行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
先進安全大客車行車安全參數與駕駛者介面之設計與評估- -總計畫(3/3)
研究成果報告(完整版)
計 畫 類 別 ： 整合型
計 畫 編 號 ： NSC 95-2218-E-216-001-
執 行 期 間 ： 95 年 08 月 01 日至 96 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 中華大學運輸科技與物流管理學系
計 畫 主 持 人 ： 蘇昭銘
共 同 主 持 人 ： 黃雪玲、董基良、鄭銘章、張靖 計畫參與人員： 碩士級-專任助理：洪啟源
處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 96 年 10 月 30 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 成果報告
□期中進度報告
先進安全大客車行車安全參數與駕駛者介面之設 計與評估-總計畫(3/3)
計畫類別：□個別型計畫 整合型計畫
計畫編號：NSC 95-2218-E-216-001
執行期間：95 年 08 月 01 日至 96 年 07 月 31 日
計畫主持人：蘇昭銘
共同主持人：鄭銘章、董基良、黃雪玲、張靖 計畫參與人員：洪啟源
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 完整報告
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、
列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢 執行單位：中華大學運輸科技與物流管理學系
中 華 民 國 九十六 年 十 月 三十一 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
先進安全大客車行車安全參數與駕駛者介面之設計與評估-總計畫(3/3)
Driving Safety Parameters and User Interface Design of Advance Vehicle Control Safety System(AVCSS) for Advanced Safety Buses (3/3)
計畫編號：NSC 95－2218－E－216－001 執行期限：94 年 8 月 1 日至 95 年 7 月 31 日
計畫主持人：蘇昭銘 中華大學運輸科技與物流管理學系 共同主持人：鄭銘章 國立中央大學機械工程學系
黃雪玲 國立清華大學工業工程與工程管理學系 董基良 義守大學生物醫學工程學系
張 靖 中華大學運輸科技與物流管理學系 計畫參與人員：洪啟源
中文摘要
由於大客車高承載及班次密集之運輸特性，致使大客車之肇事率及死亡率均較其他 車種為高，近年來透過先進安全車輛技術以提升大客車行車安全之研究日受重視，在國 內積極發展偵測技術與設備之同時，先進安全車輛中有關行車安全參數及使用者介面之 設計亦為一重要之發展課題。本計畫為三年期整合型計畫中之第三年期總計畫，依據計 畫時程之規劃，旨在整合國立交通大學電機與工程控制學系吳炳飛教授國科會計畫(NSC 94-2213-E-009-062)有關車輛行駛距離之即時影像偵測技術，進行前兩年有關防撞警示系 統之行車安全參數及使用者介面研究成果之實車測試。本研究為國內首次進行有關先進 安全大客車之實車測試，研究結果顯示：車輛前方偵測系統透過參數的調校，將可應用 於大客車行駛過程中與前方車輛之距離與車道行駛位置偵測，作為未來車道偏移及防撞 警示系統之資料蒐集工具。此外，前方防撞警示系統的應用，亦可讓大客車駕駛員跟車 過近的比例由 51.06%下降至 23.44%，相關結果將可作為後續台灣地區發展先進安全大 客車之基礎。
關鍵詞：先進安全大客車、駕駛模擬器、實驗設計
Abstract
The bus accident severity is higher than the other types of vehicles since a bus carries a number of passengers. How to improve bus safety is a worth-noticed focus. Numerous studies have emphasized on advanced vehicle technologies to enhance bus safety, especially for the topics on advanced detection technologies and devices. It is also important to explore the driving safety-related parameters of collision warning algorithms and suitable driver-vehicle interfaces for the collision warning messages. This study is the second year project of a three-year project. The subjects of the project are to expand the bus driving simulator, and to cooperate the three sub-projects for designing the driving simulation experiments. This project cooperates with the national science council project (NSC 94-2213-E-009-062) managed by Professor Wu with the department of Electrical and Control Engineering for carrying out the field test in the third year. This is the first field research for advanced bus system in Taiwan. The results show that the distance detection and lane departure detection system can be used in bus by readjust the parameters in passenger car, and the collision warning system should reduce the un-safety car following behavior of bus drivers from 51.06% to 23.44%. These results will be a useful basis in developing the advanced safety bus in Taiwan.
目 目 目 目 錄 錄 錄 錄
中文摘要 ... I Abstract ... I
一、緣由與目的 ...1
二、文獻評析 ...1
2.1 駕駛模擬器 ... 1
2.2 防撞警示系統 ... 1
三、大客車肇事資料分析 ...6
3.1 基本資料分析 ... 6
3.2 肇事主因分析 ... 6
3.3 各道路型態肇事分析 ... 7
