薛晴婉 徐嘉偉 閆學(xué)東 向 往 李穎宏 杜志剛

（1.北方工業(yè)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院 北京 100144；2.北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院 北京 100044；3.長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院 長沙 410015；4.武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢 430070）

0 引 言

不利天氣對駕駛?cè)笋{駛行為的負(fù)面影響是造成交通擁堵和事故發(fā)生的主要原因之一，有資料顯示，在我國，不利天氣條件下發(fā)生的事故占高速公路事故總數(shù)的53%，造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[1]。尤其是在能見度較低時，如夜晚、霧天等環(huán)境駕駛?cè)诵枰鸟{駛信息主要由視覺感知獲取，而霧霾、夜晚等低能見度條件會對駕駛?cè)说囊曈X感知能力造成干擾[2]，且隨著能見度的降低，注視點更為集中，對周圍道路環(huán)境的觀察能力下降，導(dǎo)致行車危險程度增加[3]，對車輛間距離的保持、車速的控制和反應(yīng)時間均會造成一定影響。研究表明，200 m能見度以下，駕駛?cè)说母囬g距會變短[4]，車輛的平均車速明顯降低[5]。Hawkins等[6]發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)嗽谀芤姸葹?50 m時的車頭間距顯著大于晴天，而當(dāng)能見度低于150 m時，則會保持較近的車頭間距。戢曉峰等[7]指出駕駛?cè)嗽诘湍芤姸认聲扇「〉男旭偹俣?，從而會使道路的通行能力下降。霧霾等低能見度環(huán)境還會使駕駛?cè)藢ν话l(fā)情況的應(yīng)激反應(yīng)能力變差[8]，導(dǎo)致更長的反應(yīng)時間[9]。低能見度環(huán)境下，駕駛?cè)说臋M向車輛操控能力也會受到影響。李曉夢等[10]利用駕駛模擬器探究霧天對駕駛?cè)送ㄟ^直角彎和S形連續(xù)彎道的影響，結(jié)果表明隨著能見度的降低，駕駛?cè)嗽趶澋捞庱偝鰪澋赖谋壤@著增大。陳秀鋒等[11]將直道下的能見度進(jìn)行分級，發(fā)現(xiàn)在500～30 m的能見度變化中，以80 m為界限，駕駛?cè)说能嚨辣３帜芰ο仍黾雍蠼档汀ｌF天對駕駛?cè)说母兄斐筛蓴_，增大了駕駛?cè)诵睦?、生理?fù)荷，而較高的生理、心理負(fù)荷影響了駕駛?cè)藢囕v橫向位置的感知，使得車輛行駛的平穩(wěn)性降低[12]。

除此之外，在霧天等低能見度條件下，駕駛?cè)说男詣e及駕駛經(jīng)驗也會對駕駛行為產(chǎn)生顯著影響[13]。陳秀鋒等[14]將S型實驗路段分為直線段、過渡段和曲線段，發(fā)現(xiàn)霧天對全階段駕駛?cè)塑囕v操控能力均有顯著影響，男性駕駛?cè)耸艿降挠绊懶∮谂择{駛?cè)耍谂择{駛?cè)酥?，非職業(yè)女性駕駛?cè)耸艿降挠绊懽畲蟆ueller等[15]發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗豐富的駕駛?cè)嗽谇缣煜碌乃俣缺刃率挚?，在霧天下雖然速度相近，但經(jīng)驗豐富的駕駛?cè)藢Νh(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)，能更好的控制車輛，同時經(jīng)驗豐富的駕駛?cè)藭龀鱿鄳?yīng)的補(bǔ)償行為，如降低車速、增大跟車間距來彌補(bǔ)低能見度所造成的影響[16]。

