（光学工程专业论文）基于认知心理学的驾驶行为安全性研究.pdf

青岛理工大学工程硕士学位论文 摘要 在交通事故中，处于“人一车一路一环境闭合交通系统中的人占主导因素。驾 驶员在紧急情况下的感知、判断或操作差错是产生交通事故的主要原因。交通标 志是道路交通的向导，尤其是在进行交通规范或提醒驾驶员前方潜在危险方面， 交通标志的设置好坏对驾驶安全起着非常重要的作用。 本文从认知心理学的角度研究了驾驶员对交通标志的视认性。首先分析交通 标志标线的作用、分类，以及国内外在标志标线方面的研究情况，建立了驾驶员 信息处理概念模型，从物理因素、驾驶员因素分析影响交通标志视认性的因素， 以及影响因素的心理学解释；然后从认知心理学的基本理论、驾驶员认知结构、 影响驾驶员行为对基于认知心理学的驾驶员行为指标进行了分析；最后结合交通 标志标线的合理性分级以及基于认知心理学的因素通过模糊评判建立驾驶安全性 模型。 关键词：交通安全，驾驶行为，认知心理学，模糊评判 a b s t r a c t h u m a np l a y sa ni m p o r t a n tr o l e i nt h et r a f f i cs y s t e mc o n s t r u c t e db yh u m a n , a u t o m o b i l e ，r o a da n de n v i r o n m e n t i ti st h em a i nr e a s o nt h a tl e a d st h et r a f f i ca c c i d e n t s i nt h eu r g e n tt i m ew h e nt h ed r i v e rm e e t st h ee r r o rf r o ms e n s e ，j u d g e m e n ta n d o p e r a t i o n t ot h ea u t o m o b i l e t h et r a f f i cf a c i l i t e s p l a y e da ni m p o r t a n tf u n c t i o ni nt h et r a f f i c g u i d a n c e ，e s p e c i a l l yi nl e a d i n gt h ed r i v e ra n dw a r n i n gt h ep o t e n t i a lb a r r i e r s t h ev i s u a l i z a t i o np r o p e r t yo ft h e d r i v e rt ot h et r a f f i cf a c i l i t yw a ss t u d i e df r o mt h e p o i n to fc o g n i t i v ep s y c h o l o g y t h ef u n c t i o na n dc l a s s i f i c a t i o no ft h et r a f f i cf a c i l i t e s w e r ea n a l y z e d t h ed r i v e ri n f o r m a t i o np r o c e s s i n gm o d e lw a se s t a b l i s h e db a s e do nt h e a n a l y s i s o i lt h em a t e r i a l s 丘o mc h i n aa n da b r o a d s o m ef a c t o r st h a t i n f l u e n c et h e r e c o g n i t i o no ft r a f f i cs i g n sa n dm a r k s w a sa n a l y z e df r o mt h ep h y s i c a lf a c t o r sa n dd r i v e r f a c t o r sw i t hp s y c h o l o g i c a lp o i n t s o m ed r i v e rb e h a v i o ri n d e xw a sa n a l y z e df r o mt h e p r i n c i p l eo fc o g n i t i v ep s y c h o l o g y , d r i v e rr e c o g n i t i o ns t r u c t u r ea n dd r i v e rb e h a v i o r e n f k u e n c e t h er e a s o n a b l ec l a s s i f i c a t i o no nt h et r a f f i cs i g n sa n dm a r k sw e r ec a r r i e do u t t h ed r i v i n gb e h a v i o rs a f e t ym o d e lw a se s t a b l