3.4 碰撞位置分析 ... 8
3.5 綜合檢討 ... 9
四、大客車駕駛模擬器之建置 ... 10
五、行車安全參數分析 ... 13
六、警示系統介面評估 ... 16
七、實車測試 ... 17
7.1 實車測試計畫 ... 17
7.2 實驗流程 ... 18
7.3 實車測試之硬體設備 ... 19
7.4 實車測試之軟體架構 ... 24
7.5 數據資料蒐集與彙整方式 ... 25
7.6 縱向防撞警示邏輯程式 ... 25
八、整合性實車測試資料分析 ... 31
8.1 前方偵測系統有效性分析 ... 31
8.2 駕駛行為分析 ... 31
8.3 防撞警示系統績效分析 ... 35
九、結論與建議 ... 40
9.1 結論 ... 40
9.2 建議 ... 41
十、致謝 ... 41
十一、計畫成果自評 ... 42
十二、參考文獻 ... 42
一、緣由與目的
依據民國 92 年至 94 年之肇事資料顯示：大客車 A1 及 A2 交通意外事故總件數為 5,556 件，造成 7,271 人受傷，368 人死亡。而事故之肇事原因中，以「未注意車前狀況」
之比例最高，其次為「未保持行車安全間隔」，顯示駕駛人的疏失即易引發交通意外事 故。近年來先進安全車輛(Advanced Safety Vehicle, ASV)的發展，藉由裝置在車輛上之各 項偵測設備，主動分析車輛與車輛間、或車輛與道路間之異常狀態，並透過不同之人機 介面通知駕駛者。國內現階段對於先進安全車輛之研究，大都著重於小型車偵測技術與 設備之研究，對於安全間距等行車安全參數及人機介面之研究則較為缺乏，另一方面，
亦從無研究探討有關先進安全大客車之相關課題。本計畫為一項三年期之整合性計畫，
計畫包括下列三項子計畫：「建置駕駛模擬器於發展大客車防撞警示系統之研究」、「大 客車防撞警示系統之駕駛者安全及使用者介面設計研究」與「大客車防撞警示系統駕駛 環境與行車安全參數之研究」。若以年期區分，第一年著重在大客車駕駛模擬器之規劃 與建置，及基本車流行為參數及駕駛行為之研究；第二年則將依據第一年之研究成果，
針對不同情境場景，進行不同大客車防撞警示系統之工作負荷及駕駛績效分析；第三年 則將依據前兩年在大客車駕駛模擬器之各項研究成果，在實車上進行各項測試研究，以 確認實車之實用性。
二、文獻評析
2.1 駕駛模擬器
駕駛模擬器(Driving Simulator, DS)在土木建設工程、交通工程、人因工程，乃至駕 駛訓練的應用上，發揮了極大的效用，因此世界各國有關 DS 之研究領域相當廣泛，而 近年來各先進國家在發展智慧型運輸系統(Intelligent Transportation Systems, ITS)的同 時，亦開始強調利用駕駛模擬器來測試與評估 ITS 相關的技術或產品。目前各國駕駛模 擬器之建置現況可彙整如表 1 所示。
2.2 防撞警示系統
從國內外之研究中，可發現目前於大客車所發展之防撞警示系統，主要可區分為三 大類：
1. 前方防撞警示系統（Frontal Collision Warning System）[圖1]：前方防撞警示系統乃 透過偵測設備(如圖1中於車輛前方裝置都卜勒雷達(Doppler Radar)及光學定向和測 距感應器(Lidar Sensors))偵測與前方的障礙物是否有發生碰撞之危險性，若即將發生 危險，系統則將危險訊息告知駕駛人(如圖2以光棒(lightbars)警示駕駛者可能發生)。
圖 1 公車前方之都卜勒雷達和雷射達
圖 2 擋風玻璃兩側裝之光棒設備
2. 側向防撞警示系統（Side Collision Warning System）[圖2]：側向防撞警示系統是指 裝置在車輛側邊的超音波感應器於公車轉彎時，可偵測到車輛的左右方是否有障礙 物。若有障礙物時，警示系統隨即會提供一個可視的或可聽見的警示訊息給駕駛者，
使駕駛者能有所警覺而能安全的進行轉彎。
3. 後方防撞警示系統(Rear Impact Collision Warning System)[圖3]：後方防撞警示系統是 經由雷射雷達感應器（如圖3放大部份所示），擷取公車後方的跟隨車輛是否有保持 安全間距。若後方跟隨車輛未保持安全車間距時，系統將會透過後方螢幕(如圖3方 框所示)提供警示資訊給尾隨在後方的車輛，告知其有發生追撞的危險。
圖3 公車後方之感應器(圖中紅框)及警示資訊螢幕(圖中藍框)
3
表1 各國先進駕駛模擬器之彙整比較表
國家 發展單位 對象範圍 技術特性
功能特性
車種 人 路 硬體 程式/軟體
美國
愛荷華大學
(IDS) 小客車 小客車駕駛者 ㄧ般道路 ─ ─
相關車輛安全與設計、駕駛者駕駛行 為評估和智慧型車輛道路運輸系統 等研究。
加州系統技 術股份有限 公司(STI)
小客車 小客車駕駛者 ㄧ般道路 電腦螢幕、半圓弧螢幕 Scenario Definition Language (SDL)
人因工程、駕駛評估與訓練、醫學(如 藥物、疲勞、酒精)。
國家先進駕 駛模擬器
(NADS)
小客車 小客車駕駛者 一般道路 螢幕提供 120°的視野 ─
駕駛過失、駕駛者碰撞閃避行為和相 關碰撞重建、建置危險駕駛狀況和評 估駕駛者反應、評估真相碰撞案例的 狀況、研究駕駛者及車輛反應選擇和 限制。
東北大虛擬 環境實驗室
(NUS)
小客車 小客車駕駛者 一般道路 三面或單螢幕電腦顯示
器 Java3D API
研究模擬器暈眩問題與預防。
賓夕法尼亞 州運輸協會 (PTI)
卡車 卡車駕駛者 一般道路
前方 3 面螢幕、提供 140 度的視野、後方 2 面螢 幕
車輛動態模型軟體程式、The Renault software、TruckSim、
PAM-CRASH、PAM-SAFE、
PAM-SHOCK、PAM-GENERIS、
PAM-VIEW、LS-DYNA、CarSimEd
模擬翻車狀況下的操作反應。
不同道路類型的煞車績效。
虛擬碰撞及火災模擬。
加拿 大
運輸發展中
心(TDC) 小客車 小客車駕駛者 一般道路 ─ ─
老年駕駛者造成交叉路口事故的因 素。
Calgary 大學
(UCDS) 小客車 小客車駕駛者 一般道路 ─ ─ 研究目的為減少交通事故所造成的 死亡和受傷的駕駛者行為研究。
資料來源：【張建彥、張靖等人(民國 94)】
表1 各國先進駕駛模擬器之彙整比較表(續)
國家 發展單位 車種 對象範圍 人 路 硬體 技術特性 程式/軟體 功能特性
英國
Cranfield 大學 小客車 小客車駕駛者 一般道路 半圓弧螢幕 ─
駕駛者訓練、心理測量選擇安全駕駛者、交 通安全評估、測量車輛動態效果和車上設備 對駕駛者行為的效果、人因研究調查人機介 面、利用心理學方法以測量消費者對車輛和 零件的偏好。
現代公路搬運基金
會 商車 商車駕駛者
市區道路 郊區道路
高速公路 3 面螢幕視野共 270°、六軸平台、眼球
追蹤設備等 ─ 訓練商車駕駛者。
運輸研究實驗室
(TRL) 小客車 小客車駕駛者 一般道路 高速公路
環繞投影系統的完整車輛、提供真實動 態的移動系統、損傷測試套房、醫療檢
驗設施 ─
吸毒和喝酒、提神飲料、高速公路道路施工、
速率管理系統、車上顯示分心、其他道路使 用者出現。
里茲大學 小客車 小客車駕駛者 一般道路
高速公路 5 面螢幕、前方 3 面螢幕、Roland 數位
聲音取樣器 C++、MultiGen Creator 2.3 運輸安全、ITS、駕駛者行為研究。
Cardiff 人類介面與
虛擬環境實驗室 任何車種 一般駕駛者 一般道路 ─ ─ 濃霧對開車行為的生理影響。
德國 Dr.-Ing. Reiner Foerst
小客車、卡 車、巴士、機
車、起重機
小客車、卡車、巴士、
