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。     

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。     

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%。     

基于驾驶员心率和速度差的高速公路纵坡度研究*

为减少高速公路纵坡路段的事故发生率,利用心生理检测仪采集驾驶员心率数据,使用V-Box采集道路高程和车辆实时速度数据,采用偏相关分析确定影响驾驶员心率增长率和速度差的显著性因素,分别构建驾驶员心率增长率和速度差与坡度之间的关系模型,通过心率增长率阈值和运行速度协调性,从驾驶舒适性角度确定安全坡度范围。研究结果表明:在纵坡路段行车时,驾驶员心率增长率随坡度增大而增加,速度差随坡度增大而增大,坡长与驾驶员心率增长率和速度差呈弱相关;设计车速为100 km/h的高速公路,上坡坡度应小于等于3.7%,下坡坡度应小于等于3.3%,因此建议纵坡坡度小于等于3.3%为宜。研究结果可为高速公路交通安全和人性化设计提供理论依据。     

干线公路穿越城镇适应段长度确定方法研究

为了提高干线公路穿越城镇区段的行车安全性,探究公路上的车辆穿越城镇时的速度变化和驾驶员心生理特征,通过实地检测在公路穿越城镇适应段行驶的驾驶员心生理反应、车辆运行速度等参数,以人因工程学、心理学等为基础,对适应段车辆的速度变化特征和驾驶员的心生理反应进行了研究。根据实际道路情况首先定义了公路至城镇方向适应段L0和城镇至公路方向适应段L1,然后基于速度一致性原理分析车辆在通过适应段时与城镇段和公路段的速度差,同时以心率增长率为定量参数分析车辆通过适应段时驾驶员的心生理变化。结果表明,在公路穿越城镇路段有必要设置适应段,并且适应段的长度对驾驶员的行为和心生理状态有明显的影响,在确保车辆速度差和驾驶员心生理变化参数都在安全阈值范围内的基础上,适应段总长度在1. 000～2. 200 km为宜。     

基于HRV的北方林区冰雪道路驾驶疲劳分析

为提高林区冰雪道路行车安全性,探讨林区冰雪道路驾驶员心理与生理疲劳状态,针对东北林区冰雪道路环境特殊性,通过实驾试验采集驾驶员的心电信号,基于心率变异性(HRV)指标的有效定量评价,结合指标间的灰色关联度分析,研究东北林区冰雪道路环境下驾驶员的心率(HR)、R-R间期标准偏差(SDNN)、低频与高频比值(LF/HF)及相关维数(D2)4个指标值间的变化规律及其随时间的变化规律。结果表明,驾驶员在林区冰雪道路驾驶过程中,HRV指标与HR关联次序为SDNN,D2,LF/HF,驾驶员在林区冰雪道路行车初期驾驶员紧张程度大;连续行车驾驶员精神负荷与体力负荷都会增大,出现疲劳累积效应。     

高原公路线形组合路段驾驶员心率变化特性试验分析

为了掌握驾驶员在高原环境下行车时的心理和生理反应状况,提高高原公路行车安全性,利用生物反馈仪等设备对314国道高原路段上行车的驾驶员进行实地行车检测。在理论分析的基础上,整理分析实测数据,建立驾驶员心率增长率和高原区公路线形组合、海拔之间的关系模型。分析结果表明,驾驶员的心率增长率会随着海拔的升高而增高;上行和下行时,线形组合值的增大均导致驾驶员心率增长率的增加,并且增加的趋势基本保持一致;海拔和线形2因素一起作用时,驾驶员心率变化更显著,海拔越高、线形组合值越大,驾驶员心率增长率越大。     

高速公路小客车驾驶员变道行为研究

为提高高速公路小客车变换车道时的安全性,通过检测小客车的运行速度、驾驶员心理生理反应参数,采用随机序列函数法将驾驶员心率随机变量转变为相关函数,并应用离散的傅里叶变换方法分析驾驶员行车心率的功率谱;研究驾驶员变道行为与速度、交通量和驾驶员心理生理反应的关系,构建高速公路小客车驾驶员变道行为模型,描述驾驶员行车时的心理状态,判断其安全性。研究表明:小客车自由变道和超车变道时,驾驶员瞳孔尺寸小于5.0 mm,心率增长率小于27%,行车安全性较高;争抢变道和强行变道时,驾驶员表现为紧张甚至恐惧,容易发生误操作,安全性较差。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高速公路疲劳驾驶交通事故的控制

