驾驶员处理交通信息安全距离模型

驾驶员处理交通信息的安全距离模型
【摘要】：交通信息是驾驶员操纵车辆的依据，分析驾驶员处理交通信息时间与行为结果间的关系，提出极限安全距离和理想安全距离概念。

利用车辆行驶和制动特性，结合驾驶员反应时间特点，分别建立极限安全距离和理想安全距离模型，量化了在实际行车过程中驾驶员对交通信息反应时间要求，明确了在一定车速下驾驶员处理交通信息的安全距离，理论计算结果在驾驶员的培训教育和驾驶适宜性检测中有一定的参考意义。

【关键词】：公路运输安全距离模型反应时间驾驶员交通信息
中图分类号： u 491. 3 文献标识码： a
0引言
随着中国经济的高速发展，机动车数量剧增，公安部有关部门负责人表示，我国正加快步入汽车社会，但全社会交通安全观念、交通文明意识严重滞后[1]，道路交通安全问题十分突出，给人们生命财产造成巨大损失，据公安部统计数据，2011年上半年，全国共接报道路交通事故1840998起，同比增加18502起，上升1%。

其中，涉及人员伤亡的道路交通事故91811
起，造成25864人死亡、106370人受伤，直接财产损失4.4亿元。

发生适应简易程序处理的道路交通事故1749187起，同比上升
1.7%[2]。

大量的统计调查证明，70%以上道路交通事故的发生与驾驶员直
接相关，驾驶员对交通信号的感知失误和反应及处理时间是导致交通事故的关键因素之一，这些事故通常是因为驾驶员在行车过程中对环境信号的选择性注意和处理时机不当造成的。

反应及处理时间对交通安全有着极重要的影响，13%的肇事由于驾驶员的心理活动功能低下、反应迟钝而造成的[3]，国外很多学者作了相关调查和研究也表明这一点[4][5]，研究和分析机动车驾驶员的交通特征与交通事故间的成因关系及其规律，可以确定驾驶员驾驶适宜性标准及其检测方法，科学控制主要引发交通事故的人的因素，达到有效地预防交通事故之目的[6]。

1、研究意义
道路交通是一个复杂的动态系统，驾驶员是系统的核心要素，道路环境交通信息是驾驶员操纵汽车的最主要依据。

交通信息的性质，存在和出现方式直接影响着驾驶员的判断决策和驾驶负荷。

不同特点的交通信息对驾驶员的反应时间要求是不一样的，实际行车过程中，驾驶员何时发现、如何处理对自己有威胁的交通信息才是最理想，这不仅和交通信息本身有很大关系，而且和车辆的一些性能、驾驶员本身处理信息的特点也有密切的联系。

因此，研究驾驶员处理交通信息的反应时间对驾驶员的驾驶适宜性检测，安全行车的培训教育都有着一定的意义。

2、驾驶员与交通系统环境信息的作用
在人—机—环构成的动态复杂交通系统中，驾驶员是操作者，是连接道路与车辆的中间纽带，驾驶员和车辆组成了一个人—机控制
系统，驾驶员操作的主要依据是车外道路交通环境，交通信息内容瞬息万变，驾驶员必须快速地分辨外界所传达的交通信号来指挥自己并对车辆做出正确的操作。

驾驶员与交通环境信息相互作用的过程可以概括为：
图1表示驾驶员由环境获得交通信息，经过感觉器官的感知、反应、判断和决策，然后传递到效果器（手、脚等运动器官），从而产生驾驶员操作行为，使得车辆有正确的响应，改变车辆的运动状态。

若有异常，则必须重新把此信息返回到给感觉器官进行修正，然后再传递到效果器，由效果器执行修正后的命令。

而在实际中，驾驶员的情绪、心理、身体条件等都会影响其判断和决策。

因此，对交通信号的认识和处理特性并不是线性的，是驾驶员与交通环境信息相互作用的一个结果[7]。

3、安全距离模型的建立过程
在行车过程中，存在着纷繁复杂、形态各异的交通信息，驾驶员需要保持高度的注意。

然而，有效的信息处理才是理想的。

对于某条具有风险性的交通信息，驾驶员的处理区域存在一个理想安全区域和极限安全区域，为了更进一步了解在一定车速下驾驶员处理交通信息时间与安全距离相互间的关系。

建立以下模型：
3.1基本模型：
建立模型的两个前提假设：
第一，驾驶员在发现交通信号的同时就采取制动措施。

第二，驾驶员在操作过程中没有失误或错误。

图2中，道路宽d，被测驾驶员的车速是v，车宽为d，交通信息p（可以是行人、非机动车或机动车等）移动速度为v0～v1，被测车车头离交通信息距离为s，则：
，
绝对安全条件：t>t0；
相对安全条件：假设ab区域是驾驶员发现信息的理想安全区域。

