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垂直停車位寬度和通道寬度對駕駛?cè)送\囆袨榈挠绊?/h1>
2018-09-22 11:34周長杰谷錦彪
智能城市 2018年16期
關(guān)鍵詞:停車位車位車速

馬 曉 周長杰 谷錦彪

上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,安徽合肥 230071

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,截止2017年底,中國機動車保有量達3.10億輛,其中汽車駕駛?cè)?.42億人[1]。機動化出行量不斷增長,同時也使得停車成為駕駛?cè)顺鲂谐R姷鸟{駛操作,而帶來的停車問題也不斷出現(xiàn)。駕駛?cè)嗽诓煌沫h(huán)境中表現(xiàn)出不同的心理、生理反應[2],停車過程中駕駛?cè)怂憩F(xiàn)的心理、情緒嚴重影響著停車操作。

國內(nèi)外學者對停車方面也做了大量的研究。其中,國內(nèi)多從數(shù)學建模及宏觀的停車管理方面入手,如宋作忠[3]等從遺傳算法的角度建立了停車場優(yōu)化停車設計模型,并優(yōu)化了停車場停放布局和車位排列角度。吳素麗[4]等基于廣義費用最小停車場選址模型,確定了城市內(nèi)公共停車場的合理布局,使城市交通系統(tǒng)總體效益達到最優(yōu)。周晨靜[5]等基于北京市停車問題的研究與實踐,通過因素關(guān)聯(lián)度分析,對當前停車問題需要解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)依次為政府主導作用、社會資本融入、信息化運營、停車管理與執(zhí)法、停車設施建設、停車規(guī)劃配建等。國外的學者除上述研究外,在研究微觀的停車行為方面,也取得了豐富的成果。如Sullivan[6]等基于事故數(shù)據(jù)分析,得出駕駛?cè)嗽谕\囘^程中多存在操作錯誤。Wood[7]等研究發(fā)現(xiàn)視野范圍影響著駕駛?cè)说耐\嚥僮?。另外,駕駛?cè)说目臻g感知能力也是影響駕駛?cè)宋⒂^停車行為的重要因素[8]。近年來,Douissembekov團隊在對停車環(huán)境(停車參照物)、視野范圍等方面對駕駛?cè)说奈⒂^停車行為做了大量研究,研究提出了完全視野理論,同時得出垂直的參照物可以提高駕駛?cè)送\囆剩沟猛\嚫踩玔9-10]。

在停車位設計方面,國外的設計起步較早,相關(guān)學者在調(diào)研實際車輛使用型號及數(shù)量的基礎上通過統(tǒng)計分析得出了各類設計的標準車型和相應的車位尺寸,并以此展望了后期停車位設計優(yōu)化的可能性[11]。另外,相關(guān)機構(gòu)組織 (如 PCI)也對停車位進行了規(guī)范編制,明確了單向及雙向行駛中,通道寬度的設計規(guī)范[12]。在國內(nèi),相關(guān)規(guī)范明確了不同停車方式下通道寬度的理論計算值并給出了停車位最小長度和寬度[13]。在停車位類型布置方面,許占棟[14]等通過對停車過程的解析并結(jié)合車輛特性,用幾何原理和軌跡分析的方法,從理論研究上確定了不同形式泊位的基本尺寸和道路的最小寬度。但是上述停車位的設計研究大都基于理論模型基礎,并沒有考慮駕駛?cè)俗陨淼耐\囆袨橐蛩亍?/p>

根據(jù)以上研究,除了宏觀方面的條件因素影響著駕駛?cè)说耐\囆袨榧巴\囄辉O計,微觀方面的心理生理因素也是重要的參考因素。鑒于微觀停車行為對駕駛?cè)说耐\囘^程有著重要影響,本文選取其中的垂直停車方式,通過設計實車實驗,記錄駕駛?cè)宋⒂^停車行為數(shù)據(jù),分析停車位尺寸變化對駕駛?cè)送\囆袨榈挠绊?,為垂直停車位設計提供優(yōu)化方法。

1 實驗方法

1.1 實驗對象

本次最初選取30名的駕駛?cè)藚⑴c實車實驗,要求駕駛?cè)笋{駛經(jīng)驗豐富,身體健康,視力正常。最終挑選出合格駕駛?cè)?3名,其中男性19名,女性4名,參與者年齡范圍25~60歲,平均年齡為43歲,標準差9.936;駕齡范圍4~40年,平均駕齡17年,標準差11.369。