綜上所述，以往的研究主要探究霧天等能見度較低的環(huán)境對駕駛?cè)烁Y行為的影響，盡管之前的研究從不同角度分析了霧天對駕駛?cè)塑囕v操控行為所帶來的負(fù)面影響，但以往的研究中主要集中在天氣對車輛操控行為的影響，而忽略了駕駛?cè)艘蛩睾吞鞖獾南嗷プ饔脤π袨榈挠绊懀怀酥?，所針對的跟馳行為較為單一，如有的僅分析對車距保持、車速保持和應(yīng)激等行為的影響，而忽視車輛操縱行為之間的相互作用及這些行為與追尾風(fēng)險的作用關(guān)系。在上述研究的基礎(chǔ)上，筆者試圖探究：①天氣、天氣與其他因素的交互作用對駕駛?cè)烁Y行為的影響；②駕駛?cè)烁嚰氨茏策^程中行為與行為之間的相互作用；③駕駛?cè)说能囕v操縱行為與追尾碰撞風(fēng)險間的作用關(guān)系。

隨著駕駛模擬器技術(shù)高速發(fā)展，在車輛駕駛研究相關(guān)的領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，與在真實駕駛環(huán)境中的車輛駕駛試驗相比，模擬駕駛可以在沒有安全風(fēng)險的前提下增加試驗的可操作性和可重復(fù)性。但試驗人員身處駕駛模擬艙內(nèi)比在實車道路環(huán)境中更有安全感，容易產(chǎn)生冒險心理，或多或少會對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，且固定底座的駕駛模擬器無法為試驗人員提供真實的駕駛受力和駕駛環(huán)境，盡管如此，駕駛模擬器在很大程度上能夠?qū)崿F(xiàn)對實際環(huán)境的仿真模擬，為研究者們廣泛使用。馮笑凡[17]利用駕駛模擬實驗評估車路協(xié)同霧預(yù)警系統(tǒng)對駕駛?cè)艘曈X特性的影響。黃星[18]通過駕駛模擬實驗建立了高速公路霧天能見度不同條件下基于多因素的動態(tài)限速模型,并給出了設(shè)計速度80 km/h的高速公路的限速建議值。以上研究驗證了通過駕駛模擬試驗進(jìn)行不利天氣條件研究的可行性。

因此，通過搭建晴天和霧天環(huán)境下的模擬跟車道路場景，綜合考慮駕駛?cè)私?jīng)驗以及車速因素，開展駕駛模擬試驗。通過將數(shù)據(jù)分為正常跟車階段和追尾避撞階段，對駕駛?cè)塑囕v操縱行為變量進(jìn)行提取，以探究霧天、霧天和其他因素的交互作用對跟馳階段車輛橫向、縱向操縱行為以及避撞過程中所采取的避撞行為的影響。并在此基礎(chǔ)之上，建立跟馳階段和避撞階段駕駛行為的關(guān)聯(lián)分析，通過二元Logistics回歸模型，建立自上而下的追尾風(fēng)險模型，以進(jìn)一步探究霧天對駕駛行為和追尾風(fēng)險的內(nèi)在作用機(jī)制。

1 駕駛模擬試驗方案

1.1 試驗設(shè)備

試驗設(shè)備為北京交通大學(xué)駕駛模擬系統(tǒng)，見圖1。該系統(tǒng)是由美國Real Time公司研發(fā)生產(chǎn)的同時具備仿真環(huán)境搭建與駕駛?cè)塑囕v操縱行為數(shù)據(jù)采集和檢測的高仿真駕駛模擬設(shè)備。該駕駛模擬系統(tǒng)的車身采用福特福克斯真車，車內(nèi)結(jié)構(gòu)與實車一致；同時具有單自由度車輛動感平臺及環(huán)境噪聲和震動模擬系統(tǒng)。車身周圍為6塊顯示幕的300°環(huán)視野和150°后視野模擬顯示系統(tǒng)。設(shè)備內(nèi)置的Sim Vista軟件和Sim Creator軟件可以實現(xiàn)駕駛場景開發(fā)設(shè)計和場景控制運行。該設(shè)備的采樣頻率為60 Hz，可以實現(xiàn)車輛位置、速度、制動踏板/加速踏板角度等車輛運行信息的實時采集。

