（交通运输规划与管理专业论文）机动车驾驶员疲劳问题研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 f 疲劳驾驶对交通安全的危害日益严重。对大量交通事故的致因分析表明， 4 9 9 ，的责任事故缘于驾驶疲劳。驾驶是以感知和信息处理为主的作业，驾驶疲 劳是驾驶员作业行为变化和生理变化的多种形式的表现。驾驶员受内外环境 因素作用引起的作业能力下降，使驾驶行为目的与实际驾驶行为效果不一致， 造成驾驶失误。因此对驾驶疲劳的相关问题进行研究，对于预防交通事故有 着重要的理论意义和应用价值。) 7 。 ， 本文对机动车驾驶员的驾驶疲劳作了专题研究。主要包括驾驶员的感知 疲劳，判断疲劳，操作疲劳。结合驾驶危险状态和驾驶模式的分析，把驾驶 行为不同阶段的疲劳状态细化为视觉感知疲劳、听觉感知疲劳、速度判断疲 劳、反应能力降低、注意品质下降、驾驶操作疲劳等；探讨了具体环境下的 驾驶疲劳；对驾驶疲劳进行了实验测试。 通过对驾驶疲劳的内因分析和实验测试，结果表明驾驶员在疲劳状态下 表现变差，体现为视力、听力水平降低、速度判断能力降低、反应时延长、 注意品质下降、操作失误增多。 关键词：驾驶疲劳；不安全行为；交通安全 v 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 i 页 a b s t r a c t d r i v e rf a t i g u ee n d a n g e r st r a f f i cs a f e t yi n c r e a s i n g l y a c c o r d i n g t ot h ea n a l y s i so ft r a f f i ci n c i d e n t sc a u s a t i o n ，4 9 o ft h ei n c i d e n t s ared u et od r i v e rf a t i g u e d r i v i n gi sm a i n l yc o m p o s e do fp e r c e p t i o n a n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n g d r i v e rf a t i g u ei st h er e p r e s e n t a t i o no f p h y s i o l o g i c a lc h a n g e t h ed e t e r i o r a t i o no fd r i v i n ga h i l i t yo w i n gt o t h e s ef a c t o r sl e a d st od r i v e rf a u l t c o n s e q u e n t y ，t h es t u d yo fd r i v e t f a t 】g u e i sf a i r l yi m p o r t a n tt op r e v e n t i n gt r a f f i ci n c i d e n t s t h et h e s i ss p e c i a l i z e sd r i v e rf a t i g u ew h 0 1 l y ，i n c l u d i n gs e n s e f a t i g u e ，e s t i m a t ef a t i g u e ，o p e r a t i o nf a t i g u e d r i v e rf a t i g u ei s s u b d i v i d e di n t ot h ef a t i g u eo fv i s i o n ，a u d i t i o n ，e s t i m a t e ，o p e r a t i o n ， a n dw o r s e no fr e a c t i o n ，n o t i c e t h ep a p e ra l s od e a l sw i t hd r i v e rf a t i g u e l ns o m eg i v e nc o n d i t i o n s t h et e s t i n gt e c h n o l o g yo fd r i v e rf a t i g u ei s d i s c u s s e da n da p p li e d a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i sa n dt e s t i n go fd r i v e rf a t i g u e ，i tcan b ef o u n dt h a td r i v e r sb e h a v i o rd e t e r i o r a t e sg e n e r a l l y t h a ti s ，v i s i o n a u d 】t i o na n de s t i m a t earea l ld e b a s e d f u r t h e r ，d r i v e r sr e a c t i o nt i m e isp r 0 1 0 n g e da n do p e r a t i o nf a i l u r ei si n c r e a s e d k e yw o r d s ：d r i v e rf a t i g u e ：d a n g e rb e h a v i o r ：t r a f f i cs a f e t y 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 第1 章绪论 11交通事故与驾驶作业特点概述 交通事故是当前世界各国所面临的严重问题。