驾驶中拨打手机对驾驶人脑力负荷及驾驶行为的影响分析

基于驾驶模拟实验平台,选择高速公路、城市道路2种交通环境,对3名低龄驾驶人正常驾驶与拨打手机驾驶情况下的脑力负荷及驾驶行为表征指标进行了全程监测。每组实验时间约为15min。其中,脑力负荷评估采用心率变异性相关指标,驾驶行为表征采用后视镜使用、转向灯使用、档位变换及速度变化等指标。实验结果表明,相比于正常状态驾驶中拨打手机时心率变异性指标,出现了驾驶人LFNU指标增大、HFNU指标减小、LF/HF比值明显增大、TP增大的现象,规律明显。在排除驾驶疲劳对心电指标产生影响的可能后,可初步判定出现以上现象的原因是拨打手机引起了驾驶人脑力负荷的大幅增加。在驾驶人认知资源有限的情况下,脑力负荷的增大造成了驾驶人在信息获取、转向灯使用、档位变换和车速保持等方面的能力有不同程度的下降。综上所述,驾驶中拨打手机使得驾驶人脑力负荷大幅增加,进而对驾驶行为产生了诸多负面影响,给交通安全带来了隐患。因此,建议相关部门在法律、法规中对驾驶中拨打手机的行为加以限制,以减少交通事故风险。     

风险情境下老年驾驶人行为特性研究

为研究风险情境下老年驾驶人与中青年驾驶人行为特性的差异,并确定老年驾驶人的眼动、心理生理、驾驶操作及风险感知等各类行为特性的衰退情况;选取19位老年驾驶人和19位中青年驾驶人作为试验对象,应用眼动仪、生理仪及驾驶模拟平台开展驾驶模拟试验;采集5种风险场景下2组驾驶人的眼动、心理、生理、操作行为与车辆运行数据;对比分析2组驾驶人的注视及扫视等眼动行为特性、心率变异及皮电等心理生理行为特性、制动及转向等操作行为特性、风险反应及敏感度等风险感知行为特性。试验结果表明：2组驾驶人的各类行为特性均随风险等级的增加呈现一定的规律性变化,随着风险等级的增加,2组驾驶人的注视持续时间、皮电均值及增长率、心率增长率和风险敏感度亦随之增加,而扫视、心率变异指标SDNN、制动时间及风险反应时间等指标随风险等级的增加而下降;上述指标的规律性变化说明驾驶人对风险的关注度和敏感度随着风险自身危险性的上升而不断增加,进而做出的反应也就越早,同时伴随着心理紧张程度增加,需要付出的努力也越大,与年龄的高低无关;另一方面,老年驾驶人的各类行为特性出现明显的衰退且与中青年驾驶人存在显著差异,其中老年驾驶人的注视持续时间、扫视幅度、扫视速度等眼动指标分别衰退了37.83%、27.58%、23.80%,皮电均值、心率增长率和SDNN心理生理指标分别衰退了57.67%、20.08%和29.14%,转向熵、车速控制和制动反应时间操作行为指标分别衰退了32.81%、20.34%和49.48%,风险敏感度、判断阈值和风险反应时间风险感知指标分别衰退了13.70%、8.66%和31.80%。通过对风险情境下老年驾驶人的各类行为特性进行详细分析,确定了老年驾驶人各类行为的衰退情况,对老年驾驶人行为特性的研究具有一定借鉴意义。     

基于生理信号的多任务下驾驶员认知负荷的评定

为探索驾驶员精神状态与生理信号之间的关系,建立基于生理信号的认知负荷评价方法,在驾驶模拟器中设置了驾驶任务和语音交互任务这一典型的双任务模拟驾驶工况,记录实验过程中驾驶员的主观评分及心电、皮电和呼吸等生理信号,并运用统计方法分析生理参数在整个实验过程中的动态变化规律。结果表明,相对于单一驾驶任务,双任务工况下驾驶员感受的主观压力随着任务难度的增加而上升;心率变异性功率谱密度、皮电水平和呼吸频率等生理指标与驾驶员的认知状态具有较强的关联性,因而可以有效区分不同认知负荷的两种状态。     