機車、起重機駕駛者
一般道路 山路
高速公路 ─ ─ 駕駛者訓練、道路安全、醫學應用、人因工
程研究、廣告。
瑞典 國家道路運輸研究
機構 小客車 小客車駕駛者 一般道路 隧道
三面螢幕(提供 120°水平視野及 30°垂直 視野)、擺動系統、振盪桌（Vibration
table）、視覺系統 Fortran、C
人/車/路之間的研究、道路和隧道的設計、車 輛的操控、人-機介面的測試、酒精和毒品對 駕駛者的影響、駕駛行為之研究、身體機能 殘障駕駛者行為之研究。
波蘭 Warsaw 技術大學
和運輸部 小客車、卡車 小客車、卡車駕駛者 一般道路 1 面螢幕(提供水平62°、垂直42°的視野) ─ 檢核危險道路交通狀況時駕駛者的技術和反 應。
挪威 AutoSim 小客車、巴
士、卡車 小客車、巴士、卡車
駕駛者 一般道路 前方3 面螢幕、中央後方1 面螢幕
半圓弧螢幕、三軸實車駕駛艙 Data Communication API
駕駛訓練、駕駛者行為研究。
資料來源：【張建彥、張靖等人(民國 94)】
5
表1 各國先進駕駛模擬器之彙整比較表(續 2)
國家 發展單位 車種 對象範圍 人 路 硬體 技術特性 程式/軟體 功能特性
法國 Renault 小客車 小客車駕駛 一般道路 前方及後方各 3 面螢幕(提供水平
150°) SCANeR II
人類工程學研究、車輛動態控制系統 建置、ITS 研究、事故研究、駕駛者 行為分析、道路設備設計。
法國 Forenap 協會 小客車 小客車駕駛 一般道路 採用雷諾的實車駕駛艙、三個電視
螢幕 撥放固定影片方式呈現 主要探討酒精、藥物、精神異常及急
性病症對駕駛行為的影響。
荷蘭 Veiligheids Verkeers Centrum Rozendom
小客車 小客車駕駛 一般道路 ─ ─
訓練車輛操作、車輛控制、觀察技 巧、交通洞察力。
澳洲 雪梨大學 小客車 小客車駕駛 ㄧ般道路 半圓弧形投影螢幕 ─ 駕駛績效評估。
新加坡 安全駕駛中心
小客車、
機車
小客車、機車駕 駛者
一般道路
採用六軸運動平台(平台與座椅皆
可吸收振動) ─ 使駕駛者學習安全駕駛的步驟。
日本 土木工程研究
學會(CERI) 小客車 小客車駕駛者 雪地道路 ─ ─
為了促進北海道交通安全及平順的 交通環境，主要是研究雪地中車輪打 滑的情形。
韓國 國民大學之車 輛控制實室
(KMUDS)
小客車 小客車駕駛者 一般道路
ㄧ為可自由移動基底的六軸平台式 的駕駛模擬器、另ㄧ為固定基底、3 面螢幕的駕駛模擬器
─
駕駛模擬器與緊急剎車緩衝裝置及 硬體迴路模擬整合、酒醉駕車的駕駛 特性分析。
中國 吉林大學之汽 車動態模擬國 家重點實驗室
小客車 小客車駕駛者 ─
中國首台開發型汽車駕駛模擬器、
平板式多功能輪胎特性實驗台、輪 胎高速摩擦特性實驗台、轉向系統 特 性實 驗台 、汽 車 轉動 慣量 實驗 台、汽車底盤控制綜合實驗台、汽 車混合動力實驗台
MDI/ADAMS、
MSC/NASTRAN、
AVFL/CRUISE、
MATLAB、
MSC/PATRAN、
UG
人車閉環系統模擬與控制、汽車地面 系統建模與模擬、汽車系統動力學與 控制、汽車動力傳動模擬與控制、車 身虛擬設計與製造。
中華
民國 交通部運輸研究所 小客車 小客車駕駛者 ㄧ般道路 高速公路
三螢幕和整體空間設計(136 吋)、六
軸運動平台 EON 可衡量駕駛績效及進行運輸安全、
ITS 之相關研究。
資料來源：【張建彥、張靖等人(民國 94)】
三、大客車肇事資料分析
3.1 基本資料分析
台灣地區大客車於民國 92 年至 94 年間總共發生 318 件 A1 類車禍（造成人員當場 或 24 小時內死亡之交通事故）及 5,238 件 A2 類車禍（造成人員受傷之交通事故），詳 細數據如表 2 所示，由該表可發現 A1 類與 A2 類之車禍事件數都有逐年增長趨勢，其 中 A1 類車禍從民國 92 年的 93 件增加到 94 年的 103 件，成長率高達 10.75%；A2 類車 禍事件數則從民國 92 年的 1,655 件增加到 94 年的 1,856 件，成長率亦增加 12.15%。而 若總計三年之死亡人數共達 368 人，若以死亡當事人身分進行進一步分析（如表 3 所 示），發現以機慢車駕駛人最多，佔 40.2%。
表 2 民國 92 至 94 年大客車 A1 與 A2 類肇事數據次數統計表
類別 分析項目 92 年 93 年 94 年 總計
A1 類
事件數(件) 93 122 103 318 死亡人數(人) 118 137 113 368 受傷人數(人) 235 213 182 630 A2 類 事件數(件) 1,655 1,727 1,856 5,238
受傷人數(人) 2,256 2,349 2,666 7,271 表 3 民國 92 至 94 年大客車死亡案件當事人身份次數統計表
當事人類別 當事人身份 人數(人) 身分比例(%) 類別比例(%) 小型車 小客車駕駛 24 6.52
9.51 小貨車駕駛 11 2.99
大型車 大客車駕駛* 21 5.70
8.69 大貨車駕駛** 11 2.99
機慢車 機車駕駛 138 37.50
40.22 腳踏車駕駛 10 2.72
乘客 81 22.01 22.01
行人 61 16.58 16.58
其他 11 2.99 2.99
總計 368 100.00 100.00 註：* 大客車包括：遊覽車、公營客運、民營客運、公營公車、民營公車及自用大客車。
**大貨車包括：自用大貨車、營業用大貨車、營業用半聯結車、自用半聯結車、營業用全聯結 車、營業用曳引車及自用曳引車。
若將大客車之肇事資料與其他車種進行比較，發現平均每萬輛發生 A1 類車禍事件 數達 38.19 件，居所有車種之冠，為第二名的大貨車之 2.25 倍、較第三名的機械腳踏車 高出 28.29 倍。
3.2 肇事主因分析
綜合近三年大客車發生交通事故之肇事原因，可彙整如表 4 與表 5 所示，由該表可 發現在 318 件 A1 類事件中以未注意車前狀況（13.21%）、違反特定標誌（線）禁制
（8.18%）、違反號誌管制或指揮（8.18%）、酒醉（後）駕駛失控（7.86%）及未保持行 車安全間隔（7.86%）為肇事原因之前五名，五項肇事原因共佔總肇事件數之 45.29%；
在 5,238 件 A2 類事件中，以未注意車前狀況（14.70%）、未保持行車安全間隔（11.21%）、 未依規定讓車（10.16%）、未保持行車安全距離（8.65%）及違反號誌管制或指揮（6.03%）
為肇事原因之前五名，五項肇事原因合計佔了 50.75%。由此可看出 A1 類與 A2 類大客 車交通事故之主要肇事原因差異並不大，均以｢未注意車前狀態｣、｢未保持行車安全間 隔｣、｢違反號誌管制或指揮｣為主要肇事原因，其中又從各車種到大客車之主要肇事原 因分析，可明顯看出在大客車肇事主因部分，以｢未注意車前狀態｣為 A1 類與 A2 類車 禍主要肇事原因之冠，共佔總車禍事件比例之 14.61%，而非各車種主要肇事原因當中 的「未依規定讓車」，值得各客運業者及交通主管機關加以重視。其中民國 93 年後由於 各客運業者開始針對大客車司機於行車前酒精測試，讓「酒醉（後）駕駛失控」之肇事 原因大幅降低。
表 4 民國 92 至 94 年大客車 A1 事件主要肇事原因之次數統計表 年 期 92 年 93 年 94 年 第一位
肇事原因
未注意車前狀態
（13.98%）*
未注意車前狀態
（13.11%）
未注意車前狀態
（12.62%）
第二位 肇事原因
未保持行車安全間隔
（9.68%）
酒醉（後）駕駛失控
（11.48%）
