汽车驾驶疲劳研究综述

文章编号:100628309(2003)0120039204作者简介:张灵聪(19572　),男,福建漳州人,副教授,博士,现在第三军医大学做博士后研究,从事交通心理学的研究。

汽车驾驶疲劳研究综述张灵聪,王正国,朱佩芳,尹志勇(第三军医大学野战外科研究所第四研究室,重庆　400042) 摘要:论述了驾驶疲劳研究的一些概况;主要介绍驾驶疲劳的表现、原因、测量、实验、机制和对策等;通过对文献的分析表明:这个领域还有许多内容有待于进一步的研究。

例如驾驶疲劳的报警、驾驶疲劳机制等。

关键词:驾驶疲劳;公路催眠;剥夺睡眠;驾驶疲劳报警;驾驶疲劳机制中国分类号:U492.8;R131　文献标识码:A1　引言驾驶疲劳是指在一段时间的驾车之后所产生的反应水平下降,这种下降表现在注意分散、打瞌睡,使驾驶操作失误或完全丧失驾驶能力。

按照驾驶疲劳产生的方式,可分为:主观疲劳(主观上的感受)和客观的疲劳(在任务执行过程中,反应机能的下降);按照产生的内容,可分成:生理的疲劳(身体的变化,主要指肌肉和神经的疲劳)和心理的疲劳(心理反应机能的下降)。

一般的说,这些疲劳是相互关联的,客观的疲劳、生理的疲劳必然导致主观疲劳和心理的疲劳;反过来,主观疲劳和心理的疲劳容易引起客观的疲劳和生理的疲劳。

但是它们并不是一一对应的关系,人的动机会抑制个体对客观的和生理的疲劳的觉察。

驾驶疲劳与交通事故之间的关系是非常复杂的,它表现在:①驾驶疲劳所产生交通事故,往往与占道行驶、车速过快等因素混杂在一起。

因此,驾驶疲劳因素在交通事故中产生多大的影响难于准确的估计。

有调查认为在美国每年的千万个事故中只有10%是由驾驶疲劳所引起[1]。

而Ha 2w orth 等(1990)发现几乎有一半的驾驶员说他们在驾驶过程中曾经几乎入睡了[2]。

②驾驶疲劳并不一定会产生交通事故,因为,驾驶员发现自己疲劳,可以通过减慢速度或者不超车等方法来弥补生理、心理反应水平的下降。

2　汽车驾驶疲劳的表现和原因分析2.1　驾驶疲劳的表现人在疲劳时往往有一些身体的征兆,如眼睑拉紧、过多地打哈欠、手脚变软、头脑发胀、想打盹、肩部僵硬、眼睛干痛、腰部颈部酸痛、动作不稳定等。

而且,当出现驾驶疲劳时,会产生注意视野变窄、往意力与判断力下降,有时还产生幻觉。

驾驶员对此都有自我觉察的能力。

既然如此,为什么还会产生由于驾驶疲劳而导致的交通事故呢?这除了存在侥幸心理和动机的影响之外,可能与过度疲劳产生了心理反应迟钝和在极度疲劳时驾驶员无法控制自己等因素有关。

Hattori (1987)认为:驾驶员在较长时间的驾驶过程中,其疲劳程度可以分成三种水平:①清醒阶段,这时驾驶员基本没有疲劳。

②有一点疲劳阶段,这时驾驶员感到非常困,从而减少了对安全的注意,眼光是随意的飘动而不是注意特别的点;汽车不是随着路况的不同而改变速度,而是保持恒定不变。

③高度疲劳阶段,这时驾驶员意识水平非常低,眨眼也急剧减少,驾驶操作也比第二阶段显得更加不慌不忙;但是驾驶员对汽车的控制极其困难,他们会之字型驾车,并且他们所驾驶的汽车往往会横过道路的中线,甚至会冲出路面[3]。

