基于瞳孔直徑的道路駕駛員疲勞檢測分析

郭 慧 王 芳

（寧夏大學土木與水利工程學院 寧夏銀川 750021）

1 研究背景

近年來，隨著寧夏地區經濟的增長，寧夏地區的交通發展也比較迅速。但是寧夏地區發生交通事故的情況依然穩居不下。我國2017年部分省市交通事故情況發生比率較高的幾座城市，寧夏也位列其中。

2 試驗方案

本次試驗采用實車在高速公路上進行數據采集來分析研究駕駛員疲勞程度，選取寧夏地區國道110（銀川-青銅峽）作為試驗路段，試驗路段直線段信息統計如，其中本次試驗路段所統計最短直線段為150m，最長直線段為15459m，我國對于長直線段的長度并沒有硬性規定，所以本文參考國外關于直線段的規定：最長直線段不宜超過20v，最短直線段段不宜短于6v，本文所研究的國道110設計車速為80km/h，所以直線段長于1600m即為所研究的長直線段。試驗路段照片及試驗車輛照片。共10名駕駛員參與試驗，駕駛員信息。

3 數據處理

本文在綜合分析駕駛員相關眼動指標之后，決定采用駕駛員瞳孔直徑的變化來研究駕駛員的疲勞特性。因為駕駛員的瞳孔直徑變化具有高敏性，當駕駛員在精神良好的狀態下，瞳孔直徑會放大或者表現出正常狀態，當駕駛員處于精神疲憊期時，瞳孔直徑會縮小以緩解疲勞。

4 結果與分析

此次分析結合已經導出的眼動數據Excel表及試驗中的記錄情況，結合試驗錄像，確定試驗在進入直線段以及駛出直線段的時間和各直線段的起終點，再對照眼動儀采集的瞳孔直徑，確定駕駛員在各直線段的瞳孔直徑變化情況，對于數據采集過程中數據異常的點予以剔除。然后對十位駕駛員的瞳孔直徑進行平均，取平均值來綜合分析，確定直線長度與瞳孔直徑關于行車時間的曲線圖。

4.1 不同直線長度與瞳孔直徑關系分析

如圖1所示，當直線長度小于1000m時，駕駛員的瞳孔直徑隨著時間累積呈現先增大后減小的趨勢，當直線長度大于1000m時，駕駛員瞳孔直徑隨著時間累積呈現先減小后增大的趨勢。充分說明了較短及合理的直線段對駕駛員的刺激較大，使得駕駛員在行車過程中能提高警惕。而當直線段過長時，駕駛員在視覺上感覺不到線形變化時就會放松警惕，使得瞳孔直徑有下降的趨勢。

4.2 時間累積效應下駕駛疲勞與駕駛員瞳孔直徑關系分析

我們知道，駕駛疲勞與時間累積也具有很強相關性。因此，本節主要從駕駛員250min的行車過程中的瞳孔直徑變化來分析駕駛員的疲勞過程。

根據250min行車駕駛員的瞳孔直徑變化與時間的散點圖，建立駕駛員行車過程中瞳孔直徑D與時間t的關系式：D=2×1013t6-1×108t5+3×108t4-3×103t3+0.0001t2-0.0023t+2.8741（t≤250min）。其中瞳孔直徑與時間的相關性系數R2=0.8158，說明相關性較強，具有研究意義。基于瞳孔直徑D與時間t的散點圖中我們可以看出：駕駛員在長時間行車過程中精神狀態經歷“良好-疲勞-疲勞恢復-疲勞”等的彈性變化過程，即駕駛員的疲勞過程經歷了“輕度疲勞-中度疲勞-重度疲勞的過程”，且隨著時間的累積，精神狀態無法恢復到期初。

圖1 不同長度直線段駕駛員瞳孔直徑隨時間變化關系

5 結論

綜上，本文從駕駛員的瞳孔直徑變化出發。首先研究了不同長度直線段上駕駛員的疲勞變化情況。并將其分為兩類，當直線長度小于1000m時，能刺激駕駛員的視覺，使其不宜進入疲勞；當直線長度大于1000m時，由于線形變化較小，使得駕駛員放松警惕進入疲勞。其次分析了駕駛員在250min行車過程中疲勞過程，得出了駕駛員在250min行車過程中經歷了“輕度疲勞-中度疲勞-重度疲勞”的過程，且疲勞的變化符合“疲勞累積-疲勞恢復”[3]的過程。