每一年由于交通事故的 原因至少使5 0 万人死亡。 1 1 1交通事故原因分析 欧美各国的交通事故统计分析表明。3 ，交通事故中有8 0 蝣。9 0 是人的 因素造成的。据美国印地安那大学对交通事故原因的综合调查研究，大约 8 5 的交通事故与驾驶员有关。车辆因素引起的事故约为1 0 ；而环境因素 引起的事故也仅占5 左右，见图l 一1 。因此，在事故的分析当中，不仅需 要用人机工程学的观点分析人为失误的直接原因，还需研究含有隐性事故 和潜在事故的间接原因，即要分析容易引起驾驶员肇事的各种可能因素。 图卜1 交通事故原因统计 交通事故中驾驶员的直接原因是指事故发生前一瞬间驾驶员的行为和 故障。不可避免发生交通事故的最终驾驶员故障可能是对即将发生的危险 知觉延误、对环境反应的决策错误、或是对危险情况的反应不当。印地安 那大学的调查发现，在驾驶员的所有错误中，最常见的错误是知觉错误和 决策错误。我国北京市1 9 9 9 年对2 4 8 l 起交通事故的原因进行了分析，结 果如图1 2 所示，它表明驾驶员思想麻痹是驾驶员的主要错误( 大约占 4 ：! 嗡1 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 图1 - 2 交通事故原因分析 另据分析，发生交通事故的最直接原因是驾驶员的驾驶行为状态不佳， 包括注意不当、超速行驶、不注意和措施不当等。而疲劳往往是导致这些 状态的直接原因。 1 注意不当 在交通事故原因中，驾驶员注意不当是最常见的原因之一。大多数注 意不当错误( 约7 0 ) 发生在交叉口。近1 1 6 的交通事故是驾驶员由支路 进入主干道时未注意观察其它交通的情况而引起的。在道路交叉口，正确 的观察注意还取决于驾驶员边缘视区的敏感性，这与驾驶员的年龄及疲劳 状况有关。老年驾驶员和疲劳状态下驾驶员的视区往往存在衰退和减弱的 现象。研究表明，6 5 岁以上驾驶员和处于疲劳状态的驾驶员由于观察注意 不当而发生交通事故的可能性比一般驾驶员大两倍。 2 超速行驶 超速行驶是指车辆行驶速度超过一定道路环境的要求。超速行驶不是 指高速行驶。例如，1 5 公里d , 时速度可能适宜城市道路上行驶，6 0 公里 小时速度也可能适宜在郊区和高等级公里上行驶，但是，在繁忙拥挤的城 区道路上，1 0 公里小时速度也可能太快。在不同的道路环境下，驾驶员 需要做出的各种决策的复杂性是不同的。在较差的道路环境下，驾驶员需 要做出各种复杂的决策。因此，确定道路环境的安全速度限制应结合驾驶 员知觉和对付潜在危险的能力来考虑。对车辆在一定路段的行驶速度加以 限制可使交通事故率下降。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 3 不注意 驾驶员精神恍惚或分心( 专注于与驾驶任务无关的事物) 对行车安全 造成了极大危害。最常见的错误是驾驶员未注意停止车辆或减速的车辆。 因此，要求驾驶员行车中必须警觉前面车辆的尾灯情况。 间接原因的分析有以下几方面： 1 驾驶员身体状况 如是否正在患病；有无睡眠不足；是否过于疲劳。 2 驾驶员的心情与情绪 在发生事故前，驾驶员的心情是否愉快或忧郁、气愤、急躁、注意力 不集中。 3 汽车的内外环境 如车窗的透明度如何、操作失误、对信号标志的判断错误、被驾驶室 外的眩光照射、道路照明太暗。 4 其它原因 如与别人谈话、驾驶员对新车不习惯及未预料到的突然情况等。 导致交通事故的原因是错综复杂的，但驾驶员始终是其中的主要因素， 接下来章节将对驾驶作业以及驾驶作业过程中的关键因素驾驶疲劳， 进行深入讨论。 1 1 2 驾驶作业的特点 汽车驾驶员在驾驶作业中，要时刻不停地从交通系统、交通条件等信 息中，准确认读，快速判断，随时随地按照新的信息采取适当的操作，使 汽车连续地安全运行。驾驶员因注意力高度集中而容易引起精神负担过重； 又由于驾驶姿势相对固定，驾驶员的活动自由度大为减少，这些都会导致 驾驶员疲劳，使知觉感减退，引起反应迟钝，很容易产生判断错误而发生 行车事故”。 汽车驾驶员驾驶作业分析，主要反应在由心理因素和生理因素所引起 的疲劳问题上。汽车驾驶员的作业疲劳是一种特殊的典型驾驶职业疲劳， 它是由于驾驶员精神高度集中而引起的神经系统和大脑皮质活动的衰减， 这种疲劳和肌肉疲劳的性质不同，属于体力与脑力混合疲劳。就交通运输 作业而言，这种疲劳更具危险性。 驾驶员长时间驾车而产生的疲劳症状，主要有因困倦而注意力不集中 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 及长时间不良姿势引起运动器官酸痛，同时还伴有头痛、头晕、全身无力、 疲倦等明显症状。因此，防止和减轻驾驶疲劳的对策，首先是从管理上考 虑司机的年龄、上下班时间、睡眠时间、休息的安排和休息时间长短等内 容，进行合理调节，尽量使驾驶员的工作台乎人的生理节奏和生理特点。 