道路场景变化对车驾疲劳影响

1、道路场景变化对车驾疲倦影响随着灵便化社会的发展，汽车驾驶员的疲倦问题已惹起社会宽泛关注。2003年我国中华医学会对516名驾驶员进行了驾驶员警备度PVT检查，结果表示有50%的被检查者反应曾有驾车打打盹的经历，发现20%的被检查者反应时间偏慢1测试和问卷经仪器检测。驾驶员疲倦的产生与好多要素有关。疲倦形成的原因不相同，预防举措也应不相同。经过对驾驶时间进行限制来预防驾驶疲倦的方法比较简略易行，这也是目前生界宽泛采用的方法。但是研究发现不论对驾驶时间进行怎样合理的限制，某些驾驶员如故会发生疲倦事故2。而且过分严格的规定不单不利于驾驶职工作条件的改良，反而有可能对驾驶员的心理健康产生影响3。随着对

2、驾驶疲倦研究的深入，人们开始意识到时间其实不是造成驾驶疲倦的唯一要素2，4。单一性、温度或噪声等环境要素、目前或以前驾驶情况产生的压力等都可能影响到驾驶疲倦的产生2。关于由这类原因惹起的驾驶疲倦，采用限制驾驶时间的预防举措将不再有效。驾驶员在驾驶过程中经过视觉获得大概90%的信息5。由于驾驶员在静止时和在拥有必然速度时的视觉特点有较大的差别，从高速行驶的车辆中获得的视觉感觉与在静止时获得的视觉印象是大不相同的。当汽车行驶时，视野的深度、宽度和视野内的画面都在不断变换，而驾驶员就是依照视野的内容控制车辆的。因此，在驾驶员视野范围内的道路、交通和环境条件所形成的外界动向视觉刺激，也是影响驾驶疲倦生

3、成的主要要素。为表达方便，本文将其简称为道路交通环境。道路交通环境会对驾驶员行为产生影响。有学者对道路线形的影响进行了研究。文件6让驾驶员以不相同的速度在不相同半径的路段上行驶，发现当驾驶员以同一速度在曲线上行驶时要付出比在直线上行驶时更多的注意力。文件7经过试验发现，汽车在多弯道路上行驶时驾驶员心率偏高。文件89作者发现，道路复杂度（平直、波折）对驾驶员精神状态的影响较大。文件4，10分别用现场试验和驾驶模拟试考证明，驾驶员在直线路段上行车时更简单产生驾驶疲倦。有学者对道路条件的影响进行了研究。文件4，11都在现场试验中发现驾驶员在有边缘线的道路上行驶时不易疲倦，即没有道路标线的路段简单致使

4、驾驶疲倦。文件12发现当驾驶员在拥有窄路肩的狭窄道路上以及在凑近路侧护栏等阻挡物行驶时，唤醒水平增高。文件13对高速公路路肩宽度对驾驶疲劳的影响进行了研究，认为过窄的路肩会增加驾驶员行车时的生理紧张度和心理负担，在此环境下长时间驾驶会给驾驶员带来较高的疲倦程度。有学者对行车速度对驾驶疲倦的影响进行了研究。文件6经过现场试验发现当驾驶员在同一半径的曲线路段上以不相同速度行驶时，速度越高越需要付出更多的注意力。文件14在室内模拟试验中发现行车速度的标准差随驾驶时间的增加而渐渐高升，认为驾驶疲倦会对驾驶员的速度调治能力产生影响。还有很多学者对道路景观对驾驶疲倦的影响进行研究，认为路侧视觉刺激对驾驶疲

5、倦有影响。文件15认为单一的交通景观更易惹起驾驶员驾驶疲倦。文件16经过问卷检查发现驾驶员宽泛认为事故率较高的道路视觉刺激较少、比较单一、难以保持注意力。文件17在驾驶模拟舱中试验研究了路侧景观刺激的单一性对驾驶疲倦和警惕性降低的影响，发现在更单一的环境中行驶时，驾驶员会更疲倦、警惕性下降更快。但是，以上大多数研究只波及了道路交通环境的某一详细要素，有针对性地对动向变化的道路交通环境对驾驶疲倦影响的研究几乎没有。而道路交通环境恰好是以动向的形式显示在驾驶员的视野中进而对其产生影响的。对道路交通环境的动向特点进行研究，认识其对驾驶员行车的影响，将有助于从工程角度提高道路交通环境设计的安全水平，进