1.2 試驗場景設(shè)計

本試驗為跟車駕駛模擬試驗，道路全長6 800 m，限速60 km/h，試驗道路為雙向2車道。圖2為道路場景示意圖，主車從起點處出發(fā)，前車停在道路中心，當(dāng)主車行駛至前車后100 m時，前車以0.5 m/s2的加速度加速到設(shè)定速度。為避免駕駛?cè)说膶W(xué)習(xí)效應(yīng)，本試驗中設(shè)計3種前車運行速度（60/50/40 km/h）和2種前車減速度（4/6 m/s2），每次減速的前車運行速度及減速度順序隨機(jī)出現(xiàn)。為探究不利天氣對駕駛員跟馳行為和避撞行為的影響，本試驗設(shè)計了2種天氣環(huán)境，包括晴天和能見度為50 m的霧天環(huán)境，見圖3，因此每個被試需要完成2×6個減速避撞過程。同時此次試驗路段為平直路段和彎道相結(jié)合的形式，且為了避免彎道本身對駕駛?cè)瞬僮餍袨榈挠绊?，所有減速點均設(shè)置在平直道路上，且減速點距離進(jìn)入/駛出彎道至少1 min，以確保駕駛?cè)舜藭r處于穩(wěn)定跟車狀態(tài)。同時，為了增加模擬場景的真實性，正式試驗過程中，對向車道會隨機(jī)出現(xiàn)社會車輛，但對試驗方向車輛無影響。

圖2 基本試驗道路場景示意圖Fig.2 Basic road design of the simulation

圖3 晴天和霧天下的道路場景Fig.3 Simulation road under clear and foggy conditions

1.3 被試人員及試驗流程

試驗共在社會招募試驗人員40人，最終37人完成全部試驗場景，其中男性職業(yè)駕駛?cè)?名，男性非職業(yè)駕駛?cè)?0名，女性職業(yè)駕駛?cè)?名，女性非職業(yè)駕駛?cè)?0名，年齡分布在30～48歲（平均年齡為37.35歲，標(biāo)準(zhǔn)差為5.11歲）。所有駕駛?cè)司钟杏行я{照，實際駕齡超過1年，累計駕駛里程30 000 km以上，視力或矯正視力良好，且正式試驗開始前48 h內(nèi)無熬夜、酗酒等其他可能影響正常駕駛的不良習(xí)慣。被試者到達(dá)試驗地點后，按照以下流程完成駕駛模擬試驗。

1）試驗事項告知，被試者簽訂試驗知情同意書。

2）被試者進(jìn)行至少5 min的適應(yīng)性駕駛練習(xí)，包括加速踏板、制動踏板、轉(zhuǎn)向盤等基本操作的適應(yīng)性訓(xùn)練。如無任何不適情況，該被試可參與正式實驗。

