路巧珍　孫宇　朱彤

摘要：駕駛?cè)司X性缺失是導(dǎo)致交通事故的重要原因，尤其是在單調(diào)環(huán)境下。在高速公路上，由于駕駛?cè)蝿?wù)簡單，環(huán)境單調(diào)，道路可預(yù)測性高，駕駛?cè)说木X性容易渙散。為研究單調(diào)環(huán)境下駕駛?cè)说木X性時(shí)變規(guī)律，利用仿真軟件構(gòu)建駕駛環(huán)境，共有10名駕駛?cè)藚⑴c了駕駛模擬器試驗(yàn)。利用主觀疲勞量表測量駕駛?cè)笋{駛前后的主觀疲勞狀態(tài)，運(yùn)用MP150采集駕駛?cè)说男碾姅?shù)據(jù)，駕駛?cè)嗽隈{駛時(shí)需發(fā)現(xiàn)某種特定信號并報(bào)告。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在單調(diào)環(huán)境下，駕駛?cè)嗽隈{駛?cè)蝿?wù)開始后30 min，其信號的漏報(bào)率在不斷增加，從8%增加到32%.駕駛?cè)说男穆试隈{駛過程中并無顯著性差異，但其主觀疲勞程度有顯著增加。上述結(jié)果表明，在單調(diào)環(huán)境下駕駛1 h，駕駛?cè)宋窗l(fā)生生理疲勞，但其警戒性發(fā)生了變化，30 min后警覺性開始下降。也說明了單調(diào)環(huán)境會導(dǎo)致駕駛?cè)司X性下降。關(guān)鍵詞：交通安全；駕駛?cè)耍粏握{(diào)環(huán)境；警覺性中圖分類號：U 491

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-7312（2017）01-0036-05

Abstract： Lack of vigilance is an important cause in traffic accident，especially in monotonous environment.Highway design reduces the driving task mainly to a lanekeeping manoeuvre.Such a task is monotonous，and the road is highly predictable，providing little stimulation.Under this environment，the drivers vigilance may easily decrease.In order to study the variation of drivers vigilance with time under the monotonous environment，a simulator test was carried out.In this test，simulation software was used to build the driving environment，in which ten drivers participated voluntarily.Subjective fatigue state was measured by using the subjective fatigue scale，and the MP150 was used to collect the Electrocardiograph （ECG） data of the drivers.Besides，the divers also need to found specific signals and report it.The result shows that drivers miss rate of signal has changed under the monotonous environment.In the final 30 min，the drivers miss rate of signal increased from 8% to 32%.The drivers heart rate has no significant difference during the driving.However，the subjective fatigue level has significant difference.It is concluded that within onehour driving under the monotonous environment，there is no fatigue on physical，but drivers vigilance decreased in 30 min after the driving.It is also proved that drivers vigilance decreased under the monotonous environment.Key words： traffic safety；driver；monotonous environment；vigilance