基于多维信息特征分析的驾驶人认知负荷研究

准确评估驾驶人认知负荷水平，对于深入研究驾驶人行为特性，改善驾驶安全性具有重要意义。现有的驾驶人认知负荷分类方法，大多基于心电、脑电等生理信息和车辆信息，由于特征选择上的单一性，导致驾驶人认知负荷分类模型的分类精度不高。设计基于跟驰场景的不同认知负荷N-back次任务试验，通过采集受试者的生理信号和车辆信号，结合NASA_TLX主观评分和机器学习算法，提出了基于多维信息特征融合的驾驶人认知负荷分类方法。研究表明：基于生理信息和车辆信息的多维信息特征认知负荷分类方法，其精度显著高于传统的基于生理信息的认知负荷分类方法，以多维信息特征为输入，随机森林法以其稳定性好、抗过拟合能力强的特点，表现出优异的分类效果，相比神经网络和支持向量机，具有最高的平均分类精度。     

基于超效率数据包络分析的重型车驾驶人驾驶安全绩效评价方法

为解决网联环境下重型车驾驶人驾驶安全绩效评价在指标多样性、模型可靠性、评价完整性和结果可溯性等方面的问题，提出一种基于超效率数据包络分析的重型车驾驶人驾驶安全绩效评价框架，包括驾驶行为指标提取方法、包含零值的超效率数据包络分析方法和基于效率前沿分析的驾驶安全绩效提升方案。基于网联环境下重型车自然驾驶数据特征，提取6个行程级的危险驾驶行为指标作为模型输入项，包括：表征激进驾驶的超速行为、急加速行为和急减速行为；表征分心驾驶和疲劳驾驶的打哈欠行为、使用手机行为和吸烟行为。表征驾驶风险暴露因素的行驶时间和行驶里程作为模型输出项。将每个驾驶人视为独立的决策单元，构建3种驾驶绩效评价模型，分别从激进驾驶、分心和疲劳驾驶以及综合驾驶风险3个维度对驾驶绩效进行评价。进一步利用效率前沿分析准确识别低绩效驾驶人，并量化其达到最佳驾驶绩效所需提升的驾驶行为指标。将该框架应用于南京某重型车车队的34名驾驶人，使用连续3个月的网联数据开展驾驶绩效评价。结果表明：该框架能够准确计算驾驶绩效得分，不同驾驶绩效等级驾驶人之间的驾驶行为特征存在显著差异，超速行为和打哈欠行为是影响驾驶绩效评价结果的关键因素，针对低绩效...     

基于交通标志信息量的驾驶负荷加载有效性研究

过高的驾驶负荷是导致驾驶绩效受损和交通事故的重要原因,因此驾驶行为和交通安全研究中需要采用适当的负荷加载形式;通过试验分析不同信息量的交通标志对驾驶人认知负荷的影响规律,验证交通标志信息量对负荷加载的有效性。基于不同信息量的交通标志,对驾驶人的驾驶负荷进行试验验证。招募44名被试在静态控制环境下进行交通标志认知试验,采用信息理论对交通标志信息量进行量化计算,用不同信息量的交通标志进行认知负荷加载,采集被试对每个标志的主观负荷评价及反应时间。试验结果表明：主观驾驶负荷与交通标志信息量有高度相关性,反应时间随着信息等级的增加而增加;而驾驶人性别和驾驶经验对交通标志视认反应时间和主观驾驶负荷量化没有显著影响,这说明在驾驶试验中,交通标志信息量可以用于驾驶试验中的认知负荷的加载,而这种负荷的加载对于驾驶人的性别和驾驶经验是无差别的。该研究更多地考虑了驾驶人的认知特性,研究成果可用于驾驶负荷试验的次任务加载,帮助进行交通安全理论研究。     

