疲勞與駕駛時間關(guān)系的實驗心理學(xué)研究_圖文

1、 西南交通大學(xué)學(xué)報第44卷第4期Vol . 44No . 42009年8月Aug . 2009JOURNAL OF S OUT H W EST J I A OT ONG UN I V ERSI TY文章編號:025822724(2009 0420535206DO I:10. 3969/j . issn . 025822724. 2009. 04. 011疲勞與駕駛時間關(guān)系的實驗心理學(xué)研究馬艷麗, 王要武, 裴玉龍濱, 150090摘要:在分析疲勞對行車安全影響的基礎(chǔ)上, 采用實驗心理學(xué)測試與主觀疲勞調(diào)查方法, 研究連續(xù)駕駛時間對各項疲勞指標的影響. 結(jié)果表明:駕駛員一次連續(xù)駕駛時間不應(yīng)超過3.

2、 5h, 駕駛時間達到3. 5h 后, 應(yīng)至少休息30m in .關(guān)鍵詞:疲勞; 駕駛時間; 實驗心理學(xué); 安全中圖分類號:U491文獻標識碼:A112(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院; 黑龍江哈爾濱150090; 2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院, 黑龍江哈爾Exper i m en t a l Psychology on a i between Fa ti g i m e, G , I Yulongand nstitute of Technol ogy, Harbin 150090, China 12(1. of ogy, Harbin 150090, China; 2. School

3、 of Trans portati on ScienceAbstract :Based on an analysis of influences of fatigue on driving safety, experi m ental p sychol ogy tests and subjective fatigue investigati on were conducted t o study the effects of continuous driving ti m e on driver s fatigue . The results sho w that a break of at

4、least 30m in must be taken after 3. 5h continuous driving .Key words :fatigue; driving ti m e; experi m ental p sychol ogy; safety疲勞可分為感知疲勞、判斷疲勞和操作疲勞3個階段, 不同疲勞階段對行車安全的影響不同. 據(jù)統(tǒng)計, 在因駕駛員疲勞發(fā)生的事故中, 感知疲勞事故占40. 1%, 判斷決策疲勞事故占41. 5%, 其余為操作疲勞事1, 2故. 研究疲勞與駕駛時間關(guān)系, 對于減少機動車駕駛員疲勞導(dǎo)致的交通事故十分必要.國外很重視駕駛疲勞的研究, 已經(jīng)把駕駛疲勞的研

5、究提高到了立法高度, 主要通過研究機動車連續(xù)駕3駛時間與交通安全的關(guān)系、駕駛員瞌睡與事故之間的關(guān)系規(guī)定連續(xù)駕駛時間. 國內(nèi)學(xué)者在研究駕駛疲勞測試方面取得了一定成果, 通過測試駕駛員的腦電、肌電或眨眼頻率, 判斷駕駛員是否疲勞, 研究重點是開發(fā)駕駛疲勞實時檢測裝置.針對駕駛疲勞對駕駛員感知、判斷及操作特性的影響, 研究主要在駕駛模擬器上完成, 忽略了影響疲3, 4勞的許多因素(如道路、車內(nèi)及車外環(huán)境等 . 因此, 應(yīng)結(jié)合我國道路交通的實際情況, 開展疲勞與駕駛時間的關(guān)系研究, 進而提出可供駕駛員參考的駕駛時間建議.本文在分析疲勞對行車安全影響的基礎(chǔ)上, 針對實際道路交通情況, 采用實驗心理學(xué)測試

6、方法, 研究連續(xù)駕駛時間對駕駛員感知、判斷及操作疲勞測評指標的影響, 分析疲勞各測評指標變化規(guī)律, 提出基于1, 2收稿日期:2008209207基金項目:國家863計劃項目(2007AA11Z231 ; 黑龍江省博士后基金資助項目作者簡介:馬艷麗(1974- , 女, 副教授, 工學(xué)博士, 研究方向為交通運輸規(guī)劃與管理, 電話 E 2mail:mayanlihit . edu . cn 536西南交通大學(xué)學(xué)報第44卷實驗心理學(xué)的連續(xù)駕駛時間與中途休息時間建議, 為相關(guān)部門制定關(guān)于駕駛時間的規(guī)定提供參考.1實驗在連續(xù)駕駛一段時間后, 測試駕駛員感知、判斷及操作指標的變

