CN111667568A - 一种基于驾驶模拟技术的可变情报板信息发布效果评价方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于驾驶模拟技术的可变情报板信息发布效果评价方法属于公路交通管理领域。基于驾驶模拟技术,搭建可变情报板所在路段三维场景模型,通过驾驶模拟获取实验过程原始数据,根据原始数据对驾驶人视认效果(视认时间、静态视认距离、动态视认距离、视认角度),操作行为(制动踏板深度变化率、加速踏板深度变化率)和车辆运行状态(视认速度变化率、速度标准差)3个一级8个二级指标进行分层计算,得到可变情报板路况信息发布效果综合评价结果。本发明通过驾驶模拟技术采集数据,计算得到可变情报板路况信息发布效果评价结果,可以应用在新设计可变情报板的甄选和优化以及对已有可变情报板的信息发布效果做出评估。
Description
技术领域
本发明属于公路交通管理领域,涉及一种基于驾驶模拟技术的可变情报板(variable message sign,VMS)信息发布效果评价方法。
背景技术
VMS是交通信息发布的重要途径,可以实时合理地发布交通诱导信息,通过引导交通流在整个路网达到均衡状态,进而缓解交通拥堵、降低交通事故、提升路网通行效率、减少交通污染。目前,北京市有VMS 400余块,但由于相关规范标准对VMS的设置要求不够详细,对实际行车外部环境考虑不够细致,并缺乏对其设置合理性和有效性的客观评价体系和方法,因而导致工程应用中不规范设置现象严重,未能真正发挥VMS价值。如何对VMS信息发布效果进行评价,是交通管理部门对于VMS版面设计以及设置位置急需解决的问题。
近年来,驾驶模拟技术已经逐渐成熟,在汽车技术的研究与开发、驾驶心理学研究、驾驶行为研究、交通安全研究等领域已取得了较多进展。驾驶模拟技术是利用三维图像生成技术、汽车动力学仿真物理模型系统、大视场显示技术、多自由度运动平台、用户输入硬件系统、立体声音响、中控系统等构造出一种人工环境。驾驶模拟让驾驶人在一个虚拟的驾驶环境中,感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。
目前驾驶模拟技术在交通设施优化方面的应用逐渐增加,而对VMS的关注和研究主要集中在字体、字高及版面格式等方面,对于VMS信息发布效果评价的相关研究较少,当前VMS信息发布效果的评价主要是在现场实施人工调查,不仅浪费大量的人力和物力,而且在现场调查过程中调查人员的安全无法保障。通过驾驶模拟技术采集数据,计算得到VMS信息发布效果的评价结果,可以应用在新设计VMS的甄选和优化以及对已有VMS的信息发布效果做出评估,为VMS运营管理部门提供重要的数据支撑和科学合理的建议。
发明内容
为克服现有技术存在的缺点与不足,本发明提供一种基于驾驶模拟技术的VMS信息发布效果评价方法。
本发明采用如下技术方案:
一种基于驾驶模拟技术的VMS信息发布效果评价方法,包括如下步骤:
S1、基于驾驶模拟器搭建VMS所在路段三维场景模型,将待测试VMS导入三维场景中;
S2、选取大于等于30名被试人员(男女比例为1:1),开展驾驶模拟实验,获取实验原始数据;
S3、被试人员结束测试后,根据实验原始数据计算VMS信息发布效果评价指标体系中各二级指标定量化数值;
S4、根据二级指标定量化数值并对照二级指标评价分数阈值表,给出各二级指标得分;
S5、计算二级指标和一级指标相对得分率;
S6、计算综合评价值,对照综合评价结果标准表,给出测试VMS信息发布效果的综合评价结果。
进一步的,步骤S3中二级指标定义及定量化数据计算公式如下:
(1)视认时间(T):驾驶人开始认读VMS信息至认读结束所用时间。计算公式如下:
其中,Ti为第i位被试的视认时间;1≤i≤n,n为被试人员数。
(2)静态视认距离(Ds):在规定的视认角内,能够正确认读VMS内容的最大距离。计算公式如下:
其中,Dsi为第i位被试的静态视认距离;1≤i≤n,n为被试人员数。
(3)动态视认距离(Dd):环车速处于道路最高限速水平,在规定的视认角内,能够正确认读VMS内容的最大距离。计算公式如下:
其中,Ddi为第i位被试的动态视认距离;1≤i≤n,n为被试人员数。
(4)视认角度(Av):视线偏离版面法线方向后,在规定距离内仍能正确认读版面内容的最大偏离角度。计算公式如下:
其中,Avi为第i位被试的视认角度;1≤i≤n,n为被试人员数。
(5)制动踏板深度变化率(Rb):VMS影响范围内,驾驶人踩踏制动踏板平均深度与相同外部条件、无VMS影响时制动踏板平均深度的比值。计算公式如下:
其中,h1i为第i位驾驶人在非VMS影响范围内制动踏板平均深度;H1i为第i位驾驶人在VMS影响范围内制动踏板平均深度;1≤i≤n,n为被试人员数。
(6)加速踏板深度变化率(Ra):VMS影响范围内,驾驶人踩踏加速踏板平均深度与相同外部条件、无VMS影响时加速踏板平均深度的比值。计算公式如下:
其中,h2i为第i位驾驶人在非VMS影响范围内加速踏板平均深度;H2i为第i位驾驶人在VMS影响范围内加速踏板平均深度;1≤i≤n,n为被试人员数。
(7)视认速度变化率(Ra):驾驶人完成VMS版面信息视认时的瞬时速度与路段设计速度的比值。计算公式如下:
其中,vi为第i位驾驶人视认完版面信息时的瞬时车度,km/h;V为VMS影响范围路段设计速度,km/h;1≤i≤n,n为被试人员数。
(8)速度标准差(Vsd):驾驶人视认VMS的过程中,车速分布的离散程度。计算公式如下:
进一步的,步骤S4中二级指标评价分数阈值表如表1所示。
表1二级指标评价分数阈值表
进一步的,步骤S5中计算二级指标和一级指标相对得分率,计算公式如下:
(1)计算二级指标相对得分率
其中,Pij为第i项一级指标中的第j项二级指标相对得分率;xij为第i项一级指标中的第j项二级指标的评价得分。
(2)计算一级指标相对得分率
其中,Wi为第i项一级指标相对得分率;n为第i项一级指标中包含的二级指标数。
进一步的,步骤S6中计算综合评价值,计算公式如下:
综合评价值(E):
其中,E为个体层面综合相对得分率;m为一级指标数量。
进一步的,步骤S6中对照综合评价结果标准表,如表2所示。
表2综合评价结果标准表
评价结果 | 二级指标考核 | 一级指标考核 | 综合考核 |
优秀 | ≥0.85 | ≥0.85 | ≥0.85 |
良好 | 0.7≤E<0.85 | 0.7≤E<0.85 | 0.7≤E<0.85 |
一般 | 0.6≤E<0.7 | 0.6≤E<0.7 | 0.6≤E<0.7 |
较差 | <0.6 | <0.6 | <0.6 |
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明为VMS信息发布效果评价提供一套系统化、量化、便捷的计算方法。
(2)本发明数据采集方法准确有效,采用驾驶模拟技术将VMS和VMS所在道路及周围环境整体还原,VMS信息发布效果评价指标体系兼顾了视认效果、操作行为和运行状态三个层面。
(3)本发明的VMS信息发布效果评价指标体系及计算方法具有普遍适用性。
(4)本发明的VMS信息发布效果评价方法不仅可以对VMS整体信息发布效果进行评价,也可以对特定指标进行评价。
(5)本发明通过驾驶模拟技术可以有效降低测试过程中的安全风险及实验费用成本。
(6)本发明的VMS信息发布效果评价方法可以应用在新设计VMS的甄选和优化以及对已有VMS的信息发布效果做出评估,为VMS运营管理部门提供重要的数据支撑和科学合理的建议。
附图说明
图1为VMS信息发布效果评价指标体系;
图2为VMS信息发布效果评价方法流程;
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
一种基于驾驶模拟技术的VMS信息发布效果评价方法,包括如下步骤:
S1、选取北京市某一级公路4车道路段及一块待测试VMS进行实验,首先,在AutoCAD中生成待测试VMS所在路段道路线形,车道宽度、车道数、道路线形及VMS所在位置与待测试VMS路段保持一致,路段全长1.2Km,并导出为dwg格式;其次,将dwg文件导入3DMAX中,将待测试VMS放置于对应位置,对路面及周围环境进行贴图,并对道路周围建筑物进行三维建模,将文件导出为为驾驶模拟器可识别文件类型;最后,在模拟器中指定车速、行车路径和交通流。
S2、招聘30名男女比例为1:1的被试人员,所有被试人员在同一间封闭实验室内进行测试,测试过程中无外在因素干扰。通过数据记录模块获取每位被试的实验原始数据,表3-表5为某位被试部分原始数据示例说明。
表3原始数据示例1
表4原始数据示例2
表5原始数据示例3
表3数据示例1为被试开始视认VMS之前的数据。表4数据示例2为被试视认VMS过程中数据。表5数据示例3为被试视认VMS结束后数据。
运行时间单位为秒。运行速度单位为km/h。位置坐标单位为米。加速踏板深度和制动踏板深度数据范围为0-1,数据越大表示踩踏踏板越深。NORMAL表示视认前,FIND表示视认中,RECON表示视认后。
S3、实验结束后,根据实验原始数据计算得到各二级指标定量化数值如下:
S4、根据定量化数值对照二级指标评价分数阈值表,给出各二级指标得分:视认时间(9.5)、静态视认距离(10)、动态视认距离(9)、视认角度(10)、制动踏板深度变化率(9.5)、加速踏板深度变化率(9)、视认速度变化率(9)、速度标准差(9.3)。
S5、计算二级指标和一级指标相对得分率,具体计算如下:
根据公式计算得到各二级指标相对得分率为:视认时间(0.95)、静态视认距离(1)、动态视认距离(0.9)、视认角度(1)、制动踏板深度变化率(0.95)、加速踏板深度变化率(0.9)、视认速度变化率(0.9)、速度标准差(0.93).