6、而行家车过程中减缓驾驶疲倦的产生。鉴于这一目的，本文将第一剖析动向道路交通环境的特点，尔后对特点要素进行剖析，设计合理的试验方案，试验研究道路交通环境的动向变化对驾驶疲倦的影响。动向道路交通环境特点剖析驾驶员的外面工作环境道路交通环境与一般劳动作业环境不相同。第一，一般劳动作业环境是相对固定的，在短时间内不会发生很大的变化;而在驾驶员驾车的过程中，道路交通环境是在不断变化的，而且还会随着道路种类、行驶地区的变化而发生较大的变化。其次，驾驶员与道路交通环境的相互作用比一般劳动作业更为亲密：驾驶员在控制汽车的过程中，一方面必定不断地从道路交通环境中获得有关信息，另一方面其控制汽车的结果会反过来影响

7、道路交通环境。因此，驾驶工作中的道路交通环境具备以下2个特点：连续变化性和自主可控性。连续变化性有2层含义。一是指驾驶员视野中的道路条件、路侧景观或交通情况等都在不断变化之中。二是指随着道路的延长，不相同路段的道路条件、路侧景观或交通情况等不相同，路段之间前后联143系形成另一种变化，本文称其为模式变化。自主可控性是从驾驶员的主动角度来说的。由于驾驶员与汽车和道路交通环境之间存在互动关系，因此驾驶员能够经过调治车速或选择路线在必然程度上主动控制道路交通环境的变化。试验方案2.1试验场景设计为了试验研究动向道路交通环境对驾驶员的影响，设计的试验场景就需具备持续变化性和自主可控性这2个特点。因此，

8、在设计试验场景时，就要考虑场景变化、场景模式变化和驾驶员的行车速度这3个特点要素。这3个特点要素之间其实不是完好独立的，而是相互影响、相互限制的。行车速度的变化会惹起场景以及场景模式的变化;而驾驶员对场景变化以及场景模式变化的适应性，又会影响到其对车速的选择，惹起行车速度的变化。本文针对动向道路交通环境的2个特点进行了波及3个试验场景的2组试验。2.1.1试验场景1这个试验场景主要用于研究行车速度对驾驶员的影响。试验路段为某山区高速公路上由约7000m的平直路段1约10000m的弯坡组合路段和约7000m的平直路段2等3部分连续组成的路段。平直路段1和2的道路、交通和环境条件基真相同，如图1所

9、示。试验中驾驶员一次连续经过整个路段，令其在平直路段1上的行驶速度尽量保持在100km/h，在平直路段2上行驶速度在100km/h以上。这样来对照研究驾驶员在经过相同道路、交通和环境条件的路段时，不相同的行车速度对其产生的影响。行车速度定在100km/h是由于在预试验中，驾驶员在畅快情况下的行车速度均在100km/h左右。选用的试验路段上交通量很小，可预防其他车辆对试验车的影响。其他，在2段平直路段中设计弯坡组合路段，既保证了驾驶员行车的连续性，又自然地将整个试验分为2部分。试验场景2在这个试验场景中，道路交通环境的变化性不大。试验路段为平原区某高速公路全段。该路段全长104.6km,交通量小

10、，道路条件优秀，路侧景观变化不大，如图2所示。在试验过程中控制驾驶员的行车速度在80km/h左右，低于其畅快行车速度。同时，尽量保证驾驶员不说话、不抽烟、不听广播等。该路段的道路交通环境只保持了最基本的场景变化，且变化规律，而场景模式基本无变化。试验场景3在本试验场景中，道路交通环境的变化性较大。试验路段为山区某市范围内一条由4种不相同种类道路相互连结而成的线路。依照试验前进方向，道路种类依次为城市道路、高速公路、乡村公路和二级汽车专用公路，如图3所示。在试验过程中不对行车速度进行限制。随着道路种类和行车速度的变化，能够认为该试验路段道路交通环境的场景和场景模式都在不断变化。驾驶员在每各样类道

11、路上的行驶时间大概为：城市道路15min,高速公路15min,乡村公路30min,二级汽车专用公路30min。加上经过收费站的时间，总行驶时间约为2h。2.2测量指标及仪器驾驶疲倦与唤醒水平拥有亲密的关系18,驾驶疲倦后唤醒水平降低19。因此本文在试验过程中对驾驶员的唤醒水平进行观察。,本文选专心率（心脏每分钟的跳动次数）作为测量唤醒水平的指标。若是在某一特点要素的作用下,驾驶员的心率降低,就认为该要素会使驾驶员的唤醒水平降低,进而起到加快驾驶疲倦生成的作用。试验中采用KF2型动向多参数生理检测仪对被试驾驶员的心率进行测定。试验中米用Novatel动向GPS设施，记录试验车辆在相应路段内的行车