疲劳驾驶所产生的交通事故往往比较严重,典型的表现是:正面相撞、汽车冲出路面,碰撞前没有紧急刹车的痕迹。

说明在疲劳的时候,驾驶员不能及时回避瞬间出现的意外情况。

2.2　驾驶疲劳的原因分析有人研究认为:驾驶疲劳与心理负荷的大小有关,而与打瞌睡无关。

也就是说,行车道路上的转弯、上下坡越多,则汽车驾驶员就越容易疲劳,却不容易打瞌睡。

相反,行车道路上的转弯、上下坡越少,就像高速公路那样笔直而单调,则汽车驾驶员就越不容易疲劳,然而却容易打瞌睡[4]。

这个论断并不全面,公路催眠所引起的与疲劳导致的打瞌睡有着本质的差别。

前者所导致的打瞌睡比较容易恢复到清醒状态;而后者所引起的打瞌睡就不容易在短时间内恢复到清醒状态。

调查发现:驾驶疲劳与持续工作的时间长度、工作任务的难度有密切的关系。

撞车事故一般发生在午夜和黎明,还有就是在下午2-3点之间,这时往往是人们感到疲倦的时间。

此外,休息、睡眠的时间和24小时工作、休息与睡眠时间的安排也会对驾驶疲劳产生影响。

年龄也是一个影响因素,年龄在26岁以下比年龄在26岁以上更容易产生疲劳,它们具有统计上的显著性差异。

3　汽车驾驶疲劳的特点与测量驾驶疲劳反映在生理与心理两个方面,主要的生理反映是:神经系统的功能、血液和眼睛的变化等,研究人员往往用脑电、心率、眼睑眨动、眼球运动、头部的位移加以鉴别。

主要的心理反映是:反应时延长、注意分散、动作不协调。

从现有研究上看,疲劳的与清醒的驾驶相比,较有特异性的指标是:方向盘的微调,头部前倾,眼睑的眨动、甚至闭合。

驾驶疲劳的测量可分为主观的和客观的测量。

主观测量有自我评定与他人评定。

客观测量主要是进行生理的与心理的测量,生理的测量是从生理的组织水平、行为反应和汽车动态变化(超过中线的次数、车速、方向盘的操作);心理的测量主要测量注意稳定、注意分配、动作敏捷性、判断的准确性等。

有人研究认为:驾驶安全与年龄、车外照明、驾驶员的睡眠质量、身体活动的需要量、是否遇到挫折、开车过程对思维水平的要求、开车的时间压力等因素有关系。

在此基础上,建立了一个数学模型,用于预测危险事故的频率,该公式是:1.528 +(-0.0447×开车年限)+(-0.3548×外部照明)+(0.3325×出现危险事件前的睡眠质量)+ (0.0134×开车时欲睡的比例)+(0.0813×斯丹佛睡眠质量量表)+(0.105×要求思维的水平)+ (-0.0106×每天身体活动的需要量)+(0.0093×开车的时间压力)+(0.006×挫折水平)[5]。

这个公式显然不是用于预测,而是在说明影响驾驶安全的因素有哪些。

因为,要达到预测性就需要随时监控,以便能够为驾驶员即时地提供警觉信号。

这个公式中,有许多项目是事后评价(如斯丹佛睡眠质量量表和出现危险事件前的睡眠质量),无法对驾驶过程进行同步监控。

4　汽车驾驶疲劳的实验Wylie等(1996)比较连续驾车10或13小时的驾驶员,发现驾车时间的长短与疲劳的关系不是很大。

产生这个结果的原因可能是:驾车10和13小时之间还未达到或者已经超过疲劳的临界点。

个体之间对驾车时间长短的耐受性具有很大的差别,即便是时间长度是一个重要的因素,但是它也不是单独对驾驶疲劳起作用[6]。

有人以10名持有驾驶执照的卡车司机为实验对象(8名男性、2名女性,平均年龄为38.2岁),让他们在模拟器上做90分钟的实验,实验的条件是:三种声音刺激(机器、车轮、道路背景);三种任务难度(简单的、中度复杂的和高度复杂的任务);剥夺睡眠(睡醒后19小时才上模拟器上做实验)与无剥夺睡眠(睡醒后立即上模拟器上做实验);构成2×3×3×2的完全被试内实验设计。

