车辆性能相关的实验很多在驾驶模拟器上进行,现有驾驶模拟器通过建立车辆动力学模型,从相关传感器采集驾驶人的操作数据,对数据进行计算分析后输出至各类显示器,或者控制运动机构来模拟车辆的运动特征。从车辆性能相关实验角度而言,驾驶模拟器为很多无法进行实车实验的场景提供了解决方案,比如车辆在紧急状态下的操控响应、驾驶人的危险操作行为分析等。不同模拟器的结构和形态存在较大差异,驾驶人在模拟器上的行为与真实驾驶行为存在的差异性是目前涉及较少的研究领域。要真实分析驾驶模拟器对车辆相关性能的表征力度,首先需要确定驾驶人在模拟器上的行为与真实行为到底存在多大差异。针对此问题,本文设计一类视觉分心驾驶实验任务,分别在实车驾驶环境和模拟驾驶环境开展实验,所使用的驾驶模拟器具备6个自由度,且采用真实车身、真实方向盘和真实踏板作为驾驶人操控装置,最大限度去除模拟器操控装置与实车操作存在的差异,并在此基础上,根据模拟数据分析实车驾驶和模拟驾驶情况下的车辆运动特征及驾驶人的操控行为特性,初步探讨了模拟器实验对真实驾驶实验的反映力度,并尝试简单评估模拟器在特定任务下的实验可信度。主要研究内容如下:首先,论文设计了视觉分心驾驶实验,以公开自愿方式招募了34名驾驶人参与两类实验。为避免驾驶人知晓实验任务带来的刻意操作行为,驾驶人被告知所参与的实验任务为通过观察后视镜来估计后方车辆的速度和相对距离,在此过程中由于驾驶人的视觉分心,会导致车辆出现横向偏离,因此本试验实际研究的是分心过程中的横向运动特性。对每名驾驶人,分别进行高速公路上实车驾驶和模拟器中仿真驾驶2类实验,且2类实验的任务和场景完全相同。实验过程中,记录实验过程的驾驶人操作参数、车辆运动参数和交通环境参数。其次,通过探究速度以及分心任务对轨迹偏移量(TO)、车道偏移标准差(SDLP)、方向盘加速度(SWA)、方向盘角度标准差(SDSWA)以及方向盘反转率(SRRs)的影响,从而对车辆速度以及视觉分心对驾驶人车道保持能力的影响进行分析。分析发现:实车与模拟实验均表明,与正常驾驶相比,视觉分心导致车道保持能力下降,且通过对转向控制参数的研究表明,实车驾驶实验的方向盘反转率参数SRRs在1.3~0和2.5~0水平上和方向盘角度标准偏差SDSWA有所增加,模拟驾驶实验的方向盘反转率参数SRRs在1.3~0和2.5~0水平上有所增加。该研究分析结果还表明,在实车驾驶实验与模拟驾驶实验中,随着速度的增加,车道偏移的标准差(SDLP)和轨迹偏移量(TO)均增加,且随着速度增加,两类实验视觉分心任务中SDLP和TO的增长率均与正常驾驶均相同。此外,在实车驾驶实验中,SRRs和SWA随着速度的增加而降低,视觉分心任务中SWA增长率和正常驾驶时相同;在模拟驾驶实验中仅发现SWA随着速度的增加而降低,视觉分心任务中SWA增长率亦和正常驾驶时相同。最后,将驾驶模拟器的分析结果与实车实验的分析结果进行比较,对驾驶模拟器进行实验研究的有效性进行分析。结果表明,在相同速度执行相同分心驾驶任务时,驾驶员的车辆横向控制能力在模拟驾驶状态与实车驾驶状态之间存在一定的差异性,对比两种驾驶环境中速度与驾驶任务对车道保持能力的影响可以发现,在两种驾驶环境中有69.23%的车道保持能力表征指标变化趋势相同,而30.77%的表征参数变化趋势不同。结果证明,在研究驾驶任务和速度对驾驶行为的影响时,驾驶模拟实验与实车实验结果基本一致。对比两种驾驶环境对车道保持能力的影响时可以发现,两种驾驶环境中有76.92%的车辆保持能力表征指标存在显著差异,有23.08%的车辆保持能力表征指标相同。结果证明,驾驶模拟器中的车辆运动参数与实际道路中车辆运动参数存在较大差异。并且通过对TO和SDLP的分析发现,相较于实车实验,模拟驾驶实验中驾驶员的车道保持能力更差。总体而言,模拟器对真实驾驶行为的反映结果存在一定的差异性,在进行相关实验的时候,需要明确实验任务,尽量避开模拟器存在的不足,以提升实验结果的可信度。