3）填寫基本信息表：姓名、年齡、實際駕齡、職業(yè)、駕駛里程等。

4）工作人員介紹試驗內(nèi)容及要求，并告知試驗過程中有任何不適可隨時退出。

5）正式試驗開始，每名被試均需經(jīng)歷晴天和霧天2個場景，每個場景約9 min，試驗場景間休息至少3 min。

6）完成試驗后問卷填寫，支付被試者相應(yīng)酬勞。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗中每名被試者均需經(jīng)歷晴天和霧天場景下的各6次避撞過程。為探索霧天環(huán)境下駕駛?cè)说能囕v操縱行為特性，每次減速避撞都相應(yīng)分為2個階段，即前車減速發(fā)生前的勻速跟馳階段（試驗中取前車減速前3 s）及前車減速后的追尾避撞階段。同時，從駕駛?cè)藱M向車輛操縱行為與縱向車輛操縱行為這2個方面，提取相應(yīng)關(guān)鍵指標(biāo)變量進(jìn)行分析。跟馳階段選取車道偏移標(biāo)準(zhǔn)差、平均橫向加速度和減速時刻車頭時距來表征駕駛?cè)嗽诟囘^程中的車輛操控能力。避撞階段選取減速反應(yīng)時間、平均減速度和最小車頭時距來表征駕駛?cè)嗽谇败囘\行狀態(tài)突然改變后，面對緊急情況時的應(yīng)對措施及相應(yīng)車輛操控能力，各變量定義見圖4，其中車道偏移標(biāo)準(zhǔn)差能反映駕駛?cè)塑嚨辣３值姆€(wěn)定性和駕駛操控能力，車道偏移標(biāo)準(zhǔn)差越小說明保持的越穩(wěn)定；平均橫向加速度反映了前車開始減速前3 s內(nèi)橫向速度變化的快慢和方向；車頭時距指的是主車與前車通過同一位置的時間間隔，可以在一定程度上度量潛在風(fēng)險；平均減速度反應(yīng)車輛采取制動措施力度的強(qiáng)弱程度；最小車頭時距反映駕駛?cè)四軌虬踩S持的最小距離和危險程度，越小說明越危險。圖4中具體的變量解釋及符號表示見表1。

圖4 變量定義示意圖Fig.4 Illustration of variable definitions

表1 變量定義及符號描述Tab.1 Variable definitions and symbolic descriptions

本次試驗中共截取444段減速避撞數(shù)據(jù)，按照2車間距小于100 m，減速反應(yīng)時間在0.5～5 s為有效跟馳判斷條件對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，最終共獲得368段有效數(shù)據(jù)。為了探究駕駛?cè)嗽诓焕鞖庖蛩叵碌能囕v控制行為特性，同時結(jié)合駕駛?cè)诵詣e及職業(yè)特點，采用方差分析，混合效應(yīng)模型，分別對駕駛?cè)说母Y階段和避撞階段進(jìn)行分析，探討天氣因素及駕駛?cè)俗陨硖攸c對車輛操縱行為影響的交互作用。同時，結(jié)合二元Logistics回歸，對天氣因素和行為變量與追尾風(fēng)險的作用關(guān)系進(jìn)行說明。

2 跟馳階段行為特性分析

以天氣因素為自變量，分別對跟馳階段各變量進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。從表2中可以看出，SDLP（F=4.388，p=0.037）和THW B（F=19.921，p＜0.001）在晴天和霧天環(huán)境下具有顯著差異，而AVELA（F=0.138，p=0.710）在晴天和霧天環(huán)境下差異并不顯著。

2.1 車道偏移標(biāo)準(zhǔn)差

見表2，霧天環(huán)境下駕駛?cè)说能嚨榔茦?biāo)準(zhǔn)差較大，該結(jié)果表明霧天條件下駕駛?cè)烁y保持車道的穩(wěn)定性，這與張弛等[19]的結(jié)論一致。主要原因為霧天能見度變低，駕駛?cè)四軌蛴^察到的道路信息減少，同時，低能見度條件下駕駛?cè)说膶嶋H速度比期望速度要高[20]，對于前方未知的行車情況和對速度的誤判使得駕駛?cè)藟毫υ龃?，此時駕駛?cè)嗽诓倏v車輛時會更容易偏離車道中心線。進(jìn)一步對駕駛?cè)寺殬I(yè)和性別因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，性別（F=7.658，p=0.006）、職業(yè)（F=12.984，p<0.001）以及二者的交互作用（F=13.611，p<0.001）均對車道偏移標(biāo)準(zhǔn)差具有顯著影響。男性駕駛?cè)说能嚨榔茦?biāo)準(zhǔn)差小于女性駕駛?cè)耍茨行择{駛?cè)说能嚨辣３帜芰^女性駕駛?cè)松院?，見圖5（a）；而職業(yè)駕駛?cè)说能嚨辣３帜芰σ裁黠@強(qiáng)于非職業(yè)駕駛?cè)?，見圖5（b）。在對二者的交互作用進(jìn)行深入分析時發(fā)現(xiàn)，車道偏移標(biāo)準(zhǔn)差在男性不同經(jīng)驗駕駛?cè)酥g并無差異，差異主要體現(xiàn)在不同經(jīng)驗的女性駕駛?cè)松?，?jīng)驗豐富的女駕駛?cè)送行择{駛?cè)艘粯?，可以保持較好的車輛橫向控制能力，而經(jīng)驗欠缺的女性駕駛?cè)嗽谲囕v橫向控制上表現(xiàn)略差。

