山區(qū)高速公路橋隧群對軍車駕駛員反應特性的影響

閆 彬，施紅星，黎才武，魏建秋

(1.蚌埠汽車士官學校 司訓勤務系，安徽 蚌埠233011;2.蚌埠汽車士官學校 運輸勤務系，安徽 蚌埠233011)

山區(qū)高速公路橋隧群路段結(jié)合了橋梁、道路和隧道3 種構造物形式，交通環(huán)境復雜，是交通事故的主要空間分布點。發(fā)生在橋隧群路段的道路交通事故多為群死群傷特大事故，致死率高。因此，山區(qū)高速公路橋隧群行車安全研究是當前交通安全領域一項重大課題。

山區(qū)高速公路橋隧群復雜的交通環(huán)境對軍車駕駛員的反應特性產(chǎn)生很大影響。關于駕駛員反應特性方面，國外對反應時間的研究歷史較長，程度也較深入［1］。國內(nèi)進行了沙漠地區(qū)反應特性［2］、不同時段復雜反應實驗［3］、新駕駛員反應特性［4］和惡劣環(huán)境下駕駛員反應特性［5］等方面的研究，但現(xiàn)場檢測研究少。由于橋隧群路段現(xiàn)場檢測風險大，需要協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)多，大多研究還沿襲傳統(tǒng)的安全理論，通過建立定量模型進行分析研究，有些模型參數(shù)在實際系統(tǒng)中是難以實現(xiàn)和量化的，不可能達到完全定量化所要求的精度和水平。

本文以駕駛適性理論為基礎，采用駕駛適應性檢測儀器，通過現(xiàn)場測試、數(shù)據(jù)分析，揭示山區(qū)高速公路橋隧群交通環(huán)境下軍車駕駛員反應特性的變化和影響因素間的相關性，為山區(qū)高速公路橋隧群路段軍隊車輛安全運輸管理提供理論依據(jù)，以便進一步拓展不同交通環(huán)境下軍車駕駛員安全駕駛行為的研究范圍。

1 橋隧群的內(nèi)涵

橋隧群由橋梁、隧道和連接路段組成，橋梁和隧道是主體。橋隧連接路段的長度是影響行車安全重要因素，長度越短，行車環(huán)境越復雜，橋梁與隧道的相互影響越大。在高速公路實際的設計和建設過程中，有的橋隧群連接路段幾乎不存在，橋臺和隧道洞口直接連在一起，或通過很小的施工縫連接在一起。依據(jù)橋臺與相鄰隧道洞門連接情況，橋隧群路段一般可分為整體型、緊靠型和連接型3 種［6-7］。橋隧群路段3 種連接形式對行車舒適性和安全性均具有一定的影響，其中，橋隧緊靠型和連接型的影響較大。對駕駛員行車過程中的視覺特性影響方面，整體型和緊靠型的影響較大。橋隧群行車系統(tǒng)是由駕駛員、車輛、道路、環(huán)境及管理等有機構成的耦合系統(tǒng)。橋隧群行車安全是指車輛在橋隧群路段運行過程中，能夠保證人、車、物不受傷害或損失的一種狀態(tài)，或者是在人們可以接受的、一定的安全標準下的一種客觀保障條件。

2 試驗方案設計

(1)研究對象。某部160 名軍車駕駛員，均為男性，年齡為20 ～35 歲，長期行車途經(jīng)山區(qū)高速公路橋隧群路段，從事軍車駕駛駕齡至少在2 a 以上。

(2)試驗道路。為“銅湯高速—安徽段”，沿線有10 組橋隧，橋隧限速80 km/h。檢測工作在山岔段高速出口進行。

(3)試驗儀器。選用三聯(lián)(上海)集團生產(chǎn)的駕駛適應性檢測設備，包括復雜反應判斷檢測儀和操縱機能測試儀(見表1)［8-9］。

表1 山區(qū)高速公路橋隧群路段軍車駕駛員檢測儀器及功能

(4)數(shù)據(jù)處理方法。一是剔除不完整樣本數(shù) 據(jù)和異常樣本數(shù)據(jù)(注:160 名軍車駕駛員是經(jīng)過篩選后的樣本數(shù)據(jù));二是利用SPSS19.0 統(tǒng)計分析軟件進行F檢驗和t檢驗分析，其中，F(xiàn)檢驗單因素方差分析，檢驗由單一因素影響的多組樣本均值差異，t檢驗分析樣本均值之間差異是否顯著和比較大小;三是灰色關聯(lián)分析，尋求影響因素之間的相關性規(guī)律。

3 軍車駕駛員反應特性

3.1 總體分析

利用SPSS19. 0 統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理分析，結(jié)果見表2。

