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人因工程大论文 人因工程在交通上的应用 作者 曾滔 2004 6 13 人因工程在交通上的应用 现在中国正兴起一股汽车热 有车的人不断增加 去年我国生产汽车 434 万辆 是全球 第五大汽车生产国 汽车拥有量是增加了 然而问题却随之而来 环境问题 交通堵塞问题 等 我们人因工程需要关注其中的很多问题 我这次就初步讨论一下人的反应时间在交通上 的应用 一 人的反应时间对于车距的影响 交通事故中 我们可以把时间分为三段 反应时间 动作时间和刹车时间 反应时间指 感官接受信息到发生反应的各信息加工过程 包括感受器将刺激庄化为神经冲动 1 38ms 传入神经传至大脑 2 100ms 神经进行信息加工 70 300ms 传出神经将冲动传至肌肉 10 20ms 肌肉潜伏期和激发肌肉收缩 30 70ms 总共 113 528ms 运动时间为运动开始到 运动结束的时间 即完成运动的时间 它随运动方式而变 一般 300ms 反应时间加运动时 间一般为 0 7 1 秒 刹车时间随着车速的增大而增大 三段时间内汽车滑行的距离即为停车 距离 根据实验测得的不同的数据 台湾的数据 如下 表 1 车速与反应时间的关系 车速 2 77 5 55 8 33 11 04 13 08 16 66 19 44 22 22 反 应 距 离 2 08 4 16 6 24 8 33 10 41 12 41 14 58 16 66 反 应 时 间 运动 时间 0 75 0 74955 0 7491 0 7545 0 7959 0 7449 0 75 0 7498 从上表可以看出反应时间基本上是一个定值 求它的均值作为反应时间与运动时间之和 T 755 0 8 7498 075 07449 07449 07959 07545 07491 07495 075 0 8 8321 ttttL 反应时间与年龄 年少者及年老者反应较一般人慢 疲劳程度 疲劳程度越高反应越慢 酒精浓度 酒精浓度越高反应越慢 分心程度 分心程度越高反应越慢 刺激强弱 通常 刺激强反应快 及驾驶经验 经验越丰富反应越快 这里我们取一个一般正常驾驶的情况 假设在前面的车紧急刹车时 后面的人马上可以看出来而做出反应 从看到前面的车刹 车到踩刹车动作做出这段时间为 0 75 秒 司机看到紧急情况后只采取刹车行为而不规避 车距为 S 为道路规定车速为 Y 千米 时 根据简单的物理规律 如果要前后的车不发生碰 撞 它们必须满足的关系为 S 0 75Y 3 6 1 如果不存在反应时间 那么高速公路上是不会发生追尾事故的 正是因为存在一个反应 时间和运动时间 所以前后车之间必须保持一定的安全距离 对于时速在 120 千米的高速公 路 这个距离要保持在 25 米以上 而市内一般可以保持在十米左右 二 反应时间和视野对于路口的影响 路口是指两条或几条道路相交的丁字路口或十字路口 由于路口两边通常都有建筑物或 其他障碍物的影响 视野受限 是交通事故的多发地点 如下图所示 如果建筑物离道路各五米 考虑如图所示的情况 两辆车只有十米的距离 用来停车 这种情况下要两车的速度大于 30 千米 停车距离约为 10 米 就会撞到一起 如果道路里建筑物的距离增大 1 米 那么就可以提早发现险情 用来停车的距离将提高 2 米 为了提高发现距离 国家严格规定了建筑物离道路的距离 同时对建筑物上的招牌等遮 挡物也应清除 对于道路交汇处的速度也应该严格限制 人的反应时间是有限的 同时由于 惯性 刹车后还会滑行一段 速度过高 就算建筑物里道路的距离是合适的也会由于停不下 来而发生问题 另外 对于路口要设置标志让司机知道提前减速 既减少了突然看到路口的 