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虚拟现实仿真实验改良“黄灯规则”
2013年2月26日    评论:    分享:

    来源:中国青年报

    2013年1月31日下午,清华大学工业工程系驾驶安全与人机系统仿真实验室的实验助理小蔡演示“黄灯规则”驾驶仿真实验的要领。

  “在这个场景下,如果黄灯亮起时,车头已经进入缓冲区,您可以选择继续通行或者停下来,这都不违反交规﹔如果黄灯亮起时,车头还未进入缓冲区,那么您必须停下来。您听明白了吗?”

  在关上“车门”前,小孟再一次提醒中国青年报记者参加实验的相关注意事项。得到记者的点头确认后,他让实验助理小蔡调入测试场景,记者随即开始了仿真实验。

  1月31日下午,适逢修订后的《机动车驾驶证申领和使用规定》(以下简称“新交规”)实施的满月之日。在一些媒体评述被称为“史上最严交规”的新交规利弊的同时,清华大学工业工程系博士生孟凡兴在导师张伟教授的指导下,开展了针对新交规“黄灯规则”的虚拟仿真实验。

虚拟现实仿真实验改良“黄灯规则”

 

  一项由“黄灯规则”引发的虚拟实验

  “在去年新交规出台之后,就有不少媒体报道说修订内容可能会影响驾驶行为,其中就包括对‘闯黄灯扣6分’的讨论。”孟凡兴告诉记者,作为一名研究驾驶安全和人机系统仿真的博士研究生,他留意到了新交规中的一些变化。

  新交规今年1月1日起正式施行。孟凡兴发现,关于“闯黄灯”的内容在网上引起了激烈的讨论。“反对者认为,驾驶员无法预知绿灯何时变成黄灯,当绿灯变黄灯时,驾驶员可能没有足够的距离剎车﹔同时在绿灯期间,驾驶员也不敢提高速度,从而引起更为严重的拥堵。支持者认为,禁止闯黄灯的规定可以提高驾驶员在交通路口的安全意识,减少交通路口的事故。”在归纳了新交规“黄灯规则”的支持者和反对者各自的主要观点后,孟凡兴发现,双方的说法都基于各自实际的驾驶经验提出,并没有精确的科学数据作为支撑。

  有没有可能通过仿真实验,检验交通路口信号灯控制规则对驾驶员行为决策的影响呢?在与张伟教授的沟通中,孟凡兴提出了这一设想,并得到了导师的认可。

  1月3日,实验团队成立,开始设计能对比新旧交规下驾驶员的驾驶行为、路口通行绩效、驾驶员紧张程度等指标的仿真实验,以归纳新旧交规各自的好处和代价。

  与此同时,孟凡兴等人根据实验室内由真车改造的驾驶仿真器,用Virtools软件设计了4个不同的虚拟驾驶场景。

  “前两种虚拟场景是分别根据新旧交规的规定设计的。”孟凡兴说。在此基础上,实验团队增加了两种改良新交规“黄灯规则”的虚拟场景:一种是绿灯在变为黄灯前1.5秒开始闪烁,给驾驶员提前警示﹔另一种是在交通路口的停止线以内设置15米长的警示区,黄灯亮时,已经进入警示区的车辆可以继续通过,还未进入警示区的车辆应停车。

    新交规实验,一位测试者的手心全是汗水

  在完成了对虚拟场景的内测后,实验团队开始公开向社会招募测试者。他们在网络论坛上发帖,招募有一定驾驶经验的驾驶员,并与测试者签订了虚拟驾驶实验的知情同意书。

  据孟凡兴介绍,实验团队招募的测试者平均年龄为30岁,平均驾龄为7年。他们在实验助理的引导下,先后在上述4种虚拟场景下试驾。“我们记录了驾驶员每个时刻的速度,对油门和剎车的操控,因此,可以对比检验不同信号灯控制规则对驾驶员的行为决策的差异性。”

  为提高仿真程度,实验团队在设置虚拟场景时,特意在若干交通道口安排了非机动车横穿马路的“险情”﹔并提醒测试者:应尽量避免在测试过程中与非机动车发生碰撞。

  尽管如此,还是有一些测试者未能避开“险情”。

  “有一位测试者在原来的交规下进行实验时,由于原交规规定黄灯期间通过路口不会受到处罚,所以这位驾驶员在接近路口时并没有降低速度。”孟凡兴告诉记者,结果该测试者在几个设置了“险情”的路口都与非机动车发生了碰撞。