表2 軍車駕駛員復雜反應、操縱機能檢測結(jié)果

參照GB18463—2001《機動車駕駛員身體條件及其測評要求》［8］、JI/442—2001《職業(yè)汽車駕駛員適宜性檢測評價方法》［9］和文獻［10］對檢測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果見表3。

表3 山區(qū)高速公路橋隧群軍車駕駛員各項檢測指標結(jié)果對比

可以看出復雜反應時間小于普通駕駛員，錯誤次數(shù)和操縱機能大于普通駕駛員。這時因為:一是洞口內(nèi)外光線的明暗變化帶來的視力適應過程等因素會帶來駕駛操作的不穩(wěn)定性;二是軍車駕駛員在橋隧路段行車時的潛在恐懼感而帶來操縱的失誤;三是行車過程中可以參照的物體減少，隨著駕駛時間的增加，駕駛員可以獲得的信息在減少，此時容易引起注意力分散，判斷能力和反應能力下降。

3.2 復雜反應、操縱機能與年齡的關系

利用SPSS19. 0 對測量數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計分析、F檢驗和t檢驗發(fā)現(xiàn)，不同年齡的被測試者軍車駕駛員復雜反應時間和誤反應次數(shù)存在一定差異，軍車駕駛員的復雜反應時間和誤反應次數(shù)在25 歲以下年齡組中變化不大，26 ～30 歲年齡組和31 ～35 歲年齡組的被測試軍車駕駛員的復雜反應時間和誤反應次數(shù)明顯高于25 歲以下年齡組。31 ～35 歲年齡組的軍車駕駛員誤反應次數(shù)最高，35 歲以上年齡組的軍車駕駛員復雜反應時間明顯上升，可能是由于年齡的增長，身體機能衰退所致。操縱機能隨著年齡的增加而增加，在31 ～35歲較穩(wěn)定，35 歲以后明顯增加(見表4)。

表4 不同年齡段軍車駕駛員的復雜反應、操縱機能誤差值比較

3.3 復雜反應、操縱機能與駕齡的關系

利用SPSS19.0 對測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、F檢驗和t檢驗發(fā)現(xiàn)，駕齡小于5 a 的復雜反應和操縱機能準確率較6 ～10 a 駕齡段的軍車駕駛員高，11 ～15 a 駕齡的復雜反應和操縱機能準確率最高，駕齡在20 a 以上有明顯下降的趨勢(見表5)。

表5 不同駕齡軍車駕駛員的復雜反應、操縱機能誤差值比較

3.4 復雜反應、操縱機能與連續(xù)行車時間的關系

利用SPSS19. 0 對測量數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計分析、F檢驗和t檢驗發(fā)現(xiàn)，隨著行車時間的增加，被測軍車駕駛員的復雜反應和操縱機能明顯下降。在高速公路橋隧群連續(xù)駕車6 h 以內(nèi)，軍車駕駛員速度復雜反應和操縱機能準確性較高，而駕車時間在7 h 以上的軍車駕駛員，準確性緩慢下降，超過12 h 準確性大大降低(見表6)。

表6 不同連續(xù)行車時間軍車駕駛員的復雜反應、操縱機能誤差值比較

3.5 復雜反應、操縱機能與車速的關系

利用SPSS19. 0 統(tǒng)計分析軟件對測量數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計分析、F檢驗和t檢驗發(fā)現(xiàn)，隨著車速的增加，被測軍車駕駛員的復雜反應和操縱機能明顯下降。在高速公路橋隧群，車速在60 ～80 km/h 以內(nèi)，軍車駕駛員復雜反應和操縱機能準確性較高;而車速在80 km/h 以上時，其軍車駕駛員的準確性明顯下降;車速超過120 km/h，準確性大大降低(見表7)。復雜反應的增長是先迅速后緩慢，主要是由于交通環(huán)境造成的負面情緒對復雜反應影響較大，而生理機能的下降對操縱機能影響較大。

表7 不同車速軍車駕駛員的復雜反應、操縱機能誤差值比較

4 反應特性影響因素相關性分析

高速公路橋隧群軍車駕駛員心理行為特性受到年齡、駕齡、駕車時間以及車速等因素的影響，這些因素具有模糊性、隨機性，呈現(xiàn)出灰色特征，是一個復雜、信息不完備、不確切的灰色系統(tǒng)［11-12］。所以，擬用灰色系統(tǒng)理論的關聯(lián)分析法分析高速公路橋隧群軍車駕駛員反應特性影響因素，以期準確找出主要原因。

4.1 灰色關聯(lián)分析

(1)原始數(shù)據(jù)預處理。各指標原始數(shù)據(jù)量綱不同，數(shù)量級差也懸殊，在進行灰色關聯(lián)分析時，一般先應選用合適的方法對原始數(shù)據(jù)進行預處理。