其次从人机系统的设计上，考虑驾驶室的作业空间、操纵装置和显示装置、 道路设施和交通标志等内容，尽可能有利于驾驶员的驾驶作业，从而消除 造成疲劳的因素。 在保证汽车的驾驶作业安全性当中，除研究作业人员疲劳这一相关因 素外，驾驶员的驾驶适应性也是保证作业可靠性的一个方面。驾驶的适应 性是指；驾驶员在接受训练或在积累驾驶经验之前，所具有的潜在的心理 素质和倾向性的特征。一般来讲，要适应驾驶工作的人员应具备的心理素 质和作业能力有：对各种信息( 包括危险情况) 能迅速反应和接受，并能 统筹兼顾，准确判断：对驾驶作业中产生的错误、灾害和事故有一定灵活 处置的能力和对危险性的回避与应急能力等。 1 2 国内外驾驶疲劳研究现状 围绕着如何控制驾驶疲劳这个行车安全的核心问题，国内外学者从不 同的角度进行研究。首先是驾驶员适应性研究，探讨易发事故人群，其中 包括易疲劳人群的筛选；其次是驾驶行为及可靠性研究，主要通过交通事 故分析，探索驾驶失误问题；第三是驾驶作业中，l i , 理不应期干扰，即信息 交叠作业情况下驾驶员的行为反应问题。 一些具体的研究有，澳大利亚学者o a ll a sl f e l l 和b a r b a r a b 】a c k 研究发现“1 ，5 2 的疲劳驾驶肇事驾驶员在事故发生的前一晚睡眠不 充分，事故发生时的行车状况也有所不同。 英国一研究机构统计，4 3 的疲劳驾驶肇事是因为连续驾车时间过长。 l is p e re ta 1 研究认为驾驶员连续驾车时间最长不宜超过8 小时。交通事 故与连续驾车时间的关系如图1 3 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 圈卜3 连续驾车时间与交通事故 不过，这些结论大多是事后统计分析的结果，而对疲劳机理研究甚少， 理论上未能说明驾驶疲劳形成的复杂过程。 1 2 1 驾驶疲劳与交通安全 目前，人们还未充分意识到疲劳驾驶带来的危害。普遍认为疲劳是一 种普通的生理现象，事实上，在疲劳状态下，人的生理心理机能大大下降， 加拿大学者t h o m a sm n e l s o i l 研究发现“，疲劳驾驶甚至无异于酒后驾车。 对大量交通事故的致因分析表明，在驾驶疲劳中，驾驶员的感知疲劳、 判断决策疲劳是肇发交通事故的主要原因。日本对3 8 6 2 5 起事故致因进行 研究发现：感知疲劳占4 0 1 ，判断决策疲劳为4 1 5 ；美国国家交通安全 委员会( n t s b ) 对1 9 9 0 年1 月至1 9 9 9 年2 月的交通事故调查分析发现， 有4 9 的交通事故缘于疲劳“。我们对道路交通事故的致因分析统计结果 如下( 表1 一l 、1 - 2 ) 。然而，迄今为止，对这结果的根本原因却未能在理 论上和测试方法上得到客观解释，这已成为交通事故微观致因分析的困境 所在。 根据调查，很多事故都是由驾驶员的操作失误引起的”3 ，因此，我们 面l 临的问题应该是“为什么驾驶员的操作失误无法避免”而不是“如何杜 绝驾驶员操作失误”。研究表明，驾驶疲劳是驾驶员操作失误无法避免的 主要原因。这包括感知、信息处理、驾驶操作等方面的疲劳变化“。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 表1 - i2 0 1 6 起交通事故致因分析结果 驾驶员直接原因主要原因件数百分率 没注意 5 2 02 5 5 9 感矢【1视域被遮 1 4 571 4 注意力不集中 4 3 62 1 4 6 小计 1 1 0 1 5 4 1 8 对道路使用者状况判断错误 2 5 1 1 2 3 5 对路面状况判断错误 1 4 4 5 6 1 判断决策错误 对车速判断错误 1 0 9 51 6 对车距、时间判断错误 9 6 4 7 2 不适当的决策 1 5 8 7 8 2 小计7 2 93 5 8 8 不适当的动作 1 17 56 7 驾驶错误误动作 6 93 4 0 小计1 8 69 1 5 其它其它原因1 60 7 9 总计2 0 1 61 0 0 0 0 表i - 2 驾驶员事故分析 人的因素 事故起数事故起数百分率( ) 感知疲劳 1 1 9 16 5 6 5 9 6 判断疲劳6 9 73 8 43 4 8 动作疲劳 9 65 3 4 8 其它 1 62 0 8 合计 2 0 0 0 1 1 0 21 0 0 0 任何操作，只要持续足够长的时间，都会导致疲劳以至于无法正常进 行，驾驶车辆也是如此。究竟驾驶员因疲劳而无法安全驾驶以前可以连续 行车多长时间，m i l l e r 和 4 a c k i e “1 发现当连续行车8 小时以上时就会出现 生理和心理上的疲劳现象。 研究表明，驾驶疲劳程度的增加和连续驾驶时间近似成线性关系( 如 图1 4 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 图卜4 疲劳增长趋势 p e t e rh b a a s ，s a m u e lg c h a r l t o n 研究发现3 3 的驾驶员每无驾车超 过11 小时，这和h a r t l e ye ra 1 得出的结论基本吻合“：3 5 的澳大利亚 驾驶员每天驾车时间为1 0 1 4 小时，是长时间的驾车导致了驾驶员的疲劳， 但同时还有其它不可忽略的因素，如非驾驶负荷、社会压力等，包括送单、 签单、等待物主、等待卸货、派遣商施压、交管部门拦查等。 