第一章绪论

　　1.1论文研究背景

　　随着社会经济的发展，我国的汽车保有量不断增长。到2011年11月，我国机动车保有量达2.23亿辆，汽车保有量达1.04亿辆，居世界第二位。随之而来的道路交通安全问题也逐渐成为全社会关注的焦点。道路交通安全一直是个世界性难题，自1886第一辆汽车诞生以来人类就一直面临着交通事故的威胁。据2009年《道路安全全球现状报告》显示，全球每年约有127万人死于道路交通事故；在2011年，我国在严格禁止酒驾后仍有6.2万人死于车祸，时至今日道路交通事故已成为人类意外伤亡的主要因素。据统计2011年底我国公路里程达410.64万公里，路网中二级公路32.05万公里，三级公路39.36万公里，四级公路里程258.64万公里，约占全国公路总里程的80.4%。其中二、三、四级公路里程中双车道占相当大的比例⑴。据对我国2002年各级公路交通事故的统计资料显示：2002年，我国二、三级公路的通车里程占公路总里程的比例仅为28.8%，而发生在二、三级公路上的交通事故却达到63.2%,而死亡人数和受伤人数分别为65.8%、65.6%。二、三级公路发生交通事故的概率和伤亡率最髙。历年的统计结果显示同样的变化趋势[2]。因此可以认为，二、三级双车道公路是交通事故的重点防范对象，对双车道公路的交通安全进行研究意义重大。我国地域辽阔、地形复杂，其中69%的国土面积为山区，特别是在经济相对落后的西部省份，山区所占比例高达80%以上。相比于平原地区，山区的地形、气候等自然条件更为恶劣，对道路建设的限制条件与影响因素也非常多。此外由于西部地区经济水平落后，西部地区道路许多都是依山傍岩而建、坡度大、坡长长、圆曲线半径小等特点。道路交通条件普遍较差，因此交通事故发生的可能性大，是公路交通事故发生的重灾区。多年来国内外交通方面的专家学者一直努力地研究交通安全问题。

　　交通运输系统是由人、车、路、环境四要素组成的一个复杂动态系统[3]。交通事故的发生往往是系统的某个因素可靠度降低或者因素间配合失衡造成的。苏联道路安全专家巴布可夫在《道路条件与交通安全》中提到：苏联认为约75%的交通事故是由于驾驶员的失误造成的；1978年国际驾驶员行为研究协会（IDBRA)在英国、西班牙、苏联、法国、瑞典等若干个国家对多驾驶员询问了道路交通事故原因的意见得出平均70.8%的驾驶员认为道路交通事故是由驾驶员的失误造成的，有11.6%的驾驶员认为道路交通事故是由道路条件不良所引起[4]。美国印地安大学在一项对交通事故长达5年的综合研究中，将事故的原因分为车辆、道路环境和人的三个方面，发现由人的因素引起的交通事故占全部调查事故的57.1%，加上由人、车和道路共同引起的交通事故，与人的因素有关有92.6%[5];1975年美国安全委员会根据交通警察的报告分析得出有85%的交通事故是由驾驶员不适当的驾驶引起的[6]；英国在一项长达4年的对2130起交通事故的研究表明，由驾驶员单独引起或驾驶员和行人共同引起的交通事故占95%[7]；西德对1962—1973年发生的640万起交通事故作了分析，发现有77%是由驾驶员因素造成的[8]；我国1989年发生的交通事故死亡事故中，有驾驶员责任造成的占有62.2%[9]这种交通事故分析使得人为因素成为交通事故中最重要的原因，也把交通事故的预防主要放在人的研究上，往往忽略了道路因素在交通事故中的影响，这样轻视道路条件的作用使得道路工作者产生自满的情绪在批准道路设计时只会强调道路建设造价问题而忽略了道路安全问题。国外的一些研究表明，良好的道路条件可以大大减少交通事故的发生，不良好的道路条件也可以促使道路交通事故的发生。苏联O.A.季沃奇金在莫斯科公路学院对其国内各个地区I一V级的道路交通事故在考虑事故发生地道路特征后进行分析，得出：70%交通事故发生的直接或间接原因是道路条件不良欧洲联合经济委员会在关于预防道路不幸事件问题的研究中也同样指出，70%的事故是由于道路的缺陷所致。我国在由郭忠印，方守恩编著的《道路安全工程》一书中提到，与道路因素相关的事故至少占事故总数的28%?34%以上[11]。

1.2问题的提出

　　20世纪90年代北京工业大学的任福田教授首次提出“道路线形设计新理论”。该理论认为：以道路使用者交通需求和生理-心理反应特征作为道路线形设计的理论基础，用动的观点设计路线的各个元素，力求协调[12]。道路线形会影响驾驶员的心理和生理，外因影响内因，许多交通事故表面上看来是因为驾驶员的原因造成，但究其根本原因就会发现许多事故的发生是由于道路线形不合理对驾驶员的心理生理造成不良影响而引发的[13]。从驾驶员的心理、生理需求角度探究道路线形设计会在一定程度上减少交通事故，改善交通安全状况。本文正是以研究驾驶员的脑电反应为依据，从驾驶员的角度去考虑山区双车道公路线形设计，使道路线形设计更加人性化。