圖5 不同性別、職業(yè)以及性別和職業(yè)的交互作用下駕駛?cè)说臋M向偏移標(biāo)準(zhǔn)差Fig.5 Effect of gender and occupation and gender and occupation on standard deviation of lane position

表2 跟馳階段各變量在天氣因素下的描述性統(tǒng)計和方差分析結(jié)果Tab.2 Results of descriptive statistics and analysis of variance of the variables in the car-following phase under weather factors

2.2 橫向平均加速度

見表2，橫向平均加速度在晴天和霧天環(huán)境下差異并不顯著，通過對天氣與駕駛?cè)寺殬I(yè)等因素進(jìn)行交互作用分析發(fā)現(xiàn)，天氣與職業(yè)（F=4.692，p=0.031）的交互作用對橫向平均加速度具有顯著影響。圖6為不同職業(yè)駕駛?cè)嗽诓煌鞖庀聶M向平均加速度的差異，在晴天條件下，職業(yè)駕駛?cè)藱M向平均加速度的方向傾向于左側(cè)，且變化較慢，而非職業(yè)駕駛?cè)藙t傾向于右側(cè)，且變化較快。在霧天條件下2種情況卻相反，由于職業(yè)駕駛?cè)笋{駛經(jīng)驗豐富，因此在晴天條件下對車輛的調(diào)整較慢，此時有助于保持駕駛的舒適度；而非職業(yè)駕駛?cè)擞捎隈{駛經(jīng)驗不足，習(xí)慣對觀察到的道路情況頻繁做出操縱反應(yīng)。而霧天條件下，由于視野受限，職業(yè)駕駛?cè)肆?xí)慣頻繁做出調(diào)整，以避免事故的發(fā)生。

圖6 不同職業(yè)駕駛?cè)嗽诓煌鞖庀碌臋M向平均加速度Fig.6 Effect of weather and occupation on average lateral accelerations

2.3 初始車頭時距

試驗結(jié)果顯示，相對于晴天，霧天環(huán)境下駕駛?cè)伺c前車會保持更小的車頭時距。以往研究證明了隨著能見度的降低，車頭時距呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢[21]，本試驗中能見度為50 m，達(dá)到濃霧標(biāo)準(zhǔn)。雖然較小的車頭時距會增大霧天行車的潛在風(fēng)險，但以往研究證實失去前車視野會令駕駛?cè)烁械讲话?，從而產(chǎn)生不當(dāng)?shù)牟僮餍袨?。因此，即使會增大風(fēng)險，大部分駕駛?cè)嗽诘湍芤姸认氯詢A向于保持較小的車頭時距[22]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，晴天環(huán)境下駕駛?cè)说能囶^時距隨著速度的降低呈下降趨勢，車頭時距可以體現(xiàn)跟馳工況的緊急程度和駕駛?cè)烁兄降娘L(fēng)險大小[23]，說明駕駛?cè)嗽谇缣飙h(huán)境下感知到的風(fēng)險隨速度的減小而減少，見圖7。而霧天時，由于駕駛?cè)艘曇笆芟蓿覍Ξ?dāng)前車速產(chǎn)生誤判，駕駛?cè)嗽诓煌囁贄l件下均保持較近的車頭時距，且各速度等級下均無明顯差異，說明能見度的降低會使駕駛?cè)说娘L(fēng)險感知能力受到一定程度的干擾。

圖7 不同天氣下駕駛?cè)嗽诓煌俣鹊燃壪碌某跏架囶^時距Fig.7 Effect of weather and following vehicle's speed on initial time headway

