摘 要

据统计，目前我国电动自行车保有量总数已经超过2.6亿辆，而与此同时，随着其保有量的逐年增长，相关的交通事故数量也日趋增长，从2004年至2015年电动自行车交通事故死亡人数增长近11倍。已有的关于电动自行车安全的研究，仅从事故中人员的骑行行为和车辆状况进行分析，而忽略了道路环境在交通事故中的影响。复杂的道路环境会影响骑行者的精神心理状态从而导致不安全行为。因此，研究电动自行车骑行者在如坡道等复杂环境下的视觉行为具有重要的现实意义。

论文设计试验，利用眼动仪记录坡道环境下电动自行车骑行者的视觉行为数据，运用数理统计方法对骑行者的注视点分布、注视时间、瞳孔直径、扫视幅度、扫视速度等眼动数据进行处理分析，并得出结论：坡度对电动自行车骑行者的注视时间、瞳孔直径、扫视幅度有显著影响，而对其扫视速度没有明显影响，从而探讨坡道环境对骑行者视觉行为的影响，为改善电动自行车骑行者在复杂的坡道环境下的安全问题提供理论支撑。

关键词：电动自行车；眼动仪；坡道骑行安全；视觉行为分析

Analysis of Visual Behavior of Electric Bicycles in Ramp Environment

Abstract

According to statistics, the total number of electric bicycles in China has exceeded 260 million, and at the same time, with the increase of its holdings, the number of related traffic accidents has also increased. From 2004 to 2015, the number of deaths from electric bicycle traffic accidents increased nearly 11 times. The existing research on the safety of electric bicycles only analyzes the riding behavior and vehicle condition of the accident, and ignores the impact of the road environment in traffic accidents. A complex road environment can affect a rider's mental state and lead to unsafe behavior. Therefore, it is of great practical significance to study the visual behavior of electric bicycle riders in complex environments such as ramps.

The paper designed the experiment, used the eye tracker to record the visual behavior data of the electric bicycle rider under the ramp environment, and used the mathematical statistics method to process and analyze the eye movement data such as the gaze time, pupil diameter, saccade amplitude and saccade speed of the rider. It is concluded that the slope has a significant effect on the gaze time, pupil diameter, and saccade amplitude of the electric bicycle rider, but has no significant effect on the speed of the saccade. Therefore, by discussing the impact of the ramp environment on the rider's visual behavior, it provides theoretical support for improving the safety of electric bike riders in complex ramp environments.

Keywords: Electric bicycle; Eye tracker; Ramp riding safety; Visual behavior analysis

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外视觉研究现状 2

1.2.2 国内驾驶人视觉研究现状 6

1.2.3 国内电动自行车事故研究现状 7

1.3 研究内容与方法 8

第二章 视觉特性基础理论 10

2.1 眼动的基本形式 10

2.1.1 注视 10

2.1.2 扫视 10

2.1.3 追随运动 10

2.1.4 眨眼 10

2.2 眼动指标 11

2.2.1 注视指标 11

2.2.2 扫视指标 11

2.2.3 其他指标 12

2.3 坡道视觉特性 12

第三章 坡道环境下电动自行车试验方案设计与实施 13

3.1 试验目的 13

3.2 试验设计 13

3.2.1 试验路线 13

3.2.2 试验人员 14

3.2.3 试验仪器 15

3.2.4 试验时间 17

3.2.5 试验注意事项 17

3.3 试验过程 18

3.3.1 试验流程 18

3.3.2 试验步骤 18

第四章 坡道环境下电动自行车试验数据分析 20

4.1 数据处理分析工具与方法 20

4.1.1 Microsoft Excel 20

4.1.2 SPSS 20

4.1.3 拉依达准则 21

4.1.4 非参数检验原理 21

4.2 数据筛选与预处理 21

4.3 不同坡度注视指标分析 22

4.3.1 注视点分布分析 22

4.3.2 单次注视持续时间分析 24

4.3.3 瞳孔直径分析 24

4.4 不同坡度扫视指标分析 25

4.4.1 扫视幅度分析 25

4.4.2 扫视速度分析 25

4.5 不同坡度眼动指标非参数检验分析 26

第五章 总结与展望 27

5.1 研究结论 27

5.2 研究展望 27

参考文献 29

致谢 30

第一章 绪论

本章主要介绍了坡道环境下电动自行车骑行者视觉行为分析的研究背景与意义，以及国内外学者对驾驶人视觉特性的研究现状，我国目前进行的，关于电动自行车交通事故的分析研究，主要是从发展趋势、骑行的安全问题出发，提出研究电动自行车骑行者在复杂的坡道环境下的视觉行为，其必要性和重要的社会现实意义。

1.1 研究背景与意义

最近这几年来，随着我国社会经济的稳步高速发展，人民生活水平不断提高，交通需求和对出行质量的要求也日益增长。社会经济的发展和人们的交通需求，加快了城市化的建设进程，使得城市的规模在不断扩大，这导致城市居民的出行距离也在不断增加。汽车出行因为日益严重的城市拥堵问题、不断上涨的油价、昂贵的各种费用和汽车尾气污染问题等，不再是人们日常出行的首选。自行车由于出行距离的增加、自行车道少等问题，也不再能够满足人们的出行需求。而电动自行车操作简便、驾驶灵活、节能环保、省力快捷、成本较低，逐渐成为人们中短距离出行的首要选择，电动自行车已经成为我国城市非机动车发展的重要方向。自2006年以来电动自行车保有量以每年约20％的速度增长率迅速增加，发展到今天，目前国内的很多城市，电动自行车的使用数量，已经大大超过了其他交通工具的数量。据统计，截止2016年，国内电动自行车的保有量达到2.6亿辆，超过汽车保有量约1.2亿辆^[1]。电动自行车正在成为城市居民出行最主要的交通工具。

然而，电动自行车保有量的日益增长和使用率的提高，也带来了更多的电动自行车交通事故。公安部交管局2015年统计数据显示，驾驶电动自行车死亡人数占比达11.27％，受伤人数30532，占比15.28％^[1]。2016年，全国涉及电动自行车事故死亡人数7201人，因自身肇事死亡人数1896人，表明有26.3%的死亡由电动自行车骑行人主动肇事引起，这一比例明显高于除摩托车以外的其他交通方式^[2]。研究分析电动自行车的交通事故数据，目前已有的研究认为事故的主要因素是骑行者的违规违法驾驶行为和电动自行车本身问题，但忽略了道路环境在交通事故中的影响。现有的绝大多数道路设计都是只针对机动车行驶考虑的，没有为电动自行车骑行者提供充足的安全保障。而复杂的道路环境会对电动自行车骑行者的精神心理状态造成影响，从而导致其不安全驾驶行为。