沙漠道路曲线对非专职驾驶员心率的影响

为合理确定道路曲线,确保沙漠公路行车安全,利用多导生理记录仪研究实驾试验中沙漠道路曲线对非专职驾驶员心率的影响。通过频域分析和灰色关联分析,确定非专职驾驶员的高频段功率的标化值(HFnorm)和低频与高频功率的比值(LF/HF)与道路曲线的关系。结果表明:在景观比较单一的沙漠地区道路曲线线形设计中,适当增加不同半径的曲线,能在一定程度上缓解驾驶员的行车疲劳。沙漠道路曲线变化对于驾龄较长的年轻驾驶员迷走神经活动的影响比年长驾驶员的要小。为保证司机的自主神经活动处于合理的范围,沙漠道路平竖曲线长度的设计应根据驾驶员心电的LF/HF指标确定,纵坡度的设计应根据驾驶员心电的HFnorm和LH/HF指标综合确定。     

公路线形复杂程度对驾驶员HRV的影响研究

通过检测驾驶员心理、生理指标,观察公路线形复杂程度对驾驶员心率变异性(HRV)的影响,研究不合理公路线形对驾驶员行车安全的影响。对内蒙古境内6条公路的线形资料进行调查统计,利用赋值打分法确定各自的复杂程度;选取典型路段进行实驾试验,通过二列相关系数的计算及相应检验,得到心率变异分析的敏感指标;进而分析公路线形复杂程度对驾驶员心理、生理的影响。结果表明,HRV指标间期均值(MRR)、低高频比值(LF/HF)、样本熵(Samp En)对公路线形复杂程度响应敏感;即复杂程度过低会导致驾驶员由于驾驶任务简单出现反应迟缓、注意力难以集中等现象,影响行车安全;复杂程度过高会使驾驶员时刻保持精神高度集中状态,容易提前产生疲劳,从而威胁行车安全。     

驾驶疲劳恢复时间的心电信号分析

适当的休息能有效缓解驾驶疲劳,提高行车安全。为探究科学的驾驶休息时间,开展试验,用MP150多通道生理信号采集仪,采集20名驾驶人4 h模拟驾驶作业后休息时的心电(ECG)信号,分析ECG信号的变化规律。结果表明:在驾驶疲劳恢复期,ECG指标心率(HR)、间期标准差(SDNN)、低高频比值(LF/HF)、样本熵(SampEn)与恢复时间高度线性相关,且性别差异对疲劳恢复期ECG指标有显著影响;驾驶人的心理疲劳恢复时间早于生理疲劳恢复时间;驾驶人主观恢复时间相对于客观疲劳恢复时间有提前现象;建议连续驾驶4 h后男性驾驶人休息时间不少于24 min,女性驾驶人休息时间不少于27 min。     

高原公路驾驶员生理特性动态试验分析

为了解和分析高原低氧环境对驾驶员生理特性的影响,利用biofeedback 2000 x-pert型生物反馈系统对高原区公路驾驶员进行实地行车试验。通过整理分析实测数据,得到驾驶员各项生理指标变异率与海拔的相关性水平并排序,对比平原与高原地区驾驶员各项生理指标变化的差异,并就驾驶员心率(PULS)和脑电图(EEG)与试验道路海拔之间的关系进行回归分析。结果表明,PULS、心率变异低频成分(LF)及脑电波3项指标的变异率,能够比较明显地反映行车驾驶员生理特性指标随海拔的变化情况。     

基于心电信号的音乐节拍对作业疲劳作用分析

利用MP150多道生理仪记录心电信号的变化,从听觉的角度,通过HR(Heart Rate,HR)和频域指标的变化,分析两种节拍的音乐(慢节拍音乐60~100拍/min和快节拍音乐120~160拍/min)对作业疲劳的影响,并以静息组为对照组进行了3组试验。结果表明:1)方差分析表明,音乐对心率变化无较大的影响,而对LF(LowFrequency)、HF(High-Frequency)影响较大;2)心电数据分析表明,短时间聆听慢节拍的音乐有助于心率的恢复;3)心率变异性分析表明,音乐使LF降低,HF升高,副交感神经兴奋性增强,能缓解作业疲劳。     