i s h e dt h r o u g hf u z z ye v a l u a t i o nb a s e do n t h ec o g n i t i v ep s y c h o l o g y k e yw o r d s ：t r a f f i cs a f e t y ；d r i v i n gb e h a v i o r ；c o g n i t i v ep s y c h o l o g y ；f u z z ye v a l u a t i o n 第1 章绪论 1 1 研究的背景、意义和目的 1 1 1 研究的背景 近十多年以来，我国公路建设飞速发展一截止2 0 0 8 年底，我国的公路通车里 程数达到了3 7 3 0 2 万公里，其中高速公路里程数达6 0 3 万公里，一级公路5 4 2 1 6 万公里，全国公路路面铺装率达到了5 3 5 。伴随着公路交通的迅速发展，道路 交通安全问题日益严重，据有关资料报告，道路交通事故已成了人类意外伤亡的 主要因素【l 翻，道路交通安全已经成为一个世界性的问题。而中国是世界上交通事 故死亡人数最多的国家之一。我国汽车保有量只有世界汽车保有量的7 ，但交通 事故死亡人数却占到了世界的1 6 。从二十世纪八十年代末我国交通事故年死亡 人数第一次超过五万人至今，我国( 未包括港澳台地区) 交通事故死亡人数已经连续 十几年居世界第一位。 表1 - 11 9 9 8 年以来我国道路交通事故统计 事故次数死亡人数受伤人数直接经济损失 年份 ( 万次)( 万人)( 万人)( 亿元) 1 9 9 94 1 2 88 3 52 8 6 12 1 2 4 2 0 0 06 1 7 09 3 54 1 8 72 6 6 9 2 0 0 17 6 o o1 0 6 05 4 9 0 3 0 9 0 2 0 0 27 7 3 01 0 9 05 6 2 03 3 2 0 2 0 0 36 6 7 51 0 4 4 4 9 4 4 3 3 7 0 2 0 0 45 6 7 8 9 9 7 4 5 。1 82 7 7 0 2 0 0 54 5 0 39 8 74 6 0 01 8 8 0 2 0 0 63 7 8 7 8 9 54 3 1 11 4 9 0 2 0 0 73 2 7 28 17 3 8 0 41 1 9 9 2 0 0 8 2 6 5 2 7 3 43 0 4 91 0 1 2 0 0 92 3 8 36 7 72 7 5 19 1 青岛理工大学工程硕士学位论文 图1 - 1 我国道路交通事故发展趋势图 2 0 0 3 年以来交通事故次数、死亡人数等有所下降，但是事故死亡率还是居高 不下。根据我国公安部交管局统计，2 0 0 9 年，全国发生道路交通事故2 3 8 万起， 造成6 7 7 5 9 人死亡，2 7 5 1 2 5 人受伤，直接经济损失9 1 亿元【3 】o 道路交通事故率和 死亡人数长期处于高位，给社会及人民的生命财产带来了巨大损失。但是随着社 会各界对交通安全问题的重视，交通安全问题研究已作为国家中长期科技发展规 划的重点课题。 道路因素、车辆因素和人的因素构成了人一车一路系统。世界各国的研究人 员围绕人一车一路系统进行了多方位、多层次的分析研究，以期望预防交通事故 的产生 4 - 5 】，有效降低交通事故所造成的巨大损失。 相关研究表明，机动车驾驶员的因素是导致交通事故发生的主导因素。据统 计，我国有8 0 9 0 的道路交通事故是人的因素造成的，其中，由于驾驶自身差错 所造成的交通事故占总事故的7 0 8 0 。各国的研究也都表明，在导致道路交通事 故的所有因素中，驾驶员是最重要的影响因素。美国印第安大学的研究证实：至 少9 2 6 的交通事故与人的因素有关【6 】；芬兰研究表明，8 9 的交通事故中，主要 原因是驾驶员的错误；联邦德国调查显示，8 2 的交通事故由驾驶员造成；巴西学 者指出，7 5 的交通肇事与驾驶员有关；日本研究显示，6 6 的交通肇事驾驶员负 主要责任【3 j 。 。 驾驶员在紧急情况下往往容易出现发生感知、判断或操作差错，从而产生交 通事故。对驾驶行为进行进一步的研究，揭示事故发生的机理，尤其是研究什么 因素、怎样导致了驾驶员认知事故的发生，研究驾驶员的驾驶特性，提出切实可 行的预防对策，已成为预防和减少交通事故的重要途型硎。 2 青岛理工大学工程硕士学位论文 从2 0 世纪6 0 年代初期，国外学者开始进行交通安全影响方面的研究，尤其 是驾驶行为。大多数学者都是从驾驶员对道路的识别能力、反应能力等方面进行 的。目前，从认知心理学的角度研究驾驶员对交通标志的理解，进而如何影响交 通安全的研究还很少【9 】。 本文探索驾驶员对交通标志识别的心理过程，通过驾驶员相应驾驶行为的模 型建立与分析，对影响驾驶员识别因素进行辨别和分析，进而对驾驶员的驾驶安 全性进行评价，为驾驶员的遴选提供理论支持。 1 1 2 研究目的和意义 驾驶行为总是与人的生理心理反应紧密相连，而在这些因素中，心理特性又 起着至关重要的作用。紧急状况出现时，信息量急剧增加，驾驶员通常处于高度 应激状态，需要驾驶员迅速地判断情况，在一瞬间作出决定，几乎没有选择余地 采取避障行动。