疲劳影响驾驶员心理旋转能力的ERP试验研究

为探究疲劳对驾驶员心理旋转能力的影响机制,首先开展2 h模拟驾驶任务试验,以诱发驾驶疲劳,并在模拟驾驶任务前后,分别测定驾驶员的心理旋转能力;然后基于试验数据,分析驾驶疲劳前后心理旋转能力行为绩效(反应时间、正确率)和脑电事件相关电位(ERP)成分(P3波幅和潜伏期)的变化及其差异。试验发现,驾驶疲劳引起行为绩效显著降低(反应时延长,正确率降低),脑电ERP的P3成分波幅在顶叶区显著下降、潜伏期显著延长。上述结果表明:疲劳影响了驾驶员在心理旋转过程中对认知资源的分配和加工信息的速度,导致心理旋转能力降低。     

疲劳对矿工心智游移影响的事件相关电位研究

为了深入探讨疲劳程度对矿工心智游移的影响,选取10名男矿工作为被试,采用事件相关电位(ERP)方法,用E-prime软件编写刺激程序,用64导脑电仪采集脑电信号,并用BESA软件预处理和分析脑电数据,测量被试疲劳前后行为指标和脑电指标。结果表明:疲劳对心智游移频率、平均反应时和错误率以及引发P300的波幅和潜伏期有显著影响;疲劳后,心智游移频率显著增高,平均反应时延长,错误率上升,心智游移时引发P300的波幅显著减小、潜伏期延长;通过降低矿工的疲劳程度,可以有效减少心智游移。     

疲劳对高铁司机持续性注意影响机制的ERP试验研究

为探究驾驶作业疲劳对高铁司机持续性注意的损伤机制,基于动车模拟器平台,进行主任务为动车驾驶,次任务为随机信号检测的连续4 h动车模拟驾驶试验。全程采集20名高铁司机的驾驶行为数据和脑电信号数据。根据试验数据,对高、低持续性注意水平下司机的行为绩效、事件相关脑电位(ERP)成分进行差异性对比分析。结果表明,与第1阶段相比,第2阶段司机的行为绩效显著下降(对随机信号的反应时增加,有效检测率下降)。此外,ERP的P2成分波幅显著减小,N2b成分波幅显著增大、潜伏期显著延长,P3成分波幅显著减小、潜伏期显著延长。该结果表明,长时间连续作业将造成高铁司机的持续性注意水平下降,引起该水平降低的主要因素是疲劳造成高铁司机对突发事件的分类、评估,资源的调制、分配和认知控制等高级认知能力的损伤。     

脑力疲劳对视觉选择性注意影响的研究

为探究人的脑力疲劳对其视觉选择性注意的影响,开展监控作业系统人机工效设计试验。以32名男性为被试,采用140 min记忆刷新试验任务(2-back任务)模拟监控作业诱发脑力疲劳,然后采用2×3因素设计的中心线索提示范式模拟自动告警测量选择性注意能力,通过分析行为学及脑电(EEG)数据,研究脑力疲劳对视觉选择性注意的影响。结果表明:140 min 2-back任务诱发了脑力疲劳,脑力疲劳状态下,中心线索提示范式中的无效线索和目标刺激的疲劳效应最强,有效线索和干扰刺激的疲劳效应最弱,被试的选择性注意任务绩效下降、P300潜伏期显著延长、幅值显著减小,脑力疲劳对视觉选择性注意能力有负性影响。     

注意瞬脱效应对驾驶安全性影响的ERP试验研究

为预防驾驶员注意瞬脱效应导致的交通事故,首先,开展模拟驾驶任务试验,并在此过程中加入刺激颜色、时间间隔等因素,分别检测驾驶员的注意瞬脱反应;然后,基于试验数据,分析不同条件下驾驶员的驾驶行为指标(反应时和正确率)与事件相关电位(ERP)指标(P3波幅和潜伏期)的差异。结果表明:较红色警示牌和2、3 s的刺激时间间隔(SOA),在黄色警示牌和1 s的SOA条件下驾驶行为绩效显著降低(反应时延长,正确率降低),且P3潜伏期在顶叶区显著延长、波幅显著减小。注意瞬脱效应影响驾驶员对驾驶事件的脑内加工进程及投入的认知资源量,导致驾驶安全性降低。     

