不同驾驶模式下操作特性分析

实验中制动踏板深度是通过拉力传感器的量程变化来获取，为统计方便，将制动踏板深度值按每秒取均值的方法进行数据收集并绘制成图像，进行直观的比较。图7-7 所示为实验中一组数据样本的制动踏板深度随时间变化的统计结果。

图7-7　不同驾驶模式下制动变化特性分析

图7-7 中的数据特征变化特征表明，该名驾驶人在三种不同的驾驶模式组合条件下，制动踏板的使用频率和踏板深度存在较大的差异性。由图7-7可知，当车辆只具有人工驾驶模式时，其制动的频率和制动时制动踏板深度要高于其他两种模式组合；车辆具备人工驾驶模式和警示辅助驾驶模式时制动踏板深度相对来说较小，而当车辆具备三种驾驶模式时，采取刹车操作的次数最少。由图7-7（d）可以直观地发现：该驾驶人在三类不同驾驶模式实验过程中制动的次数分别为36、43 和25。由此可见，当车辆具备人工驾驶、警示辅助驾驶和自动驾驶三种模式时，驾驶人制动次数将减少。

由图7-8 可知，转向盘转角在驾驶人处于B 模式下变化比较平缓，其变化的最大值小于20°，而在A 模式下出现转向盘转角值大于30°的次数明显多于其他两种驾驶模式组合。根据视频和驾驶过程自我描述可知，转向盘转角出现剧烈变化的原因是驾驶人在进行其他任务时，忽略了对当前交通环境的监测。在A 模式下，驾驶人只能通过剧烈转向来规避事故的发生。而在C模式组合方式下，当自动切换的条件被触发时，车辆本身就已经处于危险状态中，自动驾驶模式有时可能需采用极端的方式来避免交通事故的发生。而在B 模式下，由于能够提供辅助预警，所以绝大多数的危险情况警示系统都会向驾驶提供警示，所以剧烈的驾驶操作出现的可能性较小。

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图7-8　不同驾驶模式下转向盘转角变化特性分析

为了能够进一步分析3 类不同驾驶模式下的车辆行驶安全性，采用交通事故次数、车辆熄火次数、驶出道路次数、紧急制动次数和紧急转向次数5项指标进行评价。其中交通事故数、车辆熄火次数和驶出道路次数能够直接通过在驾驶模拟器的数据采集系统中获取，而紧急制动和紧急转向则利用式（7-1）和（7-2）计算得出。

式中，dt 为当前时刻制动踏板深度；dt－1 为前一时刻制动踏板深度；Δd 为当前时刻制动踏板深度与前一时刻制动踏板深度的差值；θt 为当前时刻转向盘转角值；θt－1 为前一时刻转向盘转角值；Δθ 为当前时刻转向盘转角与前一时刻转向盘转角的差值。通过多次试验测试，在城市平直路段行驶过程中，当Δd≥0.5 dm 时，则认为该制动行为为紧急制动；当Δθ ≥20°时，则认为该转向行为为紧急转向。

基于上述计算公式和统计分析得出不同驾驶模式下5 项指标的变化结果，如图7-9 所示。

根据图7-9 可知，采用人工驾驶+警示辅助驾驶+自动驾驶模式（A+B+C）能够有效地降低交通事故、驶出道路、紧急转向等事件次数的发生，而该模式下熄火次数和紧急制动次数略高于A+B 模式时。究其原因是进行自动驾驶接管往往是出现极端危险的情况，此时更容易进行的操作就是紧急制动，而A+B 模式下只提供警示，不会进行紧急制动等辅助，所以A+B+C 模式下出现紧急制动的次数高于A+B 模式下。此外，因为在进行自动驾驶接管时，由于操作方式发生了较大变化，剧烈的制动或者其他操作容易导致手动挡车辆熄火。总而言之，采用A+B+C 驾驶模式对车辆进行控制能够有效地提高车辆行驶的安全性。

图7-9　不同驾驶模式下不同交通事件出现的次数