基于驾驶员生心理特性的高速公路最大直线长度研究

基于驾驶员生心理特性的高速公路最大直线长度研究

马文见张桐逯倩倩

青岛市公安局黄岛分局交通警察大队山东青岛266000

摘要：有学者分析大量事故资料后发现，许多事故表面看来是因为驾驶员失误或粗心大意造成，但深究其原因就会发现事故的发生是由于事故地点周围的道路线形对驾驶员的心生理产生不良影响而造成的。交通工程心理学道路线形设计新理论以用路者的心生理反应特征作为道路线形设计的理论基础，力求设计的线形满足用路者的心生理需求。将线形设计新理论应用到高速公路的建设上，在一定程度上会降低高速公路的安全隐患，改善高速公路的交通安全状况。基于此，本文从驾驶员心生理反应的角度研究高速公路直线问题，力求设计的高速公路最大直线长度符合驾驶员的心生理需求。

关键字：驾驶员生心理特性高速公路直线长度

1驾驶员信息处理与心生理指标

1.1驾驶员信息处理过程

驾驶员在驾驶过程中不断地感知信息、处理信息，正确完成信息处理过程是安全行驶的保证。驾驶员信息处理过程包括获取信息，制定决策，控制车辆，驾驶员通过感觉器官（眼睛，耳朵等）获取道路状况、环境条件、气候条件及车辆自身行驶状况的信息；由传入神经系统传到大脑，大脑经过分析判断，制定决策指令；然后通过传出神经系统将指令传到运动器官（手和脚），运动器官对汽车方向盘、操作杆等操纵装置进行操作，从而使汽车产生运动。操作后汽车的运动信息反馈给驾驶员，与此同时，驾驶员仍接受道路状况等环境的信息，重复以上过程，如此循环，直到完成出行目的，安全完成人、机位置的转移。

1.2注意

驾驶员在驾车过程中不断感知并处理交通信息，前提是注意到信息，当驾驶员注意力不集中时，感知交通信息的能力会下降，甚至可能注意不到信息，这样就可能导致驾驶员采取错误的决策或者来不及采取决策，最终可能引发交通事故。可见，研究驾驶员在驾车过程中的注意十分重要。下面介绍注意的定义、生理机制以及注意的品质。

1.3驾驶员生理指标

驾驶员在高速公路直线段行驶时，单调的环境使驾驶员容易分散注意力，放松警惕，久而产生疲倦感。某些生理指标可以表征驾驶员注意力和警惕性水平的变化。在注意力和警惕性研究的早期阶段，眨眼频率、皮肤阻抗、体温以及血压等生理指标被用来表征注意力和警惕性水平。随着脑科学的发展，人们发现脑电（EEG）与警惕性密切相关，脑电相对于其它生理指标而言，能更直接地反映大脑本身的活动。注意与自主神经系统活动有关，心率变异能反映自主神经系统的活性，因此心率变异也能反映注意力与警惕性水平的变化。西安电子科技大学发明了一种通过计算心率变异来分析注意力集中程度的装置，这也说明心率变异可以表征注意力水平。研究发现当操作者将注意集中到某个运动任务上，心率变异将下降，而且随着任务处理难度的增大，心率变异将趋于消失[72]。当注意力及警惕性下降时，血压会下降，心率和呼吸次数均减少，心率变异会增大，皮肤阻抗会升高[73]。

2实驾实验

2.1实验目的及思路

根据交通工程心理学相关知识和高速公路直线段的特点可知，驾驶员在高速公路直线段上行驶时容易分散注意力，放松警惕。本实验的目的在于运用医学和数学知识验证上述关于长直线的观点。根据医学知识可知，心率变异可以反应驾驶员的注意力集中程度。研究发现当操作者将注意集中到某个运动任务上，则心率变异将下降，而且随着任务处理难度增大，心率变异将趋于消失。可见注意力越集中，心率变异越小；注意力越分散，心率变异越大。

本实验的研究思路是先分析驾驶员在高速公路直线段上心率变异大小，进而分析其注意力集中程度。但单独分析驾驶员在直线段的心率变异没有可比性，因此同时分析其在一般段的心率变异，以期二者作对比来说明驾驶员在直线段的心率变异大小，进而说明驾驶员在高速公路直线段上的注意力集中程度。

2.2实验流程

实验前做以下准备工作：⑴规定驾驶员在实验前24小时不得饮酒、药物、刺激性的饮料；实验前1小时，不得抽烟。⑵笔记本充好电。⑶实验车内所有人员关掉手机。⑷驾驶员贴电极处涂抹酒精，贴好电极片，连接导线。⑸驾驶员开车到研究路段起点处，调整到规定车速。⑹实验车内，除驾驶员外，需三名实验人员。一名负责多通道生理信号采集仪，同时负责记录实验车经过实验路段和对照路段分界23桩号K95+678.480的时间，超车，错车及其它事件，并在生理采集仪上标记；一名负责记录线形变化情况，并记下车辆行驶到线形变化处的时刻；一名负责记录速度的微小变化，并记下速度变化的时刻。⑺为了保证多通道生理信号采集仪、2块秒表时间的一致性，待驾驶员的心电及眼电信号波形调好后，三人同时启动所负责的仪器。

实验时，驾驶员以规定速度（80km/h和110km/h）通过实验路段和对照路段，用RM6240B多通道生理采集仪采集驾驶员的心电和眼电信号。实验开始前测量驾驶员的静止心率5min。实验分为两步完成。实验起点在桩号K100+952.438。首先，驾驶员以设计车速80km/h通过实验路段和对照路段，到达桩号K90+402，停车转头后回到起点K100+952.438。其次，驾驶员以110km/h的速度通过实验路段和对照路段。

结论

分析实驾实验数据后得出驾驶员在直线段的心率变异大于其在一般段的心率变异，结合心率变异和注意力的关系，验证了交通工程心理学提出的驾驶员在高速公路直线段容易分散注意力和放松警惕性的观点。

本文仅用心电信号和眼电信号来研究驾驶员在高速公路上行驶时的心生理反应和最大直线长度，未考虑其它生理指标，在以后研究中，可以综合考虑使用更多生理指标来研究符合驾驶员心生理需求的高速公路最大直线长度。

参考文献:

1刘小明,任福田.论道路交通安全[M].北京:人民交通出版社,2001:7

2运伟国.长平直线路段汽车行车安全研究[D].西安:长安大学硕士学位论文,2008

3郭忠印,方守恩.道路安全工程[M].人民交通出版社,2003:18-19