7、化規(guī)律. 根據(jù)實驗?zāi)康暮脱芯康闹饕蛩? 設(shè)置6項指標測評駕駛員的疲勞狀況, 測試指標及儀器見表1. 采用隨機分層抽樣方法, 選取身體健康、未發(fā)生過交通事故的駕駛員40名, 其中男性32名, 女性8名; 平均年齡37歲; 駕齡128a, 平均駕齡18a . 每位駕駛員至少進行2次實驗, 共獲得測試樣本120例.實驗路段為綏滿公路, 哈爾濱大慶段(高速公路 、大慶齊齊哈爾段(一級公路 , 設(shè)計速度分別為120和100k m /h, 全線車輛行駛基本處于自由流狀態(tài), 可以減少車外環(huán)境對指標的影響. 駕駛車輛類型均為轎車. 選擇良好的天氣進行實驗, 為實驗測試提供較好的觀測條件.各測評指標的去勢正態(tài)

8、Q 2Q 分布見圖1. 可知各測評指標均服從正態(tài)分布.表1測評指標及實驗儀器Tab . 1Testing indicat ors and instru ments駕駛疲勞分類感知特性疲勞判斷特性疲勞操作特性疲勞測評指標 深度知覺差異, 速度知覺差異選擇反應(yīng)時間, 注意分配值正確操作次數(shù), 實驗儀器, , , 1, 5以不同連續(xù)駕駛時間的駕駛員為研究對象, 以問卷方式調(diào)查駕駛員駕駛一段時間后的主觀疲勞感受,6采用斯坦福困倦量表的測試方法. 將主觀疲勞感受分為5級, 其中, 1級為最清醒, 5級為急性困倦程度最高. 由被測試者選擇調(diào)查前15m in 內(nèi)其主觀疲勞等級, 只有處于1級的駕駛員參加測試

9、. 要求被測試者在測試前一天夜里睡眠時間達到7h 以上, 之前24h 內(nèi)沒有飲酒.通過對實驗原始數(shù)據(jù)樣本的篩選, 剔除檢測項目不全及填寫不完整的數(shù)據(jù)、非穩(wěn)定數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù), 確定可用樣本容量為108例. 用Kol m ogor ov 檢驗法對各測評指標進行正態(tài)分布檢驗, 檢驗結(jié)果見表2, 其顯著水平均小于0. 01. 第4期馬艷麗等:疲勞與駕駛時間關(guān)系的實驗心理學(xué)研究表2測評指標分布的正態(tài)性檢驗Tab . 2Exa m inati on of nor mal distributi on of testing indicat ors 測評指標深度知覺/mm速度知覺/s 選擇反應(yīng)時間/s 注意分配

10、值Q 正確操作次數(shù)/次誤操作次數(shù)/次均值3. 27270. 33240. 77940. 6363111. 412. 02537標準差2. 19390. 24830. 18990. 084710. 591. 14D 值0. 1040. 1730. 1720. 1100. 0930. 213顯著水平P<0. 01<0. 01<0. 01<0. 01<0. 01<0. 222連續(xù)駕駛時間與疲勞的關(guān)系2. 1連續(xù)駕駛時間與疲勞特性指標的關(guān)系連續(xù)駕駛時間與各測評指標之間的相關(guān)性檢驗結(jié)果見表3. 由表3可見, 連續(xù)駕駛時間與深度知覺差異、速度知覺差異、選擇反應(yīng)時間、主觀