大量调查结果表明，驾驶疲劳导致了交通事故。为了保障交通安全， 减少交通事故，对驾驶疲劳进行深入研究尤为重要。 1 2 2 驾驶疲劳概述 驾驶疲劳：驾驶员受内外环境因素作用引起的作业能力下降，使驾驶 行为目的与实际驾驶行为效果之间不一致，且能恢复作业能力。 驾驶疲劳的细化： 1 感知疲劳 感知疲劳是指驾驶员感知系统出现疲劳并对驾驶行为造成影响。主要 分为四类： 感知信息弱：驾驶员视觉疲劳、听觉疲劳、位觉疲劳等。 感知信息错误：驾驶员行车时错误感知信息，而造成的驾驶失误。 没有感知到信息：如行车时驾驶员极度疲劳导致视听感知范围小，一 瞬间客观事物的全部信息没有反映到驾驶员大脑。 2 判断疲劳 判断疲劳是指驾驶员大脑分析能力下降，驾驶员的认知能力、辨识能 亘童奎塑盔兰塑主堑窒竺兰焦迨塞 笙! 亘 力降低而出现判断出错，导致驾驶失误。如速度判断出错、反应能力低下、 注意能力降低等。 3 动作疲劳 动作疲劳是指四肢疲劳、中枢疲劳所致。这主要体现在驾驶员的驾驶 状态、作业能力、动作的准确性等。 1 3 本论文研究的意义及内容 1 31 研究目的及意义 根据交通事故统计，因驾驶疲劳导致的交通事故占很大比重，为了加 强交通安全，对驾驶疲劳进行研究显得尤为重要。疲劳是作业行为变化和 生理变化的多种形式的表现。驾驶是以感知和信息处理为主的作业，因此 对驾驶员的疲劳问题进行研究，对于预防交通事故有着重要的理论意义和 应用价值。 1 3 2 主要研究内容 驾驶疲劳阶段化辨识，包括感知疲劳、判断疲劳、动作疲劳； 驾驶疲劳相关规律探讨； 驾驶疲劳测试分析。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9 页 第2 章交通系统中人的不安全行为与驾驶疲劳 21 交通系统中人的不安全行为 交通系统中人的不安全行为是指不符合交通安全规范，有可能导致交 通事故的发生，造成人员伤亡或财产损失的人的行为。可以分为有意的和 无意的两类“。 有意的不安全行为是指有目的、有意图，明知故犯的不安全行为，是 故意的违章行为。如酒后驾车、无证驾驶、超速超载等。 无意的不安全行为是指无意识的不安全行为，是不存在不适当需要和 目的的不安全行为。 k 的行为是人的有机体对于刺激的反应，是人通过一连串动作实现其 预定目的的过程。人从接受外界刺激到做出反应，实际上经历了一个复杂 的心理过程。外界事物( 刺激物) 作用于人的感官( 眼、耳等) ，引起神 经冲动，沿着传入神经到达中枢神经。中枢神经对其进行加工处理后发出 指令，通过传出神经，指挥运动器官( 手、脚等) 做出行为反应。 上述心理过程中，有时是依靠人的本能无意识地自动进行的。然而， 大多数人的心理过程是在主观意识调节下，有计划、有目的的进行的。当 中枢神经接受感官传来的信息时就会产生感觉( 对客观事物个别属性的反 映) ，并在此基础上进而形成知觉( 对客观事物整体属性的反映) ，再应 用头脑中原有的知识和经验( 回忆) ，对感知到的事物信息进行认知( 确 认) 、思维( 分析、综合、判断、推理) ，从而做到对客观事物本质的、 规律性的认识。在认识客观事物的同时对之产生情绪，发生情感，采取一 定的态度，并进步做出如何采取行动以改变现实的决定( 图2 - 1 ) 。 堕壹奎塑查兰塑塑窒生茎垡笙塞! 业里 信 图2 1 人的行为过程 驾驶员的不安全行为表现有： 夺视力较差； 夺注意不够； 夺判断不准； 夺反应时间过长； 夺操作不符合规定，出现失误： 令听觉失常； 夺疲劳驾车； 冷酒后开车； 夺驾驶车况不良的机动车，如制动器失效、方向失控、灯光 不全等； 夺驾驶技术不熟练； 夺忽视警告标志、警告信号； 冷行车速度过快； 夺心理素质较差； 夺不遵守交通法规，违章行车。 2 1 1 不安全行为的产生原因 尽管产生不安全行为的原因是多方面的、复杂的，但一般可从主观和 客观两方面来分析。主观原因包括心理原因( 如思想不集中、产生错觉、 个性不良、情绪不稳定等) 、生理原因( 如疲劳、体力、视力、运动机能、 年龄、性别差异等) 、技能原因( 如完成操作有困难、技能不熟练等) 。 客观原因包括管理原因( 如规章制度不健全、操作规程不落实等) 、设施 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 1 页 环境原因( 如路面状况、道路设施、气候条件不佳等) 、社会原因( 如生 活条件、家庭情况、人际关系不佳等) 。 研究表明，驾驶员不安全行为的形成主要与驾驶员的危险感受能力、 生理一l l , 理状态有关。下面主要对影响驾驶员生理心理状态的一些影响因素 进行分析。 1 疲劳与不安全行为 当疲劳出现时，驾驶员的生理心理状态均会发生各种各样的变化。驾 驶员的心理状态的变化主要通过驾驶员的自我感觉，即疲劳感或主观体验 来反映的。所以疲劳时的心理状态也称“疲劳感”或“主观体验症状”。 而这种心理状态先于生理变化和驾驶效能下降。 人处于不同的觉醒状态时，其意识水平，工作效率是有极其明显区别 的( 如表2 一1 ) 。当驾驶员处于最佳觉醒水平时，人的意识就处于正常的 清醒状态，注意力活跃，心理、生理、操作活动都处于积极活动之中。在 这种状态下，驾驶员很少发生事故。如果处于疲劳状态，驾驶员就处于昏 沉低意识，反应迟钝或注意力不集中，驾驶效能受到一定影响；若是处于 过度疲劳阶段，即由于深度困倦打瞌睡，则注意力丧失，很容易发生交通 事故，这是一种极为危险的状态。 