在这种应激状态下采取的行动，起决定作用的是驾驶员的心理水 平而非生理反应。而影响这种反应的心理因素重要来源于驾驶员的日常认知水平。 认知心理学是2 0 世纪5 0 年代中期在西方兴起的一种新的心理学思潮，2 0 世 纪7 0 年代开始其成为西方心理学的一个主要研究方向。它研究人的高级心理过程， 主要是认知过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等。与传统的行为主 义心理学家相反，认知心理学家研究那些不能观察的内部机制和过程，如记忆的 加工、存储、提取和记忆力的改变等。 对驾驶行为特性进行研究，不但可以深入研究驾驶员的安全行驶机理，为改 进车辆安全系统和智能交通系统提供帮助，还可以促进整个人一车一路系统的进 一步完善。可以说，基于认知的心理学理论和驾驶员行为研究进行结合，将成为 提高机动车驾驶员交通安全可靠度的重要途径，因此，具有极其重要的研究意义。 ( 1 ) 为驾驶员预防交通事故及事故分析提供科学依据。相当多的交通事故是 由于驾驶员的感知、判断或操作发生差错造成或引发的，分析驾驶员事故影响因 素，主要是分析驾驶员发生感知、判断及操作失误的原因。本文基于理论分析与 事故现场调查，研究驾驶员事故与道路交通标志设置的相关性，研究结果可为驾 驶员事故预防及控制提供科学依据。 ( 2 ) 为改善道路交通安全状况提供技术支持。对驾驶员进行事故微观分析， 为有针对性地制定安全措施提供依据；研究驾驶认知特性、行为影响因素与交通 3 青岛理工大学工程硕士学位论文 事故相关性，分析道路交通标志对驾驶安全的影响，提出切实有效的交通标志设 置对策，为改善道路交通安全状况提供技术支持。 ( 3 ) 为驾驶驾驶员筛选与培训提供参考依据。基于认知心理学测试的驾驶特 性综合评价问题的研究。采用实验测试及对比分析的方法，对驾驶特性测评指标 进行分析，标定驾驶特性测评指标阈值，确立驾驶特性综合评价等级。研究结果 可为我国驾驶员的选拔与培训提供理论依据。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状与分析 1 9 6 4 年，t a y l o r 等提出紧张或焦虑状况下自调整驾驶模型；1 9 7 4 年，n a a t a n e n 等提出零危险模型；1 9 7 7 年，k l e b e l s b e r g 提出主被动安全模型1 0 1 ；1 9 8 5 年，r u m a r 建立了感知与认知过滤模型；1 9 8 5 年，e v a n s 建立了反馈模型；1 9 8 8 年，v a nd e r m o l e n 等建立了阶梯型危险模型；1 9 8 8 年，r o t h e n g a t t e r 探讨了激励建模方法】： 1 9 8 9 年，m i c h o n 对生成规则模型和基于规则模型进行了一些研究；1 9 9 2 年， k e s k i n e n 建立了内模型；f u l l e r 在2 0 0 0 年建立了任务容量界面模型，并进行了一 些分析研究【l2 1 。2 0 0 1 年，t r u l s 诅在对以往驾驶行为的理论和模型进行比较分 析后，指出认知和情感是驾驶任务中危险情况的预测、规避和评估的很好工具。 之后，s a l v u c c id d 和d a i e lk r a j z e w i c z 在2 0 0 3 年，o l i v i e rg e o r g e o n 在2 0 0 5 年分 别进行了基于认知体系的驾驶员行为研究，取得一定进展【1 3 】。 南达科塔大学的驾驶研究实验室的进行了驾驶模拟环境和真实环境的驾驶和 驾驶相关活动的心理负载的定量评估【l4 1 。加利福尼亚交通部门、加里福尼亚大学 等组成了p a t h ( p a r t h e r sf o r a d v a n c e dt r a n s i ta n dh i g h w a y s ) 小组，对增加道路通 行能力与安全性，减少交通堵塞、空气污染和能耗等进行了研究，包括策略和行 为研究、交通安全研究、交通运营研究以及静态运营研究等。 麻省理工学院的人车实验室对航空航天飞行器的飞行员和乘客的心理和认知 的限制进行了一些研究，并提出了如何使人车系统效率和安全性达到最优。 l e o nj a m e s 从社会心理学领域研究驾驶员情感、认知和感知活动，通过观察 驾驶员驾驶过程中的感知，包括情感、认知和感知活动【l5 1 ，分析驾驶行为受到驾 驶员心理状况的影响，并针对训练熟练驾驶行为平台的驾驶行为提供建议。d a r i o 4 青岛理工大学工程硕士学位论文 s a l v u c c i 开发了生成系统的认知体系结构中对驾驶行为计算模型【l 6 1 。 目前国外的研究大都停留在心理因素的单因素分析上，所建立的模型也局限 于单个心理因素对于驾驶员驾驶安全性的影响，缺少作为心理学整体因素对于驾 驶员驾驶模型的研究。 1 2 2 国内研究现状与分析 国内关于驾驶行为的相关研究开展时间比较晚。2 0 0 2 年，金键研究了驾驶疲 劳机理和馈选模式，研究了驾驶疲劳产生的因素；疲劳因素的相互作用；疲劳过 程、规律和机制；驾驶疲劳影响分类；建立驾驶疲劳评价体系及测试系统1 刀；构 筑了危险状态下的疲劳效应辨识模式，并提出了驾驶疲劳形成变化的机制。 