长时间单调模拟驾驶对疲劳的影响研究

通过模拟驾驶实验,综合评估长时间驾驶以及单调环境对驾驶员疲劳程度的影响是笔者研究的主要课题内容。借助于在模拟驾驶座舱上,4个健康样本分别参加高速公路(单调环境)和一般公路(非单调环境)的两组驾驶仿真实验,每组测试均持续两小时,一共进行10次实验。实验过程中,样本的操控数据(车速和方向盘转角)、反应时间、心电信号、主观疲劳状况等都同步记录并保存。实验结果表明长时间驾驶对操控能力、反应时间、心率、主观疲劳都有显著性影响(p<0.050),单调环境(高速公路)和非单调环境(一般公路)相比,车速方差区别显著,而尽管被试在高速公路的单调环境下驾驶后主观感觉更疲劳一些,但反应时间、心率等因素并没有显著性差异。     

面向特情的航线飞行员视觉注意分配研究

为降低飞行中人因事件的发生比例，保障飞行安全，面向进近过程中飞机发动机火警处置任务，开展模拟飞行试验，探究飞行特情中飞行员视觉注意分配情况；记录被试在4个兴趣区域(AOI)的5项视觉注意分配指标，同时，记录试验中被试的决策行为和飞行绩效指标；结果显示，火警发生前后，飞行员被试在主飞行显示器(PFD,即AOI 2)上的5个视觉注意分配指标均显著高于其他AOI;在火警前阶段，被试在主火警灯(即AOI 1)的注视点数(FC)、注视时间(FT)、FC占比(PFC)、FT占比(PFT)和平均注视时间(AFD)值显著低于导航显示器(ND,即AOI 3)和发动机显示和机组警告系统(EICAS,即AOI 4),而在火警阶段，AOI 1的FC、FT、PFC和PFT显著高于AOI 4;机长组被试在PFD上的FC、FT、PFC和PFT显著低于副驾驶组；机长组更多选择落地后执行火警记忆项目。研究结果表明：飞行特情中，飞行员的视觉注意分配仍服从驾驶—导航—交流—系统管理任务优先规则；主火警灯故障会对飞行员的注意分配造成干扰；飞行经验可以改善飞行员的视觉注意分配。     

儿童对不同形状字体警示语标识的眼动特征

为研究儿童对不同形状字体警示语标识的视觉注意特征,将字体形状为单一变量的警示语标识图片作为视觉刺激材料,利用Eye-Link Ⅱ型眼动仪记录了30名小学生观看这些图片时的注视点个数和首次注视时间等试验数据,用SPSS分析了注视点个数和首次注视时间,基于视觉注意理论结合主观调查问卷结果表明:1)被试者对黑体字体注意程度最大;2)儿童对不同形状字体警示语标识的注意程度由大到小为黑体、隶书、宋体(楷体)、幼圆.     

高速公路驾驶员主动疲劳的脑电检测分析

为开发高速公路驾驶疲劳预警系统,保障道路交通安全,基于脑电(EEG)数据功率谱分析方法,探索驾驶员主动疲劳与脑电指标(θ+α)/β的关系,首先,开展模拟驾驶试验,采集21名被试驾驶状态的脑电信号,分析α(8～13 Hz),β(13～30 Hz),θ(0. 5～4 Hz)这3个频段的脑电波,计算脑电合并指标(θ+α)/β;然后,运用瑞典行业疲劳问卷(SOFI),比较驾驶员执行驾驶任务前后的疲劳状态,分析心理测量和脑电测量结果的回归拟合效度。结果表明:在高速公路复杂驾驶任务中,驾驶员脑电合并指标(θ+α)/β呈现下降趋势,同时,(θ+α)/β与驾驶员主观疲劳程度有显著的正向拟合关系,拟合解释率达50%;脑电指标(θ+α)/β可实时预测驾驶员主动疲劳状态。     

空气呼吸器对志愿消防员肌肉疲劳的影响研究

为了解背负空气呼吸器对志愿消防员肌肉疲劳的影响,对志愿消防员进行徒手及背负空气呼吸器的奔跑试验,累计测量60人次被试人员的表面肌电信号(sEMG)与压强数据,结合被试主观疲劳感受进行分析。结果表明：被试者左右股二头肌、左右腓肠肌与左右胫骨前肌的疲劳情况受空气呼吸器影响最大;空气呼吸器的背负会使肩、腰部出现疼痛感,需要更长时间恢复;左竖脊肌、左右腓肠肌与右胫骨前肌的疲劳与志愿消防员主观疲劳感受相关性最强。     