国内汽车市场驾驶人眼动行为检测技术分析

为研究不同认知分心等级时的驾驶人眼动行为,通过数理统计的分析方法,对实车道路试验采集的驾驶人完成不同等级认知次任务时的眼动行为特性指标进行了对比分析,定量研究了不同认知分心等级时驾驶人的眨眼、扫视及注视的变化规律。结果表明:认知次任务复杂度、眨眼频率、扫视幅度、视野广度之间显著相关。随着认知次任务难度的增加,驾驶人眨眼频率显著增加、搜索广度明显缩小、注视点分布更加集中。可见本文的研究可以为基于眼动行为的驾驶辅助系统的开发提供理论支持。     

自动驾驶中不同变量对驾驶人接管时间和心率的影响

为研究自动驾驶中驾驶人在人机转换过程中的接管反应和生理特性,基于模拟驾驶平台设计了自动驾驶场景,对22名驾驶人进行了试验。使用双因素方差分析研究不同次任务和驾驶人性别对接管时间、驾驶人心率指标的影响,使用Pearson相关性检验分析接管时间和驾驶人心率指标的相关性。研究结果表明:与次任务为看书相比,次任务为玩手机时驾驶人的最大心率增长率、操纵时间显著增加,反应时间显著减少;与男性驾驶人相比,女性驾驶人的总接管时间显著减少;不同的次任务与性别对心率恢复平静时长无显著影响;反应时间与操纵时间之间有较小的负相关性,最大心率增长率与心率恢复平静时长有较小的正相关性。     

平直高速公路低交通量下L2自动驾驶对驾驶人心理负荷的影响

为研究驾驶人在L2自动驾驶模式下的心理负荷特性,设计了正常驾驶和次任务驾驶2种状态,进行实车高速道路试验,采集21名被试驾驶人在2种驾驶状态下分别选择手动驾驶和自动驾驶模式的眼动数据、次任务绩效和主观评价数据.采用重复测量一般线性模型,分析不同驾驶模式对上述参数的影响,从客观和主观两方面分析驾驶人的心理负荷变化.结果表...     

考虑初始情绪的个性化驾驶负荷状态评价

利用驾驶人生理数据对驾驶人的负荷状态进行评价已成为交通心理学的研究热点，该方法通常需要采集驾驶人在静息状态的生理信号特征作为其负荷基准，因此负荷基准的提取将影响驾驶人状态评价结果的准确性。基于此，研究搭建驾驶模拟试验平台，招募15名志愿者开展驾驶模拟试验，设计不同任务诱导其产生3种程度的精神负荷，采集志愿者在不同负荷状态下的生理信号。基于试验数据研究驾驶人初始情绪对心电信号负荷基准值的影响，设计初始情绪提取处理方案，并提出基于个性化敏感生理特征的驾驶负荷评价方法。首先对原始心电信号进行滤波，修订心跳间隔异常值；其次计算心率变异性序列（HRV）时频域特征，利用线性回归对静息状态驾驶人情绪特征进行提取，并利用归一化处理消除初始情绪对驾驶人静息状态负荷的影响，完成驾驶人心电信号时域和频域特征的计算提取；最后采用Fisher-score特征选择算法完成不同驾驶人个体敏感特征的选取，并对个性化特征提取前后的驾驶人负荷评价结果进行对比分析。研究结果表明：研究设计的考虑初始情绪的个性化特征分类器可有效消除初始情绪对驾驶人静息状态负荷的影响，且提高了驾驶人负荷状态识别的准确率，可为进一步研究驾驶任务对驾驶人负荷状态的影响并改进车内外分心源的设计提供依据。     

基于驾驶工作负荷的心生理指标研究

驾驶员是道路交通系统的核心,道路交通系统的设计应考虑驾驶员的行为特征需求。从驾驶员认知过程研究出发,分析了驾驶员认知、道路环境条件和驾驶工作负荷的关系,通过动态EEG、眼动、心电、皮电等生理心理测量评价驾驶工作负荷,并对具体的心生理学指标反应驾驶工作负荷的原理和规律进行了研究。     

