L3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車的接管安全性評(píng)價(jià)模型*

林慶峰，王兆杰，魯光泉

（北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191）

前言

在有條件自動(dòng)駕駛中（SAE，L3級(jí)），自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可執(zhí)行全部的動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)（系統(tǒng)起作用），駕駛?cè)藷o須始終監(jiān)控駕駛?cè)蝿?wù)，但當(dāng)車輛所處情況超出了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的操作極限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出接管請(qǐng)求，駕駛?cè)隧毮芗皶r(shí)接管車輛的控制權(quán)［1］。因此，如何確保駕駛?cè)俗灾鞑倏v與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)之間的安全切換尤為重要，這也是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及其人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)需要考慮的重要因素。

近年來，很多學(xué)者開展了針對(duì)自動(dòng)駕駛接管行為的研究。接管請(qǐng)求時(shí)間是影響接管行為的重要因素，通常定義為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的接管請(qǐng)求警告提示信號(hào)發(fā)出時(shí)自車與前方障礙物的碰撞時(shí)間（time to collision，TTC）。接管時(shí)間是重要的接管績(jī)效指標(biāo)之一，通常定義為接管請(qǐng)求時(shí)間開始到駕駛?cè)岁P(guān)閉自動(dòng)駕駛模式的時(shí)間間隔。自動(dòng)駕駛的關(guān)閉方式主要通過轉(zhuǎn)向盤上的按鍵、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)（設(shè)定制動(dòng)踏板或轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角超過一定的閾值）。研究中往往利用非駕駛相關(guān)任務(wù)（次任務(wù)）使駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛過程中處于注意力分散狀態(tài)。常用的非駕駛相關(guān)任務(wù)包括：替代相關(guān)任務(wù)（surrogate reference task，SuRT）、n-Back、20個(gè)問題任務(wù)和箭頭視覺次任務(wù)以及觀察導(dǎo)航、讀新聞、看視頻和玩游戲等真實(shí)的任務(wù)。

很多學(xué)者研究了接管請(qǐng)求時(shí)間和次任務(wù)等因素對(duì)接管績(jī)效的影響。Gold等［2］發(fā)現(xiàn)隨著接管請(qǐng)求時(shí)間變短，駕駛?cè)藭?huì)更快地做出決策，反應(yīng)更快，但通常接管質(zhì)量會(huì)變差。Ito等［3］的研究顯示駕駛?cè)嗽? s的接管請(qǐng)求時(shí)間下也能正確地完成接管操作。Eriksson等［4］對(duì)近年來自動(dòng)駕駛的接管請(qǐng)求時(shí)間的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述，表明當(dāng)前相關(guān)研究中設(shè)定的接管請(qǐng)求時(shí)間平均值為6.37 s（標(biāo)準(zhǔn)差為5.36 s），而自動(dòng)駕駛的接管請(qǐng)求時(shí)間設(shè)定為7 s左右較為合適。Zeeb等［5］根據(jù)駕駛?cè)说淖⒁曅袨椋瑢Ⅰ{駛?cè)朔譃楦?、中、低風(fēng)險(xiǎn)駕駛?cè)后w，研究結(jié)果顯示高風(fēng)險(xiǎn)駕駛?cè)说闹苿?dòng)時(shí)機(jī)要晚于中低風(fēng)險(xiǎn)駕駛?cè)?，?類人群的首次接觸轉(zhuǎn)向盤的時(shí)間、首次凝視道路中心的時(shí)間均無明顯差異。K?rber等［6］調(diào)查了在不同的交通密度和非駕駛相關(guān)任務(wù)條件下年齡對(duì)自動(dòng)駕駛接管時(shí)間和接管質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，年輕駕駛?cè)耍ā?8歲）和年老駕駛?cè)耍ǎ?0歲）的接管時(shí)間無顯著差異。Radlmayr等［7］分析了不同的交通狀況和非駕駛相關(guān)任務(wù)對(duì)有條件自動(dòng)駕駛中的接管過程的影響，結(jié)果表明交通狀況對(duì)接管時(shí)間和接管質(zhì)量有較強(qiáng)的影響，高密度交通流狀態(tài)下接管的危險(xiǎn)性更大。Zeeb等［8］研究了不同的真實(shí)次任務(wù)（寫郵件、讀新聞、看視頻）對(duì)接管操作的影響，結(jié)果顯示次任務(wù)對(duì)駕駛?cè)说慕庸芊磻?yīng)時(shí)間無影響，但駕駛分神會(huì)惡化駕駛接管質(zhì)量。Happee等［9］的研究結(jié)果表明TTC和與障礙物的間距是較好的緊急接管避讓操作的評(píng)價(jià)指標(biāo)，與手動(dòng)駕駛行為相比，自動(dòng)駕駛會(huì)使駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向和制動(dòng)干預(yù)介入時(shí)機(jī)發(fā)生延遲。Gold等［10］建立了接管時(shí)間、最小TTC、制動(dòng)應(yīng)用和碰撞概率等接管績(jī)效變量的預(yù)測(cè)模型，結(jié)果顯示接管時(shí)間、最小TTC和碰撞概率模型具有較好的預(yù)測(cè)效果，制動(dòng)應(yīng)用（駕駛?cè)嗽诮庸苓^程中是否采取制動(dòng)措施）預(yù)測(cè)模型具有一定的預(yù)測(cè)效果。魯光泉等［11］分析了年輕駕駛?cè)说慕庸芊磻?yīng)特性，結(jié)果顯示，次任務(wù)的存在會(huì)顯著增加接管時(shí)間，駕駛?cè)烁鼉A向于采用制動(dòng)加轉(zhuǎn)向的組合操作來回避風(fēng)險(xiǎn)。林慶峰等［12］發(fā)現(xiàn)在緊急接管情況下，接管緊迫度對(duì)合成加速度和最小TTC有影響，而對(duì)接管時(shí)間無影響，非駕駛相關(guān)任務(wù)對(duì)接管時(shí)間和最小TTC有影響，而對(duì)合成加速度無影響。

