基于环境负荷与驾驶员心理生理状态的公路隧道行车安全分层耦合风险传播模型

《Scientific Reports》：A hierarchical coupled risk propagation model for driving safety in road tunnels based on environmental load and driver’s psychophysiological state

　　

摘要

公路隧道的驾驶安全受到环境条件和驾驶员反应的共同影响，然而现有研究很少解释环境风险如何通过驾驶员状态传播至最终的安全结果。为解决这一差距，本研究提出了一种分层耦合风险传播模型（HCRPM），其中环境负荷（EL）作为风险源，驾驶员心理生理状态（DPS）作为传输介质，驾驶安全风险（DSR）作为传播结果。基于来自不同时间段和空间区域三条代表性隧道的数据，采用改进的 TOPSIS-RSR 方法量化 DSR，通过差距分析识别关键风险因素，并应用结构方程模型来检查该分层框架下的内部结构关系，重点分解构成综合风险得分的直接和间接路径。结果表明，在本研究考察的三条隧道中，直线短隧道的驾驶安全风险最低，螺旋短隧道的风险最高，且风险在 20:00 时及阈值区和过渡区达到峰值。路面照度、曲率半径、反应时间、瞳孔面积和心率是最具影响力的因素。重要的是，观察到的模式与分层传播过程一致，而非简单的指标积累，且时空条件显著重塑了传播强度。HCRPM 既提供了隧道风险形成的理论解释，也提供了有针对性的安全干预实用模型。