3 避撞階段行為特性分析

以天氣因素為自變量，分別對避撞階段各變量進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。表3可見：AVED（F=8.475，p=0.004）和MinTHW（F=42.049，p=0.000）在晴天和霧天環(huán)境下均具有顯著差異，而BRT（F=0.037，p=0.847）在晴天和霧天環(huán)境下差異并不明顯。

表3 避撞階段各變量在天氣因素下的描述性統(tǒng)計和方差分析結(jié)果Tab.3 Results of descriptive statistics and analysis of variance of variables under weather factors during collision avoidance phase

3.1 減速反應(yīng)時間

由表3可知，霧天下駕駛?cè)藴p速反應(yīng)時間為1.44 s，而晴天下駕駛?cè)藴p速反應(yīng)時間為1.415 s。霧天環(huán)境下駕駛?cè)藴p速反應(yīng)時間稍大于晴天，但效果并不顯著（p=0.847）。與張旭欣[24]所得到結(jié)論有所不同，為探究出現(xiàn)此種情況的原因以及進(jìn)一步探究影響駕駛?cè)朔磻?yīng)時間的因素，綜合考慮車頭時距、速度和駕駛?cè)寺殬I(yè)特性，對減速反應(yīng)時間進(jìn)行混合效應(yīng)分析。表4為混合效應(yīng)模型回歸結(jié)果，結(jié)果表明：3個因素對減速反應(yīng)時間均具有顯著影響（p＜0.05）。其中，駕駛?cè)说臏p速反應(yīng)時間隨主車車速和初始車頭時距的增大而增大，職業(yè)駕駛?cè)说臏p速反應(yīng)時間顯著小于非職業(yè)駕駛?cè)恕；谏鲜鼋Y(jié)果，相較于晴天，駕駛?cè)藶槟軌蚣皶r捕捉到前車運行狀態(tài)的變化，在霧天下會保持更小的車頭時距，較為緊急的跟車工況使得駕駛?cè)藢η败囘\行狀態(tài)的改變更快地做出反應(yīng)。由此可見，天氣因素通過影響駕駛?cè)烁嚂r保持的車頭時距，間接的影響減速反應(yīng)時間。

表4 減速反應(yīng)時間的混合效應(yīng)模型Tab.4 Mixed effect model of brake response time

3.2 平均減速度

由表3可知，晴天條件下駕駛?cè)说钠骄鶞p速度小于霧天，說明霧天下駕駛?cè)瞬扇≈苿哟胧┑牧Χ雀鼜?qiáng)，這與高坤等[25]所取得的結(jié)論一致。由于霧天條件下，駕駛員的初始車頭時距更小，且駕駛?cè)嗽诘湍芤姸认孪噍^于晴天對速度差的變化更為敏感，相同速度差變化下，駕駛?cè)嗽谀芤姸容^低時會采取更大的減速反應(yīng)，因此，駕駛?cè)嗽陟F天下的減速度較晴天時更大[23]。除此之外，天氣與駕駛?cè)寺殬I(yè)的交互作用對平均減速度具有顯著影響。見圖8，在晴天條件下，職業(yè)駕駛?cè)说钠骄鶞p速度顯著高于非職業(yè)駕駛?cè)耍╬=0.000）這是由于職業(yè)駕駛?cè)嗽谇缣煜赂嚲嚯x較小，所以當(dāng)前車減速時需要更大的減速度以避免追尾發(fā)生。霧天雖然視野受限，但職業(yè)駕駛?cè)私?jīng)驗豐富，因此在霧天時對于前車減速所做出的減速反應(yīng)相較于晴天并沒有太大區(qū)別，而非職業(yè)駕駛?cè)嗽陟F天跟車時為獲取前車視野往往會保持較近的跟車距離，在前車減速時的工況更為緊急，因此需要比晴天環(huán)境時更大的減速度減速才能保障安全。

圖8 不同天氣下不同職業(yè)駕駛?cè)说钠骄鶞p速度Fig.8 Effect of weather and vehicle's occupation on average decelerations