上述研究主要針對(duì)接管績(jī)效的影響因素展開，這其中包括接管請(qǐng)求時(shí)間、交通密度和駕駛?cè)说奶卣髋c年齡等因素對(duì)接管績(jī)效的影響等。但當(dāng)前對(duì)自動(dòng)駕駛接管的安全性的量化評(píng)估研究并不深入。例如，Gold的研究中建立了碰撞預(yù)測(cè)模型，模型的自變量包括接管請(qǐng)求時(shí)間、交通密度、重復(fù)性和年齡等［10］，但該文獻(xiàn)僅考慮了是否碰撞的情況，并未考慮近似碰撞（near crashes）這樣的緊急狀態(tài)。

本研究的目的是評(píng)價(jià)高速公路環(huán)境下L3級(jí)自動(dòng)駕駛車輛接管的安全性?；隈{駛模擬器構(gòu)建高速公路環(huán)境下的緊急接管場(chǎng)景，設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的箭頭視覺次任務(wù)，進(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，分析次任務(wù)對(duì)接管績(jī)效的影響。在此基礎(chǔ)上，建立L3級(jí)自動(dòng)駕駛車輛接管的安全性評(píng)價(jià)模型，可對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)被試

本次實(shí)驗(yàn)共計(jì)招募了49名被試（男性30名，女性19名），被試的平均年齡為31.06歲（標(biāo)準(zhǔn)差為7.10歲），平均駕齡為6.31年（標(biāo)準(zhǔn)差為5.23年）。被試均持有有效的駕駛執(zhí)照。實(shí)驗(yàn)前被試須自我報(bào)告是否處于良好的健康狀況和有無疲勞、藥物誤用等情況。被試在實(shí)驗(yàn)前須先了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，然后填寫知情同意書。

1.2 駕駛模擬器

實(shí)驗(yàn)采用簡(jiǎn)易駕駛模擬器，硬件主要包括：羅技G29轉(zhuǎn)向盤和加速與制動(dòng)踏板套件、高性能計(jì)算機(jī)和顯示器等（見圖1）。模擬器采用自動(dòng)擋模式，駕駛?cè)嗽谑謩?dòng)駕駛時(shí)只須操作加速與制動(dòng)踏板和轉(zhuǎn)向盤。模擬器的場(chǎng)景設(shè)計(jì)軟件為UC-Win／Road，該軟件可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜道路與交通流的生成、行駛車輛的設(shè)置和交通控制等功能。模擬器可實(shí)時(shí)記錄自車和周邊車輛的數(shù)據(jù)，如車輛運(yùn)行狀態(tài)和駕駛?cè)瞬僮鞯取４送?，轉(zhuǎn)向盤右側(cè)放置一個(gè)平板電腦用以顯示次任務(wù)。