0引言警覺性是一種持續(xù)保持注意的狀態(tài)，是指操作者在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，對環(huán)境中偶然出現(xiàn)的某種信號的察覺并做出反應(yīng)的持續(xù)準(zhǔn)備狀態(tài)[1]。駕駛?cè)蝿?wù)是一項(xiàng)需要駕駛員持續(xù)保持高度注意的任務(wù)，在駕駛過程中，駕駛員需要實(shí)時(shí)觀察車輛周圍的情況，以便對突發(fā)狀況及時(shí)作出反應(yīng)，以免發(fā)生事故。因此，駕駛?cè)蝿?wù)可以被看作是一項(xiàng)警戒任務(wù)。我國相關(guān)研究表明：因駕駛?cè)巳藶橐蛩貙?dǎo)致的公路交通事故數(shù)、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)占總數(shù)的90%左右[2-3]。在過去的研究中發(fā)現(xiàn)，決策者在關(guān)鍵事件發(fā)生時(shí)出現(xiàn)了警覺性下降，而警覺性下降被認(rèn)為是許多災(zāi)難事故的主要原因。由于困倦和疲勞引起的警覺性的缺失被發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致績效下降，是導(dǎo)致很多交通和工業(yè)事故的原因[4-5]。事故數(shù)據(jù)[6]和實(shí)驗(yàn)研究[7-8]證明警覺性的波動對在白日駕駛尤其是在單調(diào)環(huán)境下駕駛時(shí)的安全有著很大的負(fù)面影響。因此，有必要對駕駛?cè)说木X性進(jìn)行研究。影響警覺性的因素有外因和內(nèi)因，內(nèi)因包括性別、年齡、疲勞等，外因主要包括環(huán)境的單調(diào)性、需求刺激等。在單調(diào)環(huán)境下駕駛，如高速公路，任務(wù)需求低，道理環(huán)境具有高預(yù)測性和單調(diào)性，駕駛?cè)擞绕涫锹殬I(yè)駕駛?cè)藭械絾握{(diào)無聊，對突發(fā)事件的反應(yīng)能力會降低[8]，增加了由于缺乏警覺性而導(dǎo)致事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。單調(diào)性環(huán)境下的駕駛通常在駕駛30 min以上會出現(xiàn)類似疲勞的現(xiàn)象，而從任務(wù)時(shí)間上來說，疲勞通常在超過1 h的駕駛后才會出現(xiàn)[9-10]?？紤]到警覺性一直處于波動狀態(tài)，需要選取敏感度高的指標(biāo)，以往的研究多采用信號擊中率、心電及腦電信號來表征警覺性。研究表明，信號漏失率越高，人的警戒性就越低[11]。心率一般用來評價(jià)個(gè)體的生理負(fù)荷水平，研究發(fā)現(xiàn)在單調(diào)環(huán)境下駕駛時(shí)，心率會有很大的下降。綜上所述，已有研究對警覺性的研究較為缺乏。鑒于此，應(yīng)用仿真模擬軟件構(gòu)建單調(diào)駕駛環(huán)境進(jìn)行短時(shí)間的駕駛模擬器試驗(yàn)，將單調(diào)環(huán)境與疲勞的影響區(qū)分開來。采集駕駛?cè)说男碾姅?shù)據(jù)及駕駛績效，分析駕駛?cè)嗽隈{駛過程中的警覺性變化規(guī)律。本研究對進(jìn)一步揭示警覺狀況的理論及警示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有理論意義與指導(dǎo)價(jià)值。

1方法

1.1試驗(yàn)材料通過駕駛模擬器試驗(yàn)記錄駕駛?cè)藢μ囟ㄐ盘柕谋鎰e情況及心電數(shù)據(jù)。分析駕駛?cè)藢μ囟ㄐ盘柕穆┦孰S時(shí)間的變化情況，同時(shí)跟駕駛?cè)说男穆蕯?shù)據(jù)進(jìn)行對比，利用主觀量表測量駕駛?cè)说闹饔^疲勞程度。本次試驗(yàn)共有10名碩士研究生自愿參加，均獲得了駕駛資格證，其中，男性駕駛?cè)?名，女性駕駛?cè)?名。采用的是模擬駕駛，主要設(shè)備有駕駛模擬器、電腦和MP150生理記錄儀及疲勞量表，如圖1所示。試驗(yàn)場景是由UCWinRoad搭建的，場景中道路是雙向四車道，單車道寬3.5 m，有直線道路和曲線道路組成，如圖2所示。

1.2試驗(yàn)過程在試驗(yàn)開始前，填寫主觀疲勞量表，并進(jìn)行模擬駕駛訓(xùn)練，確認(rèn)駕駛?cè)丝梢允炀毑僮黢{駛模擬器后方可進(jìn)行試驗(yàn)。訓(xùn)練后將MP150與被試及電腦進(jìn)行連接，并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。在試驗(yàn)前告知被試以下注意事項(xiàng)。

1）在試驗(yàn)前一晚保證充足的睡眠，試驗(yàn)前1 h不能飲用刺激性飲料，如茶、咖啡等；

2）駕駛時(shí)間為1 h，在駕駛中被試需遵循交通規(guī)則；

3）在駕駛時(shí)不能發(fā)生交通事故，如果發(fā)生一次則費(fèi)用減少40%.被試在本次模擬試驗(yàn)當(dāng)中的駕駛?cè)蝿?wù)為保持在某一車道并跟隨前方車輛，與前方車輛保持一定距離；時(shí)刻注意前方車輛的狀態(tài)，前方車輛會隨時(shí)減速，但是速度降低程度不同，一般情況速度會下降5 km/h，偶爾會下降15 km/h，被試需對前方車輛速度降低的多少進(jìn)行判斷，若發(fā)現(xiàn)速度下降15 km/h時(shí)進(jìn)行報(bào)告，在駕駛過程中被試要盡力去完成任務(wù)。試驗(yàn)結(jié)束后，被試需填寫主觀疲勞量表。