慌乱 也减少的刹车距离 图一 十字路口示意图 很多交通事故的发生都是由于车速过快导致人的反应时间不足而造成的 人从发现紧急 情况到刹车一般需要 0 7 秒以上 这期间如果在最高时速 120 千米的高速公路 车辆已经行 驶了 20 米左右 再加上刹车距离 70 到停车时 90 米已经过去了 一般情况下 司机对九 十米远的静止物体不会感到是什么危险 这就很容易发身事故 反应时和刹车距离都是客观 存在的 无论采取什么技术上的措施都不可能降低很多 而能够决定刹车距离的就剩下限速 了 同时由于醉酒和疲劳会严重降低人的反应时间 所以为了降低事故率 我们必须严格禁 止酒后驾车和疲劳驾驶 三 视觉对驾驶的影响 与视觉有关的因素包括视觉敏锐度 视力 夜盲 眩惑 眼球视野狭窄 色盲 其 它眼睛症状 而会影响司机视力的原因大致有光线明暗的变化 眩光 速度等 司机对周遭的状况掌握 几乎都以视力为主 其它的感官知觉皆为辅助 一旦视力减 弱或丧失 危险发生的机率当然相对的提高 1 环境光线明暗改变 光线明暗改变对人的影响主要是由人的明适应和暗适应引起的 眼睛看物体时 首 先由圆柱状细胞 注 1 感觉光线的明暗 形成物体的形状和立体感 光线强度到达 一定程度之后 锥状细胞才会开始感觉色彩 所以我们如果从亮处进入暗处时 进入 眼球的光线不足 瞳孔由小变大仍不足以补充足够的光线进入眼睛时 锥状细胞将没 有足够的光线而无法感色而逐渐失去作用 只剩下柱状细胞感觉光线明暗 眼睛会暂 时看不见 然后才渐渐看得清楚 这种现象称为使眼睛适应黑暗的环境 称为暗适应 当我们从阳光下进入比较暗的房间内感到很黑就是这个原因 交通上应用暗适应原理 的地方就是进入隧道 车辆进入隧道必须开灯 这是因为开灯可以补偿隧道里灯光的 不足 降低暗适应的影响 同时开大灯后 车尾灯也会随之亮起 让后方的驾驶人在 暗适应的过程中 能更快的辨识她与前车的距离和位置的关系 避免后方车辆因为短 暂的暗适应期看不清楚与前车的距离而导致追尾事故的发生 当司机由黑暗的地方进入光亮的地方时 进入眼球的光线过量 瞳孔由大变小光线 仍然过量进入眼球 而产生炫惑的情形 称为明适应 感受强光是圆锥状细胞的职责 和功能 在强光的刺激下 视网膜中的圆锥状细胞立即投入工作 刚开始时工作的圆 锥状细胞还很少 眼睛对强光刺激的敏感度还是很大 所以觉得光线刺眼 周围的景 物无法看清 但在很短的时间内 圆锥状细胞都投入了工作 眼睛对光的敏感度降低 而且开始产生颜色的讯息 这时对强光渐渐能够适应 看物体也变得正常 当车从隧 道中出来时 司机就会感到很亮而看不清 通常一般人进入隧道的暗适应时间约为 4 7 秒 而明适应时间约为 2 5 秒 为何 暗反应时间会较明反应时间长呢 那是因为从光线亮的环境进入到暗的环境 眼睛会有 视觉暂留的现象 就如同到照相馆照大头照时 闪光灯对人一闪 眼睛受到强光的刺 激 眼前呈现一片黑暗的情况是一样的 而当人从光线暗的环境进入到光线亮的环境 眼睛不并不会有视觉暂留的现象 所以由光线亮的环境进入到光线暗的环境反应时间 较长 为了避免在明适应或暗适应这段时间发生意外 在进入不同光线强度的环境前 应先记下前方路况特征 包括路肩 及特定物体的位置 例如安全岛 电线杆等 并与前车保持适当距离 2 速度 速度对人的视觉的影响有两方面 视力和视野 A 视力 1 静态视力 人在静止状态下 正常的视力称为静态视力 也就是一般所简称的视 力 2 动态视力 人在移动状态下或是注视正在移动中的物体的视力 其相对的是静态 视力 静态视力 1 2 的人以时速 72Km 移动时 其视力大约会减弱了 1 2 即视力 0 6 当速度越快时 视力减弱的越多 主要的原因是 当车子行进速度越快时 司机越专 注于正前方的状况 