圖1 駕駛模擬器

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 次任務(wù)

本研究選取的次任務(wù)是參考Kircher等的研究中設(shè)定的視覺次任務(wù)［13］。如圖2所示，該任務(wù)為箭頭次任務(wù)，圖2中的左側(cè)圖片是干擾箭頭，右側(cè)圖片為目標(biāo)箭頭＋干擾箭頭。次任務(wù)從易到難可分為3個(gè)等級(jí)，1級(jí)為4×4箭頭矩陣（干擾箭頭向左和向右），2級(jí)為6×6箭頭矩陣（干擾箭頭向下），3級(jí)為6×6箭頭矩陣（干擾箭頭向左、向右和向下）。

次任務(wù)圖片會(huì)顯示在模擬器中控臺(tái)偏右側(cè)放置的平板電腦屏幕上，每張圖片顯示時(shí)間為5 s，被試在該時(shí)間段內(nèi)須判斷圖片中是否有朝向上方的箭頭（目標(biāo)箭頭），并回答“有”或“沒有”，箭頭組合方式不同且隨機(jī)呈現(xiàn)，直到車輛切換為手動(dòng)駕駛后次任務(wù)停止顯示，手動(dòng)駕駛時(shí)無次任務(wù)顯示。

1.3.2 接管場(chǎng)景

接管場(chǎng)景為被試在自動(dòng)駕駛過程中執(zhí)行次任務(wù)操作時(shí)（眼睛始終注視顯示次任務(wù)的平板電腦屏幕），自車所在的車道前方突然出現(xiàn)一輛拋錨車輛，根據(jù)自車車速和與拋錨車輛的車間距離設(shè)定接管請(qǐng)求時(shí)間TTC為7 s。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)按照設(shè)定的接管請(qǐng)求時(shí)間向被試發(fā)出接管請(qǐng)求提示警告信息（聲音＋視覺提示圖標(biāo)）。接管提示聲音為“自動(dòng)駕駛即將失效，請(qǐng)接管！”，顯示同樣文字的提示圖標(biāo)同步出現(xiàn)在中央顯示器屏幕上方。被試聽到提示音后應(yīng)立即按下轉(zhuǎn)向盤上的切換按鈕，使車輛從自動(dòng)駕駛模式切換到手動(dòng)模式。

圖2 視覺次任務(wù)示意圖

1.3.3 道路場(chǎng)景

實(shí)驗(yàn)采用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素為次任務(wù)。次任務(wù)包括：無次任務(wù)（對(duì)照基準(zhǔn)）、1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)次任務(wù)。每種等級(jí)的次任務(wù)均呈現(xiàn)一次，利用拉丁方設(shè)計(jì)法對(duì)不同次任務(wù)的接管場(chǎng)景的出現(xiàn)順序進(jìn)行布置。實(shí)驗(yàn)路段的長(zhǎng)度為19 km，被試初始須手動(dòng)駕駛一段路，然后通過按下切換按鈕將駕駛模式從手動(dòng)切換為自動(dòng)駕駛模式，每個(gè)接管場(chǎng)景的距離間隔約為3～4 km。

道路場(chǎng)景為雙向6車道的高速公路（見圖1），天氣和道路狀況良好。交通流設(shè)置為稀疏交通流，平均速度為110 km／h，最高車速限定為120 km／h。交通流分布均勻，總計(jì)500輛／h。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)被試須駕駛車輛在中間車道行駛，手動(dòng)駕駛時(shí)車速保持在110 km／h左右，然后按下轉(zhuǎn)向盤上的切換按鈕使車輛進(jìn)入自動(dòng)駕駛模式，車輛速度則在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)變?yōu)?10 km／h。