于增亮利用固定式汽车驾驶模拟器对驾驶员的临界反应能力进行研究，将驾 驶员的反应时间和影响因素进行了线性回归分析【l8 2 1 ，并得到了各影响因素与驾驶 员反应时间呈线性关系的结论。廖传锦提出了以人为中心的汽车主动安全技术理 念【1 9 】，提出了以人为中心的汽车主动安全预警信息系统功能结构和以人为中心的 汽车驾驶员环境模型。 贾洪飞等基于认知心理学，采用因子分析法对五轮仪实验系统观测到的车辆 跟驰数据进行分析，确定了对车辆跟驰信息提取过程有独立作用的4 个因素，相 应地将驾驶员认知过程划分为4 个阶段，建立了车辆跟驰过程的驾驶员认知结构 模型 2 m 2 1 1 ，为驾驶行为研究和车辆跟驰模型的建立提供了理论基础。 秦小虎等人利用不同驾驶员在行驶速度与车距保持的采样数据中表现出的不 同信息特征，建立数据统计模型，通过三角模糊数的特点建立数学模型的方法， 对驾驶员的驾驶行为进行研究【勿。杨德明等人通过介绍分析影响驾驶员驾驶安全 可靠性的因素，强调驾驶员在人一机一环境系统安全性中的重要性，提出了利用 m a s 模型对驾驶员的驾驶安全可靠性进行分卡厅【2 3 1 。 王浩根据b p 神经网络自学习的特点，通过训练使模糊变量和隶属函数隐含 在网络内部，并用模糊逻辑推理模拟驾驶员对车辆进行控制的过程，可以使模型 更接近于真实的跟驰行为，最后用该模型进行了仿真【2 4 1 。 目前国内对于汽车驾驶安全模型的研究已经有了很高的理论深度，特别是基 于心理学和人机工程学的研究已经具备了比较成熟的应用成果。但是在研究中也 存在一些不足，大部分的研究偏向于理论的研究，主要从算法方面进行了研究， 5 青岛理工大学工程硕士学位论文 或者仅仅从心理学的角度进行分析研究，缺乏两者结合。 根据以上国内外研究现状分析可以发现，虽然国外进行了很多的研究，但都 是基于车辆运行特性、标志标线等技术手段，而基于认知心理学理论和车辆驾驶 模型结合的研究很少，因此，有必要展开此方面的相关研究。 1 3 研究内容 根据目前我国道路交通安全形势以及国内外研究现状，本文确定的主要研究 内容有：。 ( 1 ) 驾驶员交通标志标线认知视认体系建立。首先分析交通标志标线的作用、 分类，以及国内外在标志标线方面的研究情况，然后，基于认知心理学，建立驾 驶员信息处理概念模型，然后从物理因素、驾驶员因素分析影响交通标志视认性 的因素，以及影响因素的心理学解释，并从认知心理角度，对交通标志进行了分 类。 ( 2 ) 基于认知心理学的驾驶员行为研究，包括认知心理学的基本理论、驾驶 员认知结构、影响驾驶员行为的主要指标分析等。 ( 3 ) ：结合交通标志标线的合理性分级以及基于认知心理学的因素通过模糊评 判建立驾驶安全性模型。 6 青岛理工大学工程硕士学位论文 第2 章基于认知心理学的驾驶安全因素分析 2 1 认知心理学概述 认知心理学( c o g n i t i v ep s y c h o l o g y ) 是以信息加工为核心的心理学，又可称为信 息加工心理学，包括感觉储存、知觉译码、记忆与决策、执行、反馈和注意等【2 5 | 。 以信息加工观点研究认知过程是现代认知心理学的主流研究方向。它将人看作是 一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，包括感觉输入的编码、贮存和提 取的全过程。按照这一观点，认知可以分解为一系列阶段，每个阶段是一个对输 入的信息进行某些特定操作的单元，而反应则是这一系列阶段和操作的产物。信 息加工系统的各个组成部分之间都以某种方式相互联系着【2 6 】。具体流程如图2 1 所示。 图2 - 1 信息加工流程 感觉储存是人的信息处理的第一阶段。它储存输入感觉器官的刺激信息，但 保持时间很短，假若不对输入感觉的信息作进一步处理，就会迅速衰退直至完全 消失。感觉储存的内容人是意识不到的；各种感觉系统都有对输入信息的短暂记 忆，视觉记忆保持的时间不足一秒，听觉记忆约能保持两秒。 知觉译码是在知觉时，人把当前感觉登记中的信息与以前储存在长时记忆中 的有关信息进行匹配，从而赋予刺激一定的意义。知觉过程中做出的这种匹配是 多对一的关系，即把许多有不同特征的刺激物归入同一个范畴。 一旦某个知觉的对象被归入一定范畴后，个体需要决定对它做出什么行动就 7 青岛理工大学工程硕士学位论文 是记忆与决策。例如，当汽车司机看到前方路口出现黄色信号灯时，他可能决定 加速或者制动。在这种情景中，决策以反应选择的形式表现出来。在有些情况中， 人们也可能决定不对当前的刺激作反应，而是把关于外界刺激的信息存入记忆。 这时还可能需要做出第二个决定，即把输入的信息是存入操作记忆暂时保持一下， 或是把它存入长时记忆较永久地储存起来。在实际决策活动中，往往包含多种可 能地行动方案，因此必须进行比较分析，才能选出最优的方案。 如果做出的一个决定是对外界刺激采取某种反应活动，这种决策信息就会以 指令形式传输到效应器官，支配效应器官做出相应的动作。 人借助于感觉器官获得关于自己活动结果的信息，再通过反馈，人能对自己 的活动进行自我调节。虽然在绝大部分时间里，视觉反馈起主要作用，但对于某 些活动，由听觉、触觉、动觉等感觉系统提供的反馈也很重要。