作业疲劳及其预防

人在持续一段时间的劳动（体力劳动和脑力劳动）后,都会自觉产生劳动机能失调和衰退的现象,即产生心理上和生理上的一种不正常的变化,这种现象称为人体疲劳,也叫作业疲劳。产生作业疲劳时,人体会综合地表现出一系列的反应。当事人主观上感到不适,头昏头痛,控制力和注意力下降,感觉机能、运动机能、代谢机能、反应能力等发生明显变化。旁观者从其脸色、姿势、语言、行为上都能觉察出。疲劳者工作能力下降、作业效率降低,工作质量变差、发生事故的危险性也会增加。为什么会产生疲劳？它受哪些因素影响呢？一般研究认为作业疲劳表现在…     

眼动指标检测管制疲劳的性能研究

为了挖掘更多检测管制疲劳的眼动指标,利用模拟塔台管制软件和眼动仪搭建试验平台,采集被试的眼动数据和主观疲劳的程度值,通过其疲劳前后眼动指标差异的显著性、与疲劳的相关性、以及受试者的工作特征曲线(ROC)分析,探讨了各眼动指标检测管制疲劳的性能。结果表明:疲劳前后被试的扫视速度、注视点和平均注视时长差异显著,扫视幅度无显著差异;扫视幅度与疲劳无相关性,平均注视时长与疲劳呈弱相关,扫视速度和注视点数与疲劳均呈中等以上的显著相关;利用注视点、扫视速度二元分类识别疲劳的效果为接近较好水平,是有潜力的管制疲劳检测指标,可为管制员疲劳检测和预警提供试验支撑。     

人机交互型VDT持续作业任务自适应分配方法的试验研究

为提高人机交互型视觉显示终端(VDT)持续作业的绩效和安全性,需考虑作业过程中的工间休息制度,避免疲劳作业。结合持续操作测试(CPT)任务范式和Go-Nogo反应范式,设计模拟人机交互型VDT持续作业的试验。根据试验数据分别对心理努力、任务主观难度、眼睛疲劳等11个指标进行方差分析,构建了人机交互型VDT持续作业负荷主观评价指标体系。训练BP神经网络,识别作业负荷模式,建立了人机交互型VDT持续作业任务自适应分配模型。结果表明:通过任务主观难度、眼睛、颈部、肩部、腰部、手腕疲劳度6个指标,对人机交互型VDT持续作业负荷进行模式识别,其结果可信,且对实际作业干扰性非常小;作业任务自适应分配模型能根据作业者负荷模式合理安排工间休息,保障作业者的健康,提高作业效率和安全性。     

驾驶机舱LED灯光色温与人员警觉度关系仿真实验研究

为了探讨驾驶机舱内LED灯光色温与人员警觉度的联系,在A320模拟驾驶舱内设置2 500～2 700 K,3 000～3 200 K,6 000～6 500 K 3种不同色温的LED灯光环境,采用卡斯罗林嗜睡量表（KSS）、闪光融合临界频率仪（CFF）、视觉舒适度评分量表（VCS）,对5名被试人员在不同灯光环境的疲劳程度和视觉舒适度进行实时测量。针对测量结果,采用方差分析及描述性统计的数据分析方法,评价被试人员于不同灯光环境下的疲劳程度、视觉舒适度的差异性及变化情况。研究结果表明:高色温LED灯光环境下,人员的主观嗜睡感受及客观疲劳感受较低,且有着较低的疲劳感受增长率;高色温LED光源下人员的视觉舒适度也较高;增高LED灯光色温可一定程度上提升人员的警觉性。     

小睡清醒时间及个性特征对注意绩效影响研究

合理安排小睡是民航运输岗位人员常用的疲劳缓解措施，然而飞行员和管制员在值勤期间小睡后预留的清醒时间并无统一标准，其中个体差异性特别是个性特征对小睡后警觉状态的恢复影响尚不明确。为探讨小睡后睡眠惯性对注意绩效的影响，搭建试验平台，被试进行30 min小睡，采集其小睡前及清醒后2 min、12 min、22 min和32 min时主观疲劳度、心率值和注意稳定性特征，分析不同个性特征被试小睡后警觉度恢复的主客观数据差异性及变化趋势。结果表明，在立即清醒后，警觉度主客观数据均显著下降，警觉度自评在醒后12 min恢复到睡前水平，而注意绩效数据显示到22 min才能恢复。被试醒后32 min时其警觉度自我感受与绩效表现均优于小睡前水平。这些发现可为从事安全敏感类岗位人员值勤中的小睡时长及醒后返岗作业前预留清醒时间等内容细则的制定提供建议与参考。     

