基于matlab的隧道景觀仿真實驗分析研究

【摘?要】隧道段是高速公路的瓶頸，經(jīng)常成為高速公路事故的黑點路段這個隧道交通的特殊性使交通事故更接近駕駛心理這個隧道段駕駛心理變化過程及隧道環(huán)境對行車安全的影響分析駕駛心理已成為保證道路安全的關(guān)鍵背杠。根據(jù)實際測試數(shù)據(jù)資料，結(jié)合理論模型分析，確定了隧道段的心率曲線和心率與車速變化的關(guān)系，運用色彩理論，通過matlab進行趨勢面分析，為隧道環(huán)境分析和事故理論研究鋪平了道路。

【關(guān)鍵詞】隧道景觀;色彩;matlab;駕駛心理

引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國交通運輸業(yè)也走上了發(fā)展的道路。高速公路建設(shè)的日益繁榮給人們生活的方方面面帶來了便利，然而，全國高速公路公里數(shù)的迅速增加一方面滿足了人們的基本需求，另一方面，他在道路安全方面也有很多問題。中國過去15年的道路交通事故和事故也是逐年增加。從數(shù)字上可以看出，雖然根據(jù)以下數(shù)據(jù)受害者人數(shù)有所減少，但是，我國道路交通事故的數(shù)量仍然居高不下。顯然，中國的道路安全問題仍然十分嚴重，因此有必要從多個角度審視道路交通事故的原因。

1 隧道道路安全理論分析

1.1 含義

道路交通是一個由人、車、路和環(huán)境組成的復(fù)雜的動力系統(tǒng)。人、車輛、道路和環(huán)境作為系統(tǒng)的組成部分，單獨發(fā)揮作用，相互作用。在構(gòu)建具有特定功能的安全道路交通系統(tǒng)時，系統(tǒng)各要素相互依賴、相互作用，使系統(tǒng)的安全協(xié)調(diào)運行更加系統(tǒng)化。作為系統(tǒng)的任何組成部分，其作用的獨立性將被削弱，這將影響道路交通系統(tǒng)的運作。當(dāng)一個人在路上開車時，系統(tǒng)的狀態(tài)會隨著時間的推移和外部環(huán)境的變化而變化。系統(tǒng)的正常運行取決于各種因素的可靠性和協(xié)同性。如果這些因素具有較高的可靠性和良好的協(xié)同性，不僅可以提高交通效率，而且可以保證行車安全;反之，如果這些因素不平衡、相互沖突，很容易造成交通安全問題。在道路運輸系統(tǒng)中，人、車、路、環(huán)境是四個基本變量，“人”起主導(dǎo)作用。與其他變量相比，自主性更為重要更強壯。雖然驅(qū)動時，感覺器官接收來自系統(tǒng)元素的狀態(tài)信息。感知信息被評估和處理，做出決策。“道路”和“環(huán)境”是相對穩(wěn)定和不可控的客觀參數(shù)。

1.2 隧道景觀設(shè)施安全理論分析

環(huán)境因素分為外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境。隧道外部環(huán)境特別包括隧道附近區(qū)域、入口方位、隧道附近植被、隧道外路段縱橫向、氣候等。隧道內(nèi)部環(huán)境包括采光、通風(fēng)、噪聲、行車環(huán)境、交通狀況等因素。由于車輛性能對駕駛員安全性的影響，隧道外部環(huán)境對安全性的影響是不可忽視的。隧道入口方向通過影響隧道入口和出口的亮度，對道路安全產(chǎn)生重大影響。隧道出入口的光影差異。結(jié)論從駕駛員的生理和心理特點考慮，駕駛員在隧道出入口的生理和心理變化會對駕駛行為產(chǎn)生影響。如果司機進入隧道，他不能立即適應(yīng)。會更慢更本能的剎車。如果車輛在高速時突然減速，很容易失去平衡，從而導(dǎo)致“尾隨飛行”和“偏離”。在沒有剎車的情況下容易失去行駛方向，造成與隧道壁相撞或跟車追尾。

1.2 隧道景觀色彩理論分析

隧道隧道口景觀的顏色可分為兩種：一種是彩色的，另一種是無色的。有一個顏色系統(tǒng)：在隧道入口附近有一個由紅、橙、黃、綠、綠、藍和紫組成的顏色系統(tǒng)。從理論上講，這些差異是由于不同的波長后，各種顏色的純度和亮度可以共享a。這樣的多種顏色一起形成一個顏色系統(tǒng)。隧道入口處常見的顏色有黃色交通標志、白色交通標志、綠色植物等。顏色的變化是由色調(diào)、純度和亮度引起的。如果亮度是用黑白來表示的，它的高度可以由黑白的數(shù)目來決定。你的亮度越高，白色就越高。亮度越低，黑色含量越高。本文以洞口地區(qū)的綠色植物為研究對象，屬于色彩系統(tǒng)范疇。消色差系統(tǒng)：由黑、白、灰組成，主要在瀝青覆蓋層、交通標線、隧道入口處巖石等景觀元素上得到反映。改變公理系統(tǒng)只能用亮度來衡量。

