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原文传递驾驶行为决策可靠性的认知特性影响

论文题名：	驾驶行为决策可靠性的认知特性影响
关键词：	机动车;驾驶人行为;驾驶决策;认知特性
摘要：	我国机动车保有量和机动车驾驶人持续增加，道路交通安全形势十分严峻。尽管国家相关立法、执法的加强，道路及车辆安全性的改进，人们交通安全意识的提高，以及驾驶人驾驶技术和驾驶决策可靠性的提升等对于道路交通安全事故的减少均具有一定的意义，但大量事故资料显示，驾驶人是导致交通事故的主因，驾驶人决策的可靠性在很大程度上决定了道路交通的安全性。驾驶人的认知是驾驶决策的前提和基础，相对于修缮道路和改进车辆性能等外在干涉措施而言，探讨驾驶人内在的认知因素对于降低交通事故率具有更加显著的意义。为提高驾驶人行为绩效和人因可靠性，减少甚至避免道路交通事故，有必要研究驾驶人的认知特性对驾驶行为决策可靠性的影响，并分析驾驶行为的决策依据和驾驶人因失误的机理，这同时也是驾驶行为研究的重点和发展方向。　　在驾驶领域，目前多依据驾驶人群体行为的概率统计规律对驾驶行为进行描述和解释，基于对人因失误概率值的计算对驾驶行为可靠性进行度量。传统的驾驶行为模型对驾驶行为的描述和解释方面存在以下不足:描述性模型多为对驾驶行为进行静态的、分类的表述，较少涉及决策机理;功能性模型偏重预测，多为物理或数学模型，采用具有明确物理含义的参数，如车头间距、相对速度或视觉角等，精度虽高但却不能准确反映实际驾驶人行为特性。而已有的驾驶人因失误/可靠性分析选取的变量——如安全意识、事故倾向性和注意品质等无法对驾驶人的不安全行为进行实质性解释，或涉及的变量众多，难以凸显对安全行为的关键影响因素。　　本文认为，驾驶过程可以视为驾驶人在对相关信息进行认知的基础上，操纵车辆绕避障碍物，安全到达目的地的过程。与规避物保持合理的距离是驾驶决策的基本目标，是保证行车安全的关键。已有的对车间距离控制的研究主要以理性行为和物理规律为基础，以物理学上的理论安全距离（Theoretical Safety Distance，TSD）为主，而很少关注驾驶人的主观期望安全距离(Expected Safety Distance，ESD)。众所周知，面临相同的交通环境，驾驶人的决策行为往往存在较大差异。车辆防撞报警装置服从理论安全距离，而驾驶人却服从期望安全距离。可以假设:驾驶人基于期望安全距离控制实际车距;期望安全距离是驾驶行为决策空间的“参照点”;期望安全距离的可靠性是驾驶可靠性中最关键的环节。　　基于上述分析，在构建相应驾驶行为模型的基础上，本文首先采用工效学实验方法对驾驶规避物的形状及语义认知特性进行研究，然后基于仿真实验验证和分析期望安全距离的存在及其个体差异性，最后使用脑电实验方法对两类驾驶失误（虚报和漏报）的脑电认知机理进行比较。论文的主要研究工作如下: 　　构建了基于期望安全距离的驾驶行为决策概念模型，并使用6元组对其进行描述。驾驶决策过程就是以自车为起点，规避物为端点，期望安全距离与视觉感知距离不断进行动态比较，根据比较结果，匹配驾驶行为决策目标的动态迭代的过程。驾驶行为决策模型可以表示为DBDM=（A，B，PD，ESD,C，D），A表示驾驶人所驾驶的车辆所在的位置（自车起点），B表示驾驶过程中所需规避的事物，PD表示驾驶人的感知距离，ESD表示驾驶人的期望安全距离，C表示PD和ESD的匹配比较过程，D表示驾驶人的决策目标（行为结果）。　　提出了基于期望安全距离的驾驶人因可靠性概念模型。将驾驶人因可靠性视为驾驶动态过程中各个阶段（或环节）可靠性的乘积，而期望安全距离的可靠性是驾驶人因可靠性的关键。期望安全距离可靠性RESD可表示为期望安全距离ESD与理论安全距离TSD之间的比值，其不同范围区间的取值可与不同的驾驶人因失误类型（虚报和漏报）相对应。　　揭示了振动工况下规避物识别（形状识别）的某些规律。采用Microsoft VisualBasic6.0编制实验测试程序仿真客体（规避物）独立振动。实验结果显示:振动频率与振幅对规避物识别效率的主效应和交互效应均达到显著水平，随着频率或振幅的增加，识别效率呈指数趋势递减;规避物特征对识别效率有显著影响，且与振动方向交互作用显著;振动加速度(x)对于识别反应时(y)的主效应显著，其关系可用指数函数y=487.382× e0.112x进行描述;振动加速度分别与振动方向及规避物特征的交互效应显著。　　分析了特殊规避物——交通标志的视认有效性（语义认知）问题。采用E-prime编制实验测试程序，以四种常见道路交通标志的基本型式、相似图符及新图符分别作为识别对象，并与“禁止、警告、指令、提示”语义相匹配。研究结果表明:被试对新图符的识别效率和可靠性均降低;当原有图符和功能（语义）的匹配关系发生变化时，学习的负迁移会导致识别效率和可靠性均降低。由此可知，保持交通标志外观/形式与功能/语义的一致性能提高驾驶人对其的识别效率和识别可靠性。建议同类功能的交通标志采用统一的形状，以提高交通标志的视认有效性。　　探讨了驾驶人有关行车安全距离的参照认知特性，验证了期望安全距离ESD的存在性。通过C＃语言编程，实验仿真（单车）车辆跟驰行为，以仿真实验中跟车距离的实验值作为期望安全距离的相对代表值。实验结果显示:驾驶人期望安全车距ESD的个体差异较大;性别对期望安全车距ESD有一定影响;驾驶类型对期望安全车距ESD有极大影响(P＜0.001)。期望安全车距(ESD)是驾驶人判断车距是否安全的参照点，是导致实际驾驶行为如跟车距离存在差异的主要原因。　　基于信号检测论(SDT)将驾驶失误分为虚报和漏报两大类，采用延迟匹配样本任务范式和事件相关电位技术，研究比较了两类人误在认知加工不同阶段的脑电差异。实验刺激的编排、呈现及反应时数据的采集通过E-Prime软件实现，脑电信号的采集利用德国BP公司64导脑电记录系统采集。实验结果表明:漏报的反应时大于虚报的反应时(p＜0.05);信息编码输入阶段，两类人误在Pz电极点的P300平均峰值差异显著，漏报的P300波幅显著大于虚报的P300波幅(p＜0.01)。不同类型失误的原因与信息编码的方式和程度有关，P300波幅可作为反映虚报与漏报不同加工机制的脑电指标。　　本研究从驾驶人认知及驾驶行为决策可靠性的角度出发研究道路交通安全问题，研究结果能补充和完善现有的驾驶行为模型，有助于改善道路交通安全状况，推动交通安全和智能汽车领域的进一步发展。
作者：	王波
专业：	管理科学与工程
导师：	李永建
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文