PDF《赵一飞交通仿真中驾驶人空间视野感知模型_赵一飞》

2 空间视野模型的仿真计算 根据驾驶人空间视野感知建模的分析, 驾驶人 在行驶过程中的空间视野是一个受到道路边界条件 约束的棱台体, 因此, 空间视野模型的仿真计算实质 就是计算此视野棱台的体积值.棱台体积值受道路 平纵横指标、 初始速度和驾驶人视点高度的影响. 2.

1 道路中心线三维坐标计算方程 根据文献[12]可以得出道路的中心线方程为

117 第4期张驰, 等: 交通仿真中驾驶人空间视野感知模型 k(s) = ax ( s) + b U (s) = U

0 + Q s

0 k(s)ds x (s) = x0 + Q s

0 cos[ U (s)]ds y( s) = y0 + Q s

0 sin[ U (s)] ds ( 1) 式中: k(s)为桩号为 s 处的曲线曲率, 直线上 k(s) 为0, 圆曲线上各点曲率相同, 为半径的倒数 b, 回旋线 上各点曲率呈线性变化, 即k(s)= ax( s)+ b;

U (s) 为 桩号为 s 处的切线与 x 轴正方向的夹角(规定以逆 时针方向为正);

U

0 为路线起点方位角;

x (s)、 y(s) 分别为桩号 s 处中桩对应的横、 纵坐标值;

x0 、 y0 分 别为路线起点横、 纵坐标值;

a 为系数变量. 道路中线的标高 z(s)为z(s)= zfi + G2i (s- vfi ) s I [vfi , v0( i+ 1) ) zfi + G2i (s- vfi )- G1i - G2 i

2 # [s- v0( i+ 1) ]

2 sI [v0( i+ 1) , vf( i+ 1) ] ( 2) 式中: G1i 、 G2i 分别为第 i 段竖曲线的前坡和后坡;

v0i 、 vfi 分别为第i 段竖曲线的起终点桩号;

zfi 为第 i 段竖曲线终点的高程值. 图3空间视野平面 Fig.

3 Planes of spatial vision 2.

2 道路中心线平行线的三维坐标计算方程 道路中线切线方向的单位向量 T(s)表示为 T( s)= Tx ( s) Ty ( s) = xc( s)/ xc(s)

2 + yc( s)

2 yc(s) / xc( s)

2 + yc( s)

2 ( 3) 通过单位向量推出路线的法线方程 N( s) 为N(s) =

0 1 -

1 0 T(s) = T y ( s) - Tx (s) (4) 根据式(3)、 (4)推出与道路中线平行且距离中 线宽度为 w 的轨迹线方程P( s) 为P(s) = x (s) y( s) + w T y ( s) - T x (s) (5) 式中: T x ( s)、 T y (s)分别为 T(s)在x、 y 方向的值. 综合考虑超高因素, 可以推出与道路中线平行 且距离中线宽度为 w 的轨迹线上任意一点的高程 方程为 e(s) = sgn( w) ( s- r0 i) {ei sgn[ U ( s)] # sgn( w) - ec}(rfi - r0i ) -

1 + ec r0 i [ s<

rfi ei sgn[ U ( s)] s \ rfi zc(s) = z( s)+ w e( s)

100 (6) 式中: ei 为路线超高的绝对值;

ec 为路拱横坡度;

r0i 、 rfi 分别为超高过渡段的起终点桩号. 2.

3 空间视野模型计算方法 假设驾驶人位于桩号 k 处, 行驶在道路中心线 上, 初始行驶速度为 V, 道路宽度为 W, O1 为115s注视点, A1 和B1 分别是视野范围的近端边界点, O2 为最远影响点, A2 和B2 分别是视野范围的远端 边界点, L1 为1.

5 s 注视距离, L2 为最远端注视距 离, 视野水平角为 A , A、 O、 B 为视野范围内任一断 面上点, 见图 3.驾驶人视点高度为 h, 视野仰角为 B, 1.

5 s 注视点处视野高度为 H

1 , 最远影响点处视 野高度为 H2 , 见图 4.由于空间视野构成的是一个

118 交通运输工程学报2010 年图4空间视野纵面 Fig.

4 Vertical sections of spatial vision 不规则棱台, 采用分割法将整体棱台分割为微段棱 台, ........