机电设施脱落对在役隧道运营安全性影响的测试方法

技术领域

本发明涉及隧道工程，尤其涉及一种机电设施脱落对在役隧道运营安全性影响的测试方法。

背景技术

随着我国经济水平的不断提高，汽车行业发展迅猛，车辆密集化、行车高速化、轿车家庭化和驾驶员非职业化已经是发展的必然趋势。但是由于车辆数量和驾驶人数的迅速增加，交通事故率逐年上升，行车安全问题已经得到了人们的广泛关注，尤其是在隧道环境中的交通事故发生率较普通行车环境事故发生率更高，其原因：隧道作为埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道为人们带来交通便利的同时，但是由于隧道内行车环境复杂，光线的影响以及其他因素的影响，将严重影响形成安全，其中，在其他因素中，隧道内的机电设施脱落是造成行车危险的重要因素之一，在隧道内如果机电设施脱落，会对行驶过程造成严重的影响，目前，对于隧道的机电设施脱落主要依靠实地勘测，但针对机电设施脱落对隧道行车的影响并没有准确的评价方法，从而不能对机电设施脱落条件下隧道内的安全行车作出一个正确的指导措施，虽然目前有通过纯理论的数学模型对隧道内机电设施脱落条件下的行车安全性进行评估，但是缺乏现场实证，同样不能够作出准确的指导措施。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种机电设施脱落对在役隧道运营安全性影响的测试方法，以解决上述问题。

本发明提供的机电设施脱落对在役隧道运营安全性影响的测试方法，包括

a.构建隧道内机电设施脱落条件下的汽车驾驶的虚拟环境，

b.采集处于虚拟环境中进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，

c.对采集信息进行分析评价，判断隧道内机电设施脱落安全性。

进一步，步骤c还包括：

c1.统计驾驶员在不同机电设施脱落条件下的行为信息，并将行为信息分为不同的等级；

c2.将不同机电设施脱落环境按严重程度进行分级，机电设施脱落等级包括驾驶员预见机电设施脱落、机电设施即将脱落和机电设施掉落；

c3.将行为信息等级和机电设施脱落等级匹配对应，确定隧道虚拟环境的行车安全性，其中，行车安全性也具有不同的安全等级。

进一步，步骤a还包括通过虚拟环境呈现设备构建汽车驾驶的虚拟环境，所述虚拟呈现设备用于模拟出隧道内不同的机电设施脱落的虚拟环境。

进一步，步骤b中所述的驾驶员的行为信息包括驾驶员的注视信息和驾驶员的动作信息。

进一步，所述驾驶员的注视信息包括注视持续时间、注视时间百分比、平均注视时间、注视次数百分比、扫描眼动平均速度和瞳孔面积大小；所述驾驶员的动作信息为驾驶员改变车辆行驶状态的操作信息。

进一步，所述驾驶员的动作信息包括改变行驶方向、车辆加速、车辆减速和驻车信息。

进一步，所述步骤c1中的安全级别包括：良好、一般、严重和特别严重。

进一步，步骤b还包括通过采集单元采集处于虚拟环境中进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，所述采集单元包括眼动仪和传感器组。

进一步，步骤a还包括采用六自由度运动平台还原虚拟环境中汽车的运动。

本发明的有益效果：本发明利用虚拟现实技术和眼动仪的结构原理，建立了测试运营隧道内机电设施脱落病害对行车安全性影响的虚拟现实实验平台，无需到实际运营的隧道中对机电设施脱落病害进行直接测试，并且能够提高运营隧道机电设施脱落分级及对行车安全性影响评估的效率，实现了在虚拟运营隧道场景中定量测试不同机电设施脱落量对隧道运营功能性和安全性的影响，为运营隧道机电设施脱落分级评价提供了一种高效、节能的新方法，大大减少了人力和物力成本，提高了测试的准确性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的原理示意图。

如图1所示，本发明中的机电设施脱落对在役隧道运营安全性影响的测试方法，包括

a.构建隧道内机电设施脱落条件下的汽车驾驶的虚拟环境，

b.采集处于虚拟环境中进行模拟驾驶的驾驶员的行为信息，

c.根据采集信息进行分析评价，判断隧道内机电设施脱落安全性。

本发明利用虚拟现实技术，构建用于汽车驾驶的虚拟环境和用于驾驶的车辆，产生“汽车-驾驶员-隧道”的闭环系统，在这一闭环系统中驾驶员模拟驾驶汽车，可根据运营隧道场景中出现的机电设施脱落的虚拟视景、场景音效和车辆的运动仿真等虚拟环境，使驾驶员沉浸到这一环境中，并根据虚拟场境中产生的触觉，听觉和视觉，变换相应的驾驶动作，使得虚拟驾驶车辆的位置在行驶环境中不断变化，以产生驾驶员和虚拟环境的交互，通过对驾驶员行为信息和车辆的运动情况，测试运营隧道内机电设施脱落现象对行车安全性的影响。