施工危险目标识别的注意转移过程特性分析

为掌握危险目标识别行为过程规律，提高行为绩效，减少事故发生，以眼动试验获取被试危险目标识别过程，运用计算机视觉显著性算法实现危险目标的早期视觉刺激模拟，以马尔可夫链理论融合自上而下和自下而上的危险目标识别注意过程，进而探究危险目标识别注视点在各注视区域的状态转移概率和平稳分布概率。研究分析了危险目标识别搜索、捕获和确认等活动的注意转移过程。结果表明：施工情境中，当事人更倾向采取先整体搜索、后局部分析的危险目标识别注意分配和转移策略，危险目标的捕获和确认以注意由转移到产生定向为标志；在危险目标识别过程中，当事人对危险目标的选择性忽视是危险目标识别绩效低的重要原因，注意资源分配需要进一步优化；最后，施工情境视觉显著性特征会影响当事人危险目标识别注意转移，影响识别效率。     

视觉与听觉次任务对驾驶人视觉的影响及差异

为研究视觉与听觉次任务对驾驶人视觉的影响及差异性,在虚拟驾驶环境下设计次任务试验,要求被试驾驶人执行多组不同类型、难度的视觉与听觉次任务,同时利用眼动追踪装置采集驾驶人视觉特征参数。在筛选有效数据的基础上,运用统计学与数据挖掘方法比较驾驶人执行不同次任务时,视觉搜索区域面积、瞳孔面积、次任务完成时间的差异并分析统计显著性。结果表明,驾驶人在执行视觉次任务、听觉次任务、无次任务3种状态下,执行视觉次任务时视觉搜索区域面积最小、瞳孔面积变化幅度最大、次任务完成时间最长;无次任务时视觉搜索区域面积最大、瞳孔面积变化幅度最小、执行次任务时间最短;执行听觉次任务时,视觉特征数据居于视觉次任务、无次任务两种状态之间。上述差异具有统计学显著性,主观感知评价与客观数据具有一致性。研究表明,视觉与听觉次任务使驾驶人心理负荷明显增大,且视觉次任务对驾驶人的影响更为明显。     

驾驶人视觉注意力需求与驾驶行为特性的关系

采用驾驶模拟系统平台,以不同车道类型及不同交通流状态(自由流/稳定流/不稳定流/强制流)为虚拟试验场,应用心理试验设计方法,测试得到21名被试在不同交通流状态下的视觉注意力需求及驾驶行为。对5种车道类型及4种交通流状态下被试驾驶时的视觉注意力需求特性和驾驶行为特性数据进行分析,得到不同车道不同交通流状态下的视觉注意力需求变化情况。利用多元回归方法分析了不同交通流状态下驾驶人视觉注意力需求与驾驶行为之间的关系,并构建了基于驾驶行为特性的驾驶人视觉注意力需求预测模型。结果表明,驾驶人视觉注意力需求与制动次数、油门踏板位移和车辆轨迹偏差之间存在相关关系。     

高危岗位矿工心理倦怠对注意执行功能的影响

为探究心智游移在倦怠和注意执行功能间的作用机制,有效减少由负性心理状态引起的不安全行为,降低人因事故发生率。在文献研究的基础上,引入心智游移,采用SART范式和AX-CPT范式,以问卷筛选出的100位国有煤炭企业高危岗位作业人员为研究对象,讨论倦怠、心智游移和个体注意执行功能之间的关系。研究结果表明:高频AX试次会引起惯性反应偏向,被试者需要更多的时间来维持线索字母A和解决无效线索B与有效探针X之间的冲突;高倦怠矿工比低倦怠矿工的注意执行控制功能更易受到高频心智游移的影响;心智游移在倦怠与注意执行功能间起到调节作用。     

16个高温高湿环境工况等级划分

为深入探究高温高湿环境对人体产生的影响,利用环境舱模拟高温高湿环境并开展人体热应激试验,以获得试验数据。试验温度分别为34、36、38和40℃,相对湿度(RH)分别为60%、70%、80%和90%,综合口腔温度tc、心率(HR)、皮肤温度tsk3个生理参数和热感觉投票(TSV)、疲劳程度得分(FS) 2个主观参数,提出综合生理指标F,根据各被试的F得分,应用聚类分析法对试验环境工况分类,用判别分析法建立判别函数确立分段界值。结果表明:由4个试验温度和4个相对湿度两两组合而成的16个高温高湿环境被分成了3类,此3类环境的F得分范围分别为28.14～39.76,39.17～45.21,44.13～52.39,将此3类环境划分为一般恶劣环境、中度恶劣环境和重度恶劣环境3个等级。