1.4 實(shí)驗(yàn)流程

被試在實(shí)驗(yàn)前須先簽署知情同意書，填寫問卷調(diào)查表以記錄基本的人口統(tǒng)計(jì)信息（年齡、性別、駕齡、駕駛里程等）。然后實(shí)驗(yàn)人員向被試介紹自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的相關(guān)功能，如接管切換模式、系統(tǒng)失效的場(chǎng)景和次任務(wù)的操作說明等。被試在正式實(shí)驗(yàn)前要進(jìn)行約10 min的預(yù)備實(shí)驗(yàn)，包括熟悉轉(zhuǎn)向盤、加速與制動(dòng)踏板的靈敏度，熟悉實(shí)驗(yàn)道路環(huán)境、練習(xí)自動(dòng)駕駛的切換操作等。預(yù)備實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，被試會(huì)有5 min的休息時(shí)間，而后開始正式實(shí)驗(yàn)。

特別需要指出的是，當(dāng)車輛處于自動(dòng)駕駛模式時(shí)，被試在執(zhí)行次任務(wù)操作時(shí)視線應(yīng)始終注視在平板電腦上，即偏離道路朝向（Eyes-off Road），被試的雙手呈放松狀態(tài)自然放置在身體的兩側(cè)，右腳也呈放松狀態(tài)且不放置在制動(dòng)或加速踏板上。當(dāng)被試聽到接管提示聲音后，可采用制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等回避操作，實(shí)驗(yàn)中不特別指定被試的轉(zhuǎn)向避讓方向。被試駕駛車輛繞過拋錨車輛后應(yīng)重新回到中間車道。

1.5 實(shí)驗(yàn)因變量

實(shí)驗(yàn)的因變量主要為接管時(shí)間和接管質(zhì)量。接管時(shí)間包括接管反應(yīng)時(shí)間和制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間。接管反應(yīng)時(shí)間定義為從接管請(qǐng)求警告信號(hào)發(fā)出到被試按下轉(zhuǎn)向盤上的切換按鈕的時(shí)間間隔。制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間定義為接管請(qǐng)求警告信號(hào)發(fā)出到被試踩下制動(dòng)踏板的時(shí)間。其中，制動(dòng)踏板觸發(fā)的閾值為制動(dòng)踏板總行程的10%。接管質(zhì)量包括合成加速度、最小TTC和碰撞率。合成加速度的計(jì)算方式為最大縱向加速度與最大橫向加速度的矢量和［2］。最小TTC的計(jì)算方式為自車未完全駛離本車道情況下自車與拋錨車輛之間的最小 TTC［14］。

1.6 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在數(shù)據(jù)列表中可通過車輛的行駛距離提取接管提示點(diǎn)，根據(jù)拋錨車輛的位置提取出整個(gè)接管過程的結(jié)束點(diǎn)，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)共提取8段有效數(shù)據(jù)。然后分別提取并計(jì)算接管反應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間、合成加速度和最小TTC。

在實(shí)驗(yàn)中，由于被試的操作失誤等原因，如由于誤操作而未及時(shí)接管，或被試提前接管，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，所以須剔除異常值。在預(yù)備實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)駕駛轉(zhuǎn)向行為的研究發(fā)現(xiàn)，有些駕駛?cè)嘶乇軙r(shí)會(huì)先進(jìn)行制動(dòng)操作，然后將車輛靜止一段時(shí)間后再轉(zhuǎn)向，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)向反應(yīng)時(shí)間的離散度較大。因此，本研究中并未考慮駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向反應(yīng)時(shí)間。針對(duì)次任務(wù)對(duì)接管績(jī)效的影響分析，采用方差分析和非參數(shù)檢驗(yàn)的方法進(jìn)行分析。針對(duì)接管安全性評(píng)價(jià)模型的研究，采用Logistics回歸分析的方法進(jìn)行建模。

2 結(jié)果分析

2.1 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間可知，駕駛?cè)说幕乇苓^程中主要采取制動(dòng)的數(shù)據(jù)為130個(gè)（約占總數(shù)的70%）。接管反應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間（排除直接轉(zhuǎn)向）、合成加速度和最小TTC的統(tǒng)計(jì)直方圖分別如圖3～圖6所示。其中，除最小TTC外，其他指標(biāo)均呈現(xiàn)正態(tài)分布或近似正態(tài)分布。