違反號誌管制或指揮
（10.68%）
第三位 肇事原因
違反特定標誌(線)禁制
（7.53%）
未依規定讓車
（10.66%）
違反特定標誌(線)禁制
（8.74%）
註：（）*內為各項所佔之比例
表 5 民國 92 至 94 年大客車 A2 事件主要肇事原因之次數統計表 年 期 92 年 93 年 94 年 第一位
肇事原因
未注意車前狀態
（13.84%）
未注意車前狀態
（14.13%）
未注意車前狀態
（16.00%）
第二位 肇事原因
未保持行車安全間隔
（10.82%）
未保持行車安全間隔
（12.16%）
未保持行車安全間隔
（10.67%）
第三位 肇事原因
未依規定讓車
（10.15%）
未依規定讓車
（10.54%）
未依規定讓車
（9.81%）
3.3 各道路型態肇事分析
若將 A1 類事件之發生位置依道路型態與類別進行分析，其結果可彙整如表 6 所示。
其中肇事事件在道路類別之部份以市區道路最多，約佔 44.65%(142 件)，而其中的主要 肇事事件之道路型態為交岔路口共佔 52.11%；道路類別第二多者為省道，共計 52 件；
第三為縣道，共有 47 件；第四為國道，共有 30 件，其主要肇事之道路型態幾乎為直路 路段，共佔 29 件（約佔 96.67%）。但就各道路類型當中平均每萬公里發生件數分析發 現，肇事發生率最高者為國道，平均每萬公里發生近 329 件交通事故，為市區道路的 4 倍以上；省道的近三倍；縣道的 2.35 倍；為總數平均值的近 4 倍（3.98 倍），由以上數 據可看出大客車在三年當中，雖然市區道路所發生的肇事件數最多為 142 件，但就個別 道路長度之平均肇事率最多者為國道，平均每萬公里發生 328.95 件，為總道路長度平均 值的近 4 倍，此乃因市區公車行駛於市區道路為多；長途大客車長時間行駛於國道，致 使兩種道路型態分別為大客車發生肇事件數與頻率最多者。
表 6 A1 類事故發生位置之道路型態彙整表 道路類別
道路型態
市區道路
（件）
省道 (件)
縣道
（件）
國道
（件）
其他道路
（件）
總計
（件）
直路 59 15 17 29 20 140 交岔路 74 19 18 0 18 129 彎曲路及附近 5 17 9 1 3 35
其他 4 1 3 0 5 13 平交道 0 0 0 0 1 1 總計（件） 142 52 47 30 47 318 總里程數(公里) 17,467 4,721 3,360 912 12,068* 38,528 事故發生率(件/萬公里) 81.30 110.15 139.88 328.95 38.95 82.54 3.4 碰撞位置分析
在所有 A1 類事件中，肇事當時大客車的碰撞位置分析結果可彙整如表 7 所示，從 表中資料可發現大客車事件之最初碰撞位置，以車輛前方所佔比例最高，約佔 70%碰 撞，其中又以右前車頭之比例最高，其次為左前車頭。在碰撞對象部份，不論大客車碰 撞位置為何，皆以｢機車｣為最多，代表｢機車｣與大客車最容易碰撞，其次為｢行人｣，但 行人碰撞分佈以大客車前方為居多佔 83.61%。
表 7 大客車 A1 類車禍事件最初撞擊位置次數統計表 最初碰撞位置 機車
(件)
行人 (件)
大型車
（件）
小型車
（件）
總計
（件）
類別比例
（％）
前 方
前車頭 25 16 3 7 51
69.81 右前車頭(身) 33 21 2 6 62
左前車頭(身) 35 14 1 8 58 車
身
右側車身 19 2 0 0 21
13.21
左側車身 6 1 0 1 8
車 尾
右後車尾(身） 6 1 2 0 9
10.38 左後車尾(身) 5 2 0 0 7
後車尾 5 0 0 2 7
其 他
車底 0 0 0 0 0
6.60
車頂 1 2 0 0 3
不明 12 2 0 0 14
總計 147 61 8 24 240 100.00 若進一步針對大客車肇事當時碰撞位置與道路類別進行分析，其分析結果可彙整如 表 8 所示，在市區道路之 142 件肇事事件中，主要碰撞位置以大客車車輛前方位置最多
（共有 90 件，佔 63.38%），其中又以右前車頭為最多（共發生 34 件，佔 37.78%）；其 次為前車頭（共發生 29 件，佔 32.22%）；第三多者為左前車頭（共發生 27 件，佔 30%）； 道路類別發生大客車事故數量第二多者為｢省道｣，共有 52 件，其主要肇事碰撞位置仍 為大客車前方位置（共有 42 件，佔 80.77%），其中又以前車頭為最多（共發生 20 件，
佔 47.62%）；第三多者為｢縣道｣，共有 47 件，其主要肇事碰撞位置為大客車前方位置
（共有 33 件，佔 70.21%），其中以左前車頭為最多（共發生 16 件，佔 48.48%）；道路 類別發生大客車事故數量第四多者為｢國道｣，共有 30 件，其主要肇事碰撞位置為大客 車前方位置（共有 26 件，佔 86.67%），其中又以前車頭為最多（共發生 15 件，佔 57.69%）； 最後大客車發生事故之道路類別於｢其他道路｣部分，共有 47 件，其主要肇事碰撞位置 為大客車前方位置（共有 29 件，佔 61.70%），其中又以左、右前車頭佔最多（共發 21 件，佔 72.41%）。
表 8 A1 類肇事事件碰撞位置與所在道路類之次數統計表 碰撞部位 道路類別
碰撞位置 市區道路 省道 縣道 國道 其他道路 總計
前方
前車頭 29 20 6 15 8 78 右前車頭(身) 34 11 11 5 10 71 左前車頭(身) 27 11 16 6 11 71 側向 右側車身 15 2 6 0 6 29 左側車身 6 4 2 0 1 13
後方
後車尾 4 2 0 1 2 9 右後車尾(身) 7 0 2 1 2 12 左後車尾(身) 5 1 3 1 2 12
其他部位
車頂 0 0 0 1 0 1 車底 2 0 0 0 3 5 其他 13 1 1 0 2 17 總計（件） 142 52 47 30 47 318
3.5 綜合檢討
綜合前述肇事資料分析，可發現現階段台灣地區發展之大客車防撞警示系統之相關 課題如下：
1. 由於大客車死角較多，往往駕駛人無法注意到死角處的機慢車，而機慢車駕駛一旦 發生車禍其嚴重程度都較大，因此如果大客車司機透過偵測設備來偵測出車輛死角 處的行人或機踏車，發出警示訊號供大客車駕駛小心注意，則可有效減少 A1 類的死 亡人數與 A2 類的受傷程度。
2. 由肇事道路類別與碰撞位置分析得知，大客車事故不論發生在何種道路類別上，其 主要碰撞位置皆為車輛前方，共發生 220 件，佔所有肇事事件 69.18%，因此前方防 撞警示系統如能在發生事故前發出正確地警示訊號告知司機人員，則可有效避免車 前事故的碰撞。
3. 由前述分析結果可發現由於大客車長時間駕駛，容易導致疲勞駕駛，甚至在行駛途 中打瞌睡，如此都是讓大客車長期暴露在危險情況下，如果業者與司機雙方能夠更 重視這方面的問題，業者排班時不超時工作，司機工作空檔有充分休息，如此一來，
才能真正有效避免因工作疲勞造成未注意車前狀況意外發生；另外也可透過前方防 撞警示系統，由於該系統能夠偵測在高速行駛中的駕駛，是否與前車保持足夠的安 全距離，並且能夠在發生碰撞前給予駕駛者警示訊息，如此也可同時防範｢未注意車
前狀態｣與｢未保持行車安全間隔｣兩項肇事原因。
四、大客車駕駛模擬器之建置
本研究在研究期間建置國內第一套大客車駕駛模擬器，並整合資源逐步進行相關設 備之擴充。目前已建置完成之設備包括下列七大項：
1. 大客車駕駛座艙：實驗車體採包覆式之設計方式(如圖 4 所示)，提高駕駛座艙之 真實感。同時將原有之單螢幕掩飾設備擴充為三螢幕同步顯示系統，以增加受測 者之視覺角度與臨場感。另亦利用實車設備進行駕駛座艙方向盤、油門、煞車、