2隧道景觀場景下的Matlab仿真實驗分析

2.1 數(shù)據(jù)獲取

在測試中，通過安裝在頭部的眼動測試儀和安裝在胸部的動態(tài)多通道生理測量儀實時采集駕駛員的生理、心理指標了。利用GPS和非接觸式五輪儀對試驗車輛進行變速同時記錄和存儲。

選擇用于實際車輛試驗的實際隧道：選擇一段適合于本課題的隧道進行測試，全長70公里因為施工時間短，本段隧道交通量不大，便于數(shù)據(jù)采集，如圖5.1所示，這個本路段隧道景觀為彩色，為實驗提供了足夠的數(shù)據(jù)。在實驗過程中，10名健康駕駛?cè)耍?名女性駕駛?cè)撕?名男性駕駛?cè)耍瑢嶒炃耙惶炀駹顟B(tài)良好有了。每天的實驗時間為9：00-18：00，車輛在隧道上保持安靜，并根據(jù)駕駛員的情況適當(dāng)休息。

2.2 采樣數(shù)據(jù)處理

根據(jù)采集到的行駛速度、駕駛員心率和隧道彩鋼，用MATLAB軟件繪制了三者的散點圖，這三個因素的分散點分布在同一水平面上，因此采用趨勢面分析的方法確定模型。最后，根據(jù)本課題創(chuàng)建的模型，結(jié)合測試的數(shù)據(jù)，利用MATLAB進行仿真分析。，隧道景觀的顏色值與駕駛員的心率呈負相關(guān);行駛速度與心率呈正相關(guān)，相關(guān)行駛速度的增加使心率逐漸增大，即駕駛員的心率加快，景觀色彩值越大，駕駛員心率值越低，駕駛員不易產(chǎn)生疲勞。此外，高色值灰色景觀的數(shù)據(jù)表明，駕駛員的心率值較高是的。是的可能的原因是，灰色的景觀色彩是由路邊的灰色水泥材料產(chǎn)生的，容易導(dǎo)致車道上出現(xiàn)心臟緊張和心率增加。

2.3 隧道景觀對駕駛心理結(jié)果分析

為了清楚地顯示隧道景觀值和行駛速度值變化時駕駛員心率的敏感性，繪制隧道景觀值和行駛速度變化時駕駛員心率的趨勢圖，將Y軸設(shè)為司機心率增量百分比，X軸分別為景觀色彩增量百分比和景觀色彩增量百分比，結(jié)果如下圖所示。

在景觀顏色值與行駛速度變化百分比相同的情況下，心率隨行駛速度的變化更為明顯，駕駛員心率值對隧道景觀顏色值的敏感性小于隧道行駛速度司機。司機意味著隨著植物顏色的增加，當(dāng)行駛速度增加時，心率的變化程度低于駕駛員心率的變化程度。

隧道景觀的色彩值越高，駕駛員的心率越低，駕駛員也不容易緊張和疲勞。設(shè)置隧道側(cè)時，盡量選擇景觀色彩大、黃綠色植物、藍色文字的植物和標志，以降低駕駛員在行駛中的平均值，使駕駛員不易緊張和疲勞，提高了行車安全性。雖然灰色景觀的顏色值很高，但駕駛員的心率值仍然很高，什么是灰色和街道灰色的結(jié)合泥料的顏色相似。這些景觀顏色的類型很容易導(dǎo)致駕駛員的心臟和心率緊張加速。試試為了防止他們在隧道只看到灰色的水泥建筑，并選擇景觀色彩大的植物，以配合灰色水泥結(jié)構(gòu)，如黃色和綠色植物。

3 總結(jié)

本文通過合法性心理評價，考察高速公路隧道景觀色彩對道路安全的影響，選取不同顏色、不同綠化條件的隧道入口照片，選取安全相關(guān)形容詞進行評價問卷調(diào)查創(chuàng)造。隧道入口提供了不同的綠色和綠化，隧道入口得分和安全性最高保證。連接隧道入口顏色與隧道結(jié)構(gòu)的相互作用模型駕駛員的心率和模型調(diào)整方法。并根據(jù)創(chuàng)建的模型進行測試，最后對測試的結(jié)果進行分析，得到結(jié)論。

作者簡介：

楊鑫，1995年8月，男，重慶北碚，漢，重慶交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，研究生在讀，交通運輸工程。

（作者單位：重慶交通大學(xué)交通運輸學(xué)院）