面向驾驶员心电数据的交叉口驾驶风险评估方法

为更精准地评估交叉口范围内的驾驶风险,首先,引入驾驶员心电(EGG)数据,提出基于余弦相似性距离的逼近理想解排序(TOPSIS)模型;其次,建立滚动时间窗法,并改进传统的短期频域指标计算方法,计算模型中低频(LF)变化率指标和低频与高频之比(LF/HF)等心率变异性(HRV)指标,模型时域指标有心脏搏动周期(R-R间期)变化率和其标准差(SDNN);然后,根据心电频域和时域指标与静息状态下对应指标的接近程度进行综合排序,按照越接近驾驶风险越小的原则,评估交叉口区域的驾驶风险;最后,选择30名驾驶员,在西安市23个交叉口开展实车试验,采集试验数据并验证模型方法。结果表明：驾驶员在相同交叉口环境下的驾驶风险评估结果相似性超90.1%,所提方法可应用稀疏样本评估交叉口的整体驾驶风险;高驾驶风险的交叉口评估方差较中、低驾驶风险路口分别高38.8%和67.9%,表明低风险交叉口区域驾驶风险的评估更精准。     

青年健康志愿者交通主干道短期暴露前后其心率变异性的改变

目的观察青年健康志愿者短期暴露交通主干道前后,心率变异性的改变。方法健康志愿者16名,男女各半。动态连续监测每个研究对象在一天之中暴露交通主干道的污染物浓度及心率变异性。结果 PM10、NO2、CO浓度在交通主干道的暴露时段显著高于暴露前及暴露后清洁环境的两个时段。心率变异性中r MSSD、LF、HF暴露时段均高于暴露前后两个时段的水平;SDNN在暴露时段高于暴露后时段的水平。结论受自主神经支配的HRV指标(r MSSD,LF,HF)在主干道暴露时段水平的升高,提示该指标在短期暴露效应上是敏感的。     

新通车高速公路驾驶疲劳行为研究

为了探究新通车高速公路行车时驾驶员的疲劳行为。实地采集驾驶员心生理特征及交通特征数据,并应用傅里叶变换的方法转化心率随机信号来研究驾驶员行车时心率变化规律。对比驾驶员与副驾驶员行车时的心生理特征,确定疲劳行为出现的心率增长率疲劳阈值。探究驾驶员心率增长率与交通量、速度、行车时间等参数的关系。构建疲劳预测模型,以便通过易测的交通数据判断驾驶员行车时的心生理特征。研究表明:用疲劳预测模型可通过易测的交通数据计算驾驶员行车时心率增长率,当心率增长率长时间低于11.8%时,容易出现困意。     

隧道入口冰雪环境下驾驶员心生理特性研究*

为提高高速公路冰雪环境下隧道入口行车安全水平,探究隧道入口冰雪环境下驾驶员心生理反应特性,依据心生理理论,通过模拟驾驶试验采集驾驶员在冬季晴、雪天气下隧道入口行驶的心率增长率、速度等数据,分析照度变化率、路面摩擦系数、速度对驾驶员心生理的影响规律,明确不同影响因素下隧道入口驾驶员心率增长率变化特征,利用Matlab构建多因素耦合下隧道入口驾驶员心生理反应模型,并设计实车试验验证心生理反应模型有效性。研究结果表明:冰雪环境下隧道入口驾驶员心率增长率紧张阈值为28%,隧道入口冰雪环境下照度变化率安全阈值为51%,心生理反应模型误差小于10%,吻合程度较好。研究结果对提高山区高速公路隧道入口冰雪环境的行车安全性、降低隧道入口事故风险具有重要意义。     

前车突然切入时驾驶人应激生理特性研究

为研究前车突然切入对驾驶人生理负荷的影响,利用MP150生理监测系统对22名被试进行虚拟驾驶试验。采集记录前车突然切入时被试的生理参数。研究驾驶人心率增长率和心率变异性(HRV)指标与车速、应激距离之间的关系。结果表明:自车速度为100 km/h时,随着前车切入距离从55.6 m减小到27.8 m,被试的平均心率增长率从16.21%增大到23.27%,HRV参数低频(LF)值也呈现下降趋势。前车切入距离一定,随着自车车速从60 km/h增加到120 km/h,被试的平均心率增长率存在显著性差异,平均从13.05%上升到21.85%。差异性检验结果表明,前车切入距离和自车速度发生变化时驾驶人的生理负荷变化趋势一致,但自车速度因素对驾驶人生理负荷的影响程度高于切入距离因素。     

