驾驶中拨打手机对驾驶人脑力负荷及驾驶行为的-交通运输工程学报

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驾驶中拨打手机对驾驶人脑力负荷及驾驶行为的

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引言

我国道路事故分析表明因驾驶人观察不足、判断失误、操作不当等因素造成的交通事故占到事故总量的90%以上。观察不足会造成驾驶人不能够及时获取必要信息,进而会影响到后续的决策及车辆操控行为,增加事故风险。造成驾驶人观察不足的因素很多,驾驶过程打手机就是其中一类重要因素。认知心理学理论认为,人在完成一项心理作业时,他们的认知资源是有一定限度的,这种限度使人们必须把有限的资源有控制地分配到不同的活动的不同的地方去[1]。在驾驶过程中拨打手机必然会造成认知资源耗费和脑力负荷的增加,这必然使得驾驶人对交通环境信息的处理能力下降,进而会影响到驾驶行为及安全性。美国国家安全委员会2009年的最新研究报告指出:美国每年由于驾驶中使用手机通话直接或间接导致的交通事故占到了所有事故的6%,约636 000起,导致330 000人受伤,12 000重伤,2 600人死亡;同时,研究结果还指出驾驶中使用手机时发生受伤交通事故的概率是不使用手机的4倍[2]。国外对打手机对驾驶行为地影响开展了大量研究:以色列Bar Ilan大学的 Tova Rosenbloom研究了手机通话对驾驶人的车头间距保持以及车速分布的变化特性[3];美国Michael 等人通过驾驶模拟器研究了不同通话难度对驾驶行为的影响[4]。瑞典道路与运输研究所、新西兰Roland Matthew s等研究了驾驶人在不同交通环境下,手持手机通话、免提通话以及不进行通话3种状态的驾驶行为表现[5-8]。加拿大的Jeff K.Caird等人分析了驾驶人拨打手机时反应时间,车辆横向位置,车头间距以及车速等指标的变化规律[9]。国内在拨打手机对驾驶行为的影响研究尚处于起步阶段,一些必要的分析设备、方法相对缺乏。本文借鉴已有研究内容及方法,确定将拨打手机对驾驶人信息获取能力及驾驶行为所造成的影响作为分析重点,基于驾驶模拟实验平台对不同交通场景下正常驾驶与拨打手机2类情形下的驾驶人心率变异性各项指标进行了全程监测,通过一系列客观指标分析了拨打手机造成的脑力负荷变化、信息获取能力及驾驶行为造成的影响。一方面希望能够找到一种合理可行的驾驶人信息获取能力及驾驶行为的标准评估方法;另一方面,希望能通过实验分析得出一些有价值的结论。

研究方法

1.1 实验思路

要求每名受试驾驶人先后在驾驶模拟器上完成“高速公路正常驾驶”、“高速公路拨打手机驾驶”、“城市道路正常驾驶”、“城市道路拨打手机驾驶”4组试验。每组实验约15 min,结束后请驾驶人休息10 min再进行后续实验,以减少驾驶人疲劳对各项测试指标造成的影响。实验结束后采用问卷调查的方式就拨打手机对驾驶造成影响的方面及影响程度进行统计。

1.2 实验样本

实验样本为3名驾龄小于 3 a的男性驾驶人,年龄在25～35岁之间;身体健康状况良好,无心脏病或神经系统疾病;实验前1 d睡眠充足,无饮酒或服用药物的情况。

1.3 实验设备

三菱DS6000C型驾驶模拟器,利用该模拟器提供的高速公路驾驶、城市道路驾驶场景作为本次实验的场景。其中,高速公路驾驶任务相对简单,所需处理的信息量相对较小;城市道路驾驶任务中共有16处危险场景需要处理,需要驾驶人获取更多的信息、面临更多的决策和操控任务;②摄像机,用于记录实验过程中的车辆运行速度及驾驶人的操控行为;③KF2型多参数生理信息采集仪,用于全程监测驾驶人心率变异性各项指标,用作驾驶人脑力负荷定量评估依据。

1.4 谈话内容设计

为确保驾驶人信息处理强度,本次实验设计了3类问题:①简单问题——此类问题难度低,一般无需思考,如“驾驶人生日、家庭住址、手机号码”等;②想象类问题——此类问题需要驾驶人发挥想象,对认知资源消耗较大,如“某房间有几扇门、有几盏灯”等;③数学计算问题——按照由易至难分别为加法、乘法及简单的方程计算问题;④短时记忆题——此类题将消耗驾驶人的短时记忆资源,如“要求驾驶人记忆手机号码并重复”。关于各类问题的具体内容,本文不作展开。特别地,在实验组织中各组题目难度应尽可能一致并避免重复,以减少因问题本身因素对脑力负荷影响分析造成的干扰。

1.5 心率变异性指标分析内容

分析心率变异性时,拟分选取 LF、HF、LFNU、HFNU、LF/HF、TP等频域指标进行分析,其中LFNU、HFNU是指标作标准化处理值。低频值LF可用于表征交感神经的兴奋程度,高频值HF则表征迷走神经的兴奋程度,LF/HF反映交感神经与迷走神经张力平衡程度[10-11]。根据测量结果,采用对比分析方法确定拨打手机对实验的影响是否显著。

文章来源：《交通运输工程学报》网址: http://www.jtysgcxb.cn/qikandaodu/2020/1017/398.html