在本实施例中，步骤c还包括：

c1.统计驾驶员在不同机电设施脱落条件下的行为信息，并将行为信息分为不同的等级；

c2.将不同机电设施脱落环境按严重程度进行分级，机电设施脱落等级包括驾驶员预见机电设施脱落、机电设施即将脱落和机电设施掉落；

c3.将行为信息等级和机电设施脱落等级匹配对应，确定隧道虚拟环境的行车安全性，其中，行车安全性也具有不同的安全等级。

在本实施例中，将机电设施脱落分为驾驶员预见机电设施脱落、机电设施即将脱落和机电设施掉落三个等级，其中即将脱落是指机电设施与固定设施已经松动即将脱落，三个等级对驾驶员的操作都会造成不同程度的影响。

步骤a还包括通过虚拟环境呈现设备构建汽车驾驶的虚拟环境，所述虚拟呈现设备用于模拟出不同的隧道内机电设施脱落的虚拟环境。

步骤b中所述的驾驶员的行为信息包括驾驶员的注视信息和驾驶员的动作信息。

在本实施例中，步骤a还包括通过虚拟环境呈现设备构建汽车驾驶的虚拟环境，所述虚拟环境包括虚拟视景、场景音效和车辆运动仿真。所述虚拟呈现设备用于模拟出不同的隧道内机电设施脱落的虚拟环境。本实施例采用Unity3D软件平台，用于隧道内机电设施脱落的虚拟场景的设计，人与虚拟环境进行交互等应用开发，与虚拟现实外围设备的通信和控制，虚拟呈现设备主要包括立体折幕和视频头盔，通过虚拟呈现设备构建一个3D虚拟环境。

在本实施例中，步骤b中所述的驾驶员的行为信息包括驾驶员的注视信息和驾驶员的动作信息。基于隧道路段环境特点、事故特征以及驾驶员动态视觉特性，利用眼动仪记录驾驶员眼动数据，通过对眼动行为的分析，有效量化驾驶员的眼动行为，有利于找到驾驶员的行为规律，再结合驾驶员做出相应眼动时隧道内的虚拟环境，并以此为运营隧道内机电设施脱落病害对行车安全影响评估提供了新的实验方法。优选地，本实施例中的驾驶员的注视信息包括注视持续时间、注视时间百分比、平均注视时间、注视次数百分比、扫描平均速度和瞳孔面积大小；所述驾驶员的动作信息为驾驶员改变车辆行驶状态的操作信息，根据上述参数进行综合比较，就可以准确的判断驾驶员在行驶过程中的注意力受到影响的程度。

在本实施例中，所述驾驶员的动作信息包括改变行驶方向、车辆加速、车辆减速和驻车信息，通过传感器组分别采集上述信息，优选地，可以通过压力传感器采集刹车和油门踏板信息，通过位移传感器采集方向盘转动信息，并通过车载电脑中的车辆运行数据进行综合比较，本领域技术人员可以通过多种方法手段实现上述的采集目的，在此不再赘述。

本实施例中，将行为信息分为：轻微行为信息、一般行为信息、严重行为信息以及特别严重行为信息，各等级的行为信息是注视信息和动作信息的变化量作出的，比如，将油门、刹车以及方向盘的变化量和注视信息变化量分为四个区间段，即A-B,B-C,C-D以及D-E，其中，A＜B＜C＜D，将机电设施脱落分为驾驶员预见机电设施脱落、机电设施即将脱落和机电设施掉落三个等级，当驾驶员没有预见机电设施脱落时，行为信息位于区间A-B，那么此时行车为安全，一般A取值为0；当驾驶员预见机电设施脱落时，行为信息位于区间B-C，那么此时行车为较为安全，但是需要驾驶员注意，当机电设施即将脱落时，行为信息位于区间C-D，那么此时行车危险，需要立即终止隧道运营；当机电设施掉落时，此时行为信息的区间为D-E，则此时行车极为危险，需要立即终止隧道运营，并立即对隧道进行抢修，以免出现交通事故。由于在模拟环境中，没有其他车辆的影响，因此，行为信息与机电设施脱落程度具有一一对应关系，从而能够准确反映机电设施脱落对行车安全的影响。

在本实施例中，测试机电设施脱落的装置包括输入单元、输出单元、主控单元、用于模拟出隧道内不同的机电设施脱落的虚拟环境的虚拟环境呈现单元、用于采集驾驶员行为信息的采集单元和用于驾驶员与虚拟场景进行交互的交互单元，

所述虚拟环境呈现单元和采集单元分别于主控单元连接，所述输入单元与主控单元的输入端连接，所述输出单元与主控单元的输出端连接。

所述虚拟环境呈现单元包括立体折幕和视频头盔，所述立体折幕和视频头盔分别与主控单元连接。

所述采集单元包括用于采集驾驶员注视信息的眼动仪和用于采集动作信息的传感器组。

所述输入单元包括方向盘、油门和制动器，所述输出单元包括六自由度运动平台用于还原虚拟环境中汽车的运动。

所述交互包括光学位置追踪器、手持终端和驾驶模拟器。

通过上述方法为运营隧道内机电设施脱落病害对行车安全影响评估提供了一种新的实验方法，为研究预防和减轻交通事故提供了新的手段。

本实施例中，可以实现在自主研发的虚拟运营隧道场景中定量测试不同机电设施脱落量对隧道运营功能性和安全性的影响，为运营隧道机电设施脱落分级评价提供了一种高效、节能的新方法。可以完成对机电设施脱落病害分级标准的测试，也可以根据测试的结果，重新制定隧道机电设施脱落情况评价标准或对现有的评价标准进行完善。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。