道路環境單調性對駕駛疲勞的影響機理研究

蔣晶波 張桐 張寧

摘 要：在駕駛疲勞的外部致因中，道路環境單調性是最重要的組成部分。道路環境單調性對駕駛疲勞的影響研究由來已久。一般都是通過模擬實驗方法對比分析在環境正常和環境單調情況下駕駛操作的變化情況，研究發現在單調性環境中駕駛員駕駛操作能力下降更快，駕駛疲勞狀態更容易出現。

關鍵詞：道路環境；單調性；駕駛疲勞

1駕駛疲勞與道路環境單調性

1.1駕駛疲勞定義

從國內外研究現狀可知，目前駕駛疲勞的定義還沒有統一的定論，每個研究者都有自己一些獨到的見解。但通過分析，我們發現以往對駕駛疲勞的定義具有一些共同的內涵，即生理、心理失調導致駕駛機能的下降。這里，結合本人對該駕駛疲勞問題的理解，提出如下的定義：長時間駕駛引起的駕駛員生、心理機能失調而導致的駕駛操作能力下降、駕駛績效降低的狀態。因此，駕駛疲勞評價備選指標可以從駕駛員內在因素（生理、心理指標）和外在表現（駕駛操作、駕駛績效指標）中篩選。

1.2道路環境單調性定義

道路環境中沒有刺激或刺激變化在一個可預測的范圍內則認為該道路環境是單調的。該定義包含兩個概念，一是道路環境的界定，這里是指系列式景觀，即駕駛過程中駕駛員感知的連續變換景觀，一般是在駕駛員正前方位置的左右20。范圍內。

二是刺激的概念。刺激是指引起的人體組織細胞、器官和機體發生反應的內外環境變化。這里所說的刺激是指在駕駛過程中，引起駕駛員生心理反應的外界環境變化。

對于道路環境單調性研究來說，最關鍵的問題是如何判定道路環境中的刺激點，即刺激點的位置。根據刺激的定義可知，當被認定為一個刺激必然會是道路環境中的較大改變，因此如果采用有效的手段把較大的環境改變提取出來，則刺激點的位置就能確定，而 MPEG 壓縮技術為解決這一問題提供了可能。

1.3道路環境單調性對駕駛疲勞影響機理

在駕駛過程中，駕駛操控能力、駕駛員狀態和道路環境三者相互作用，共同影響駕駛的質量。特別指出這里的駕駛員狀態是指駕駛過程中的狀態，而不考慮駕駛之前。不同的道路環境會對駕駛員狀態產生影響，當道路環境單調時，駕駛員由于負荷不足，從外界環境中不能獲取足夠的有效信息，很快進入疲勞狀態，導致駕駛操控能力降低；相反，如果道路環境過于復雜，外界環境信息超出駕駛員能夠處理的范圍，駕駛員會處于負荷過載狀態，同樣會加快進入疲勞狀態，引起駕駛操控能力下降。

為了保證駕駛操控能力在一個合理的區間內，在其它因素不變的情況下，要求駕駛員的狀態要維持在合理的水平，這就對道路環境提出了要求。從駕駛疲勞生成角度來說，評價道路環境好壞的依據是刺激設置是否合理，合理刺激的設置可以延緩駕駛疲勞的生成。這里引入 Angelique 等人對外部刺激的定義，外部刺激可以用質量和數量兩個維度來表示。為了分析的方便，這里提出采用刺激密度作為外部刺激的衡量指標，刺激密度是指道路環境中單位長度上刺激點的個數。該定義包含了外部刺激的質量和數量兩個維度的信息。這里刺激點是指能夠對駕駛員產生生心理改變的道路環境變化，這體現了刺激的質量維度信息；而刺激點的個數則體現了刺激的數量維度信息。

道路環境單調性對駕駛疲勞的影響過程可以采用示意圖 2-2 來表征。當刺激密度過小時，駕駛員不能獲得足夠的外界刺激，導致駕駛警覺性降低，過快地進入疲勞狀態；相反，當刺激密度過大時，由于駕駛員會逐漸適應頻繁的外界刺激，刺激的敏銳度不斷降低，所以當外界刺激過大時，駕駛員因適應外界刺激的變化也會較快地進入疲勞狀態。因此，外界刺激應該有一個合理的范圍，在該范圍內外界環境對駕駛疲勞的影響是最小的，該范圍稱為最佳范圍。這與U 型模型理論解釋是一致的。

2實驗系統分析

停車費是指向停車場提供的產品或服務的受益人收取的費用。在這篇文章中，這里提到的費用涉及的不僅僅是所涉及的費用。到了市場的行為，它還包括需求管理，這意味著停車不僅用于經營市場上的停車設施，而且是面向非市場的、非經營性的停車設施。所以停車費是必要的，也是可行的。

2.1實驗設備

駕駛模擬最早出現在航空駕駛訓練中，隨著計算機成像技術和運算能力的發展，其逐漸應用在汽車訓練中。美國在 20 世紀 70 年代就有 500 多所汽車駕駛學校裝備了汽車駕駛模擬艙。目前，駕駛模擬艙已經廣泛應用于車輛工程、交通土建工程、人因工程等領域。模擬艙主要有三種，分別是簡單的駕駛模擬器、真車模擬艙和支桿式模擬艙。

駕駛模擬艙能夠非常逼真的模擬道路場景，由于在真實道路上研究駕駛行為是危險、昂貴的，而且實驗結果不具有重復性，特別是復雜環境因素條件下實驗，模擬艙能夠體現強大的優勢。模擬艙能夠實時記錄駕駛員的駕駛操作（如：加減速、油門、剎車、轉向），以及實驗車的運行狀況（如速度、位置等）和左前方、右前方、左后方、右后方四個位置上車輛的運行狀況。同時模擬艙能夠把實驗數據輸出成*.txt 文件，方便用戶進一步處理和分析數據。

2.2實驗平臺

道路交通系統是一個人、車、路和環境構成的復雜系統，四者之間相互協調，缺一不可。駕駛模擬艙是把實際的道路交通系統在實驗室內真實地模擬再現，為了更科學分析研究道路交通系統，實驗平臺需要能夠對道路交通系統中人、車、路和環境四個部分建模和數據采集，滿足與微觀駕駛行為及駕駛員特性相關的研究要求。

針對研究過程中對實際道路系統中各組成部分的需求，實驗平臺共有兩大功能，對環境和道路模塊進行建模和對人、車模塊的指標檢測。具體建模和檢測內容如下：

環境建模：道路景觀、交通設施；

道路建模：設計參數、位置坐標；

人（主要是駕駛人）檢測：主觀問卷、面部特征以及生理特征（包括：腦

電、心電和眼電）；

車輛檢測：車輛位置、操作行為（包括：方向盤轉向、油門、剎車、換檔等）。

結論

總結了以往諸多的駕駛疲勞定義以及形成機理理論，提出雖然駕駛疲勞的定義和形成機理沒有達到共識，但駕駛疲勞外在表現往往比較一致，這為駕駛疲勞檢測技術的開發提供了依據。系統總結了駕駛疲勞的致因分析，認為以往對駕駛疲勞研究往往集中在內在因素方面，而對外部因素的研究還不夠深入。同時詳細闡述了外部因素是駕駛疲勞形成的主要因素之一。

參考文獻：

[1] 任福田等.交通工程心理學[M].北京：北京工業大學出版社，1993：204-205

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[4] 王猛.營運駕駛員駕駛疲勞研究[D].交通部公路科學研究院，2006

（作者單位：山東省濱州市公安局交通警察支隊）