面向公路智能预警系统效用评价的驾驶模拟实验设计

随着智慧交通的发展，高速公路利用智能预警系统提升多因素影响高原山区高速公路互通立交区进出匝道的通行安全性与通畅性。为进一步评价预警系统的有效性，研究设计了驾驶模拟仿真实验，通过搭建典型低能见度天气下的虚拟场景的道路、交通、环境和交通流，通过驾驶模拟器、无线生理仪和眼动仪等设备采集驾驶员的驾驶行为和生理心理数据，通过不同场景的模拟仿真，对不同预警系统应用条件下的驾驶行为的变化进行分析。实验招募了50名驾驶人完成共12个互通立交进出口匝道场景的闭环虚拟仿真实验，利用实验设备采集了速度、加速度、皮电、心率以及注视扫视等数据，通过统计分析驾驶人在不同能见度、进出口匝道以及有/无预警系统的场景中的驾驶行为数据和生理心理数据，为预警系统的有效性分析提供定量化的评价。实验结果表明，预警系统能够有效提高驾驶人的驾驶安全性；此外，对比互通匝道预警系统对不同驾驶经验的驾驶人的影响，发现对驾龄>10年的驾驶人的警示效果更好。     

基于样本熵特征的驾驶人换道过程特征分析

在行车环境中,驾驶人的精神负荷是否能合理分配直接影响行驶安全,因而驾驶人的驾驶熟练程度与驾驶人驾驶过程中的精神负荷分配之间关系值得研究,其中脑电是客观评价驾驶人精神负荷的重要指标.通过实验采集了10组城市道路环境下驾驶人驾驶过程中的脑电信号,并记录了车辆行驶过程中的车辆数据,然后使用样本熵的方法来定量计算脑电数据,从而评价驾驶人在换道过程中的精神负荷问题.样本熵计算结果显示:换道过程中驾驶人的脑电特征要明显比非换道过程中驾驶人的脑电特征复杂;换道过程中驾驶人的脑电特征样本熵明显大于非换道状态下的驾驶人脑电特征样本熵,熟练驾驶人的脑电数据样本熵明显小于非熟练驾驶人的样本熵值,熟练驾驶人在换道过程中车速高于非熟练驾驶人;相较于跟驰驾驶行为,换道驾驶行为过程占用更多的精神负荷,熟练驾驶人比非熟练驾驶人分配更少的精神负荷在换道过程中.     

考虑肌电信号的驾驶人弯道操纵行为分析

驾驶人是"人-车-路"闭环系统中的核心。近年来，研发人性化、个性化的汽车驾驶辅助系统逐渐成为行业热点。为了更加透彻地理解弯道驾驶行为特性，为弯道驾驶辅助系统提供功效评估与优化，提出了一种考虑肌电信号的驾驶人弯道行驶过程操纵行为分析方法。招募12名驾驶人在试验场标准路面上进行实车试验，其中包含6名专业试车师与6名普通驾驶人，要求驾驶人分别以30，40，50 km·h^-1的不同初速度驶入U形弯道并自由驾驶。试验过程中记录驾驶人颈部肌电信号数据和车辆运动状态数据，分析转弯行驶车辆侧向运动对不同驾驶能力的驾驶人生理体验的影响，同时进一步探讨不同类型驾驶人在不同入弯速度条件下颈部肌电信号与侧向加速度的关联差异特性。试验结果表明：相同工况下，专业驾驶人和普通驾驶人颈部肌电特征值存在显著差异，专业驾驶人颈部肌电信号特征与车辆侧向加速度呈现一定的线性关系；随着驾驶任务难度的增加，驾驶能力好的驾驶人能够较好地适应任务的变化，在进行纵侧向耦合操纵时能够较好地协调身体生理反应与车辆侧向运动保持较好的关联特性。研究成果为进一步探索并完善驾驶体验评价方法提供了新的研究思路，同时，可为汽车辅助驾驶系统功能设计与智能汽车行驶性能的用户体验测评提供技术支撑。     