表2 1 人的意识水平与工作可靠性程度 等级 意识状态注意力生理状态可靠性 0 无意识，失神 零 睡眠 o 1 意识昏沉( 低意识)不注意疲劳，瞌睡0 9 以下 2 正常松弛状态 迟钝安静，正常0 9 9 0 9 9 9 9 9 正常清醒，积极状态活跃积极活动0 9 9 9 9 9 以上 兴奋，紧张状态注意力集中判断停止失常，恐怖 09 以下 2 酒精对驾驶员身心机能的危害与不安全行为 酒精是一种对人体各种器官都有损害的原生质毒物。驾驶员饮 酒后会影响中枢神经，导致感觉模糊、判断失误、反应不当，对安全 行车是非常有害的。世界各国在法规中对饮酒驾驶都有明确的规定， 并进行严厉处罚和取缔。但是，因饮酒而发生的交通肇事仍时有发生， 而且酒后开车所造成的交通事故多为重大事故，死亡率高。 如果把血液中酒精浓度分为三个阶段：( 1 ) 血液含酒精 西南交通大学硕士研究生学位论文苤坚亘 0 】、0 2 9 m g m ，( 2 ) 血液含酒精0 3 0 0 4 9 m g m ，( 3 ) 血液含酒精 0 5 0 1 0 7 0 m g m ，由实验可得，在( 1 ) 、( 2 ) 两个阶段，简单反应时间 和逆择反应时间都比饮酒前缩短：( 3 ) 阶段，选择反应时间增长，而且错 误反应增加4 6 。驾驶员的l 临界闪光频率值( c f f ) 在( 1 ) 、( 2 ) 阶段差 异不大，而在第( 3 ) 阶段变化非常显著。 德国对人血液中酒精浓度与发生事故的危险程度的进行了研究，结果 如图2 2 ( 不饮酒的人危险程度为1 ) 。饮酒后，人血液中含酒精浓度为 0 0 5 时，则死亡事故危险程度为没饮酒人的2 5 3 倍；当人的血液浓度为 0 15 时，其死亡事故发生危险程度为没饮酒人的1 6 2 1 倍。研究结果还表 明，受伤事故和损物事故，其危险程度增长率都没有死亡事故那样高。 图2 - 2 人血液中酒精浓度与发生事故的危险程度 3 药物对驾驶员身心机能的危害与不安全行为 药物对驾驶能力有潜在危险，常见的危险是刺激中枢神经系统和压抑 中枢神经系统。不同的药物和剂量对驾驶员生理状况甚至体重都可能产生 不同的影响。奥地利学者柯瓦格涅尔在研究了9 0 0 0 例交通事故后发现，其 中有1 6 是因驾驶员服药所致。 许多药物在治疗疾病的同时，还可能产生一些副作用，而这些副作用 也可能影响驾驶操作。有时候，驾驶员同时受到两种以上药物的影响。两 种以上药物一起对驾驶员知觉、心理和运动功能的影响有三种情况：一是 各种药物影响的总和；二是对抗，一种药物的影响抵消另一种药物的影响； 三是协和，两种以上药物的总和大子各种药物影响的总和。 在治疗胃、肠、呼吸和血液驯化器官疾病的药物中，许多药物能够导 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 3 页 致瞳孔的扩张和收缩，使眼睛的调节能力下降，视敏度降低，眼睛迷离， 目测力变坏和视野范围缩小。现在广泛用于治疗感冒等常见病的解热、镇 痛、止咳等药物，带来的副作用使人感到乏力，注意力减退，反应灵敏度 下降等。 由此可见，驾驶员生病服用药物时如不注意，会给操作行为带来很大 的障碍，直接影响行车安全。 总之，在可以形成危险状态的诸多因素中，疲劳因素是最严重的，因 为其他因素早已引起了人们的重视，甚至还制定了相关的法规来约束，但 对于疲劳就不同了，而是缺乏足够的关注。在本文随后的试验分析中，把 处于危险状态有事故倾向的驾驶员人群称作事故组。 2 1 2 驾驶员的安全心理分析 驾驶员的劳动有其特殊性，即是在由人、车、路构成的动态系统中劳 动的。在人、车、路构成的矛盾关系中，人是主要矛盾或矛盾的主要方面， 他处于决定事物性质的地位，其他则处于从属、被控制、被支配的地位。 分析驾驶员安全心理，提供一b 理对待方式，对于保证行车安全是十分重要 的。 驾驶员劳动的主要内容是驾车行驶，但这驾车行驶包含着千头万绪的 具体事情。车辆启动后就产生了车和路的矛盾，路况限制着车速，车速制 约着任务的完成进度。同时，在行车过程中的会车、倒车、超车等具体技 术措施也须驾驶员认真对待。此外，行车过程中车辆与行人关系的处理， 车辆与其他障碍关系的处理，也须驾驶员来执行。如此种种，使驾驶员处 于各种事情的中心，立于各种矛盾的旋涡之中。与一般社会劳动不同的是， 驾驶员的劳动内容、层次异常丰富，而且内容的主要部分是不断变换蓿， 流动着的。 总之，驾驶员的劳动内容是复杂的。正是由于其复杂多样性，就更需 要驾驶员随时作出及时而准确的反应。另一方面，驾驶工作内容的大流量， 行车过程中外界信息的千变万化，驾驶员很难捕捉信息和对情况事先作出 正确的估计和判断，这就要求驾驶员提高技术熟练程度和增强迅速接受及 处理各种信息的心理承受能力。但是，人在面对复杂的劳动内容时，所能 接受的信息和具有的一b 理承受能力总是有限的，就注意的范围来说，成年 人在十分之一秒的时间内，一般能注意到四至六个毫无联系的孤立的对象。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 4 页 这在很短的时间内，眼球还来不及转动，因而人所把握的对象非常有限。 在高速行车的过程中，信息变化过快，驾驶员对它的接受和处理会发生困 难，信息的出现超过驾驶员所能接受和处理的临界线，这就要求驾驶员把 车速控制在一定的范围内，与其接受和处理信息的能力相匹配。另一方面 则应训练自己的心理承受能力，以提高接受和处理信息的能力。