高原公路纵坡路段驾驶员心率变化特性分析

为掌握高原公路纵坡路段驾驶员心率变化特征,使道路线形参数选择得更合理、更有利于安全行车,利用生物反馈仪在海拔3 000 m以上的高原公路进行驾驶员行车试验。通过定量分析,确定了高原公路纵坡路段影响驾驶员心率变化的主要因素,并分别建立驾驶员心率增长率与纵坡高程、坡度的关系模型,以及纵坡高程、坡度与心率增长率的二元回归模型。分析结果表明,驾驶员心率变化随海拔升高而增大,心率增长率约在海拔3 600 m后呈加速增加趋势;驾驶员心率变化随道路纵坡度增大而增大,上坡时(正)坡度、下坡时(负)坡度增加均会导致心率增长率增加;在海拔和坡度的共同作用下驾驶员心率变化更为明显,海拔越高、坡度越大,心率增长率越大。     

村镇道路会车特性与驾驶员心生理变化关系研究

为提高村镇道路行车安全性,实地检测村镇道路会车过程中车速和驾驶员的心生理反应参数,融合交通工程学、心理学和人因工程学的基础理论,探究会车过程中车辆的运行特性与驾驶员心率变化间的关系。首先整体分析试验中所有会车过程的行车状态,然后分析直线段上单次会车过程中车速变化与心率增长率的关系,最后分析曲线段上车速、心率增长率与平曲线半径的关系。结果表明:在村镇道路上,驾驶员会车时存在明显的紧张行为;在会车时域内车速、驾驶员心率增长率呈U型变化,且两者变化趋势相反;会车时的车速随道路平曲线半径的增加而增大,心率增长率随平曲线半径的增加而减小。     

高原公路低氧路段驾驶疲劳脑电信号检测分析

为了解驾驶员在高原低氧路段的疲劳程度,以寻求缓解驾驶疲劳提高行车安全的途径,利用生物反馈检测仪分别对初次与经常进入高原公路低氧路段的驾驶员进行实地行车试验。通过对比不同海拔高度受测驾驶员脑电(EEG)变化特征,选取脑电8~13频段与14~30频段的平均功率比值R作为评价驾驶员疲劳时脑电特性指标R,定量分析海拔、连续驾驶时间对R的影响,同时建立R与海拔、连续驾驶时间之间的关系模型。研究表明:海拔与连续驾驶时间是影响驾驶员疲劳的主要因素,R随着海拔的升高与连续驾驶时间的增长而逐渐变大。初次在高原低氧路段行车的驾驶员表现出的疲劳感强于经常在高原低氧路段行车的驾驶员。     

双向四车道公路大货车弯道运行速度及驾驶员注视与心率特性研究

通过对大货车驾驶员注视及心率增长率参数和大货车运行速度进行检测,融合交通工程学和人因工程学的基础理论,与小客车对比分析,研究了双向四车道公路直线路段、圆曲线路段的大货车驾驶员注视分布和心率增长率变化规律.结果 表明:道路直线段和圆曲线段大货车和小客车驾驶员注视点主要集中在视野中上偏右侧区域,直线段大货车驾驶员注视点分布相对于小客车偏右3.01°、偏下1.16°,圆曲线段大货车驾驶员注视点分布相对于小客车偏右4.78°、偏下0.21°,在圆曲线路段比在直线路段,大货车驾驶员相比小客车驾驶员更加关注视野中线右侧的道路环境;构建了道路圆曲线路段大货车和小客车运行速度模型及驾驶员心率增长率模型,通过与小客车的对比,分析了大货车运行速度、驾驶员心率增长率与道路圆曲线半径、纵坡坡度间的内在变化关系,并以大货车驾驶员心理紧张度作为约束条件,给出了道路圆曲线的一般最小半径.     