  “这个场景的实验结束后,他说自己在日常驾驶的时候通过路口的速度一般也比较快,只是没有遇到有非机动车横穿马路的情况。”孟凡兴说,“经过这次实验他觉得,在较快的车速下,如果真有行人或者自行车横穿马路,那将非常危险,他说以后自己在路口的时候会把速度控制好。”

  让孟凡兴印象最深的一次测试发生在新交规虚拟场景下。“有一位测试者每次驾驶到十字路口都比较谨慎小心,车速一般在20千米/小时以下通过路口。”孟凡兴说,“测试结束后,我们问他,‘为什么把车速降到这么低?’他说,自己非常担心接近停止线的时候黄灯亮起来,担心自己来不及停车。一个场景的实验结束后,他的手心全是汗水。”

      用科学数据为政策修订提供依据

  完成仿真实验后,每一位测试者都要填写一份主观评价问卷,对之前测试的4种场景的违规担心程度进行评分,并综合排序4种信号灯控制规则的科学性。

  “通过这种对比研究,我们发现了新交规下的‘黄灯规则’带来的好处,同时也发现了其存在的问题。”孟凡兴表示,实验结果显示,新交规下的“黄灯规则”的优势主要体现在驾驶的安全性上。

  中国青年报记者在实验报告上看到了这样一个数据对比:在通过路口的速度上,新交规下,实验中驾驶员的车速比旧交规下降低了45%。在旧交规下,驾驶员一般不用担心闯红灯,所以在交通比较顺畅时会以较高车速通过路口,而新交规下,速度过快很容易造成闯黄灯,所以驾驶员对车速的控制比较好。

  “实验中我们发现,旧交规下,大多数驾驶员在接近路口时并没有降低车速,甚至有些驾驶员会在接近路口时加快速度,以便能够在绿灯期间快速通过路口,这是非常危险的行为,导致交通路口事故高发﹔在新交规下,这种现象得到很好的抑制,绝大多数驾驶员在接近十字路口时能够提前减速,保持较低速度通过路口。实验中,在遇到黄灯的路口,绝大多数驾驶员在旧交规下都选择通过路口,而在新交规下,几乎所有驾驶员都停车等待绿灯。”实验报告总结道。

  不过,新交规下的“黄灯规则”也有两大劣势——通行效率较低、驾驶员主观感受较差。

  实验团队将距离停车线50米和超过停车线20米这70米的距离计为测量距离。实验结果表明,在旧交规下,驾驶员通过路口的平均时间为5.87秒﹔而在新交规下,平均时间为9.49秒——通行时间增长了38%。

  此外,在主观评价方面,实验团队让每位驾驶员评价了自己在驾驶到路口处对违反信号灯控制规则的担心程度(量表范围为1至7分,数字越大,担心程度越大——记者注),统计结果显示,在旧交规下,驾驶员给出的平均值是3.6分,而在新交规下,这一平均值达到6.2分。“这表明新交规给驾驶员带来了更高的心理紧张感,这种紧张感积累起来更容易造成驾驶员脑力负荷的上升,更易疲劳,同样对驾驶安全产生影响。”实验报告写道。

  在实验团队看来,城市道路交通最关注两个目的:安全和效率,而新、旧交规都过于关注其中一个目的,却忽略了另外一个目的。

  在这项仿真实验中,实验团队改良了新交规下的“黄灯规则”,在黄灯亮起时,在时间或空间上对驾驶员进行提示。根据对实验数据的统计,实验团队发现,两种新的设计方案相当于对新旧交规的结合与折衷,更容易被驾驶员接受。

  “近期的‘黄灯规则’引发了会广发的关注和讨论,这反映了社会各界对于交通管理精细化、科学化和人性化的要求。”张伟教授告诉记者,他的团队将向交管部门提交对比两种人性化设计对于执行新交规的改善情况的详细实验报告,希望能够为将来进行路口信号灯、标志标线人性化设计提供参考。

标签:仿真实验室交通
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