1.2 實驗設備及實驗設計

圖1 實驗設備及停車示意圖

實驗設備主要有MP150生理測試儀(采集駕駛?cè)说膶崟r心率值)、GPS(記錄實時停車速度);實驗車選用自動擋豐田凱美瑞,其他輔助設備有欄桿隔離帶、車位貼、卷尺等。實驗中垂直車位長度固定5.5m不變,車位寬度從2.3m增加至2.5m,每次變化0.05m,另外通道寬度從5m增加至6m,每次增加0.25m。停車過程中在車位定點位置設置停車參照物(欄桿隔離帶)。被試者需在車位寬度和通道寬度的每個變化組合下完成一次停車過程。停車位示意圖及實驗設備如圖1所示(圖中黑點即停車參照物)。

1.3 實驗過程

(1)實驗開始前按事先設計好的示意圖布置停車位,工作人員幫忙佩戴生理儀,安裝好GPS定位儀,確保儀器不會干擾被試正常操作。

(2)對被試演示實驗過程,講解注意事項,隨后被試進行適應性駕駛。

(3)車輛平行停于通道上合適位置后開始正式實驗。過程中被試者可以向前調(diào)整車輛軌跡,不局限于一次成功。

(4)實驗過程中工作人員觀察車身位置,若有出界或碰到參照物即判為停車失敗,被試需將車輛開回原來位置,重新開始倒車。

(5)GPS記錄實時停車速度V,生理儀記錄被試心率值RR間隙(本文用來表征心率變異性,數(shù)值越小即心跳間隔越短)。實驗結(jié)束后,被試要求填寫一份基本信息問卷。

2 實驗結(jié)果分析

2.1 停車過程車速、心率的變化規(guī)律

為探究駕駛?cè)嗽诖怪蓖\囘^程中速度和心率的變化規(guī)律,本次分別選取某一特定車位尺寸下數(shù)據(jù),通過繪制出變化曲線進行分析。

2.1.1 車速變化規(guī)律

從實驗數(shù)據(jù)中篩選出車輛從開始到停車成功整個過程中車速數(shù)據(jù),結(jié)果如圖2所示。由圖中可以看出,駕駛?cè)丝拷\囄粫r有明顯的降速后速度變化逐漸趨于穩(wěn)定;同時從車速變化中可以看出車輛調(diào)整的節(jié)點,即兩個車速零點之間;當駕駛?cè)苏J為車輛可以安全進入車位時,車輛有個加速后急速下降到0的過程,整個停車階段車速穩(wěn)定在0.3m/s左右。

圖2 車速變化曲線

2.1.2 心率變化規(guī)律(見圖3)

圖3 RR間隙變化曲線

從實驗數(shù)據(jù)中篩選出車輛從開始到停車成功整個過程中心率數(shù)據(jù),結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出在駕駛?cè)丝拷\囄贿^程中RR間隙有明顯減小的趨勢,即駕駛?cè)顺霈F(xiàn)心跳加快,隨后當駕駛?cè)舜_定車輛倒車安全后,RR間隙逐漸增大,但是在車身開始完全進入車位時,心率的RR間隙在短時間內(nèi)又逐漸減小,最后穩(wěn)定至0.6ms左右。

2.2 不同停車位尺寸下車速、心率差異性分析

2.2.1 不同尺寸下車速和心率的變化規(guī)律

為找出垂直停車位寬度和通道寬度的變化對駕駛?cè)送\囁俣群托穆实挠绊懸?guī)律,在5種不同車位寬度和5種不同通道寬度范圍下,通過將實驗所得的停車速度和RR間隙數(shù)據(jù)進行分析處理,并用Origin軟件進行三維數(shù)據(jù)繪圖,如圖4、5所示。

圖4 停車速度變化規(guī)律

圖5 心率變化規(guī)律

由圖4可知,在垂直停車位過程中,隨著車位寬度和通道寬度增加,駕駛?cè)送\囁俣日w呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。同時可以看出,速度在車位寬度下的增大趨勢更明顯,而在通道寬度變化下最后趨于穩(wěn)定,即說明了車位寬度對停車速度影響更大。

由圖5可知,在垂直停車位過程中,隨著車位寬度和通道寬度增加,駕駛?cè)说腞R間隙整體呈現(xiàn)先增大的趨勢。但不同的,RR間隙在車位寬度變化時先緩慢增大后,在2.4m左右有突然變大的趨勢,而在通道寬度變化時,RR間隙的增大趨勢逐漸變緩至最后趨于穩(wěn)定,即說明了車位寬度對駕駛?cè)送\囆穆视绊懜蟆?/p>

2.2.2 多因素方差分析模型構(gòu)建

通過前面一節(jié)對不同尺寸下車速和心率的變化規(guī)律進行分析,為更準確研究車位尺寸變化對車速和駕駛?cè)诵穆实挠绊?,本研究以車位寬度和通道寬度為控制變量,將兩者定義為自變量,并分別將駕駛?cè)怂俣群托穆识x為因變量。在SPSS軟件中進行多因素方差分析模型的構(gòu)建,用于客觀描述自變量與因變量之間的度量關(guān)系,量化車速和駕駛?cè)诵穆实淖兓?guī)律,模型分析結(jié)果如表1、2所示。