(2)確定比較數(shù)列和參考序列。選取靜視力、動視力以及動視力相對靜視力降幅為參考序列:{Y1，Y2，Y3}。選取年齡、駕齡、駕車時間以及車速為比較序列:{X1，X2，X3，X4}。

(3)求關聯(lián)系數(shù)。關聯(lián)程度實質(zhì)上是曲線間幾何形狀的差別程度。因此曲線間差值大小，可作為關聯(lián)程度的衡量尺度，即

式中:|yi(k)-xi(k)|為差序列;ξ∈［0，1］，ξ 越小分辨力越大，一般取0.5。

(4)求關聯(lián)度。根據(jù)灰關聯(lián)系數(shù)，可以得到灰色關聯(lián)度

(5)排關聯(lián)序。因素間的關聯(lián)程度，主要是用關聯(lián)度的大小次序描述，反映了對于參考序列來說各比較序列的“主次”“優(yōu)劣”關系。

4.2 灰色關聯(lián)計算結(jié)果分析

采用配套建模軟件V2.1［3］對檢測樣本數(shù)據(jù)進行計算，得到灰關聯(lián)矩陣(見表8)。

表8 高速公路橋隧群軍車駕駛員反應特性影響因素灰關聯(lián)度

可以看出，影響軍車駕駛員反應時間的因素由大到小分別為車速、駕車時間、駕齡和年齡。其中，駕駛時間對軍車駕駛員的反應錯誤次數(shù)和處置判斷錯誤次數(shù)影響很大。比較各相關因素可以得出，軍車駕駛員的疲勞程度和車速對軍車駕駛員的反應和判斷能力有著直接的影響。其中，駕駛時間對橋隧群路段軍車駕駛員的反應和判斷特性的總體影響程度大于其他幾項因素;且軍車駕駛員在橋隧群交通環(huán)境下行車出現(xiàn)反應時間相對縮短，選擇反應和操縱機能錯誤次數(shù)增多的現(xiàn)象與車速的影響是密切相關的。

5 結(jié) 語

軍車駕駛員的反應特性與生理機能有關，又與軍車駕駛員的知識、經(jīng)驗等密切聯(lián)系，是一個比較復雜的心理過程。山區(qū)高速公路橋隧群環(huán)境復雜，影響因素眾多，軍車駕駛員反應功能低下或存在缺陷，就不能及時對交通信息作出及時準確反應，極易導致交通事故。加強軍車駕駛員反應特性研究，是山區(qū)高速公路橋隧群軍事交通運輸安全的重要研究內(nèi)容。

［1］ Louis Tijerina. Key Human Factors Research Needs in Intelligent Vehicle — Highway System Crash Avoidance［M］.Washington D.C.:Transportation Research Record 1485，1995.

［2］ 艾力.斯木吐拉，李鑫，馬曉松.駕駛員反應特性在沙漠環(huán)境中的表現(xiàn)［J］.安全與環(huán)境學報，2008，8(4):143-147.

［3］ 段靚瑜，馮舒，江朝暉，等.不同時段下駕駛員復雜反應實驗研究［J］.人類工效學，2007，13(3):35-37，40.

［4］ 張開冉，李國芳.新駕駛員反應特性分析［J］.中國安全科學學報，2008，18(8):115-118.

［5］ 徐濟宣，吳紀生. 惡劣環(huán)境對駕駛員反應時間的影響研究［J］.交通標準化，2009，(23):103-106.

［6］ 曹校勇，張武祥，劉楊，等. 公路橋梁伸入隧道方案探討［J］.現(xiàn)代隧道技術，2010，47(2):33-36.

［7］ 王飛.山區(qū)高速公路橋隧相連技術的研究與應用［J］. 交通標準，2008，(184):124-126.

［8］ GB/18463 2001 機動車駕駛員身體條件及其測評要求［S］.

［9］ JI/442-2001 職業(yè)汽車駕駛員適宜性檢測評價方法［S］.

［10］ 石臣鵬. 低駕齡機動車駕駛員駕駛適宜性試驗分析［J］.中國安全科學學報，2013，23(2):20-26.

［11］ SHI Hongxing，LIU Sifeng，F(xiàn)ANG Zhigeng. The Model of Grey Periodic Incidence and Their Rehabilitation［J］.Chinese Journal of Management Science，2008，16(3):131-136.

［12］ 閆彬，陳紅，魏建秋.駕駛員感知特性對隧道群交通安全的影響［J］.中國安全科學學報，2011，21(11):16-21.

［13］ 劉思峰.灰色系統(tǒng)理論及其應用［M］.3 版.北京:科學出版社，2004.