算是相当于两个车轮模型的，如图2所示。

车辆模型有两个简单的自由度,这是一个侧面运动和偏航旋转,如下所示

变量y是一个横向位置ψ是偏航码角度在车辆在地面坐标系统当中。

恒定的M和I分别表示车辆质量和偏航惯性矩在簧载质量中。

恒定的Lf和Lr表示纵向距离和重心到前后轮轴的簧载质量。

这个常数Ff和Fr是前方和后方轴结合侧面的左轮胎和右轮胎的侧向力如下;

变量δ表示驱动转向角可直接输入。

这个常数Cf和Cr对驱动前面和后面轮胎有阻碍作用，这意味着轮胎和地面之间的刚度发生变化。

V是汽车速度为定值。

在实验中,规格的车辆模型确定如表1所示,它是调整同样类型小轿车的。

在表1中,舵机比率比率除以方向盘转向角角。

这个比率是比平常值小,因为最大方向盘角太小。

图2：

两车模型

表1:

规范的车辆模型

3驱动模型

从课程前面观点得知，司机对模型的转向操作是假定为减少偏差的,在下面表情图3所示。

一个机动模型由一个增益k的传递函数模型可以表示，其方程如下所示;

哪里

变量y和ψ分别表示汽车横向位置和偏航角。

变量是侧方位停车的课程目标。

恒值V意味着车辆的速度。

T表示起始时间。

司机的做法是从起始点开始在驾驶舱控制车辆。

一个起始点定义为点位距离,表示为V*T,。

如果驾驶员操纵模型是简单的方程,这样就更容易估计参数K和T从实验数据中并考虑得出结果在一个复杂模型环境当中。

作为整体,司机车辆闭环模型如图4所示。

如果司机驾驶完成任务,变量K,T变化相对就不会完成任务。

图3驾驶模型遇障示意图

图4驾驶模型遇障示意图

4、实验紧急躲避

4.1达到任务

有六个目标可以完成的任务,如下所示图5。

PS1的目标,PS2和PS3,指示为侧目标,在左边的是一个司机的身体。

这个位置前面的目标,表示为,PF3PF1PF2在图中,也是300毫米前面的侧的目标。

所有目标的高度被设置为820毫米从地板上算起。

在实验中,司机抓住顶部的三脚架站在图6所示位置。

然后他们操作方向盘并保持他们的姿势即完成任务。

作为控制任务的条件,两个没有完成任务的进行了下一个测试,即单手和双手驾驶。

4.2驾驶条件

驾驶条件是驾驶员通过掌控方向盘跟车行驶和紧急躲避的的行为。

图7显示驾驶条件。

如果实验开始,主题的汽车以40公里/小时的速度向前跑15米的距离。

司机只操作方向盘。

如果驾驶的汽车从开始位置开始运行通过一行100米的距离,车在一个随机的距离0米和200米的线a之后突然减速,在线之后10米处有汽车的地方开始减速。

然后司机必须避免前面的车的转向操作。

最后,司机连续运行150米从线b后面的线开始算起作为一个评判标准。

图5驾驶示意图

图6操作步骤

图7驾驶条件

4.3实验过程

1）司机到达他们左手的目标后,然后保持自己的驾驶姿态。

2）开始司机跟随一辆汽车沿着一条长直路行驶。

头距离前车15米,两辆车的车速都被设置为40公里/小时。

司机只跟着前面的车行驶，只操作方向盘，不采取制动踏板和其它操作。

3）前面的车突然减速，加速度为0.6*9.8m/s2经过随机给的一段时间。

然后司使用操舵将车偏离前进正确方向。

这时,司机改变了正常驾驶姿势。

4）司机跑驾驶车沿着直路行驶50米。

5）达到设置的另一个目标后返回。

一组实验包含6个目标和两个控制条件。

总共有5组实验对于每个实验都有六个大学生参与。

4.4结果

图8显示了每个实验中通过不同的目标时的平均转向角度。

在实验中的转向角度的控制条件和图中所示的一样。

根据图示,当目标位置变得远离司机时振幅的转向角度会变得很大。

此外,当司机改变车道或到达目标时过度转弯被发现后是不算成绩的。

这意大角度的转弯在实验过程中是不接受的。

图9和10显示在达到目标PF3点前面但没有完成任务时利萨的操舵轮偏航率。

这些数据每一行显示了五个试验每个动作的的平均实验值。

这些利萨数据看上去像一个椭圆表示将车辆的各方面性能。

如果性能不达标,利萨的形状会变得又厚又长。

主要轴利萨数据在图10中是超过图9的。

在其他的李萨如图中表示了其他的测试据,主要表示了轴到目标位置的距离，这意味着转向角会变的更小。

图8:

转向角度的紧急回避

图9:

利萨的偏航率和转向角为单独的驾驶不能达到任务。

图10:

达到的目标点PF3面前利萨的偏航率和转向角为。

5、参数驱动模型

5.1估计司机驾驶模型参数

作为一个帮助四级驾驶行为理解,参数K和T的驱动程序模型优化估计为以下方程式;

5.2结果的估计

te表示结束实验时的时间。

参数被估计为最小二进制乘法。

图11显示了在所有科目中增益K在达到目标时每个动作的平均值。

增益K成为司机到目标距离的最大根据，其顺序,PS1,PS2,PS3或PF3，PF2，PF1。

他们是没办法相互比较的。

此外,值K的目标的比交前面这些方面的目标。

如果一个手臂有被拉伸的姿势,刚度刚好一个末端执行器体现出来,这是一个手在这种情况下,

改变姿势时相互比交,没有拉伸[10][11]。

如果刚度很小,司机就可以迅速移动他们的手。

因此,K成为目标的距离的最大根据。

对于硬件D来说，K的增益要比其他的大。

因此,体格受试者作为一个因果分析现象的证明者。

表2显示了上肢长度和身体质量指数（BMI）为每个不同结果。

上肢长度和BMI在所有科目中是最大的。

因此,增益K的主题D最大,由于他的手臂的长度刚度为主题的D是最大的。

图11总体任务完成情况图

图12显示参数K和T之间的关系.增益K和T在大型目标中的预览为PS1,PS2,PS3,或者,PF3PF2PF1,。

这增益的趋势是根据目标右臂的位置而扩展的。

此外,视野变小了,增益提高车辆的横向速度就变小了。

换句话说,司机不得不控制他们的视野倍根据这个姿势。

正确的姿态对前面的目标是更多的手臂扩展空间。

总之,得出结论，司机驾驶是手臂的额外动作会影响驾驶的安全性。

6、结论

本文研究了在使用驾驶模拟器时紧急回避与达到目的各种动作指标。

此外驱动模型估计的参数帮助分析了驾驶过程中的各个细节。

作为结果,它证明如下;

1）转向角成为驾驶姿势的最大变化因素。

2）根据伸展臂的程度，驱动程序模型获得了最大的实验数据。

此外,侧面景物会比正面景物变的更快。

3）预览时间会随着到达目的地的距离的变小而变小。

这种驾驶行为是不安全在到达目的地的过程当中。

特别是在到达目标时的大角度转向。

为了避免司机驾驶过程中发生危险，因此对他们进行真确的教育是很有必要的。

表2:

体格的主题

图12参数K和T之间的关系

为未来的工作,必须研究驾驶达目的地的各种驾驶技能。

此外,司机必须在模拟器中通过实际的训练。

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