计算各一级指标相对得分率如下:
S6、计算综合评价值如下:
对照综合评价结果标准表,可知在一级公路四车道路段中该VMS信息发布效果属于优秀,同时三项一级指标(视认效果、操作行为、运行状态)均属于优秀,可以较好地发挥发布交通诱导信息和引导交通流的作用,说明本发明的评价方法准确有效,符合实际情况,具有一定的推广性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何为背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于驾驶模拟技术的可变情报板信息发布效果评价方法,可变情报板以下简称VMS,其特征在于,包括如下步骤:
S1、基于驾驶模拟器搭建VMS所在路段三维场景模型,将待测试VMS导入三维场景中;
S2、选取大于等于30名被试人员且男女比例为1:1,开展驾驶模拟实验,获取实验原始数据;
S3、被试人员结束测试后,根据实验原始数据计算VMS信息发布效果评价指标体系中各二级指标定量化数值;
S4、根据二级指标定量化数值并对照二级指标评价分数阈值表,给出各二级指标得分;
S5、计算二级指标和一级指标相对得分率;
S6、计算综合评价值,对照综合评价结果标准表,给出测试VMS信息发布效果的综合评价结果。
2.根据权利要求1所述的评价方法,其特征在于,所述S1中搭建VMS所在路段三维场景模型,首先,在AutoCAD中生成待测试VMS所在路段道路线形,车道宽度、车道数、道路线形及VMS所在位置与待测试VMS路段保持一致,并导出为dwg格式;其次,将dwg文件导入3DMAX中,将待测试VMS放置于对应位置,对路面及周围环境进行贴图,并对道路周围建筑物进行三维建模,将文件导出为为驾驶模拟器可识别文件类型;最后,在模拟器中指定车速、行车路径和交通流;模拟驾驶场景中VMS测试环境从视觉上需要满足环境照度大于50000IX的晴天、太阳光正面照射VMS版面的条件。
3.根据权利要求1所述的评价方法,其特征在于,所述S2中获取实验原始数据,数据记录模块以50赫兹的频率同步记录车辆运行时间、运行速度、实时位置坐标、加速踏板深度、制动踏板深度,以及视认过程首末点位置坐标,各指标数据由驾驶模拟器自行导出为TXT格式文件。
4.根据权利要求1所述的评价方法,其特征在于,所述S3中VMS信息发布效果评价指标体系分为一级指标和二级指标,一级指标包括视认效果、操作行为和运行数据三个指标;视认效果包括视认时间(T)、静态视认距离(Ds)、动态视认距离(Dd)和视认角度(Av)四个二级指标,操作行为包括制动踏板深度变化率(Rb)和加速踏板深度变化率(Ra)两个二级指标,运行状态包括视认速度变化率(Ra)和速度标准差(Vsd)两个二级指标。
5.根据权利要求1所述的评价方法,其特征在于,所述S3中二级指标定义及定量化数据计算公式如下:
(1)视认时间(T):驾驶人开始认读VMS信息至认读结束所用时间;计算公式如下:
其中,Ti为第i位被试的视认时间;1≤i≤n,n为被试人员数;
(2)静态视认距离(Ds):在规定的视认角内,能够正确认读VMS内容的最大距离;计算公式如下:
其中,Dsi为第i位被试的静态视认距离;1≤i≤n,n为被试人员数;
(3)动态视认距离(Dd):车速处于道路最高限速水平,在规定的视认角内,能够正确认读VMS内容的最大距离;计算公式如下:
其中,Ddi为第i位被试的动态视认距离;1≤i≤n,n为被试人员数;
(4)视认角度(Av):视线偏离版面法线方向后,在规定距离内仍能正确认读版面内容的最大偏离角度;计算公式如下:
其中,Avi为第i位被试的视认角度;1≤i≤n,n为被试人员数;
(5)制动踏板深度变化率(Rb):VMS影响范围内,驾驶人踩踏制动踏板平均深度与相同外部条件、无VMS影响时制动踏板平均深度的比值;计算公式如下:
其中,h1i为第i位驾驶人在非VMS影响范围内制动踏板平均深度;H1i为第i位驾驶人在VMS影响范围内制动踏板平均深度;1≤i≤n,n为被试人员数;
(6)加速踏板深度变化率(Ra):VMS影响范围内,驾驶人踩踏加速踏板平均深度与相同外部条件、无VMS影响时加速踏板平均深度的比值;计算公式如下:
其中,h2i为第i位驾驶人在非VMS影响范围内加速踏板平均深度;H2i为第i位驾驶人在VMS影响范围内加速踏板平均深度;1≤i≤n,n为被试人员数;
(7)视认速度变化率(Ra):驾驶人完成VMS版面信息视认时的瞬时速度与路段设计速度的比值;计算公式如下:
其中,vi为第i位驾驶人视认完版面信息时的瞬时车度,km/h;V为VMS影响范围路段设计速度,km/h;1≤i≤n,n为被试人员数;
(8)速度标准差(Vsd):驾驶人视认VMS的过程中,车速分布的离散程度;计算公式如下:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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