经测查证 明，有些人注意的范围较大，而有些人注意的范围较小，这除了部分先天 原因外更多的是后天在劳动中长期训练的结果，当然与驾驶员当时的身 体生理状况关系也很大。 驾驶员的劳动环境是变化万端的。从人、车、路的关系来看，它们构 成一个动态系统，就这个意义来说，驾驶员的劳动环境是动态的，是不断 变化的。从驾驶员的操作环境来看，又是静止不变的，如方向盘的位置、 油门、刹车踏板等都是固定的。这就形成了动静相统一的复杂关系。这种 复杂关系中包含着无数的现实的和潜在的信息因素。现实的信息因素如静 态的道路、路边停放物、机械操作装置等，这些信息因素相对来说都较容 易控制。而潜在的信息因素有很大的隐蔽性，驾驶员在行驶中特别在高速 行驶时很难发现。这些潜在的信息因素随时可能出现意想不到的结果，如 在夜间或浓雾天气中行车，或大风、大雪、大雨等天气，或道路窄而弯度 很大等，常常存在着看不见、听不清楚的危险因素。同时，有的车辆潜伏 着即将发生的机械故障，特别是某些关键部件可靠性已到了极限，但还没 有最后暴露“。如此等等，都随时会出现这样那样的情况。这就是说，驾 驶员的劳动环境是个随机性很突出的环境。 在这个随机性很突出的环境劳动，驾驶员应形成相应的心理品质。如 驾驶员要有高度的警觉性和协调能力，即在行车过程中，要迅速及时地处 理道路环境中出现的各种信息，丝毫不放松警惕，不但要有察觉和处理突 发信息的灵活性，而且还特别应有察觉和处理潜在信息的机敏性。在行车 过程中，要经常保持高度的警觉状态，做到在人多车密的环境中高度警惕， 在路宽车稀的环境中不麻痹。同时，在行车过程中，驾驶员不仅要眼观六 路，耳闻八方，及时了解各种随机的信息，而且要迅速、准确地对外界信 息进行分析比较，考虑应采取的措施，并迅速正确地进行操作。因此，这 就要求驾驶员的多种器官高度地协调配合。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 2 2 驾驶疲劳 2 2 1 疲劳的一般概念 疲劳是指人在劳动生产过程中，作业能力出现明显下降，或由于厌倦 而不愿意继续工作的一种状态，这种状态是相当复杂的，并非由一种明确 的单一的因素构成。 对疲劳虽然可以分成几类，但都不完全，正像不易给疲劳下定义一样。 种划分方法是分为急性、亚急性和慢性疲劳。慢性疲劳常伴有心理因素， 长期劳累以至心力交瘁，实际上已超出疲劳的概念范畴。还可以分为局部 肌肉疲劳( 体力疲劳) 和中枢性疲劳( 精神疲劳) 。肌肉疲劳是指过度紧 张的肌肉局部出现酸痛现象，一般只涉及大脑皮层的局部区域，而其他区 域甚至可能发生诱导作用；精神疲劳则与中枢神经活动有关，它是种弥 散的、不愿意再做任何活动和懒惰的感觉，意味着机体迫切需要休息。两 种类型疲劳的生理过程完全不同。前者是由于短时间高强度体力劳动引起 的肌肉和血液中乳酸大量蓄积的结果，这时糖原并未枯竭，是局部的。长 时间的中等劳动或轻劳动引起的疲劳并不是乳酸蓄积所致，这时既有局部 肌肉疲劳与糖原储备耗竭有关，也有中枢性疲劳。西方学者认为后者是由 于劳动引起平衡紊乱所致，除肌肉疲劳外还有血糖水平下降，肝糖愿枯竭 ( 极度疲劳) 、体液丧失( 脱水) 、电解质( n a + 、k + ) 丧失、体温升高等 1 3 详细区分可将疲劳分为5 种类型： ( 1 ) 个别器官疲劳，如计算机操作人员的肩肘痛、眼疲劳；打字、 刻字人员的腕疲劳等。 ( 2 ) 全身性疲劳，全身动作，进行较繁重的劳动，表现为关节酸 痛、困乏思睡、作业能力下降、错误增多、操作迟钝等。 ( 3 ) 智力疲劳，长时间从事紧张脑力劳动引起头昏脑胀、全身乏 力、嗜睡失眠等，常与心理因素相联系。 ( 4 ) 技术性疲劳，常见于体力脑力并用的劳动，如驾驶汽车、收 发电报、半自动化生产线等，表现为头昏脑胀、嗜睡失眠或 腰腿疼痛。 一：5 ) 心理性疲劳，多是由于单调的作业内容引起的。如监视仪表 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 的工人，信号率越低越容易疲劳，使警觉性下降。这时的疲 劳并不是体力上的，而是大脑皮层的一个部位经常兴奋引起 的抑制。 除此以外，还有周期性疲劳。 疲劳的某些规律： ( 1 ) 疲劳可以恢复。年轻人比老年人恢复得快，体力上的疲劳比 精神上的疲劳恢复得快。心理上造成的疲劳常与心理状态同 步存在，同步消失。 ( 2 )疲劳有一定的积累效应，未完全恢复的疲劳可在一定程度上 继续存在到次日。在重度劳累之后，第二天还感到周身无力， 不愿动作，就是积累效应的表现。 ( 3 ) 人对疲劳也有一定的适应能力。例如，连续劳动几天，反而 不觉得累了，这是体力上的适应性。 ( 4 ) 在生理周期中( 如生物节律低潮期) 发生疲劳的自我感受较 重，相反在高潮期较轻。 ( 5 )环境因素直接影响疲劳的产生、加重和减轻。例如，噪声可 加重甚至引起疲劳，而优美的音乐可以舒张血管、松弛紧张 的情绪而减轻疲劳。 ( 6 ) 从生理上分析，公式化的单调动作，使人容易产生局部疲劳。 这一问题的重要性可用美国心理学家格雷的话说明：“工作 的枯燥乏味，使美国工业每年损失4 0 0 万美元，它们中间许 多是不可避免的。” 2 2 2 驾驶疲劳 1 驾驶疲劳现象 驾驶疲劳是指驾驶员在连续行车后所产生的生理、心理机能以及驾驶 操作效能下降的现象。一般认为驾驶疲劳是脑力、体力同时参与的技术性 疲劳。