11、疲勞程度及動作判斷誤操作次數(shù)存在顯著的正相關(guān)關(guān)系; 連續(xù)駕駛時間與注意分配值和正確操作次數(shù)存在顯著的負相關(guān)關(guān)系.(1 化的規(guī)律2. 圖2中, 每個變量所在橫行的兩個圖縱軸都是該變量, 所在列的兩個圖橫軸為該變量. 可見, 隨著連續(xù)駕駛時間的增加, 駕表3連續(xù)駕駛時間與各測評指標的相關(guān)性檢驗結(jié)果Tab . 3Relevant exa m inati on bet w een continuousdriving ti m e and testing or 注意分配值正確操作次數(shù)誤操作次數(shù)主觀疲勞程度. 9020. 899-0. 896-0. 8740. 8190. 875P<0. 01<

12、;0. 01<0. 01<0. 01<0. 01<0. 01<0. 01駛員的深度知覺與速度知覺能力下降.(2 判斷疲勞特性測評指標隨連續(xù)駕駛時間變化的規(guī)律連續(xù)駕駛時間、選擇反應(yīng)時間與注意分配值三者之間關(guān)系的散點圖見圖3. 隨著駕駛時間的增加, 駕駛員的選擇反應(yīng)時間逐漸增長, 反應(yīng)能力下降; 其注意分配值越低, 注意能力越差.(3 操作疲勞特性測評指標隨連續(xù)駕駛時間的變化規(guī)律連續(xù)駕駛時間與駕駛操作疲勞特性測評指標之間的關(guān)系見圖4. 隨著連續(xù)駕駛時間的增加, 駕駛員的操作能力不斷下降, 光反應(yīng)正確操作次數(shù)逐漸減少, 動作判斷錯誤次數(shù)逐漸增加. 2. 2連續(xù)駕駛時間與

13、主觀疲勞程度的關(guān)系連續(xù)駕駛時間與疲勞程度之間的關(guān)系見圖5. 駕駛員的疲勞程度與連續(xù)駕駛時間近似成線性關(guān)系, 連 538西南交通大學(xué)學(xué)報第44卷續(xù)駕駛100m in 左右疲勞出現(xiàn), 主觀疲勞程度隨著連續(xù)駕駛時間的增長而增加.連續(xù)駕駛時間與駕駛員疲勞率之間的關(guān)系見圖6. 當(dāng)連續(xù)駕駛時間超過2h 時, 疲勞率超過8%; 連續(xù)駕駛150m in, 約有16%出現(xiàn)駕駛疲勞; 連續(xù)駕駛180m in, 約有32%出現(xiàn)駕駛疲勞; 當(dāng)連續(xù)駕駛時間超過3h 后, 隨著連續(xù)駕駛時間的增加, 駕駛員易出現(xiàn)疲勞脈沖效應(yīng); 在連續(xù)駕駛時間為34h 時, 疲勞脈沖效應(yīng)更加明顯 .2. 3、判斷及, , 以確定各項測試指標

14、的恢復(fù)時間. 感知、判斷及操作特2性恢復(fù)時間與連續(xù)駕駛時間曲線的決定系數(shù)R 分別為0. 9254, 0. 9644和0. 9485, 分析結(jié)果如下:(1 感知疲勞的恢復(fù)時間連續(xù)駕駛90m in 以內(nèi), 不需要疲勞恢復(fù)時間;連續(xù)駕駛2h, 需恢復(fù)時間816m in; 連續(xù)駕駛3. 5h, 需恢復(fù)時間3040m in . (2 判斷疲勞的恢復(fù)時間連續(xù)駕駛80m in 以內(nèi), 不需要疲勞恢復(fù)時間; 連續(xù)駕駛2h, 需恢復(fù)時間1018m in; 連續(xù)駕駛3. 5h, 需恢復(fù)時間3545m in . (3 操作疲勞的恢復(fù)時間連續(xù)駕駛90m in 以內(nèi), 不需要疲勞恢復(fù)時間; 連續(xù)駕駛2h, 需恢復(fù)時間8