表1 停車速度與車位寬度、通道寬度關(guān)系模型分析結(jié)果

表2 RR間隙與車位寬度、通道寬度關(guān)系模型分析結(jié)果

由表1可知,垂直停車過程中,駕駛?cè)说耐\囁俣?、車位寬度和通道寬度的多因素方差分析模型擬合的判定系數(shù)R2=0.273,另外,通過表1可以看出,模型分析的顯著性p=0.000,表明模型差異性擬合顯著,即車位寬度和通道寬度對停車速度的影響均顯著。同樣表2所示,垂直停車過程中,駕駛?cè)说男穆实腞R間隙值、車位寬度和通道寬度的多因素方差分析模型擬合的判定系數(shù)R2=0.185,另外,通過表2可以看出,模型分析的顯著性p=0.000,表明模型差異性擬合顯著,即車位寬度和通道寬度對駕駛?cè)诵穆蔙R間隙的影響均顯著。接著,利用后續(xù)的多重分析,進一步比較車速和心率在車位寬度和通道寬度各水平之間的差異(表3、表4)。

表3 車速在5種車位寬度和通道寬度水平下差異性比較

表4 心率RR間隙在5種車位寬度和通道寬度水平下差異性比較

表3表明,在垂直停車過程中,駕駛?cè)说耐\囁俣仍?種車位寬度水平下,兩兩均存在顯著差異性,即在5種車位寬度范圍下,停車速度上升趨勢顯著,2.5m車位寬度下駕駛?cè)送\囁俣蕊@著最大。但是,在5種通道寬度水平下,停車速度只在通道寬度5.5m以下時有顯著差異,即5、5.25和5.5m之間;當通道寬度從5.5m往上繼續(xù)增加時,駕駛?cè)塑囁僦g沒有顯著差異,即在垂直車位通道寬度在5.5m往后,停車速度變化不明顯。從表3可以看出:首先,在2.5m車位寬度下車速最大,但在通道寬度5.5m后車速變化不明顯,因此在場地受限情況下可以考慮針對通道寬度和車位寬度對停車速度的不同影響設計停車位,以此達到節(jié)約用地提高停車效率的目的。

表4表明,在垂直車位寬度較小時,駕駛?cè)说男穆蔙R間隙在2.4m左右以下兩兩寬度之間差異并不顯著,但是從2.4m左右增加至2.45m時,車位寬度增加對駕駛?cè)诵穆蔙R間隙影響顯著,隨后2.45m與2.5m之間的差異又變得不顯著。在5種通道寬度水平下,兩兩寬度之間差異除了5與5.75、6m之間存在顯著差異,其余數(shù)值之間駕駛?cè)诵穆什]有顯著差異。從表4可以看出,駕駛?cè)诵穆蔙R間隙在車位寬度2.45m前后變化時有明顯變化趨勢,即在2.45m后車位寬度變化對駕駛?cè)擞绊戄^小,同時停車相對之前比較放松,但通道寬度變化只有在增大到5.75m后才開始對駕駛?cè)诵穆十a(chǎn)生影響,因此車位設計時,在保證通道足夠?qū)挾群髴乜紤]車位寬度變化對駕駛?cè)松硖匦缘挠绊懀源舜_保減少駕駛?cè)送\囘^程中心理壓力,使得停車更輕松,從而達到安全停車目的。

3 停車行為敏感性分析

3.1 基本原理

為了研究垂直停車過程中駕駛?cè)送\囆袨閷囄粚挾群屯ǖ缹挾鹊拿舾谐潭?,對?gòu)建停車行為模型進行敏感性分析。由于車位寬度和通道寬度參數(shù)相關(guān)性不顯著,因此,本次分別對車速和心率RR間隙進行單因素敏感性分析。

敏感度系數(shù)是在影響因素作用下目標值變化百分比與該影響因素變化百分比的比值[15]。敏感度系數(shù)越高表示對該因素敏感程度高。計算公式為:E=Δn/ΔF。其中E為敏感系數(shù),Δn和ΔF分別為因變量和自變量的變化率。E>0表示變化方向相同,E<0表示變化方向相反。

3.2 停車行為敏感性分析

根據(jù)前面分析結(jié)果,本次模型分析取車位寬度2.3m、通道寬度5m為參考值,分別進行車速和心率對車位寬度和通道寬度的敏感分析,結(jié)果如表5所示。

表5 車速和心率對車位寬度和通道寬度的敏感性(%)