无信号控制交叉口老年驾驶人转向行为图谱研究

考虑到老年驾驶人存在的视觉弱化、反应能力下降等问题,有必要分析其转向行为特征。基于此,本文分析了在无信号控制交叉口情景下老年驾驶人的转向行为特征,并绘制图谱描述行为特征的时序变化。基于无信号控制交叉口的现实场景调查,搭建了具备常见冲突类型的虚拟仿真驾驶场景（包含6个无信号控制交叉口）,招募符合要求的老年驾驶人与中青年驾驶人进行驾驶模拟实验,分别采集车辆行驶数据（驾驶模拟器）、眼动数据和生理心理数据分析老年驾驶人与中青年驾驶人在不同转向场景下的行为特征差异,应用图谱理论构建驾驶人转向行为图谱描述老年驾驶人与中青年驾驶人的转向行为特征时序变化。实验结果表明:老年驾驶人的速度均值为20.4 km/h、注视持续时间均值为289.47 ms、扫视幅度均值为3.51°;中青年驾驶人的速度均值为35.79 km/h、注视持续时间均值为247.94 ms、扫视幅度均值为4.56°。老年驾驶人的心率变异性时域指标（SDNN和RMSSD）与频域指标（LF/HF和TP）的值更低,表明老年驾驶人在转向过程中更加紧张。图谱显示老年驾驶人的紧张持续时间更长,并在信息获取广度上弱于中青年驾驶人。结合图谱时空差异性指标发现,这2类驾驶人的驾驶行为在左转向场景下存在显著性差异,老年驾驶人驾驶操作的稳定性与安全性较低。      

不同干预方式下右转车辆避让行人效果研究

为探究车辆右转过程中不同干预方式对驾驶人未规避行人行为的改善情况，设计听觉警示、触觉警示、形式惩罚、利益惩罚和道德惩罚5种干预方式，分为控制组、警示组和惩罚组，试验基于眼动仪和模拟驾驶仪展开。定义注视次数、注视点分布信息熵、平均注视时间、视线转移路径、区域关注概率和瞳孔面积6项指标表征驾驶人眼动特性，提取制动踏板深度比例、行车速度2项指标反映车辆运行状态。经方差分析确定各干预方式差异的显著性水平，从注视特性指标、扫视特性指标、瞳孔面积指标、驾驶人制动指标和机动车制动指标5个方面分析不同干预下驾驶人视觉及操纵响应特征，并收集被试反馈的追踪问卷。试验结果表明：不同干预方式对右转车辆未避让行人均有规范作用，各组干预效果由强到弱依次为利益惩罚、道德惩罚、形式惩罚、触觉警示和听觉警示。利益惩罚性主动干预效果优势显著，注视点分布信息熵最高为0.74，右侧平均注视次数为6次，平均注视时间增加至13.25 s，驾驶人对右侧注视概率增加至0.403，瞳孔面积明显增大，制动踏板深度比例维持在0.8，右转车速下降至20 km·h^-1以下，谨慎驾驶程度和避让行人意识均有提升。一致性追踪问卷调查表明，结束试验时32%的驾驶人对利益惩罚印象深刻，驾驶人对其主观认可度高达83%，具有较强的推广性；该干预方式可帮助驾驶人规范驾驶行为，树立避让行人的安全驾驶意识。     

驾驶员脑力负荷计算系统的设计与实现

随着汽车的普及,交通事故频发,驾驶时的高脑力负荷是引发事故的重要原因。多资源理论认为脑力负荷来源于信息处理过程,信息处理过程可用视觉、听觉、认知和动作等行为要素来描述。本文中对驾驶员脑力负荷计算系统的设计和实现进行研究。首先在多资源理论的基础上,归纳出对典型驾驶任务的分析方法,建立了脑力负荷计算模型;然后选取了"绿灯路口直行"这一任务进行案例分析,利用计算系统根据驾驶任务计算出脑力负荷值;最后采用实验的方法测量被试的瞳孔直径和皮肤电信号,并与计算系统算出的脑力负荷值进行对比,证明了该系统的正确性与可用性。本文提出的方法,可方便地对典型驾驶任务进行脑力负荷的计算与预测,找到高负荷产生的原因,从而减少交通事故的发生。     