3.3 最小車頭時距

受到初始車頭時距結(jié)果影響，駕駛?cè)嗽陟F天下的最小車頭時距顯著小于晴天，表明駕駛?cè)嗽陟F天環(huán)境下的追尾風(fēng)險更高。除此之外，天氣和主車速度對最小車頭時距具有顯著的交互作用（F=4.519，p=0.012），見圖9。在晴天條件下，隨著速度的增加，駕駛?cè)艘曇白冋{駛?cè)耸苄睦韷浩茸饔眠m當(dāng)增大了跟車距離，使在前車減速開始時刻擁有更大的初始車頭時距，進(jìn)而造成較大的最小車頭時距。而在霧天條件下，最小車頭時距隨車速的增加而減小，表明速度越快，碰撞的風(fēng)險越大，結(jié)合上述對初始車頭時距的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，霧天條件下車速越快，最小車頭時距下降的越明顯，減速避撞工況越緊急。

圖9 不同天氣下駕駛?cè)嗽诓煌俣鹊燃壪碌某跏架囶^時距Fig.9 Effect of weather and following vehicle's speed on minimum headway

4 追尾風(fēng)險關(guān)聯(lián)性分析

筆者從跟馳階段和避撞階段出發(fā)，分別對天氣因素和天氣因素與其他因素之間的交互作用對相應(yīng)的車輛操縱行為特性的影響進(jìn)行分析，除此外，各行為變量間也存在著相互作用關(guān)系，本部分針對天氣對各變量的影響以及各變量之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。其中，天氣因素對各變量的影響通過方差分析體現(xiàn)；各連續(xù)變量之間的相關(guān)關(guān)系通過Pearson相關(guān)系數(shù)體現(xiàn)，用雙向箭頭表示；各變量對碰撞結(jié)果的影響通過二元Logistics回歸體現(xiàn)，結(jié)果見圖10。

圖1 北京交通大學(xué)駕駛模擬系統(tǒng)Fig.1 Adriving simulation system of Beijing Jiaotong University

圖10 關(guān)聯(lián)分析結(jié)果Fig.10 Correlation analyses between vehicle control behaviour and rear-end collision risk

試驗中，前車開始減速時刻作為跟車階段和避撞階段的分界線，此時的車頭時距即避撞階段的初始車頭時距，對初始車頭時距和避撞階段的行為變量進(jìn)行相關(guān)性檢驗。結(jié)果顯示，初始車頭時距和平均減速度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，初始車頭時距越大，平均減速度越小，整個制動過程越平緩，舒適性越高。而初始車頭時距和反應(yīng)時間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與王雪松等[26]的結(jié)論一致。駕駛?cè)说臏p速反應(yīng)時間受到車頭時距的影響顯著，初始車頭時距越大，工況的緊急程度越小，駕駛?cè)说母兄磻?yīng)越慢，反應(yīng)時間越長，而霧天下車頭時距較小促使駕駛?cè)烁斓淖龀鲋苿臃磻?yīng)[27]。

在避撞階段，天氣因素對平均減速度和最小車頭時距均具有直接影響。對避撞階段各變量之間做相關(guān)性檢驗，結(jié)果顯示，反應(yīng)時間和平均減速度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，反應(yīng)時間越長，留給駕駛?cè)瞬僮鞯陌踩珪r間余量越短，情況越緊急，平均減速度越大，舒適性也越差。

進(jìn)一步對上述變量和追尾事故風(fēng)險進(jìn)行二元Logistics回歸，結(jié)果顯示，僅有最小車頭時距對其具有顯著影響。最小車頭時距每增加1個單位，發(fā)生碰撞的風(fēng)險會減小10.379倍（exp（B）=0.000 031）。從整個跟馳、避撞過程的關(guān)聯(lián)分析可以看出，前車開始減速時刻的車頭時距作為避撞階段的初始車頭時距與避撞階段各變量之間兩兩相關(guān)，天氣因素通過對初始車頭時距、平均減速度和最小車頭時距的直接作用，間接影響追尾風(fēng)險，由此可見在霧天條件下保持合適的車頭時距尤為重要。