15、16m in; 連續(xù)駕駛3. 5h, 需恢復(fù)時間2535m in .圖6疲勞脈沖效應(yīng)Fig . 6Effect of driving fatigue pulse由分析結(jié)果可知, 不同連續(xù)駕駛時間的駕駛員, 其駕駛疲勞的恢復(fù)時間不同. 因此, 駕駛員在行車途中, 要注意根據(jù)自己對駕駛狀態(tài)的感覺控制連續(xù)駕駛時間, 合理安排中途休息時間.3建議(1 連續(xù)駕駛時間根據(jù)文獻7, 在檢測駕駛員的單項指標時, 差異較大, 應(yīng)采用多指標組合, 通過綜合評價提高判定精7, 8度. 基于駕駛疲勞特性綜合評價等級, 采用模糊聚類法, 對連續(xù)駕駛駕駛員的疲勞程度進行綜合評價, 結(jié)果見表4. 第4期馬艷麗等:疲勞與駕駛

16、時間關(guān)系的實驗心理學(xué)研究表4不同連續(xù)駕駛時間下駕駛員的疲勞程度測評結(jié)果Tab . 4Testing results of fatigue degrees in different continuous driving ti m e539連續(xù)駕駛時間/min90120150180210240270深度知覺數(shù)值等級/mm1. 912. 342. 823. 734. 987. 119. 721222233速度知覺數(shù)值/s0. 190. 220. 260. 350. 530. 811. 21選擇反應(yīng)時間數(shù)值/s0. 680. 710. 740. 800. 921. 141. 83注意分配值Q 數(shù)值0.

17、 690. 650. 610. 580. 550. 530. 51正確反應(yīng)次數(shù)數(shù)值/次11611110710410210096誤操作次數(shù)數(shù)值/次1122346綜合評價結(jié)果數(shù)值0. 920. 830. 730. 670. 530. 490. 39等級2223345等級2222344等級2223344等級2233334等級2222334等級1233445可知駕駛員連續(xù)駕駛時間小于2h 時, 駕駛員的綜合評價等級處于良好狀態(tài); 隨著連續(xù)駕駛時間的增加, 駕駛員的綜合評價等級逐漸下降, 當(dāng)達到3. 5h 時, 駕駛員疲勞評價等級處于4級狀態(tài), 此時駕駛員注意能力下降, 易發(fā)生速度知覺及選擇反應(yīng)判斷差錯

18、.(2 中途休息時間依據(jù)駕駛疲勞恢復(fù)時間分析, , 表5. 5on ti p r in感知081615201825304040555565判斷5101815252530354545555060操作081610201825253530403550休息時間01520253040504結(jié)論本文采用實驗心理學(xué)測試方法研究疲勞與駕駛時間的關(guān)系, 其主要結(jié)論如下:(1 連續(xù)駕駛時間建議駕駛員連續(xù)駕駛時間在2h 以內(nèi)時, 有較好的駕駛效果; 當(dāng)連續(xù)駕駛時間超過3h 后, 隨著連續(xù)駕駛時間的增加, 駕駛員易出現(xiàn)疲勞脈沖效應(yīng); 連續(xù)駕駛時間達到3. 5h 左右, 駕駛機能

19、開始出現(xiàn)較大程度的低落; 在連續(xù)駕駛4h, 疲勞脈沖效應(yīng)更加明顯. 因此, 建議駕駛員一次連續(xù)駕駛時間不得超過3. 5h .(2 中途休息時間建議根據(jù)表5的分析結(jié)果, 建議在連續(xù)駕駛3. 5h 時, 應(yīng)保證至少30m in 的休息時間, 可一次性休息完, 也可分兩次休息. 由于在駕駛過程中幾次短時間的休息要比總時間相同的1次長時間休息更有效. 因此, 建議在行車的第2h 和第3. 5h 后, 分2次共休息30m in, 第二次的休息時間應(yīng)較長些. 參考文獻:1金鍵. 駕駛疲勞機理及饋選模式研究D.成都:西南交通大學(xué), 2002.2馬艷麗, 裴玉龍. 改進的層次分析法用于駕駛員事故致因分析J .