而周边的事物飞快的经过 眼睛要不断的看前方车辆 环境以及 状况的改变 无法注视单一物体 因此视力相对的减低了许多 而疲劳 服用药物及 酒醉的人 视力减弱的情形将更为严重 所以醉酒的人和服用某些药物的人不能开车 表 2 速度与视力的关系 速度 视力 静止时 0KM H 1 2 10KM H 1 0 29KM H 0 8 54KM H 0 7 72KM H 0 6 B 视野 1 视野 在静止不动的状态下 两眼不动注视一点时 所能观察到范围事物的角度 称为视野 视野包含了中心视野和周围视野 一般人静止时的视野角度约为 180 200 度 若行进速度越快 则视野变的越狭窄 因为随着速度越快的状况下 司机眼睛越 专心注视前方 因而产生视野随着速度增加而越来越窄 导致的移动中的周围事物无 法深刻的经由眼睛进入到大脑中作判断 只能只能看清楚焦点附近的物体 这就叫作 动态视野 2 中心视野 静止时可识别景物颜色 形状和大小的范围 一般正常视力的人 其中 心视野左右两眼各约 35 度 当物体的影像通过瞳孔和晶状体落在视网膜上时 由于视 网膜中间部分感光细胞比较密集 因此物体的影像比较清晰 3 在中心视野外的视力称为周围视野 在周围视野范围内事物就像黑白电影似的映入 眼里 因而一些信号 标志等如果不注意观察就不能准确判别这是因为视网膜周边的 感光细胞比教稀疏 因此就反映出物体的大致影像 虽然从周围视野中看东西虽然不 是很清楚 但对人来说却十分重要 如果没的周围视野 旁边的东西就什么也看不到 表 3 行进速度和视野角度的关系 行进速度 视野角度 静止时 0Km h 200 度 40Km h 100 度 70Km h 65 度 100Km h 40 度 由于驾车时视野随着车速的增加而变窄 这样司机对于旁边发生的事 如突然从路边冲 出的行人和车辆就无法看到 等到看到的时候就已经很晚了 因此我们国家的高速公路 都是封闭的 避免行人的穿越 对于普通公路行人也应当走人行横道 3 眩光 公路上的眩光产生主要有三个原因 阳光或反射阳光 汽车大灯光和背景光 眩光会产生 眩惑 眼睛短暂失明的现象 太阳造成的眩光 由于面向太阳方向行驶 使得日光直接 射入驾驶人眼内所产生的眩光 情况跟汽车头灯眩光很类似 如果这好行驶在上坡路段或 弯路 一闪眼的炫光就足以使驾驶人发生意外事故了 太阳眩光发生的时间大多于早晨太 阳刚升起时和傍晚太阳将落下时 为防止太阳光眩光对视力造成重大的影响 可用防眩光 太阳眼镜 一方面也可以在长时间的路程中 让眼睛减轻疲劳增加的程度 汽车大灯光 一般除了灯光照射偏高 例如远灯 或正巧行驶至上坡顶端的瞬间外 低灯 或近灯 不 至于产生眩惑 而高灯 或远灯 尤其在郊区道路周围灯光昏暗的环境中 经常使对向 来车驾驶人产生更长的眩惑时间 使驾驶人偏离车道 容易发生事故 对于那些晚上骑自 行车的人 则更容易因眩光而发生左拐撞到迎面来的车上 头灯眩光几乎发生于夜间及没 有阳光的时候 防止眩光影响的方法 首要的是避免直接面对灯光的主光光束 目光偏移 5 可保持 16 的视力 偏移 10 可保持 31 的视力 尽量不走没路灯的路 同时还要 多架设路灯 背景眩光一般来源于街灯 广告的霓虹灯等 由于驾驶人视野背景备照得很 亮 使得物体成为黑影状或看不清楚交通号志或灯号 这种眩光因光源亮度比较低 影响 的程度也会比较轻微 背景灯光眩惑发生的时间大多于夜晚 防止背景灯光眩光的方法和 防止头灯眩光的方法相似 不同的人对于眩光的反应时间是不一样的 年轻人最快 老人 次之 醉酒者最差 从这点上看也必须严格禁止醉酒者驾车 他们对眩光反应时间长了 10 到 15 倍 如表 3 类别 头灯眩光 太阳眩光 背景眩光 健康年青人 3 秒 1 3 秒 1 3 秒 老人 10 秒 5 10 秒 3