排檔及儀表板與電腦訊號之連結控制(如圖 5 與圖 6 所示)，以方便各項實驗數據 之擷取。此外，本系統亦包括音效設備，以配合場景提供必要的音效效果。
圖 4 包覆式座艙及三螢幕顯示系統
圖 5 油門及煞車機構
圖 6 方向盤轉動機構
2. 車輛動態模擬：車輛動態模擬主要是處理車輛的動力學效果，如方向盤轉動、加 速、減速與踩煞車等效果。本研究採用固定基座式駕駛模擬器，故遇到路面所造 成車輛反應，視覺部份將以 VR 影像的方式反向模擬。
3. 虛擬實境影像產生器：模擬系統的虛擬實境影像係利用電腦來產生動畫圖像，配 合投射機設備將影像投射至螢幕上，目前已採用三螢幕設計，將可真實反應駕駛 者的視角。
4. 電腦作業控制系統：駕駛模擬系統的整個系統架構可由電腦作業平台、即時操作 模式及資料溝通協定三方面所組成。未達成及時反應，在電腦性能、程式設計與 場景複雜度上需作許多測試，以避免模擬器效能不佳所造成的暈眩或其他不真實 的反應。
5. 資料擷取系統：資料擷取系統可即時地記錄模擬過程中受測者的駕駛反應行為資 料。本研究可擷取實驗資料內容包括駕駛者反應量測變數、車輛量測變數、道路 量測變數與生理量測變數等四類變數。
6. 生理量測設備： 本研究所使用的生理量測設備為 J&J Engineering 公司的生理監 測設備，其名稱為 I-330-C2+，該設備可測量心電圖(ECG)、二個肌電圖(EMG)或 腦波圖(EEG)，或是測量一個肌電圖和腦波圖，此外亦可測量受測者的呼吸狀態、
皮膚溫度、皮膚傳導和皮膚電阻等資料。各項資料所測量之範圍分別為：心率頻 寬為 1Hz 至 400Hz、肌電圖頻寬為 10Hz 至 400Hz、腦波圖頻寬 1 至 64Hz、溫度 範圍為 15 度至 38 度和皮膚傳導範圍為 1µЅ 至 100µЅ，其測量測備如圖 7 和圖 8 所示。
圖 7 生理量測設備裝置
圖 8 生理量測電極
7. 眼球追蹤設備：本研究所使用的眼球追蹤設備稱為 FaceLab，該設備可即時測量 3D 頭部的位置、眼睛所注視的位置，以及同時進行頭部、眼部和眨眼等偵測，其 量測之精準度分別為：靜態的頭部位置在 1mm 至 2 度之間、動態的分辨率在 1mm 以上和眼睛注視的分辨率在 3 度以上。此外，亦可將受測者在畫面上所注視的地
點、時間以及眼球所看到的路徑皆可以擷取相關的資料下來以進行分析。眼球追 蹤器之相關設備包括立式 DELL 電腦、FaceLab 立體攝影機(如圖 9 所示)、校正盤 (如圖 10 所示)、角度定位器(如圖 11 所示)、紅外線發射器(如圖 12 所示)等設備。
眼球追蹤設備在駕駛模擬器之架設狀況如圖 13 所示。
圖 9 FaceLab 立體攝影機
圖 10 校正盤
圖 11 角度定位器
圖 12 紅外線發射器
圖 13 眼球追蹤設備在駕駛模擬器之架設現況
五、行車安全參數分析
根據子計畫三回顧整理國內、外 13 個縱向防撞警示法則[7]得知，目前所發展的縱 向防撞警示法則，大多以車輛運動學的碰撞關係為主，所發展的法則或公式仍有必要繼 續加強在人因工程方面的研究，尤其交通狀況為人、車、路(環境)三者相互作用的結果，
因此不同道路環境下，駕駛者對車輛及警示系統的反應與行為，往往是決定防撞警示系 統成敗的關鍵。後車駕駛者之感知反應時間、煞車減速率、兩車停止後之靜止車間距離 等，正是與駕駛者行為特性直接相關的參數，也是縱向防撞警示系統的重要輸入參數。
鑒於過去縱向防撞警示演算法則之感知反應時間、煞車減速率與靜止車間距離等影響參 數均是以固定值代入，而事實上不同的駕駛者與不同的駕駛狀況，均會導致不同的參數 反應，其警示距離也有所不同，有時甚至會相差數百公尺以上。因此建立適當的參數範 圍，乃至演算法則，使其符合真正的駕駛反應行為，確實為現況縱向防撞警示系統發展 之重要課題。
從實驗資料擷取煞車反應時之後車駕駛者感知反應時間、煞車減速率及靜止間距，
其中感知反應時間定義為「前車煞車燈亮起至受測者腳踩煞車器之時間段」，由實驗可 知感知反應時間介於 0.72 秒~4.84 秒；煞車減速率定義為「開始踩煞車時點到煞車停止 時點的速率變化/時間段」，由實驗可知煞車減速率介於-0.15g ~ -0.74g (-1.47 公尺/秒2~ -7.25 公尺/秒2 )；靜止車間距離定義為「兩車停止時的兩車間隔距離」，由實驗可知靜止 車間距離介於 11.74~149.33 公尺。基於駕駛模擬器之誤差與部分實驗者實驗偏誤之影 響，本研究在感知反應時間部分，將最大值 4.84 秒去除，保留次高的 3.23 秒，因此感 知反應時間的範圍為 0.72 秒至 3.23 秒；煞車減速率部分，則維持原實驗範圍-1.47 公尺 /秒2至 -7.25 公尺/秒2；至於靜止間距，則因實驗所得之數值過於偏高，因此另以相關 研究[13, 14]提出的 2 公尺至實驗所得之最小值 11.74 公尺約為 12 公尺為範圍，此乃由 於靜止間距大於 0，則駕駛者不會發生碰撞，故本研究以實驗所得之最小靜止間距為最
大值範圍，仍具有一定程度之安全性，也不會因實驗數值過大造成警示距離過於保守。
透過警示距離公式表 9 之分析與參數模糊化，建立參數的安全隸屬度函數，並經模糊警 示距離公式之解模糊化，建立 27 種安全等級之警示距離公式，如表 4 所示。在應用上，
本法則係由駕駛者自行選定適合的參數安全度層級，並透過三參數不同安全隸屬度組合 之縱向防撞警示通式與相關應用法則警示駕駛者。主要法則如下[9]：
1.前車之速率、減速率、後車速率利用偵測推算而得。
2.前、後兩車之實際間隔距離利用偵測推算而得。
3.以 0.3 秒為車輛警示雷達偵測取得變數資料之時間間隔。
4.在三次判斷計算中，若有連續兩次的兩車實際間隔距離小於等於所計算之警示距離，
則給予駕駛者警示。
5.當給予駕駛者警示而駕駛者無反應時，可透過系統回饋機制來修正警示距離公式。
6.警示聲響原則上持續 1 秒鐘，1 秒後聲響轉為小聲。
7.就高速公路之應用而言，配合高速公路速限設定最低速度，當時速小於 60 公里/小時，
即不提供警示。
8.後車處於煞車狀態時，不提供警示予駕駛者。
前述之回饋機制，乃是當警示駕駛者而駕駛者未有反應動作時，即可透過回饋機制 修正警示公式。假設駕駛者選取三參數均為高安全，當駕駛者未反應時則選取安全性較 低之警示距離公式。
15
表 9 警示距離公式表 RTA
警示值 aFB BC
低安全 中安全 高安全
低 安 全
低安全 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +9)/2 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +9)/2 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +9)/2 中安全 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +14)/2 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +14)/2 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +14)/2 高安全 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +19)/2 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +19)/2 (
61 . 31 805 .