例如，驾驶员在 操纵变速杆时，就需要依靠来自手的动觉反馈以调节和控制所执行的动作。 在感觉登记之后的各阶段的信息处理几乎都离不开注意。注意的重要功能在 十把各种有关的信息区分开来，使人能够稳定地集中十所要处理地信息。人用于 执行任务的注意资源量是有限的，假如有些阶段的信息处理占用了比较多的资源 量，那么其它阶段能分配到的就比较少，它们处理信息的效率就会因此而降低， 但通过学习和练习能够提高注意的分配能力。例如，我们能够一边走路一边聊天， 这两种活动所以能顺利地同时进行，就是因为我们对走路已经相当熟练，只要给 予少量注意资源就可以了。 2 2 驾驶员认知结构 在车辆行驶过程中j 驾驶员通过不断操纵车辆，实现车辆的跟驰、车道变换、 超车等驾驶行为。这些过程的实现不是孤立的，而是通过驾驶员、车辆、道路、 环境之间协同作用来实现的。其中，驾驶员是主体因素，在协调和控制交通的四 要素中起着很重要的作用【27 1 。本文将对驾驶行为的整个过程中，驾驶员从整个交 通系统中获取、加工、贮存、使用相关信息的认知过程链进行抽象，运用认知心 理学知识，并结合人的信息并行处理、竞争协作输出实现的思想 1 2 。1 4 】提出一种将 直觉、分析和推理二者相结合的驾驶员认知结构。如图2 2 所示，其中，空心箭头 表示信息流，实线箭头表示驾驶员交通特性对判断决策部分、反应输出部分以及 信息获取部分中的知觉子模块、注意子模块有着重要的影响。 8 青岛理工大学工程硕士学位论文 图2 2 驾驶员认识结构基本框架示意图 驾驶员的认知结构由4 部分组成： 信息获取部分由感觉登记、知觉和注意几个子模块组成。感觉登记也称为感 觉记忆，它是指驾驶员通过视觉、听觉、触觉、平衡觉、运动觉等感觉对道路、 交通环境和车辆的刺激信息进行的瞬时记忆，感觉信息是具体的，特殊的。知觉 是驾驶员结合自己的驾驶经验对感觉登记子模块中的感觉信息进行的一次综合反 映，形成一种抽象的、一般的知觉信息。注意是驾驶员对知觉子模块提供的知觉 信息进行有选择性的集中，特别是对刺激强度比较大的知觉信息进行集中。 判断决策部分由直觉层、模板层、比较器以及推理层组成。直觉层是基于人 的神经网络活动的思维方式，它是信息的前馈处理方式，即不经信息处理模块的 分析处理而直接产生输出。模板层由很多模板组成，模板是指描述频繁执行行动 的知识结构，由一系列顺序执行的局面、行动、结果对构成。当主观环境即理性 下的认知对象状况和某一模板的初始局面匹配时，此模板即被激活，由模板层竞 争输出 m 执行。比较器是对直觉层和模板层中输出的决策信息进行比较。推理层 是对信息进行推理形成推理图，推理图由局面、行动和可能的结果构成。 反应输出部分将比较器传来的驾驶行为方案转换为实际的行动操纵控制车 9 青岛理工大学工程硕士学位论文 辆。 驾驶员交通特性部分，主要包括驾驶员的生理心理素质、反应特性以及对相 关交通法规的遵守程度等。 2 3 影响驾驶员行为的认知成分分析 交通事故是人、车、路三个因素共同促成的。随着科学技术的发展，车和路 的可靠性得到了很大的提高，而人则成为最主要的因素。中国道路交通事故统计 资料表明，由于驾驶员责任而造成的交通事故占总数的7 6 左右，美国国家科学 院公路安全研究所的报告指出9 0 的交通事故是由人的错误造成鲥2 8 1 。通过进一 步调查还表明，大量的交通事故是由少数驾驶员造成的。这说明驾驶员发生交通 事故的倾向性是不相同的。所以从人的方面来研究交通事故有着非常重要的意义。 本文从认知心理学基本理论出发，将从短时记忆、气质类型、反应时间及驾驶经 验技能等四个个方面探讨基于认知心理学对驾驶员安全行为的影响。 2 3 1 短时记忆 短时记忆( s h o r t t e r mm e m o r y ) 亦称操作记忆、工作记忆或电话号码式记忆。 是指信息在经过一次短暂呈现后，能够保持在一分钟以内的记忆。短时记忆中信 息保持的时间一般在0 5 1 8 秒钟，不会超过1 分钟。一般人的短时记忆的广度平 均值为7 ：t ：2 个【2 9 】。近年的研究表明，记忆广度和记忆材料的性质有关。如果呈现 的材料是无关联的数字、字母、单词或无意义音节，短时记忆广度7 a ：2 个，超过 这一范围记忆就会发生错误。如果呈现的材料是有意义、有联系的并为人所熟悉 的材料，记忆广度则可增加。可通过对信息的编码、再编码，以及适当扩大“块 ( c h u n k ) 的信息来增加记忆的广度。西蒙( h a s i m o n ) 1 9 7 4 年以自己做被试的实验 表明：他能立刻正确再现单音节的词和双音节的词都是7 个；三音节词是6 个； 由2 个单词组成的短语只能记住4 个，更长些的短话只能记住3 个。短时记忆具 有意识性。在短时记忆中言语材料信息基本上以视觉形式进行编码，动作和空间 形象信息基本上以视觉形式进行编码。短时记忆的内容如经复述、编码，就进入 长时记忆。保持1 分钟以内的记忆。一般把它看作是处于感觉记忆和长时记忆之 间的一个记忆阶段。 ( 1 ) 短时记忆与驾驶安全关系： 1 0 青岛理工大学工程硕士学位论文 1 ) 短时记忆的容量与驾驶安全，记忆广度一般为7 + 2 个组块。但有些研究 表明，在主观上对材料加以组织，对扩大记忆容量有重要的作用。