bc区域是能保持安全的极限区域，即驾驶员在b点发现信息就采取紧急措施，车辆能在c点停止（能避免危险发生）。

3.2 bc距离的计算：
bc区域是在交通信息p的作用下驾驶员能够保持安全的最后距离，即驾驶员在b点还能采取紧急措施来避免与信息p的碰撞。

若驾驶员在b点发现了信号并采取紧急措施，把b点称为安全极点，bc段称为极限安全距离。

制动全过程包括驾驶员看到信号后作出反应、制动系协调、持续制动和制动彻底放松四个阶段[7]。

以下公式中的经验值参考文献七[7]。

t1—驾驶员反应时间
影响驾驶员反应时间的因素很多，例如驾驶员的年龄、疲劳程度、技术水平、健康状况、心理特点、性格素质、道路和气候条件等，经验值为0.3～1.0s；
t2—制动滞后时间t21（经验值：0.3～0.6s）+ 制动力增长时间时间t22（经验值：0.15～0.9s） + 持续制动时间t23 + 制动放
松时间t24（不超过0.3秒）。

驾驶员在b点发现信号并采取制动，在驾驶员反应时间和制动滞后时间内，车辆的行驶速度仍然是v，车辆驶过的距离为：从汽车应具有的制动能力来说，紧急制动时，汽车的最大减速度一般为7.5～8m/s2 ，普通制动时，汽车的最大减速度3～4m/s2 。

但在实际使用制动时，除紧急情况外，通常不应使制动减速度大于1.5～2.5m/s2。

以上速度取值区间参考文献七[7]。

在bc区域内，驾驶员要避免危险，就必须采取紧急制动，因此计算时最大制动减速度是8m/s2，再把各阶段时间经验值带入到式6中可得：
式中各符号的意义同上。

上式表达了bc段与车辆行驶速度的关系，实际行车过程中，bc 是驾驶员解除危险的最后时间段距离。

3.3 ab距离的计算：
ab段对驾驶员是一个友好的区域，在该区域内，驾驶员可以选择合理的措施避免与交通信息p碰撞。

假设驾驶员在a点发现信号，则ab段采取的是相应合理措施，则称a点为理想安全点，ab段称为理想安全距离。

基于上述bc段的计算，为了把ab段定量化，在a点到b点距离内驾驶员有足够的时间判断、决策和操作，假设驾驶员在a点发现信号且采取了理想合理地措施，并没有操作失误或错误，则汽车驶过的距离为：
式中各符号的意义同上。

ab区域是驾驶员发现交通信息后能比较理想地去处理的一个区域，实际行车中也是大多数驾驶员会采取措施保持安全的区域。

3.4模型说明
以上两个模型分别表达了风险交通信息对于驾驶员的处理时间要求，确定车速的情况下，就可以从理论上计算极限安全距离和理想安全距离，模型很好地解释了在交通系统中驾驶员与信息之间的存在的机理。

4、结论
文章通过查阅文献，分析了驾驶员处理交通信息时间对行车安全的影响，结合驾驶员信息处理特点和车辆行驶特性，提出了极限安全距离和理想安全距离的概念并进行了量化处理。

通过上述的两个模型，车速一定的情况下可以计算驾驶员发现及处理交通信号的极限安全距离和理想安全距离。

计算结果可以为驾驶员的培训教育和驾驶适宜性检测提供参考依据。

文中分析没有包括一些异常的交通信息，即驾驶员完全无法预测并且基本没有时间处理的信息（如：货物洒落、自然灾害等），实际中，对驾驶员有威胁的交通信息可能会有很多，甚至会转移，建模过程没有考虑各类交通信息之间的相互作用后果，有待在以后进一步研究。

参考文献：
[1] 中国交通技术网.资料文库.交通统计，（2013-1-31）
[2013-3-10].
[2] 公安部交通管理局网站.统计信息，（2011-10-31）
[2013-3-10].
[3] 王武宏.汽车驾驶员行为模式及其心理因素对可靠性的影响[j].汽车技术，1994，11（1）：13-18.
[4] ana fernandes， jose neves. an approach to accidents modeling based on compounds road environments [j]. accident analysis & prevention， 2013， 53（1）：39–45
[5] bahar ？za， türker ？zkan. an investigation of professional drivers： organizational safety climate， driver behaviours and performance[j]. transportation research part f： traffic psychology and behaviour， 2013，16（2）：81–91
[6] 赵瑞岭·道路交通事故分析处理与预防[m]·天津：天津科学技术出版社，2002.
[7] 过秀成·道路交通安全学[m]·南京：东南大学出版设，2011.。