　　第二章脑电数据的采集方法

　　大脑皮层是由100多亿神经元所组成，其中的多个神经元同时活动或同时抑制时所产生的电场的总和就是从大脑皮层表面记录出的电位。神经元同时活动或同时抑制的过程就称为“同步化”。如果神经元不能同时活动或同时抑制，就称之为“去同步化”。通常，同步化的程度越大，波幅越大、频率越低；反之，去同步化的程度越大，波幅越小、频率越高。此外神经元的排列方向一致。如各个神经元的排列方向不一致时冲动传导的方向也不同，因而所产生的电场就会相互抵消，不能形成强大的电场。研究发现大脑皮层中锥体细胞顶树突都伸向皮层表面，排列非常整齐。因此，脑电波的形成，可能是许多锥体细胞产生的电位自细胞体向皮层表面传递的结果。当锥体细胞进行同步活动时就会产生强大的电场，在大脑皮层表面记录出来。人类或动物的、神经元时时产生这种自发性、持续性、节律性电位变化，且在大脑皮层上可以通过脑电仪能记录到电位变化就称脑的自发电活动，记录下来就被称为脑电图(elektroenkephatogramm简称EEG)。

　　第三章山区双车道公路线形对交通安全的影响.........13

　　3.1山区双车道公路线形特点.........13

　　3.2山区双车道公路交通事故特点.........13

　　3.3山区双车道公路线形要素对交通安全的影响.........14

　　第四章试验方案设计与脑电采集.........22

　　4.1试验方案设计.........22

　　4.2实验设备.........28

　　4.2.1驾驶仿真器.........28

　　4.2.2脑电数据的采集设备及软件.........31

　　4.2.3其他辅助设备.........31

　　4.3试验流程.........31

　　第五章脑电数据旳提取及其与道路线形.........34

　　5.1实验数据的提取.........36

　　5.2试验指标的选取.........36

　　5.2.1电极指标的选取.........36

　　5.2.2脑电频段研究指标的选取.........39

　　5.3试验数据的分析.........40

　　结论

　　通过在驾驶仿真模拟实验室中分别建立曲线半径为500m、550m、600m、650m、700m和上坡坡度为3%，4%,5%,6%,7%不同线形的10条模拟道路，并让驾驶员在这些模拟山区双车道上行驶，记录其脑电功率随山区双车道公路线形的变化，得出以下结论：

　　(1)通过对被试驾驶员在试验道路上脑电波数据的分析发现：Fpl电极采集a的频段、频段的脑电功率绝对值与道路线形变化有较为明显的相关性。

　　(2)分析比较了同一驾驶员在同一线形下a频段、P频段的脑电功率绝对值的大小，发现驾驶员在多个不同线形的路段中P频段的脑电功率绝对值大于a频段的脑电功率绝对值，表明被试驾驶员在驾驶过程中P频段脑电占该电极脑电功率总值比例也较大。

　　(3)通过分别对被试驾驶员在不同圆曲线半径下(3频段的脑电功率绝对值变化值分析，得出5位被试驾驶员P频段的脑电功率绝对值变化值与道路圆曲线半径呈线形负相关。

　　(4)通过分别对被试驾驶员在不同上坡坡度下卩频段的脑电功率绝对值变化值分析，得出有4位被试驾驶员p频段的脑电功率绝对值变化值与上坡坡度呈线形正相关。

　　参考文献

　　1.中华人民共和国交通运输部.2011年公路水路交通运输行业发展统计公报[Z].北京：中华人民共和国交通运输部,2012.

　　2.刘运通.道路交通安全指南[M].北京：人民交通出版社，2004:105-106.

　　3.任福田等.交通工程导论.中国建筑工业出版社,1987.6

　　4.[苏]巴布可夫主编?祁振庆译.道路条件与交通组织.中国建筑工业出版社，1983.3

　　5.APolicyonGeometricDesignofHighwaysandStreets.AmericanAssociationofStateHighwayandTransportationOfficials(AASHTO)，Washington,D.C.，1990.

　　6.Lamm，R.，Choueiri，E，M.，Psariannoshttp://www.e-lunwen.com/glgclw/，B.，andSoilemezoglou，G.，APracticalSafetyApproachtoHighwayGeometricDesignjnternationalCaseStudies:Germany,Greece5Lebanon3andtheUSA,PresentedattheInternationalSymposiumonHighwayGeometricDesignPractices,August30-Septemberl，1995，Boston，Massachusetts，U.S.A.

　　7.HighwayLinkDesign.DepartmentalAdviceNoteTA43/84.DepartmentofTransport,London.UnitedKingdom.1984.

　　8.J.S.Bald?W.Durth.RiskanalysisinRoadTraffic.FinalReportfortheFederalMinistryofTransportation,TechnicalUniversityDarmstadt,1987.

　　9.陈永胜.高速公路安全设计基础理论及关键技术研究.北京工业大学博士学位论文:2001.5

　　10.尹红亮，王炜，王晓红，周启兆.道路交通事故成因的新思考[J].公路交通科^,2000,17(4):60-63

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