2結(jié)果

2.1駕駛?cè)藢π盘柕穆┦时容^不同駕駛時(shí)間下駕駛?cè)藢π盘柕穆┦首兓闆r，以10 min為間隔觀察漏失率的變化情況，圖3（a）為10名駕駛?cè)说男盘柭﹫?bào)率隨時(shí)間變化的箱線圖，圖3（b）位30 min以后駕駛?cè)说男盘柭﹫?bào)率的變化圖?？傮w來看，前30 min可能由于駕駛?cè)藢σ獔?bào)告的信號不熟悉，不能很好地辨別出特定的信號，而隨著時(shí)間增加，駕駛?cè)藢μ囟ㄐ盘柕氖煜こ潭仍黾?，因此其漏失率是在逐漸減少的。但是駕駛?cè)嗽?0 min以后的信號漏報(bào)率卻是逐漸上升的，從8%上升到了32%，即就是說駕駛?cè)司湫栽谥饾u下降的。

對駕駛?cè)?0 min后的信號漏報(bào)率曲線進(jìn)行模擬，如圖4所示，預(yù)測漏報(bào)率逐漸增加到一定程度后將會趨于穩(wěn)定。

2.2駕駛?cè)说男穆蜀{駛?cè)说男碾娮兓鐖D5所示。利用單因素方差分析對駕駛?cè)说男穆蔬M(jìn)行顯著性分析，將10～20與20～30（Sig.=0.535），30～40（Sig.=0772），40～50（Sig.=0.513），50～60（Sig.=0.473）時(shí)間段內(nèi)的心率均值進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)说男穆什淮嬖陲@著性差異，說明駕駛?cè)嗽谏砩衔串a(chǎn)生疲勞現(xiàn)象。

2.3駕駛?cè)说闹饔^疲勞量表利用疲勞量表測量駕駛?cè)嗽隈{駛前后的主觀疲勞程度，結(jié)果如圖6所示，從圖中可以發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)笋{駛后的疲勞程度增加，利用SPSS對駕駛?cè)说闹饔^疲勞程度進(jìn)行顯著性分析，發(fā)現(xiàn)（Sig.=0.000）這兩者之間存在顯著性差異，從主觀上來說，駕駛?cè)嗽趫?zhí)行完1 h的駕駛?cè)蝿?wù)后疲勞程度增加，駕駛?cè)烁冻隽溯^大的努力來完成駕駛?cè)蝿?wù)。

對比駕駛?cè)说男盘柭﹫?bào)率、心電和主觀疲勞量表數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：在1 h的駕駛?cè)蝿?wù)過程中，駕駛?cè)嗽谏砩衔串a(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，但其主觀疲勞程度有較大的提高，信號漏報(bào)率先降低后又升高。說明在單調(diào)環(huán)境下，駕駛?cè)说木X性會發(fā)生變化，30 min后其警覺性處于下降趨勢。

