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原文传递信号交叉口老年人过街等待时的心理—行为关联性分析

论文题名：	信号交叉口老年人过街等待时的心理—行为关联性分析
关键词：	信号交叉口;老年人;生理心理特性;认知负荷;过街决策;行人过街
摘要：	我国老年人口逐年上升，社会老龄化趋势日益突出。随着城市的发展，交通环境越来越复杂，老年人交通事故伤亡人数占有相当的比重，而信号交叉口是老年人面临的交通状况最为复杂的交通路网节点。老年人有着身体机能下降、易感到紧张和疲劳、反应能力变慢等特点，因而在过街时更容易发生事故。在此背景下研究老年人在信号交叉口过街等待时的视觉搜索特点和生理心理状态，并建立心理与行为间的关联，进而改善老年人的过街环境，提升老年人过街安全性，这是交通适老化建设的基础工作，具有重要现实意义。　　为探究老年人在信号交叉口过街等待时的视觉搜索特点和生理心理状态，本文选取并拍摄了两种信号交叉口过街等待场景（场景A和B）作为实验刺激材料，开展信号交叉口行人过街等待视觉搜索和生理心理反应实验，借助眼动仪和生理仪采集注视、扫视、心电和皮电等数据。最终获取了30个老年人和30个年轻人在场景A和场景B中模拟过街等待过程状态下的共计120组有效眼动及生理数据。　　基于实验获取的数据，首先，对老年人和年轻人在过街等待时的视觉搜索和生理心理反应特征进行了对比分析。结果表明：老年人和年轻人在处理交叉口环境信息时存在差异，为保障其过街安全性，老年人需要更长时间和反复的注视行为来充分感受和理解环境信息，且老年人需获取更多的环境信息以作出决策；不同的交叉口环境可能对老年人和年轻人的视觉搜索和生理心理反应产生不同程度的影响。　　其次，通过数据包络分析方法对老年人和年轻人在两种场景下的认知负荷和观察感知效率差异进行了对比评价。结果表明：在信号交叉口过街等待时，相比于年轻人，老年人的观察感知效率较低，认知负荷更高，对交通信息的感知和理解更加困难；在面对交通环境更复杂的交叉口场景时，老年人的心理压力和情绪紧张程度更大；注视点、瞳孔直径、扫视速度、心率增长率、HF、HF/LF、EDRamp.和EDRrit.等指标能有效反映老年人的观察感知效率。　　最后，采用三种机器学习算法结合行人的年龄、性别、观察感知效率值、眼动及生理参数构建了行人过街决策预测模型。另外，采集了行人在过街等待场景C和场景D中模拟过街等待过程的眼动和生理数据，最终获取到29个老年人和38个年轻人的有效样本数据，对过街决策预测模型进行了验证。结果表明：随机森林、XGBoost和支持向量机三种机器学习模型对于预测行人过街等待时的过街决策皆具有较好的效果，且随机森林模型在场景A和场景B中的模型性能指标准确率、召回率、精准率和F1值均优于其余两种模型；决策分类任务中各特征指标的贡献率有所不同，随机森林模型中，扫视总幅度、观察感知效率值、注视点持续时间总和、扫视次数对于过街决策的影响较大；XGBoost模型中，扫视总幅度、观察感知效率值、注视点持续时间总和、所有注视的平均瞳孔直径对于过街决策的影响较大；经验证，在其他信号交叉口的过街场景中，通过建立随机森林、XGBoost和支持向量机模型，输入行人的注视、扫视、心电和皮电状态指标，以及行人的性别、年龄、观察感知效率值，亦可有效预测出行人的过街决策选择。
作者：	彭丹
专业：	交通运输工程
导师：	张惠玲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023