12、速度。同时,在整个试验过程中录制车辆正前面的道路交通情况,以备摘取相应路段上不受没关要素扰乱的数据之用。试验结果针对动向道路交通环境的2个特点进行了2组试验,分别研究道路交通环境的场景变化程度和行车速度大小对驾驶疲倦的影响。3.1数据剖析试验1将试验场景1中驾驶员在2个平直路段上的心率和行车速度进行对照,对应绘出每名驾驶员的逐跳心率箱线图和行车速度误差线柱状图,如图4所示。行车速度误差线柱状图依照行车速度的平均值和标准差绘得。由于碰到没关要素影响较大,因此4号驾驶员的数据不进行对照剖析。试验2关于试验场景2,将每10min内的心电数据分为1组，绘制每个时间段心里率数据的箱线图。同时计算每组数据

13、的平均值,在箱线图上绘制出平均心率折线图。4名被试驾驶员在各时间段内的心率箱线图和平均心率折线图如图5所示。对试验场景3中的数据，依照试验过程的现场录像，截取城市道路、高速公路上中间10min长度的心率数据和乡村公路、二级汽车专用公路上中间20min长度的心率数据。将在不同种类道路上驾驶时的心率数据按每10min一段绘制箱线图进行对照，如图6所示。3.2试验结果3.2.1自主可控性的影响本文经过比较驾驶员在2个平直路段上的心率水平来谈论行车速度对醒水平的影响，进而推断其对驾驶疲倦的影响。从图4看出，1号和3号驾驶员的表现基本一致：在平直路段2上的行车速度驾驶员唤能够比平直路段1上的约高5km/

14、h，在平直路段2上的平均心率比平直路段1上的约高5次/min。2号驾驶员在2个路段上的行车速度之差约为15km/h，平均心率之差高达10次/min。结果表示，较高的行车速度确实会使驾驶员的唤醒水平提高，进而减缓驾驶疲倦的生成。而且行车速度越快，唤醒水平也越高，影响收效越显然。这正说了然道路交通环境的自主可控性这一特点对驾驶疲倦的影响。当驾驶疲倦发生时，驾驶员能够主动采用加快的举措来增加道路交通环境的变化程度，经过增加视觉刺激来提高其唤醒水平以抵挡驾驶疲倦。而这也正是驾驶员在感到疲倦时经常会自动采用的举措。但是，提高行车速度这一举措却不宜提议，由于它简单惹起超速、频频超车等其他的交通安全隐患。3

15、.2.2连续变化性的影响本文经过比较驾驶员在试验场景2和3中的心率的变化趋素来谈论道路交通环境的变化程度对驾驶员唤醒水平的影响，进而推断其对驾驶疲倦的影响。在试验场景2中的试验时间其实不长，仅为1h左右。在平时情况下，驾驶员其实不会出现显然的疲倦感。但从图5中能够看出，4名驾驶员的心率都出现大幅降低的趋势。其中2号驾驶员甚至声称自己在测试中发生了微睡眠2?3s短暂睡眠）现象。与之形成对照的是，在试验场景3中进行的试验，4名驾驶员在前1h心里率其实不显然下降，见图6。这类矛盾情况的出现，正说明在道路交通环境变化程度小的情况下驾驶，随着驾驶员对感官刺激的适应以及紧张感的减弱，其唤醒水平会很快降低，

16、进而产生驾驶疲倦。从图6中还能够够看出，4名驾驶员中有3名驾驶员的心率在测试后下降，说明长时间驾驶也会令驾驶员的唤醒水平降低，确实会造成驾驶疲倦。但是，由于试验场景3中道路种类不断变化，即道路条件、车流密度、路侧景观等均连续变化，造成图6中驾驶员在整个试验过程中的心率变化其实不呈直线下降的趋势。这说明，道路交通环境场景模式的变化会扰乱驾驶时间的作用收效，对驾驶疲倦的发展产生影响。同时，从图6还能够够看出，当在某一种类道路上驾驶时间偏长时，如乡村公路和二级汽车专用公路，驾驶员的心率都有降低的趋势。产生这一现象的原因，本文认为是由于随驾驶时间的增加，驾驶员会渐渐适应新的道路交通环境场景的变化，致使道路交通环境的变化性相对降低。综上所述，道路交通环境变化性的大小会对驾驶疲倦的形成和发展产生影响。在变化性较小的道路交通环境中驾驶，驾驶疲倦产生的较快;反之，在变化性较大的道路交通环境中驾驶，驾驶疲倦产生得较慢。但是，由道路交通环境的变化性所产生的影响拥有必然的限制性，将随着驾驶时间的增加和驾驶员对变化的渐渐适应而变弱。结论经过试验研究，在驾驶疲倦的形成和发展过程中，除了驾驶时间之外，动向道路交通环境也是重要的影响要素。动向变化