圖3 不同次任務(wù)下的接管反應(yīng)時(shí)間直方圖

2.2 接管時(shí)間

2.2.1 接管反應(yīng)時(shí)間

圖5 不同次任務(wù)下的合成加速度直方圖

圖6 不同次任務(wù)下的最小TTC直方圖

圖7 為不同次任務(wù)下的接管反應(yīng)時(shí)間的對(duì)比結(jié)果。由圖可見：次任務(wù)對(duì)接管反應(yīng)時(shí)間有顯著影響，F(xiàn)（3，182）＝10.272，p＜0.001。其中，無次任務(wù)下的接管反應(yīng)時(shí)間（1.44±0.38 s）均分別低于1級(jí)次任務(wù)下的接管反應(yīng)時(shí)間（1.66±0.34 s）（p＝0.006）、2級(jí)次任務(wù)下的接管反應(yīng)時(shí)間（1.79±0.47 s）（p＜0.001）和3級(jí)次任務(wù)下的接管反應(yīng)時(shí)間（1.81±0.40 s）（p＜0.001）。此外，1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)次任務(wù)下的接管反應(yīng)時(shí)間兩兩之間均無顯著差異（1級(jí)vs.2級(jí)：p＝0.116；2級(jí) vs.3級(jí)：p＝0.807；1級(jí) vs.3級(jí)：p＝0.064）。因此，次任務(wù)的存在會(huì)顯著增加接管反應(yīng)時(shí)間。這主要是由于駕駛?cè)寺牭浇庸芴崾疽艉笠暰€由平板電腦轉(zhuǎn)移到道路前方，駕駛?cè)说氖謴姆潘蔂顟B(tài)到握緊轉(zhuǎn)向盤均需要消耗一定的時(shí)間。2.2.2 制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間

圖7 次任務(wù)對(duì)接管反應(yīng)時(shí)間的影響

圖8 為不同次任務(wù)下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的對(duì)比結(jié)果。排除駕駛?cè)嘶乇軙r(shí)直接轉(zhuǎn)向的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：次任務(wù)對(duì)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間有影響，F(xiàn)（3，126）＝7.466，p＜0.001。其中，無次任務(wù)下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間（1.88±0.55 s）均分別低于1級(jí)次任務(wù)下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間（2.28±0.56 s）（p＝0.009）、2級(jí)次任務(wù)下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間（2.45±0.67 s）（p＜0.001）和3級(jí)次任務(wù)下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間（2.50±0.67 s）（p＜0.001），此外，1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)次任務(wù)下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間兩兩之間均無顯著差異（1級(jí) vs.2級(jí)：p＝0.285；1級(jí) vs.3級(jí)：p＝0.150；2級(jí) vs.3級(jí)：p＝0.751）。駕駛?cè)嗽谝暰€轉(zhuǎn)移至前方道路以及手接觸轉(zhuǎn)向盤按下切換按鈕后，一般會(huì)根據(jù)接管場(chǎng)景的危險(xiǎn)狀況而采取制動(dòng)或制動(dòng)＋轉(zhuǎn)向的回避操作。因此，相對(duì)于無次任務(wù)情況，次任務(wù)的存在導(dǎo)致制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間增加的主要原因仍是駕駛?cè)私庸軠?zhǔn)備的時(shí)間過長(zhǎng)所致。此外，由于接管請(qǐng)求時(shí)間相同，這也是導(dǎo)致1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)次任務(wù)下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間相同的重要原因。

圖8 次任務(wù)對(duì)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的影響

2.3 接管質(zhì)量

2.3.1 合成加速度

圖9為不同次任務(wù)下的合成加速度的對(duì)比結(jié)果。由圖可見：次任務(wù)對(duì)合成加速度無影響，F(xiàn)（3，182）＝0.516，p＝0.671。其中，無次任務(wù)、1級(jí)次任務(wù)、2級(jí)次任務(wù)和3級(jí)次任務(wù)下的合成加速度兩兩之間均無顯著差異。不同次任務(wù)下駕駛?cè)说闹苿?dòng)操作的穩(wěn)定性也無明顯差異，這主要是因?yàn)橐环矫嫜芯恐性O(shè)定的接管請(qǐng)求時(shí)間相同，另一方面是由于7 s的接管請(qǐng)求時(shí)間并不是緊急工況，具有較合適的安全裕度，因而駕駛?cè)擞斜容^充分的時(shí)間進(jìn)行回避操作，駕駛?cè)嗽谶@種接管場(chǎng)景下具有較好的車輛控制能力。