驾驶员疲劳时，除表现有循环机能的变化、血液的变化、呼吸机能 的变化、神经机能的变化、体温的变化等以外，在心理状态方面也会引起 各种各样的变化。这些变化主要通过驾驶员的自觉症状和他觉症状来反映 出来 驾驶疲劳时的心理表现主要有以下方面： 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 7 页 ( i )对驾驶操作缺乏信心，主动性降低，或无法按驾驶操作规程 要求继续行车。 ( 2 ) 注意分散，判断能力下降，注意分配不均衡并且转移速度降 低，经常丢失重要的行车信息。 ( 3 ) 感觉器官的功能发生衰减或紊乱，如视觉模糊，听力下降， 判断迟缓。 ( 4 ) 驾驶动作不灵活，节律失调，动作的自动化程度减低。 ( 5 ) 记忆和思考能力下降。在过度疲劳情况下，往往会忘掉操作 技术规程，违反交通法规，甚至走错行车路线。 ( 6 )过度疲劳会在行车途中产生困倦，甚至打瞌睡。 驾驶疲劳的危害是引起驾驶效能的下降，从而易于导致交通事故的发 生。表2 2 反应不同疲劳状态对驾驶行为的影响。 表2 - 2 不同疲劳下的驾驶行为 5 驾驶操作正常状态疲劳状态 瞌睡状态 j 控制车速加速、减速敏捷加速、减速时间较速度变换较慢甚 长，速度较慢至不变 行车方向控制能迅速、正确地做、不能及时迅速地做停止操作 出判断，并不断地出调节性操作动 调节操作动作作，甚至产生误动 作 j 身体动作操作姿势正常、无较多的身体动作，睡眠，身体摇晃 多余动作如揉搓颈和头，伸 懒腰，抽烟，眨眼 驾驶疲劳导致事故形成的过程图2 - 3 耍塑奎夔查兰堡塑窒皇兰焦笙塞 箜! 坠蔓 、 f 驾驶疲劳) 大脑供氧不足 中枢神经疲劳 感觉下降、知 觉迟钝 _ 露骊啊一 主一 肌肉收缩调节 机能恶化 感觉刺激中断 断失误、操作 失误 ( ：奎兰竺苎三)、k 图2 - 3 驾驶疲劳导致的事故形成过程 2 驾驶疲劳的原因 产生驾驶疲劳的原因是多方面的，主要有驾驶员的睡眠情况、驾驶持 续时问、驾驶动作单调枯燥、道路条件以及驾驶操作的人机界面设计不合 理( 如操纵踏板、方向盘及座椅的结构不合理) 等。 ( 1 ) 睡眠与驾驶疲劳 睡眠不足和睡眠时间不当都会引起驾驶疲劳。研究表明，若前天的 睡眠时间在4 5 小时以下，而驾驶时间超过1 0 小时以上，则肇事率很高。 一般情况下要求驾驶员一昼夜的睡眠时间不应少于7 小时。 亘塑奎堕查兰塑主塑窒竺兰焦笙塞 一蔓! ! 銎 ( 2 ) 驾驶持续时间与疲劳 驾驶员的持续工作时间过长是造成驾驶疲劳的主要原因之一。驾驶工 作虽然不需要太强的体力劳动，但需要紧张的脑力劳动。当大脑在维持高 度的觉醒水平时，就比身体的其他器官需要更多的氧。而长时间的连续行 车，会使驾驶员脑部供氧不足，出现疲劳现象，并随连续工作时间的增加 而加剧。交通事故发生率在持续驾驶8 小时后开始增大。其中，在第8 一l o 小时之间不太明显，但在此之后，驾驶员的疲劳感和发生交通事故的危险 性都大大增加。在第1 1 小时后尤为明显。一次驾驶时间过长而产生的疲劳， 往往是导致事故发生的主要因素。研究表明，般情况下，一次性驾驶时 间不超过3 小时为宜“。 ( 3 ) 道路条件与驾驶疲劳 在不良的道路( 例如路况复杂的山区公路，无交通标志、交通流量大、 路面铺装不良的道路) 上行车，驾驶员要频繁地修正行车方向、换档以及 进行其他驾驶操作，经常处于过度紧张状态。这种格外的心理负担也会加 速和加重驾驶员的疲劳。此外，当单独在笔直、平坦、宽阔、人车稀少的 干线公路上行车时，由于驾驶操作少，路边景色单一，使驾驶员处于种 近似安静的状态，所以驾驶员的刺激过少，陷入所谓的“驾驶单调感”和 “感觉中断性幻想”，使驾驶员心理上疲劳，从而昏昏欲睡。在突然遇到 险情时，反应迟缓，甚至措手不及，极易发生事故。 ( 4 ) 其他原因 驾驶员生活上的因素：如家庭生活环境、劳累程度、生活条件等。驾 驶过程中的因素：如驾驶室内的温度、湿度是否适宜，车内噪声情况，车 内振动情况，坐席的舒适程度，操纵力是否适当，操纵器的配置是否合于 人的生理需要。驾驶员的条件：如体力、视力、身体健康状况、年龄、经 验以及性格等。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 0 页 第3 章驾驶疲劳阶段化分析 3 1 疲劳驾驶行为形成模式及驾驶疲劳致因分析 3 1 1 疲劳驾驶行为形成模式 驾驶员、汽车和道路环境构成了典型的人机环境系统( 图3 - 1 ) 。在 该系统中，驾驶员是最活跃的因索，对行车安全起着主导控制作用。 图3 - 1 驾驶行为与汽车人机环境系统相互作用简图 在汽车行驶时，驾驶员的行为是信息感知、判断决策和动作所组成的一 个不断往复进行的信息处理过程，亦即感知作用于判断决策后影响到动作。 首先是道路上来往车辆、行人、交通标志、路面状况以及汽车本身的运行 情况等外界信息，通过驾驶员的视觉、听觉和触觉等感觉器官传入驾驶员 的大脑，驾驶员根据其驾驶经验予以加工后，作出相应的判断和决策，然 后再通过手、脚等运动器官发出调整方向和速率等指令，从而改变汽车运 动状态的操纵目的。而汽车行驶轨道、相对于道路的适应程度、振动、速 度以及各种操纵后汽车的行驶变化再通过上述过程反馈给驾驶员，同时驾 驶员仍在不断接受道路及环境信息，调节自身驾驶状态以适应新的道路环 境信息，确保汽车的操纵稳定性、可靠性和安全性。 