5 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +19)/2
中 安 全
低安全 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +9)/2 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +9)/2 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +9)/2 中安全 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +14)/2 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +14)/2 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +14)/2 高安全 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +19)/2 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +19)/2 (
922 . 16
36 .
4 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +19)/2
高 安 全
低安全 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +9)/2 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +9)/2 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +9)/2 中安全 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ + 2.695•vF +14)/2 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +14)/2 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +14)/2 高安全 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +2.695•vF +19)/2 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +3.95•vF +19)/2 (
409 . 6 915 .
2 2
2
F
L
L v
a
v ×
+ +5.205•vF +19)/2
六、警示系統介面評估
經由子計畫二利用大客車駕駛模擬器針對大客車防撞警示系統顯示介面實驗之測 試，發現事件發生來源對感知反應時間之多重比較結果可彙整如表 10 所示，由該表中 可得知事件車從前方、左方和右方這三種之間對於感知反應時間有顯著影響，其平均感 知反應分別為事件車從前方的平均感知反應時間是1.30秒，事件車從左方切入的平均感 知反應時間是1.84秒，事件車從右方切入的平均感知反應時間是 2.33秒。此現象顯示 駕駛者對於前方路況掌握能力較左右方要來的佳，其原因為駕駛者在行駛中對於前方路 況較為注意，對於左右兩邊切入之事件車較不易注意，而當中駕駛者習慣會先注意左方 再注意右方。
表10 事件來源對感知反應時間之多重比較 事件發生來源 樣本數 感知反應時間
多重比較(Duncan ,α= 0.05 )
平均數 標準差
前方事件 137 1.30 0.73 C
左方事件 142 1.84 1.29 B
右方事件 144 2.33 2.06 A
表 11 為各種防撞警示系統對感知反應時間之多重比較。由該表中可得知有裝設防 撞警示系統與無裝設防撞警示系統之間對感知反應時間有顯著影響。無裝設防撞警示系 統的感知反應時間較長，平均約為 3.62 秒。而在有裝設防撞警示系統中，「嗶嗶聲+語 音」和「語音」之間對感知反應時間是沒有顯著影響，但對「嗶嗶聲+HUD」和「嗶嗶 聲」之間對感知反應時間是有顯著影響,，又以「嗶嗶聲+HUD」的感知反應時間較短，
平均約為1.08秒。而「嗶嗶聲」的感知反應時間較長，平均約為1.66秒。
表11 有無裝設防撞警示系統對感知反應時間之多重比較 有無裝設防撞警
示系統 樣本數 感知反應時間
多重比較(Duncan ,α= 0.05 ) 平均數 標準差
嗶嗶聲+HUD 83 1.08 0.47 C
嗶嗶聲+語音 83 1.34 0.77 B C
語音 84 1.42 0.99 B C
嗶嗶聲 88 1.66 1.49 B
無防撞警示系統 86 3.62 1.84 A
本實驗結果指出警示系統能夠有效的幫助駕駛者處理突發的事件，並且加快反應的 時間，同樣的結果也呈現在Multz and Shinar(2007)的研究中，但其研究主要是針對小客 車的駕駛環境。在高速行駛的情況下，節省少許的反應時間相當重要，甚至能夠避免意 外的發生，在本研究結果中，具有「指向訊息」的介面能夠節省較多的反應時間，所謂 指向訊息，即表示具有方向性的資訊，不論是利用視覺或聽覺的方式來呈現，由於有方 向性的資訊被提供給駕駛者，因此對於突發事件的反應時間能夠較快。另外，駕駛者對 於前方的煞車事件反應較快，其次是左方切入事件，最後是右方，這樣特別的現象在小
駕駛者在過程中對於右方的狀況不容易掌握，而較能掌握左方的狀況。此發現對於日後 車內資訊系統或輔助系統的設計，其優先順序可從右、左與前方。
另外除了警示系統相關討論之外，次要作業對於駕駛績效也有相當的影響存在，結 果顯示以下幾種情況之下，駕駛者能夠反應的較快：1) 事件發生與次要作業發生之間 的時間較長、2) 在事件發生後才處理次要作業、3) 忽略次要作業，專心於主要作業。
然而值得注意的是，駕駛者必須耗去部份時間來判斷當下需要先處理哪一項作業，是要 處理次要作業或是忽略它，而若是在這個時間之內恰好事件發生，如此的情況就會很明 顯的讓反應變慢，因此0.7秒對於駕駛者下決策來說似乎不夠。