20、哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2005, 37(1 :1692172.MA Yanli, PE I Yul ong . Analyzing causati on of driver s accident based on i m p r oved AHP method J .Journal of Harbin I nstitute of Technol ogy, 2005, 37(1 :1692172.3JOANNE L, I A NNOY H Y, TRBOV I CH P L, et al . An on 2r oad assess ment of cognitive distracti on:i

21、 m pacts on drivers 540 西 南 交 通 大 學(xué) 學(xué) 報 visual behavior and braking performance J . Accident Analysis and Prevention, 2007, 39 ( 2 : 372 2 379. fatigue J . Journal of Agricultural University, 2001, 6 (6 : 101 2 105. Traction, 2007 ( 5 : 48 2 52. J . IEEE Trans on M agnetics, 1997, 33 ( 2 : 2113 2 .

22、2116. IEEE Trans on Industrial Electronics, 2001, 37 ( 9 : 1348 2 . 1355. four in2 wheel motor J . IEEE Trans Industrial Electronics, 1997, 44 ( 1 : 28 2 38. . in2car indexs J . Accident Analysis and Prevention, 1998, 30 (4 : 401 2 407. 第 44 卷 有限元軟件分析了偏心距為 15. 2, 20. 2, 25. 6, 35. 6 和 50. 6 mm 時的氣隙磁

23、場波形及其對應(yīng)的諧波含 量 ,得到了偏心距和氣隙磁場波形畸變率之間的關(guān)系曲線 ,得出了最優(yōu)偏心距 . 從所設(shè)計樣機的反電勢測 量波形及諧波分析中得到 ,樣機空載反電勢波形接近理想正弦波 ,相應(yīng)的總諧波畸變率為 0. 5% ,采用偏 心氣隙的方法可以有效改善永磁同步電機氣隙磁場波形 ,從而降低對應(yīng)反電勢的總諧波畸變率 . 感謝西南交通大學(xué)青年教師科研起步項目 ( 2007Q021 的資助 . 參考文獻 : 4 鄭培 ,宋正河 . 機動車駕駛員駕駛疲勞測評方法的研究狀況及發(fā)展趨勢 J . 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2001, 6 ( 6 : 101 2 105. ZHENG Pei, SONG Zhe

24、nghe. Study situation and develop ing trend on detecting and evaluating techniques of motor driver 5 PATTEN C J D , ALBERT, JOAKI O , et al D river experience and cognitive workload in different traffic environments J . M . Accident Analysis and Prevention, 2006, 38 ( 5 : 887 2 894. 2006, 38 ( 6 : 1

25、127 2 1136. 6 D I GUS T A , NEALE V L , KLAUER S G, et al The development of a naturalistic data collection system to perfor critical N . m incident analysis: an investigation of safety and fatigue issues in long2haul trucking J . Accident Analysis and Prevention, 7 馬艷麗 . 駕駛員駕駛特性與道路交通安全對策研究 D . 哈爾濱

26、: 哈爾濱工業(yè)大學(xué) , 2007: 82 2 87. 8 SUMMALA H , LAMBLE D , LAAKSO M , et al D riving experience and percep tion of the lead car braking when looking at . s (中文編輯 : 秦萍玲 英文編輯 : 劉 斌 (上接第 516 頁 1 符敏利 . 電動汽車用永磁同步牽引電機設(shè)計 J . 變流技術(shù)與電力牽引 , 2007 (5 : 48 2 52. 2 馮江華 . 城軌車輛用永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)控制策略研究 D . 長沙 : 中南大學(xué) , 2008. 3 唐任遠 . 現(xiàn)代永磁電機理論與設(shè)計 M . 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 1997. other heuristic algorithm J . IEEE Trans on M agnetics, 1998, 34 (5 : 2972 2 . 2975. FU M inli Design of permanent magn