例如，要记住 2 8 2 4 7 1 4 9 3 2 这样一个电话号码，若把它分成2 8 ( 局号) 、2 4 7 1 ( 总机号) 和4 9 3 2 ( 分机号) 3 组，就能减轻记忆的负担，扩大记忆的容量。因此在对驾驶员设置道 路标线标志或者引导时，语言或者图片最好采取容易理解，容易形成联系的模块， 模块不要过多，一般不要超过5 个； 2 ) 短时记忆的保持时间与驾驶安全短时记忆在无复述的情况下的保持时间 只有5 - 2 0 秒，最长也不超过1 分钟，因此对于驾驶员设置道路信息提示时，从 能够完整看到信息到利用信息一般不要超过2 0 秒，时间过长则需要驾驶员在驾驶 过程中回忆信息，从而影响驾驶员的驾驶安全性； 3 ) 短时记忆通过复述保持信息，复述的作用还在于能把信息转入长时记忆。 实验表明，学习任何材料以后，若受到其他信息干扰，短时记忆的遗忘就会迅速 发生。1 9 5 9 年，l r 彼得森和m j 彼得森夫妇让被试识记三辅音连串后立即对某3 位数进行“倒减3 的出声运算，如3 0 9 3 = 3 0 6 ，要求每秒钟减出1 个数，以干扰被 试的复述。结果发现，间隔6 秒，有6 8 的被试不能回忆，间隔1 8 秒，则有将近9 0 的被试不能回忆起三辅音连串。b b 默多克不仅用三辅音连串，还用三词组合作为 实验材料，用上述方法做过实验，也得到了相同的结果。在设置相关信息时，要 求做到尽量减少周围相关干扰，在进行相关视觉诱导时，信息牌要尽量单独设置， 不要与其他信息放置在一起，从而影响短时记忆的保持 随着我国交通业的快速发展，城市路网愈加复杂，由于各等级道路交织、不 同交通方式并存、交通量大，交通标志的种类和数量越来越多，交通标志信息繁 多等原因，使得驾驶人难以在较短时间内记忆繁多的交通标志、道路情况等一系 列交通环境信息，从而影响驾驶人的正常驾驶任务，导致出行效率降低和出行安 全隐患增加。影响驾驶人短时记忆的因素包括时间因素、外界干扰因素、驾驶人 情绪及注意力等，这些因素对驾驶人短时记忆的影响程度不同。本文重点考虑探 究驾驶员个人短时记忆容量对于驾驶安全性的影响及影响权重。 目前国内外对于短时记忆与驾驶员驾驶安全性的研究局限于定性研究，缺乏 数据支持，在研究中发现，短时记忆对于驾驶安全性的影响主要表现在记忆容量 与遗忘速度上。通过对各种实验方法对比发现，拟采用实车调查法，调查驾驶人 交通标志短时记忆对于驾驶安全性的影响 青岛理工大学工程硕士学位论文 ( 2 ) 短时记忆容量与遗忘速度实验 1 ) 调查方案 选取不同人在陌生路段驾驶，提前对所有驾驶人测试短时记忆容量，驾驶 时凭借道路标志标线进行驾驶，然后观察驾驶员的驾驶动作并在车辆刚过标志、 1 0 秒、驶过下一个标志进行提问。测试驾驶人短时记忆容量与遗忘速度与驾驶人 驾驶行为安全性的高低 2 ) 实验设备 机动车辆( 桑塔纳2 0 0 0 ) 、驾驶人 3 ) 实验人员 驾驶人、2 名记录员、1 名观察员 4 ) 实验结果 实验结果表明，短时记忆容量低并且遗忘速度快的驾驶人员在驾驶动作上明 显存在安全性隐患，特别是对于信息量大道路标志，经常会发生驾驶人需回忆才 能理解标志含义，而这些将严重影响驾驶安全性，通过实验发现，短时记忆为7 个模块时，驾驶人不容易遗忘，能够在提取记忆时，能够基本保持驾驶人所需信 息，当短时记忆为9 个模块时，驾驶人几乎不用回忆既可以提取记忆信息，而短 时记忆低于7 的，在驾驶时需要刻意去思考，从而严重影响驾驶时的精力分配， 容易出现驾驶安全隐患。 因此在将短时记忆作为基于认知心理学的驾驶安全性建模的一个基本指标 时，将短时记忆的容量作为定量指标，经过实验验证，将短时记忆容量为7 时， 作为影响驾驶安全性中等水平来进行定量，短时记忆容量大于7 时，认为对驾驶 安全性的影响为驾驶安全性较高，反之则驾驶安全性较低。 2 3 2 反应时间 反应时间( r e a c t i o nt i m e , r t ) 是心理实验中使用最早、应用最广的反应变量 之一。反应并不能在给予刺激的同时就发生。反应时间是指从刺激的呈现到反应 的开始之间的时距刺激的呈现引起一种过程的开始，此过程在机体内部的进行是 潜伏的，直至此过程到达肌肉这一效应器时，才产生一种外显的、对环境的效应 为止。因而，反应时间往往也被称为“反应的潜伏期”。 反应时间包含三个时段： 1 2 青岛理工大学工程硕士学位论文 ( 1 ) 刺激使感受器产生了兴奋，其冲动传递到感觉神经元的时间； ( 2 ) 神经冲动经感觉神经传至大脑皮质的感觉中枢和运动中枢，从那里经运 动神经到效应器官的时间； ( 3 ) 效应器接受冲动后开始效应活动的时间。 在驾驶中，驾驶员的反应时间，直接决定了驾驶员驾驶动作执行的速度，影 响着驾驶的安全【3 0 】；良好的反应时间是一名合格驾驶员所应有的基本条件之一。 前苏联汽车驾驶员的劳动与保健一书中指出：“在直接影响交通安全的所有心 理品质中，最重要的是驾驶员对交通情况变化的反应速度 。波兰对肇事驾驶员进 行的生理、心理研究发现，1 3 的肇事是由于驾驶员的心理活动功能低下，反应 迟钝而造成的可见反应时间对交通安全有着极重要的影响。 很多研究表明：驾驶员反应时间与事故发生频率有显著相关。