道路交通环境中驾驶疲劳的生成模型研究

为预防由驾驶疲劳引起的交通事故,有必要研究在道路、交通和环境的综合影响下驾驶疲劳的生成机理。基于生理、心理学中的经典理论,借鉴国内外相关的研究成果,采用理论推理的方法对驾驶疲劳生成过程中驾驶员唤醒水平的变化规律及其影响因素进行分析。在此基础上建立了驾驶疲劳的生成模型,并将模型应用于工程实际。通过驾驶员唤醒水平的变化,指出驾驶疲劳的生成时刻,及其对驾驶时间的规定和道路、景观设计的影响。该模型以唤醒水平为核心,描述驾驶疲劳生成过程中驾驶员唤醒水平的变化规律,强调道路交通环境对驾驶员唤醒水平的影响。     

基于HRV量化的高速公路出口匝道区域驾驶负荷特性研究

为提高高速公路主线出口匝道区域的行车安全性,基于HRV指标量化分析该区域的驾驶负荷特性和影响因素.分析了交通标志设计方案对主线出口匝道区域交通安全影响特性.采用HRV指标对驾驶负荷进行量化分析,同时采用不同信息量的交通标志对驾驶负荷进行定量加载,以汉十高速公路沿线匝道区为场景,设计并开展了主线出口匝道区域驾驶负荷的实车道路试验,采集不同试验场景下多个驾驶人的生理指标和驾驶特性.结果表明,交通标志信息量可以作为认知负荷加载的方式.从2 km到500m到出口位置的预告标志,表征驾驶负荷的HRV指标呈先下降后上升的趋势.驾驶人在通过主线出口匝道区域不同路段时的行驶车速的变化趋势与驾驶负荷强度的变化趋势具有较好的一致性.     

基于心率指标的山区三级公路安全坡度研究

为研究驾驶员心率与山区公路纵断面坡度及车速间的关系,随机选取26名驾驶员在山区三级公路进行实车试验。利用动态生理仪采集驾驶员行车时的心率数据,GPS采集试验车辆的实时车速数据;通过偏相关分析,确定出影响驾驶员在山区公路纵坡路段行车时心率变化的主要因素,并建立上坡方向行车时驾驶员心率增长率与坡度及速度的关系模型。分析结果表明:上坡方向行车时,驾驶员的心率增长率随坡度增大而增加、随速度的增加而增大;因此,考虑驾驶员的舒适性和安全性,建议山区双车道三级公路上坡方向最大安全坡度不宜超过6.8%。     

冰雪环境弯道交通标志影响试验分析

为了研究冰雪环境弯道线形诱导标志对交通流的影响,揭示冰雪环境交通标志诱发驾驶员弯道驾驶行为变化的过程,先分析了冰雪环境弯道交通特性,探究了驾驶员冰雪环境视觉信息传递原理及标志色彩的刺激作用。并根据弯道车辆的行驶特性,分析了冰雪环境下行车速度的主要影响因素,设置了弯道线形诱导标志,再分别开展了冰雪环境下的冰雪路面与良好路面的弯道标志改善试验,以分析弯道线形诱导标志对冰雪环境弯道的交通流影响,采用NC200便携式交通分析仪进行数据观测。结果表明,在冰雪环境弯道冰雪路面与良好路面中设置车辆转向指示标志,能显著提高交通流的稳定性、降低交通流的速度,从而有效提高冰雪环境弯道交通的安全性。     

草原公路短时程驾驶疲劳程度多指标划分研究

为确定行车过程中不同时段驾驶员的疲劳程度,考虑草原公路的特殊性,选取典型草原公路路段,对9位受试者腰部肌电(EMG)、脑电(EEG)及心电(ECG)信号进行连续3 h的实驾测试。用因子(降维)及相关性分析法得到疲劳敏感指标;通过回归方程得到疲劳公式;利用层次聚类法初步划分疲劳程度,并验证划分结果。试验结果表明:表征EMG信号频谱变化的中位频率(MF)、ECG信号的心率均值(MHR)、高频标准化值(HFnu)和EEG信号的(α+θ)/β值对草原公路驾驶疲劳响应敏感,且驾驶疲劳发展呈多元线性变化;草原公路短时程驾驶疲劳可分为3个阶段。     

高温环境下不同体力劳动强度对心血管负荷指数影响研究

基于心率变化的心血管负荷指数作为评估人体疲劳程度的指标之一,得到国内外专家学者的广泛研究。为进一步研究高温环境下不同体力劳动强度对心血管负荷指数的影响,探讨高温作业下不同劳动强度人体疲劳程度的变化,分析出不同温度下人体可接受的体力劳动强度。通过采用实验仓模拟不同的高温环境,以心血管负荷指数(%CVL)作为人体疲劳程度的分级指标,最终得到了高温环境下从事不同体力劳动强度的心血管负荷指数回归方程,以及不同高温环境下人体可承受能力下可进行的体力劳动强度,为高温环境劳动者制定合理和健康的作业安排提供科学依据。