老年驾驶人的驾驶自我调节研究述评

随着社会人口老龄化的发展，老年驾驶人的占比逐年增加，提升老年人的驾驶安全性对于其安全自主出行和公共交通安全均具有重要意义。驾驶自我调节是老年驾驶人为适应身体、认知功能变化而对驾驶行为做出的主动调整，是其提升驾驶安全性、延长驾驶生命和维持自主行动能力的有效补偿策略。通过对已有关于老年驾驶人的驾驶自我调节研究进行系统回顾，介绍了老年驾驶人的驾驶自我调节行为的定义及其表现，归纳分析了其驾驶自我调节行为的影响因素及产生机制，在此基础上总结了现有研究的局限，并指出了未来进一步研究的主要思路和方向。对文献的梳理和分析表明：老年驾驶人的驾驶自我调节包括减少驾驶频率和回避具有挑战性的驾驶情境2种主要形式，并可分为策略性、战术性和生活目标性自我调节3种不同的层次水平；驾驶自我调节是一个复杂的过程，社会人口因素、生理健康和功能状况、心理因素等均可对其产生影响；驾驶自我调节的产生机制可以被概括为是个体从认知到态度改变，再到形成调节行为意向，直至最终发生驾驶行为改变的动态决策过程。未来对老年驾驶人的驾驶自我调节行为研究应更进一步将客观驾驶行为数据、医疗机构数据与驾驶人主观自我报告相结合，适当开展追踪研究，考察驾驶自我调节行为随年龄的发展变化趋势，深入探究驾驶自我调节的产生机制及其在降低事故发生和提升驾驶安全性方面的作用。     

基于因子分析与熵值法的不同隧道侧向宽度下驾驶负荷模型

为探究隧道侧向宽度对驾驶心理及行为的影响机理，采用眼动仪、CAN-OBD测速仪等设备在滨莱高速试验场开展不同侧向宽度场景实车试验，获取30名男性驾驶人在不同侧向宽度场景下生心理及驾驶行为数据；以心率均值、车速差、速度标准差、平均注视持续时间和注视时间标准差为关键变量，建立基于因子分析与熵值法的驾驶负荷量化模型，量化评价不同侧向宽度下驾驶负荷变化规律；基于K-means聚类算法确定不同等级驾驶负荷阈值，结合ROC曲线的分类判别和最大约登指数值，提出隧道侧向宽度临界阈值计算方法。研究结果表明：当设计速度为120 km·h^-1时，采用较大的隧道侧向宽度不仅有利于提高运行车速，同时可减小驾驶负荷；相较于左、右侧侧向宽度分别为0.75 m和1.25 m的标准断面设计尺寸，隧道左、右侧侧向宽度增加至1.00 m和1.50 m时，小型车和大型车驾驶人运行车速分别提升4.5%和3.6%,驾驶负荷分别减小31%和29%;不同侧向宽度下驾驶负荷低、中、高3个等级对应的阈值为0.23和0.42,隧道左侧最佳侧向宽度阈值为0.75～1.00 m,右侧最佳侧向宽度阈值为1.25～1.50 ...     

船员工作负荷检测方法研究综述

水上交通安全是水路运输领域的研究热点，船员驾驶行为及决策对水上交通安全有直接的影响，而驾驶行为表现及决策的制定与工作负荷密切相关。因此，船员工作负荷检测研究对预防人为因素导致的水上交通安全事故具有重要意义。通过对船员工作负荷影响因素进行梳理分析，发现个体因素、驾驶任务、驾驶环境以及船舶工况等是影响工作负荷的主要因素。从主观评测方法、任务绩效测量方法和生理数据检测方法3个方面对船员工作负荷检测研究方法进行归纳总结。总结发现:任务绩效测量方法在研究过程中存在一定局限性，主观评测和生理数据检测方法具有易获取数据、对驾驶过程干扰较小等优势，是现阶段较为主流的方法。指出了船员工作负荷检测研究的发展趋势，主要包括工作负荷定量化研究、工作负荷综合评价模型构建、多因素工作负荷影响研究、船员工作负荷实时监测系统构建。