有研究者以出 现事故频率为依据将驾驶员划分为优秀组( 未出现事故) 、一般组( 出现一次事故) 、 多发组( 出现两次或两次以上事故) ，来探讨反应时对事故出现频率的影响 3 卜3 2 】； 结果表明：优秀组、一般组驾驶员反应时间显著低于多发组，即反应时间越长出 现事故的可能性越大，反应时间过长时事故多发的一个重要影响因素。 影响驾驶员的反应时间的因素很多，驾驶员的年龄、工龄、工作时间、健康 状况、道路和气候条件、暂时性损伤等都将影响驾驶员的反应时间。如果车辆以 一定的行驶初速度行驶，在驾驶员的反应时间内，车辆仍将行驶一段距离，在一 项针对驾驶员反应时间的研究中发现，驾驶员早晨8 - 9 点出车以前和晚上回场后 1 7 1 9 点的反应时间虽然有些差异，但增加幅度不大。 尽管驾驶员的反应时间存在着部分偶然因素，但是经过研究表明，不同年龄、 工龄的驾驶员反应时间的平均数值是个基本确定的数值。根据大量测试得出如下 结论：1 8 - 2 2 岁的驾驶员的反应时间最短；随着年龄的增长，大部分的人的部分 反应时间有少量的增加。 同时对不同的反应媒介会有不同的时间，一般对红色信号的反应时间为： 0 5 8 0 7 5 秒。年龄从4 5 岁增加到6 0 岁，对红色信号的反应时间更加增加，但增 加的也不很大，一般为o 7 8 - - - - 0 8 秒。随着工作时间的不同，人对各种不同颜色 的反应时间也会发生变化，对红色信号的反应时间有不大的增加，1 8 2 2 岁的驾 驶员为0 6 0 6 3 秒，2 2 4 5 岁的驾驶员为0 5 3 0 8 2 秒，4 5 6 0 岁和更大年龄 的驾驶员为0 6 4 - 0 8 9 秒。 13 青岛理工大学工程硕士学位论文 选择反应时间比简单反应时间会有很大的增加，如果是同时出现声音与色彩 两种影响，反应时间比单独出现一种要增加接近2 倍。1 8 - - 2 2 岁的驾驶员为1 0 5 1 9 6 秒，2 2 - - - - 4 5 岁的驾驶员为1 0 3 - - 1 6 2 秒，4 5 - - 6 0 岁以上的驾驶员为1 5 9 2 6 1 秒。刺激因素越多，反应时间也会越长。由此可见，如果驾驶员在驾驶汽车时， 精力不集中，谈话、吃东西、吸烟等，都将使驾驶员的反应时间大大延长，这样 不仅使驾驶员在发现危险信号到采取措施的过程中，汽车继续行走的距离很长， 而且，突然发现危险情况，容易引起惊慌失措，以致发生事故。所以驾驶员在驾 驶车辆过程中，必须精力集中，及时发现危险情况，果断采取措施。 国外也十分重视研究反应时间对驾驶安全性的研究，根据日本研究人员统计 分析，反应时间长的人，出事故的可能性较高。表2 1 是汽车驾驶员在9 个月中的 事故次数与反应时间关系的调查情况【3 3 】。 表2 - 1 汽车驾驶员事故数与反应时间关系 9 个月中事故数( 件)反应时间( s ) 肚1 平均0 5 7 。 2 3 平均0 7 0 4 7 平均0 7 2 8 9 平均0 8 4 l o 1 2 平均o 8 6 1 3 一1 7 平均o 8 9 从表2 1 中可以看出，9 个月中发生事故1 3 1 7 件的驾驶员反应时间达到0 8 9 s ， 而发生0 - - 1 件事故的驾驶员反应时间平均为0 5 7 s ，两者相差0 3 2 s 。而这0 3 2 s ， 如果汽车以6 0 k m h 的车速行驶，在0 3 2 s 车子将行进5 3 m ，而在不少情况下，交 通事故往往就在几米的刹车范围内。 反应时间作为影响驾驶员驾驶安全性的重要因素，目前存在较多的测试方式， 但是比较通用的使用简单反应时测试仪来测定 ( 1 ) 驾驶员反应时测定实验 1 ) 实验目的：测量驾驶员的反应时间，作为对其生理及一i i , 理品质进行综合分 析的一项指标。驾驶员受到单一刺激，以尽快的速度回答那些预先知道而又突然 出现的信号所需要的时间，被称为反应时间；在多种情况刺激下，被测者根据某 1 4 青岛理工大学工程硕士学位论文 项要求对信号作出反应或对不同信号做出不同回答，被称为选择反应时。 2 ) 实验原理及方法：使用e p 2 0 2 1 2 0 3 选择、简单反应时测定仪，对驾驶员进 行选择、简单反应时测定，每位驾驶员分别对各项目测定三次。简单反应是比较 视、听两种感觉器官反应时间的差别。选择反应是比较在四种颜色的光刺激下的 选择反应时间。通过四个半导体四色发光二极管一起点亮作为光刺激，而声刺激 是通过仪器内部的压电蜂鸣器发生声响，用四孔光点反应键作为测试的反应部件。 3 ) 数据处理样例：表2 2 为l o 位驾驶员选择反应时间测定统计。 表2 - 2 驾驶员选择反应时间测定统计表 项目 红色平均反绿色平均反蓝色平均反黄色平均反总平均时间x 。 