针对我国高速公路疲劳驾驶交通事故频发的现状,结合高速公路行车特点,从驾驶员高速行车的生理心理及高速公路行车环境等方面分析高速公路疲劳驾车交通事故原因。根据交通心理学、安全人机学等原理,提出驾驶者自身控制、运输单位内部管理、宣传和舆论、家庭教导、交通部门服务性诱导、交通管理部门的执法和管理等各个方面提出高速公路疲劳驾驶交通事故的控制措施。     

连续长坡路段驾驶员心率与平曲线半径关系研究

为研究公路连续长坡路段驾驶员心率与曲线半径的关系,提高行车安全,选取9名驾驶员进行实际道路试验.用多导生理记录仪采集驾驶员的心率数据,按上、下坡方向将试验路段的每个曲线划分为7个位置,分别对上、下坡方向每个位置驾驶员的心率增长率和曲线半径的关系进行回归分析,建立相应的模型,并对每个位置的模型进行分析,提出合理的曲线半径设置建议.综合上、下坡方向各位置的曲线半径研究结论提出合理的曲线半径取值建议,公路连续长坡路段曲线半径在r≥900 m和200 m≤r≤300 m内取值.     

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.     

动态监控数据驱动的危险货物运输驾驶员风险评估

为合理评估危险货物运输驾驶员驾驶过程中的风险驾驶行为,辨别影响危险货物运输事故风险的显著因素,运用探索性因子分析与Logistic回归相结合的方法,可以避免数据多重共线性对分析结果的影响。首先基于车辆联网联控系统中记录的动态违规预警数据,利用探索性因子分析方法提取危险货物运输驾驶员高风险驾驶行为隐性因子;其次结合驾驶员事故数据,筛选与危险货物运输事故显著相关的高风险驾驶行为;最后通过建立Logistic回归模型预测驾驶员卷入危险货物运输事故的风险。结果表明,驾驶员的风险驾驶行为可归类为碰撞倾向驾驶行为、鲁莽驾驶行为、驾驶分神和驾驶疲劳4种,驾驶员具有不同的驾驶风险倾向,同时碰撞倾向驾驶行为、驾驶分神行为和驾驶疲劳状态指标是影响危险货物运输事故的显著因素,可以建立事故预测模型。研究结果为评估危险货物运输驾驶员风险提供了理论依据。     

考虑声光刺激对人员生理心理扰动的应急疏散研究

为深入研究应急疏散中声光刺激对人员生理和心理扰动的影响,提出从微观方面监测人员疏散过程生理指标变化的方法。运用试验生成系统(E-Prime)软件模拟火灾环境,记录被测人员在无刺激、声刺激、光刺激和声光刺激条件下的应急反应过程,分析人员反应速率及反应倾向性;探究被测人员在各情景下的心率、心电和血压等生理指标变化情况,通过研究这些指标的变动规律,剖析其与被测者心理活动的关系。结果表明,声光刺激对应急疏散下人员反应速率及反应倾向性影响显著,会引起心率、心电图和血压等生理数据波动;还会使人员产生紧张、恐慌情绪,并加重恐慌心理下出现的从众行为。     

基于驾驶操作行为的驾驶员疲劳状态识别模型研究

以驾驶疲劳状态监测为研究对象,介绍现有几种疲劳检测方法及其优缺点,提出把驾驶行为操作和驾驶员生理指标相结合建立疲劳识别模型的思想。通过大量模拟器驾驶实验,建立驾驶操作和驾驶员生理指标之间的关系模型,并运用最小二乘法对数学模型进行了参数识别。利用驾驶员生理指标能较好判别驾驶员状态特性的特点,找出驾驶操作行为和驾驶状态之间的关系。研究结果有助于建立驾驶操作行为和驾驶员疲劳状态之间的关系模型。     

高速公路货车事故成因及货车专用道分析

为减少货车对行车安全的影响,在充分考虑货车行驶理论、交通环境和驾驶员特征的基础上,就载重货车交通对高速公路运营安全的影响进行研究。其结果表明,不同车型之间的运行速度差异、超载、驾驶员不良交通行为及纵向间距不足等是造成货车交通事故的主要原因。通过分析货车事故与交通状况的关系,从工程技术可行性等角度提出了货车专用道的设计方法,以有效执行客货分行,提高高速公路运营安全水平。     

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。