由于驾驶员与道路环境的联系是通过汽车的“过滤”来实现的，而驾驶 行为对汽车运行状态的影响则表现为驾驶员的不同动作。因此，依据对人 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 1 页 行为的s 一0 一r 经典模式的拓展，驾驶汽车的行为可分为三个阶段，即感 知阶段、判断决策阶段和动作阶段。 感知阶段：驾驶员通过视觉、听觉和触觉感知汽车的运行环境条件，如 交通信号、行人的动静位置、路面状况以及汽车的运行工况等信息。这 阶段主要由感觉器官完成。 判断决策阶段：驾驶员在感知信息的基础上，结合驾驶经验和技能，经 过分析，作出判断，确定有利于汽车安全行驶的措施。这一阶段主要由中 枢神经系统来完成。 动作阶段：驾驶员依据判断决策所做出的实际反应和行动，具体指手、 脚对汽车实施的控制，如加速、制动、转向等。这一阶段主要由运动器官 完成。 这样，驾驶行为由信息感知、判断决策和动作三阶段构成，不仅是三者 不间断的多次串联组合，而且也是三者连锁反应的综合。 交通信息首先经过驾驶员的感知阶段，在该阶段驾驶员对交通状态中 要素进行识别、理解，完成驾驶状态意识( 详见下节) 。由于受感知疲劳 因子的制约，往往会出现误感甚至不感现象，使之通过感知阶段到判断阶 段，或者放任自然，驾驶员依感知一判断决策一动作( 已是失误状态) 或感 知( 零信息) 两种途径实现对汽车的驾驶( 图3 2 ) 。然后，汽车运行状 况和后续道路环境信息再反馈传递给驾驶员，驾驶员依上述过程进行新的 信息加工，直至驾驶结束。这样便形成了驾驶危险状态甚至造成交通事故。 驾驶员 图3 - 2 疲劳驾驶行为形成摸式i 在描述疲劳驾驶行为时，不考虑驾驶员感知疲劳以及对疲劳的拮抗作 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 用，交通信息首先经过驾驶员的感知阶段，然后，通过感知阶段到判断阶 段，在该阶段判断疲劳因子的影响下到动作阶段( 图3 3 ) ，最后，汽车 运行状况和后续道路环境信息再反馈传递给驾驶员，驾驶员依上述过程进 行新的信息加工，直至驾驶结束，从而实现对汽车的驾驶。由于判断的失 误将会导致动作不准确，同样形成驾驶危险状态。 驾驶员 图3 3 疲劳驾驶行为形成摸式i i 在描述驾驶行为时，不考虑判断疲劳以及驾驶员对疲劳的拮抗作用， 认为疲劳驾驶行为形成主要是动作疲劳。交通信息首先经过驾驶员的感知 阶段并受感知，通过感知阶段到判断阶段，再到动作阶段( 此时己受到动 作疲劳因子的影响) ，然后，汽车运行状况和后续道路环境信息再反馈传 递给驾驶员，驾驶员依上述过程进行新的信息加工，直至驾驶结束( 图 3 - 4 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 3 页 驾驶员 图3 - 4 疲劳驾驶行为形成摸式i i i 在描述驾驶行为时，交通信息首先经过驾驶员的感知阶段，然后，通 过感知阶段到判断阶段，再到动作阶段，然后，汽车运行状况和后续道路 环境信息再反馈传递给驾驶员，整个过程都是在疲劳状态下进行，受到感 知疲劳因子、判断疲劳因子、动作疲劳因子的制约和影响( 图3 5 ) 。 驾驶员 图：3 - 5 驾驶行为形成摸式i v 由此可见，依据疲劳驾驶行为形成的几种模式，经特定假设和相应简 化后，即可按不同方式和内容来分析疲劳驾驶行为的特征，识别疲劳驾驶 行为的内在结构和外部表现，为驾驶失误机理辨识和可靠性模型的建立提 供基础依据。 翟 ，1 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 4 页 交通信息首先经过驾驶员的感知阶段，在该阶段驾驶员对交通状态中 要素进行感应，感应的器官为视觉器官、听觉器官、位觉器官等，由于受 感知行为形成致疲劳因子的制约，往往会出现感知误感现象、减弱现象、 不感现象，驾驶员以抗疲劳能力对误感拮抗，如果得以拮抗使之通过感知 阶段到判断阶段；同样，因判断决策阶段行为形成致疲劳因子的影响，仍 会出现疲劳判断现象，判断的器官为中枢神经系统包括大脑、小脑等，由 于受判断行为形成致疲劳因子的制约，往往会出现误判断现象、减弱判断 能力现象、不判断现象，驾驶员以抗疲劳能力对误判断拮抗，如果得以拮 抗使之通过判断阶段到动作阶段；同样，因动作阶段行为形成致疲劳因子 的影响，驾驶员依感知一判断决策和判断决策两种途径将误判予以拮抗后， 使之通过判断阶段到动作阶段，由于同样原因，亦会出现动作误动现象， 驾驶员依感知一判断决策一动作、判断决策一动作和动作三种途径将误动予以 拈抗后，从而实现对汽车的驾驶，然后，汽车运行状况和后续道路环境信 息再反馈传递给驾驶员，驾驶员依上述过程进行新的信息加工，直至驾驶 结束。驾驶行为表现的各个阶段内部的关联性、反馈性等见图3 - 6 。 亘壹奎堕盔兰塑主堑窒竺兰篁迨窒 墨! ! 夏 一 一+ 弋一， ， l 竺竺毒 图3 - 6 驾驶行为阶段反馈网络体系 31 2 驾驶疲劳致因分析 驾驶疲劳的致因与驾驶行为密切相关，而驾驶疲劳的形成原因可分为 直接原因和间接原因( 图3 - 7 ) 。直接原因指驾驶车辆时因驾驶行为形成 主因子的制约而导致各阶段驾驶行为直接恶化的条件或状态( 图3 8 ) ， 间接原因则指导致驾驶行为间接恶化的驾驶员心理、生理因素( 图3 - 9 ) ， 间接啜因影响直接原因，直接原因导致驾驶疲劳。其主要是由于各阶段行 为形成因子的制约而导