数据 应时f 日- l ( s ) 应时间( s )应时i b o ( s ) 应时间( s )( s ) l 0 4 3 8 70 5 6 8 00 4 4 3 10 5 1 2 30 4 9 0 5 20 4 1 0 30 4 7 0 60 4 1 2 60 4 8 7 l0 4 4 5 2 30 3 7 8 80 4 0 0 80 3 9 0 l0 4 1 1 90 3 9 5 4 40 6 0 7 70 6 0 0 50 6 3 6 80 6 7 0 7o 6 2 7 8 50 6 5 5 30 5 7 8 40 5 0 6 90 6 8 0 30 6 0 4 0 60 5 9 7 l0 5 2 1 30 4 8 3 20 6 3 2 40 5 5 8 5 70 6 6 3 20 6 0 9 90 6 7 6 50 6 6 1 30 6 5 3 1 80 6 5 3 70 6 4 3 70 6 5 3 80 5 8 2 l0 6 3 3 9 90 6 2 5 0 0 5 5 9 3 0 4 6 5 50 5 7 4 80 5 5 6 7 1 00 7 0 1 20 4 9 3 4 0 4 4 1 6 0 5 5 7 4 0 6 7 3 0 2 3 3 驾驶经验技能 驾驶人员驾驶经验对于道路交通安全有着重要的影响，驾驶人驾驶技能的欠 缺是导致交通事故率居高不下的主要原因之一。大量交通事故资料的统计分析表 明，超速行驶、疏忽大意、措施不当、不按规定让行以及违章占道行驶是驾驶入 员引发交通事故的重要原因。驾驶经验丰富，技能好的驾驶人员在这种情况下会 采取相应的措施从而避免事故的发生，但驾驶技能不好的的驾驶人则不能做到这 一点，从而导致了事故的发生。通过驾驶员的年龄结构分析发现，年轻驾驶人引发 的交通事故较高，其根本原因也在于其驾驶经验技能的欠缺，特别是目前的驾驶员 1 5 青岛理工大学工程硕士学位论文 培训体系中，驾驶人很难在培训过程中积累足够的驾驶经验，更多的是靠在培训 结束后的f j 常驾车中提高经验，因此在从事驾驶的前两年，面对复杂多变的道路 交通情况下经常由于经验不足而发生安全事故。 此外，驾驶员对交通标志的认识和理解也与驾驶经验有密切相关：驾驶员对 于交通标志的视认，首先是一个知觉反应过程。知觉被看做一种主动的和富有选 择性的构造过程，依据目前的一般看法，这种知觉过程就是对刺激的解释。感觉 是对刺激的觉察，知觉是将感觉信息组成有意义的对象，即在储存的知识经验的 参与下，把握刺激的意义。因此，知觉是现实刺激和已储存的知识经验相互作用 的结果，知觉与人的知识经验是分不开的。m i l l e r 和i s a r d 的实验就证实已有的知 识对句子知觉的作用。被试者能将合乎语法有意义的句子很快识别出来，而对于 那些杂乱无章的句子，则很难识别。由此可见，被试者对句子的识别很大程度上 依赖于他已建立的知识结构。同理，具有丰富驾驶经验的驾驶员在长时记忆中， 贮存着许多各式各样的过去在驾驶中形成的外部环境的袖珍复本，当一个外界刺 激，如交通标志作用于驾驶员的感观时，刺激信息与已贮存的各种模式进行比较， 这些模式包含着各种交通标志的含义，以及相应与该交通标志所需采取的驾驶策 略。当他找到记忆中的最佳匹配模式时，驾驶员就会根据周围的驾驶环境作出决 定。实验证明，与有丰富经验的驾驶员相比，新手更容易遗漏路边的交通标志的 信息。并且，面对同样的标志内容，有经验的驾驶员的反应时间要比没有经验的 驾驶员少。 因而，非常有必要对驾驶员驾驶经验对交通安全的影响进行研究。 在模拟驾驶条件下，通过增加次要任务，考察认知分心对不同经验驾驶员驾 驶行为的影响。结果表明：认知分心任务会降低驾驶绩效；存在认知分心任务的模 拟驾驶条件下，有经验驾驶员比新手驾驶员对关键事件反应更快；有经验的驾驶 员与新手驾驶员在方向盘、刹车、油门的操控上具有显著不同的模式。 2 3 4 驾驶员气质类型 在人一机一路系统组成的交通环境中，人的因素对过程的安全有着重要作用， 会影响到交通安全事故的发生。人的因素除上述认知因素外，个体稳定的心理特 性也会对驾驶安全有重要影响。安全心理学领域研究发现，在现实生活中有少部 分这样的人，在相同的客观条件下，出事故次数比其他人多得多，并在此基础上 1 6 青岛理工大学工程硕士学位论文 提出事故倾性理论。即某些人由于具有“事故倾性 ，比其他人更易发生事故。气 质作为心理活动的动力特征的独特组合，是个人较为稳定的一种心理活动，不随 活动的动机、目的和内容而改变。但是驾驶员在驾驶过程中，会赋予驾驶员不同 的行车方式。因此，研究驾驶员的气质与行车速度之间的关系，可以从另外一个 角度来分析驾驶员自身特征与交通安全之间的关系【3 4 】。 气质是指人的心理和行为在动力方面典型的、稳定的特征，是人的行为和活 动尤其情绪体验的快慢、强弱、隐显以及稳定性和灵活性的主要表现【3 5 1 。气质包 括心理活动的速度( 如语言、感知及思维的速度等) 、强度( 如情绪体验的强弱、意 志的强弱等) 、稳定性( 如注意力集中时间的长短等) 和指向性( 如内向性、外向性) 。 气质是与人的身体素质、精神类型相联系的一种稳定的心理特征征。因此，不同 气质的人，可以在不同的场合显示出同样表现的动力特征。同时，气质主要是由 先天的高级神经活动类型所决定的，具有天赋性。 人的气质是有明显差异的，这些差异属于气质类型的差异。对气质类型的划 分，有不同的见解，因而形成不同的气质理论。最早对气质加以分类并给予细致 的描述，其分类被后人接受认可的，是希波克拉底( h i p p o c r a t e s ) 对气质的分类。这 些特征的不同组合，。便构成了个人的气质类型，它使人的全部心理活动都染上了 个性化的色彩，属于人的性格特征之一。气质类型通常分为多血质、胆汁质、黏 液质、抑