3討論以往對單調(diào)環(huán)境下的駕駛研究多傾向于疲勞的研究，但對疲勞駕駛研究中存在一個(gè)局限性：駕駛過程是一個(gè)時(shí)刻需要保持高度警覺的過程，一個(gè)小小的疏忽都有可能導(dǎo)致較大、致命的交通事故。駕駛?cè)擞神{駛走神時(shí)的準(zhǔn)清醒狀態(tài)至精神不振、昏昏欲睡狀態(tài)，再至打磕睡的疲勞狀態(tài)的過程中，警覺性處于變化的狀態(tài)，若只是檢測駕駛?cè)似谠侔l(fā)出警告可能為時(shí)已晚，駕駛?cè)撕苡锌赡茉诋a(chǎn)生疲勞以前由于其他因素導(dǎo)致警覺性降低，從而發(fā)生交通事故，使得車上人員的生命財(cái)產(chǎn)安全難以得到有效保障。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，駕駛?cè)司X性下降對駕駛安全性的影響比例要高于疲勞駕駛因素的影響的比例[12]。文中參照經(jīng)典的時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)，通過讓駕駛?cè)藱z測駕駛過程中的特定信號來模擬真實(shí)駕駛環(huán)境中可能遇到的微弱的危險(xiǎn)信號，用客觀的駕駛績效即駕駛?cè)宋茨軌驒z測到特定信號的概率來評測駕駛?cè)说木X性水平，能夠直觀地觀察其警覺性水平的變化。文中不討論是何種原因造成的駕駛?cè)司X性的波動，只討論駕駛?cè)说木X性是如何變化的。從駕駛?cè)藢μ囟ㄐ盘柕穆﹫?bào)率變化情況來看，駕駛?cè)嗽隈{駛前面30 min駕駛員的信號漏報(bào)率逐漸降低可能是由于剛開始駕駛?cè)藢r(shí)間的判斷上把握不準(zhǔn)，隨著時(shí)間的增加，能夠很好地辨識特定信號，所以其漏報(bào)率會存在下降的趨勢。而在駕駛30 min后的那半個(gè)小時(shí)中漏報(bào)率則在不斷上升，這與Mackworth對人的警覺性的研究結(jié)果一致。在后來的研究中，心率的變化也經(jīng)常來表示警戒性的水平，但在此次試驗(yàn)中心率雖然略有降低，但并未有顯著性變化，可能是由于駕駛?cè)艘凶⒁饬ε袛嗲胺杰囕v的制動情況，其生理上一直處于較為緊張的狀態(tài)，其主觀狀態(tài)上感覺到疲勞也印證了這一點(diǎn)。駕駛?cè)说闹饔^疲勞感在試驗(yàn)前后有著顯著的差異，說明駕駛?cè)嗽谶M(jìn)行試驗(yàn)時(shí)付出了較多的努力。結(jié)合信號漏報(bào)率及心率的變化情況說明即使駕駛?cè)吮旧碇饔^上想要努力檢測到特定信號，依然還是會錯(cuò)過這些信號，并且隨著時(shí)間的增加，錯(cuò)過的信號會越來越多。在單調(diào)環(huán)境下，如在高速公路上的駕駛，駕駛?cè)蝿?wù)單調(diào)、需求刺激少以及危險(xiǎn)信號出現(xiàn)的不確定性會降低駕駛?cè)说木X性，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的危險(xiǎn)信號并作出反應(yīng)，使得事故發(fā)生的可能性增加。文中研究了1 h的駕駛?cè)说木X性變化情況，可能還不夠深入了解駕駛?cè)司X性的時(shí)變規(guī)律，1 h以后的變化情況還未得知，在以后的研究當(dāng)中，期望研究更長時(shí)間的駕駛?cè)司X性變化規(guī)律，以及如何提高駕駛?cè)司X性。

4結(jié)論論文通過駕駛模擬器試驗(yàn)采集駕駛?cè)藢π盘柕谋鎰e情況、心電數(shù)據(jù)，利用主觀疲勞量表測量駕駛前后的駕駛?cè)酥饔^疲勞程度，分析這3個(gè)指標(biāo)在駕駛過程中的變化情況，得到以下結(jié)論。1）駕駛?cè)藢π盘柕穆﹫?bào)率先降低后增加，前30 min漏報(bào)率逐漸降低，后30 min又不斷增加，說明在單調(diào)環(huán)境下駕駛30 min以后，駕駛?cè)说木湫栽谥饾u下降；

2）對各時(shí)間段駕駛?cè)说男穆示颠M(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)1 h內(nèi)駕駛?cè)说男穆什o顯著性變化，說明其生理上并未達(dá)到疲勞狀態(tài)；

3）對比駕駛?cè)笋{駛前后的主觀疲勞量表數(shù)據(jù)，駕駛?cè)笋{駛前后的疲勞程度有顯著性差異，說明在執(zhí)行完駕駛?cè)蝿?wù)后，駕駛?cè)酥饔^感覺疲勞程度增加，駕駛?cè)嗽趫?zhí)行任務(wù)過程中付出了較多的努力。

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