圖9 次任務(wù)對(duì)合成加速度的影響

2.3.2 最小TTC

根據(jù)不同次任務(wù)和接管請(qǐng)求時(shí)間下的最小TTC的分布特點(diǎn)，采取非參數(shù)檢驗(yàn)的方法分析不同次任務(wù)及接管請(qǐng)求時(shí)間對(duì)最小TTC的影響。

利用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)分析不同次任務(wù)對(duì)最小TTC的影響可知，無次任務(wù)、1級(jí)次任務(wù)、2級(jí)次任務(wù)和3級(jí)次任務(wù)下的最小TTC的平均秩次分別為 122.21（N＝48）、109.14（N＝49）、71.41（N＝44）和67.44（N＝45）?？梢?，2級(jí)和3級(jí)次任務(wù)下的最小TTC要比無次任務(wù)和1級(jí)次任務(wù)下的最小TTC小得多，但2級(jí)與3級(jí)次任務(wù)下的最小TTC和無次任務(wù)與1級(jí)次任務(wù)下的最小TTC卻都差別不大。因此，總的來說，次任務(wù)在一定程度上影響接管的安全性，隨著次任務(wù)等級(jí)的增高，接管的安全性降低。這主要是由于次任務(wù)等級(jí)越高，駕駛負(fù)荷越大，一定程度上影響了駕駛?cè)说慕庸苣芰Α?/p>

3 接管安全性評(píng)價(jià)

采用二元logistics回歸方法構(gòu)建駕駛?cè)私庸馨踩栽u(píng)價(jià)模型。最小TTC低于1 s通常被認(rèn)為是評(píng)估碰撞的有效的替代方法［15］。因變量選取最小TTC組別，最小TTC小于等于1 s為危險(xiǎn)組，最小TTC大于1 s為正常組。輸入變量選擇次任務(wù)、接管反應(yīng)時(shí)間、是否制動(dòng)和合成加速度。篩選變量的方法選擇向后逐步回歸法，該方法表示向前篩選變量且變量進(jìn)入模型的依據(jù)是比分檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，剔除出模型的依據(jù)是極大似然估計(jì)原則下的似然比卡方。設(shè)置概率分界值為0.5，預(yù)測(cè)概率值大于0.5時(shí)認(rèn)為被解釋變量的分類預(yù)測(cè)值為1（危險(xiǎn)組），小于0.5時(shí)認(rèn)為分類預(yù)測(cè)值為0（安全組）。針對(duì)7 s的接管請(qǐng)求時(shí)間，最終篩選出的變量為接管反應(yīng)時(shí)間和次任務(wù)，得到的logistics回歸方程見式（1），模型預(yù)測(cè)正確率為85.5%，見表1。

式中：TORt為接管反應(yīng)時(shí)間；Task為次任務(wù)。

表1 分類表

4 結(jié)論

本研究基于模擬器設(shè)計(jì)高速公路接管場(chǎng)景，分析了L3級(jí)自動(dòng)駕駛中次任務(wù)對(duì)接管績(jī)效的影響，建立了接管安全性評(píng)價(jià)模型，具體的結(jié)論如下。

（1）有次任務(wù)時(shí)會(huì)增大駕駛?cè)说慕庸芊磻?yīng)時(shí)間且在一定程度上降低接管的安全性，但對(duì)接管的穩(wěn)定性并無影響。

（2）7 s的接管請(qǐng)求時(shí)間下，接管反應(yīng)時(shí)間和次任務(wù)等級(jí)是接管安全性的兩個(gè)最佳預(yù)測(cè)因素。接管安全性評(píng)價(jià)模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為85.5%。

本研究采用模擬器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并提取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，今后應(yīng)在實(shí)車道路環(huán)境下進(jìn)一步驗(yàn)證模型的有效性，并考慮駕駛?cè)说膫€(gè)體特征、其他典型的接管場(chǎng)景和駕駛?cè)藸顟B(tài)等因素。本研究中接管的切換方式為駕駛?cè)税聪罗D(zhuǎn)向盤上的切換按鈕，未來須綜合考慮踩制動(dòng)踏板和轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的切換形式。