5 結(jié)束語

通過搭建晴天和霧天環(huán)境下的跟車及避撞場景，開展駕駛模擬試驗，將整個過程分為跟馳階段和避撞階段，綜合考慮駕駛?cè)诵詣e、職業(yè)和主車速度因素，分析天氣以及天氣和其他因素的交互作用對2個階段內(nèi)的車輛操縱行為特性及追尾風(fēng)險的影響，主要結(jié)論如下。

1）在駕駛?cè)藱M向駕駛能力方面發(fā)現(xiàn)，能見度為50 m的霧天環(huán)境下，駕駛?cè)说能嚨榔凭嚯x標(biāo)準(zhǔn)差比晴天大20.8%，但未觀察到橫向平均加速度的顯著差異，表明能見度較低時駕駛?cè)说臋M向車道保持能力較弱。男性駕駛?cè)说能嚨榔茦?biāo)準(zhǔn)差比女性少0.01 m，職業(yè)駕駛?cè)说能嚨榔茦?biāo)準(zhǔn)差比非職業(yè)駕駛?cè)松?.01 m，說明在同等環(huán)境下，男性駕駛?cè)撕吐殬I(yè)駕駛?cè)说能嚨辣３帜芰Ω鼜?qiáng)，進(jìn)一步分析性別與職業(yè)的交互作用對車道偏移標(biāo)準(zhǔn)差的影響，發(fā)現(xiàn)女性職業(yè)駕駛?cè)撕湍行月殬I(yè)、非職業(yè)駕駛?cè)擞型瑯拥能嚨辣３帜芰?，平均車道偏移?biāo)準(zhǔn)差均為0.02 m，女性非職業(yè)駕駛?cè)说能嚨榔茦?biāo)準(zhǔn)差比這3類駕駛?cè)说能嚨榔茦?biāo)準(zhǔn)差多0.04 m，車道保持能力最差。

2）在駕駛?cè)丝v向駕駛能力方面發(fā)現(xiàn)，在能見度為50 m的霧天下駕駛?cè)吮３值钠骄跏架囶^時距比晴天小0.423 s，說明能見度較低時，駕駛?cè)藭扇≥^小的車頭時距，以獲取更多的道路信息，從而消除由于視野不佳所造成的緊張不安情緒。除此之外，在晴天條件下，駕駛?cè)说某跏架囶^時距隨著車速的增加而呈上升趨勢，而在霧天條件下，各速度等級下的車頭時距沒有明顯差異。

3）在追尾避撞風(fēng)險方面，關(guān)聯(lián)分析結(jié)果顯示，前車開始減速時刻的車頭時距作為避撞階段的初始時距與避撞階段各行為變量之間均具有顯著的相關(guān)性，其中，初始車頭時距與平均減速度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.524，0.001＜p≤0.01），與反應(yīng)時間（r=0.701，0.001＜p≤0.01）和最小車頭時距（0.867，0.001＜p≤0.01）呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，且最小車頭時距會影響追尾事故的發(fā)生。綜合上述結(jié)果可知天氣因素主要通過對初始車頭時距的影響，從而影響追尾事故的發(fā)生。

本文仍存在一些不足，未來可以從以下角度進(jìn)行分析：①只考慮了能見度為50 m這1種條件，并未對霧天進(jìn)行分級，未來可以按能見度對霧天進(jìn)行分級，研究不同能見度下及駕駛?cè)藢傩缘纫蛩氐慕换プ饔脤︸{駛行為的影響，從而針對不同霧天等級提供相應(yīng)的預(yù)警方案；②僅考慮駕駛?cè)说能囕v操縱行為特性，未來可以加入不同天氣條件下駕駛?cè)说难蹌有袨樘匦?，從駕駛?cè)烁兄慕嵌瘸霭l(fā)，分析其內(nèi)在互動機(jī)制；③所取得的結(jié)果建立在模擬環(huán)境下的駕駛?cè)诵袨閿?shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，仍需結(jié)合我國實際道路環(huán)境，進(jìn)行對比分析。