總結來說，警示系統對於駕駛安全是有正面的效益存在，但次要作業卻會帶來負面 的效果，未來除目前的反應時間外，可針對更多的駕駛績效來做分析，如車速、車道維 持、方向盤控制等；其他介面的警示系統亦可加入來做更多元的比較，找出對於駕駛者 更佳的提示，並考慮警示系統在與其他車內資訊系統的互動之下，是否仍有卓越的效果。
七、實車測試 7.1 實車測試計畫
本研究為三年期之計畫，前面二個年期之重點在於建置駕駛模擬器軟硬體設備，並 依據各子計畫需要使用大客車駕駛模擬器為實驗平台進行各項實驗，以取得各類數據並 加以分析，建立諸如大客車跟車行為模式或警示系統顯示介面對駕駛人之影響等數據。
然大客車駕駛模擬器所得數據若未經實車測試驗證，則未可知所得數據是否合乎實車環 境所需，因此本研究遂行於第三年進行大客車實車測試，以進行實車測試與駕駛模擬器 之比較分析，並據以修正前兩年所分析之行車安全參數門檻與使用者介面分析參數資 料，最後彙整出大客車防撞警示系統之相關設計準則與規範。本研究實車測試的目的有 下列幾項。
1. 檢視國道客運駕駛員其行車安全門檻與模擬器實驗所發展出之模式參數資料是否相 符。
2. 分析縱向防撞警警示系統對國道客運駕駛員之駕駛績效是否產生影響，並比對大客 車駕駛模擬器所得數據，分析是否有差異之處。
3. 大客車駕駛者在提供警示訊息的狀況下，是否會因而改善本身之駕駛行為。
為達上述研究目的，本研究與國立交通大學、某國道客運業者進行合作。在本實驗 中所研發之影像辨識系統與都卜勒雷達儀，主要由國立交通大學電機與工程控制學系吳 炳飛教授國科會計畫(NSC 94-2213-E-009-062)進行有關車輛行駛距離之即時影像偵測 技術研發，該設備能提供本實驗車橫向偏移量與前車距離數據，作為本研究警示程式之
輸入值(input)，並藉由警示程式的觸發，觀察駕駛員的反應時間、生理數據是否有所變
化。實車測試需裝設相關儀器設備於大客車之上，因此本研究協調某國道客運業者提供 車輛作為實車測試實驗平台，並配合業者其營運班表進行長時間實驗，其受測對象便為 該車排定之駕駛員，本次主要由兩位駕駛員於兩天內輪流執行該實車測試實驗，本次實 車測試時間為七月初，在此測試前進行多次實車校估工作，為能蒐集更多數據，之後八 月份另增一次補測實驗，以獲得更多樣本數據，加強反映真實情況下國道客運司機之駕 駛行為。鑑於市區道路標線混亂，影像辨識系統辨別車道不易，可能產生誤判，影響實 驗數據，加上市區行車速度緩慢，事故嚴重性較低，因此本實驗環境選擇車速高，車道 標線辨識清晰的國道高速公路進行實驗，以測試前方防撞警示系統的參數與績效。實驗 時間方面，為廣泛蒐集到各類路況所可能引起的不同狀況，並分析防撞警示系統之參數
設定是否符合各種路況所需，因此於平常日進行實驗，且實驗時間橫跨白天與夜間，以 求蒐集到不同交通量與路況之測試數據，讓實車測試結果更能符合實際交通狀況。
實車測試之量測項目與分析項目如表所示。其中由於各系統記錄之時間單位不同 (有部份以秒，有部分以千分之ㄧ秒為單位)，因此各系統整合後以秒為系統輸出時間單 位；車速部份利用 NI 電壓訊號擷取盒連接車上速率訊號線，藉以獲得本車速率訊號，
訊號輸出格式為電壓值，因此必須根據不同的電壓值給予一個速率訊號值，再將速率訊 號應用於實車實驗的警示距離計算邏輯；縱向與橫向距離數據值是由影像資料利用DSP 數位訊號處理器，分析出前車與本車間的間距，以及本車車道偏移量；記錄受測者臉部 影像主要針對駕駛過程中，司機離開前方路況(簡稱瞥視)的次數與耗費時間；記錄受測 者腳部影像主要探討國道客運司機於行駛過程中，對於前方車輛影響下，駕駛鬆放油門 或踩踏煞車之頻率與時間點。下表12為實車測試實驗中之量測項目說明。
表12實車測試的量測項目說明表
量測項目 說明
系統時間 以秒作為各系統整合時間單位
受測者編碼 -
車速 實驗車(本車)車速(km/h)。
縱向距離 與前方車輛(物體)距離(m)
橫向位置 車輛與行駛車道中心線橫向距離(cm) 車輛前方影像 記錄車輛前方路況
受測者臉部影像 記錄受測者瞥視動作
受測者腳部影像 記錄受測者踩油門與煞車踏板
警示觸發時間 記錄觸發警示系統警告駕駛員之時間
7.2實驗流程
本研究實驗流程圖如圖 14 所示，本研究實車測試實驗設計主要分為兩項重點，其 中一方面為實車測試實驗架構，由於國內目前並無大客車上安裝防撞警示系統設備，僅 限於小客車部份，在本研究之文獻回顧中有提及目前國內房車中有安裝先進安全設備部 份可作為建置防撞警示系統之參考，此外，在國外文獻部份早已有許多案例將防撞警示 設備運用於大型車上，因此本研究透過國外案例，作為本次實車測試參考並做修改，作 為適合國內大客車實車測試之研究方法；在另一方面為駕駛績效指標，主要觀察設置防 撞警示系統前後國道客運司機之駕駛行為，透過績效指標能夠分析在警示系統發佈後，
是否能夠真正提昇大客車在駕駛過程中的安全性，透過文獻回顧定義出本實車測試中各 項評定駕駛績效指標。
在建構出實驗架構與駕駛績效指標後，開始著手各項系統設備之整合，由於各項系 統設備分別由國立交通大學與私立中華大學研發，因此在設備部份會有相容性問題，兩 校經由多次系統設備測試整合，以確保在實車測試上能夠使系統真正發揮其功能性。在 車外系統設備部份無問題後，則將系統轉建置於大客車上，由於客運業者車廠設立於南 部地區，因此須多次驅車前往該車廠，將相關系統設備裝設於大客車車體前方、駕駛座 位週遭及二樓前座，以便感應車外環境並記錄駕駛者反應。爾後即進行實際之道路測 試，測試內容分為兩部份，第一部分為記錄駕駛績效包含車輛之偏移量、車速、跟車距 離與司機瞥視頻率；第二部份為透過影像分類駕駛過程中各項駕駛行為，包含變換車 道、煞車事件、使用無線通訊設備等，來與一般車況下進行比較。測試後將實驗當中之
相關記錄資料於以彙整，以便研究人員進行相關統計分析，最後根據實驗過程、實驗紀 錄與數據統計分析結果提出結論與建議，以供後續研究之參考。
圖14 實車實驗流程圖 7.3 實車測試之硬體設備
本次實驗所安裝之設備及其功能彙整如表13所示，其中包含於車輛前方車牌略上方 安裝都卜勒雷達儀，如表10所示，主要能偵測前方距離，有效測距範圍為10 至