從表5可以看出,在車位寬度增加時,速度和心率的敏感度系數(shù)均為正,即車速和心率的變化方向與車位寬度的變化方向相同。速度的增量呈現(xiàn)先逐漸減少趨勢,表明速度增加逐漸變小至穩(wěn)定的趨勢,而心率RR間隙的增量先由大變小,而在2.4m到2.45m變化時,增量再變大后又開始變小,這與第2.2.2節(jié)多因素方差分析結(jié)果相同,表明了車位寬度變化對駕駛?cè)诵穆实挠绊懜?。在車位寬度發(fā)生變化時,駕駛?cè)吮憩F(xiàn)的緊張情緒更多的是體現(xiàn)在微觀生理行為,而車速并沒有出現(xiàn)相應的變化,這可能由于駕駛?cè)擞龅酵话l(fā)情況時需要一定反應時間,這一方面也說明了為什么駕駛?cè)送\囘^程中出現(xiàn)許多停車失誤的原因。同樣,在通道寬度增加時,速度和心率的敏感度系數(shù)均為正,即車速和心率的變化方向與通道寬度的變化方向相同。但不同的是,車速增量有逐漸變大趨勢,而心率RR間隙的增量表現(xiàn)出逐漸變小至趨于穩(wěn)定。在通道寬度變化時,駕駛?cè)嗣黠@感覺到側(cè)向轉(zhuǎn)向更容易,即表現(xiàn)為車速有顯著變化,但是由于通道在駕駛?cè)藗?cè)方位,停車過程中較后方更容易感知,因此停過程中通道寬度的變化對駕駛?cè)诵睦淼挠绊懖⒉幻黠@。

另外,無論是車速還是心率,對車位寬度敏感度明顯高于對通道寬度的敏感度,表明了車位寬度的變化比通道寬度更易引起駕駛?cè)送\囆袨榈淖兓?,駕駛?cè)说耐\囘^程中行為表現(xiàn)可能受車位寬度的影響較大,而受通道寬度的影響程度較小。這樣,在相關(guān)的停車位設計中,車位寬度的合理取值需要引起重點關(guān)注。但是,由于實際的停車位設計受環(huán)境和用地的限制,需要通過綜合考慮車位寬度和通道寬度來減少對駕駛?cè)说耐\囆袨榈挠绊?,在提高停車效率的同時確保駕駛?cè)送\嚨陌踩浴?/p>

4 結(jié)語

本文主要研究了垂直式停車位寬度和通道寬度對駕駛員停車速度和心率的影響,分析了停車行為變化規(guī)律,并建立了多因素方差分析模型比較了車位寬度和通道寬度對車速和心率影響的差異性,最后分析了車速和心率對車位寬度和通道寬度變化的敏感性,主要有以下幾點結(jié)論:

(1)駕駛?cè)舜怪蓖\囘^程中停車速度和心率均存在明顯的變化,特別是在車身即將進入車位時,駕駛?cè)擞捎趯囄坏南鄬ξ恢貌淮_定,表現(xiàn)得特別謹慎緊張。

(2)駕駛?cè)舜怪蓖\嚂r,不同停車位寬度和通道寬度下,駕駛?cè)送\囆袨橛幸欢ǖ牟町愋?。?.5m車位寬度下駕駛?cè)送\囁俣蕊@著最大,心率在車位寬度2.45m前后變化時有明顯變化趨勢,而通道寬度變化駕駛?cè)送\囆袨橛绊懴鄬^小,因此可以考慮針對通道寬度和車位寬度對停車速度的不同影響進行停車位設計,同時應著重考慮車位寬度變化對駕駛?cè)松硖匦缘挠绊懀源舜_保減少駕駛?cè)送\囘^程中心理壓力,從而達到安全停車目的。

(3)對車位寬度敏感度明顯高于對通道寬度的敏感度,表明了車位寬度的變化比通道寬度更易引起駕駛?cè)送\囆袨榈淖兓?,駕駛?cè)说耐\囘^程中行為表現(xiàn)可能受車位寬度的影響較大,而受通道寬度的影響程度較小。在實際的停車位設計受環(huán)境和用地的限制時,需要通過綜合考慮車位寬度和通道寬度來減少對駕駛?cè)送\囆袨榈挠绊憽?/p>

(4)本文構(gòu)建的垂直停車位寬度、通道寬度與駕駛?cè)送\囆袨殛P(guān)系模型,量化了車位寬度、通道寬度與駕駛?cè)送\囁俣群托穆手g的關(guān)系,可以有效地反映駕駛?cè)嗽趯嶋H停車過程中的停車行為變化,為實際停車位設計提供了一定的理論依據(jù)。后續(xù)的研究可以考慮其他因素諸如停車參照物、天氣等因素對停車行為的綜合影響。

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