80 米，但由於大客車在行駛過程中上下振幅過大，會導致雷達在偵測前方車輛時，往 往會打到地面上或空氣中，因此配合影像測距，當偵測範圍於20公尺內以都卜勒雷達儀 偵測，其正確性非常高；而在20公尺以上之測距數據則以影像測距為主。
本實驗之前方偵測系統由三大類裝置組成，分別是偵測感應裝置、智慧辨識決策裝 置以及警示記錄裝置。偵測感應裝置部份，包含了車速偵測裝置、雷射雷達偵測裝置以
及三台CCD攝影機，分別拍攝司機臉部、腳部，以及車輛前方即時影像，各攝影機之裝 設現況分別如圖1 至圖4 所示。智慧辨識決策部份包含一個以DSP 為基礎之即時影像 處理裝置以及中控主機端中警示邏輯部分。以DSP 為基礎之即時影像處理器利用即時 車況前方影像做車道線以及車輛偵測，並且估算車道偏移量以及前方車距，傳送回中控 主機端，由中控主機端負責收集各項感應裝置的即時資料後，進行資料融合以及警示決 策判斷，揚聲器設備主要連結作業系統，當有危險情況發生時，警示訊號會透過嗶嗶聲 告知駕駛人，其聲響分貝值大小主要先依據分貝機量測一般駕駛狀況之分貝數值，再上 5 分貝作為警示訊號聲響值之依據，其防撞警示系統之設備架構可參考圖15。
表13 防撞警示系統設備功能
設備名稱 功能 裝設位置
CCD1 拍攝司機臉部 駕駛座周邊
CCD2 拍攝司機腳部 駕駛座周邊
CCD3 拍攝前方路況 2F前座
CCD鐵架 固定CCD3 2F前座
中控主機端 裝設警示邏輯程式記錄實驗影像 2F前座 影像擷取隨身機1 影像轉碼 2F前座 影像擷取隨身機2 影像轉碼 2F前座
都卜勒雷達儀 量測前車距離 車前保險桿
車道偏移系統(DSP) 量測實驗車橫向位移 2F前座
NI卡 擷取時速表電壓 2F前座
揚聲器 發出警示聲響 駕駛座周邊
分貝機 量測環境聲 駕駛座周邊
120G USB硬碟 備份資料 -
圖15 防撞警示系統設備架構圖
本研究於大客車上所裝設之訊號擷取與訊號發射設備，主要包括：都卜勒雷達儀(圖 16)、三台攝影機(圖17/18/19)、DSP數位訊號處理器(圖20)、四分割器(圖21)、NI電壓 訊號擷取盒(圖22)與結合這些設備並提供警示訊息給予大客車司機之中控主機端。
圖16 都卜勒雷達儀 圖17拍攝前方車況攝影機之裝設狀況
圖18拍攝司機腳部攝影機之裝設狀況 圖19拍攝司機臉部攝影機之裝設狀況
圖20 DSP數位訊號處理器 圖21 四分割器與微型電腦
圖22 NI電壓訊號擷取盒
在警示訊息的提供部分，主要依據警示公式與警示法則，計算出警示距離後，判斷 目前大客車是否在警示訊息內，如果是則可能發生危險，因此提供一個警示訊息給駕駛 者，提早提示駕駛應進行煞車動作。警示距離計算所需的參數數值包括前車車速與本車 車速，本車車速可以利用本車車速訊號擷取而得，但是前方車並無法控制，因此本研究 乃利用都卜勒雷達儀及攝影機偵測兩車間隔距離變化，再加以計算而得，計算方法為首 先利用單位偵測時間所得之兩車間距變化量，計算兩車速差，將本車車速加上兩車速差 則可以獲得前車車速，當前車車速與本車車速都取得後，即可進行每一偵測時段之警示
距離計算，並將所計算之警示距離與偵測所得之實際距離加以比較，判斷是否要給予駕 駛者警示訊息。
本車與前車間距部分，本研究採用兩種不同的方式來加以偵測而得，第一種方式為 利用都卜勒雷達儀偵測，將雷達裝設在本車車頭，擷取雷達輸出的五個訊號，五個訊號 分別代表了車頭正前方五度角的距離，並取出這五筆資料中的最小值為雷達所輸出的距 離值。第二種方式則是利用影像判斷，將小型攝影機裝設於大客車車輛二樓前擋風玻璃 上，輸出的影像直接輸入至 DSP 數位訊號處理器內，DSP 數位訊號處理器會偵測影像 中的車道線，並判斷前方車輛的位置，獲得影像的距離與車道偏移量。其中影像距離是 由大客車上方所拍攝的影像，因此在大客車前方有一段距離是攝影機所拍不到的死角，
這部分距離因而無法透過影像偵測。除了影像距離與都卜勒雷達儀距離訊號外，本研究 亦利用 NI 電壓訊號擷取盒連接車上速率訊號線，藉以獲得本車速率訊號，訊號輸出格 式為電壓值，因此必須根據不同的電壓值給予一個速率訊號值，再將速率訊號應用於實 車實驗的警示距離計算邏輯。圖 23 為本研究之整體硬體配置與資料傳輸關係圖，圖中 首先利用 NI 電壓訊號擷取盒擷取大客車輸出的速率電壓值，並將電壓值傳入中控主機 端，影像資料則利用 DSP 數位訊號處理器，分析出前車與本車間的間距，以及本車車 道偏移量，並將此二數值藉由RS232訊號線傳入中控主機端，同時將影像資料傳入四分 割器處理器，儲存於微型電腦並顯示在螢幕上。都卜勒雷達儀訊號則直接利用 RS232 傳輸線直接輸入中控電腦內，在中控電腦處理過後，相關資料顯示的螢幕影像也會輸出 至四分割器處理器，並儲存於微型電腦，同時加以顯示於螢幕。
圖23 硬體配置圖
圖24 大客車縱向防撞警示系統之硬體配置圖 (資料來源：子計畫三提供)
前述各項硬體與大客車整合配置，如圖 24 所示。圖中顯示，都卜勒雷達儀裝設於 大客車車頭下方位置，如圖中右下方最後一張圖示，由於都卜勒雷達儀所發射之感測波 是以水平方式發送，因此都卜勒雷達儀的架設高度乃是依據一般小型車車尾的高度而 定，如此當發射雷達訊號時，訊號波才會打到前車車尾，偵測到前車與本車之間的間距。
至於其它設備則裝設於駕駛座上方乘客位置，主要原因為避免對駕駛者產生影響。其中 NI 電壓訊號擷取盒是由駕駛座儀表板部分拉出車速訊號線，接至上方實驗位置，都卜 勒雷達儀的RS-232訊號線也由下方雷達拉出，沿著車體拉至上方硬體裝設位置。
7.4 實車測試之軟體架構
本研究使用Microsoft Visual Studio .Net 2005 自行開發警示系統，警示系統可在同一 時間內，分別透過不同之RS232輸出、入裝置讀取影像辦識裝置與雷達裝置所偵測之與 前車距離資料；另一方面，系統亦結合資料擷取裝置(DAQ :Data Acquisition) ，由測試 車輛上之車速表所傳回電壓訊號，透過轉換軟體將類比之電壓訊號轉換成數位資料後傳 至警示系統，警示系統再換算其實際車速資料，並結合與前車之距離資料進行即時模式 分析，最後將其所得之距離資料與車速資料即時寫入歷史資料庫中，並經由分析結果後 若達警示標準，則系統將透過揚聲器裝置，發出警示音效，以達警示之目的(如圖25所 示)。