要求司机要根据道路的不同做出不同的反应,以被试的反应时与正确率、汽车偏离中线的频率与距离、眼睛闭合的频率、注意稳定等为指标。

实验的假设是:①如果驾驶任务比较复杂,会增加唤醒、减少疲劳,则驾驶员的操作不受影响;②如果驾驶任务比较复杂,导致驾驶员负担过重、增加疲劳,则会影响驾驶员的操作。

实验的结果是:①驾驶任务的复杂,会增加工作的负担,但是卡车司机不受此因素的影响;②简单的驾驶任务,驾驶的操作效果最好;③在中等疲劳条件下,卡车司机仍可以很好地完成驾驶的任务;④睡眠剥夺的被试者比非睡眠剥夺的被试者出现更多的偏离道路中线和眼睛闭合[7]。

Jone和Stein经过实验研究,发现驾车超过8小时事故率是驾车8小时以内的2倍。

他们调查还发现:驾驶疲劳(司机在驾驶时感到非常疲倦,甚至在驾驶过程中睡着了)造成了19.9%致命的交通事故[8]。

5　汽车驾驶疲劳的机制驾驶疲劳必然会产生注意分散,了解注意分散的原因有助于更好的理解驾驶疲劳产生的本质。

关于注意分散的原因,有不少的理论假设,其中影响比较大的是过滤器论、选择论和资源分配论[9]。

5.1　滤器论该理论的假设是:人的注意资源是有限的,个人注意的总量会随着环境的变化而变化;酒精与疲劳会减少注意的能量;可利用的注意总量等于被用去的注意能量的总和。

面对众多的内外信息的刺激,人的这些有限的资源就无法有效地处理,于是人在处理信息过程中采取两个基本的策略:过滤信息和自动化。

前者指人们面对众多的刺激,首先采取过滤的方法,只允许重要的信息进入,其它信息则忽略。

后者指熟练地学会了一项操作,那就不需要花太多的注意。

5.2　选择论该理论认为注意不在于选择知觉刺激,而在于选择对刺激的反应。

选择性注意发生在信息加工系统中枢部分,所有的输入刺激都得到完全的信息加工;过滤器位于识别和反应之间;输出(反应)是按其重要性来安排的,人对最新、最重要的刺激才会做出反应。

重要性的安排依赖于信息内容本身、个人长期的倾向等。

人们有一种按先后次序来知觉外界刺激的倾向:如果两个事件同时发生,被注意到的对象将被知觉为先发生。

5.3　资源分配论这个理论避开了注意选择机制在信息加工系统的具体位置问题,从心理资源分配的角度来解释注意。

注意的资源分配理论并不设想一个瓶颈结构(即存在于某个位置的过滤器),而是将注意看作是人类加工信息有限心理资源,注意只能在心理资源许可的范围内承担有限的任务。

只要不超过已有的能量,人就能同时接收两个甚至多个信息输入,或者同时进行两种甚至多种活动。

上面这三个理论假设都建立在注意资源有限的基础上。

但是这些理论无法解释“公路催眠”的现象。

驾驶员在高速路上驾驶,其心理的负荷是很小的,因此他的注意能量并没有被耗尽,却很容易产生催眠效果。

这时驾驶员的分心、打瞌睡并不是注意的资源不足,而是驾驶员心理负荷过小,外界的刺激太少,无法达到唤醒他们的刺激量。

6　汽车驾驶疲劳的对策对汽车驾驶疲劳研究的目的是为了避免或者减少由此产生的交通事故,为此国外有人提出了几种措施:6.1　针对驾驶员的对策进行教育、限制开车的时间,开长途汽车的,就要注意中途适当地休息,以防止过度疲劳。

6.2　针对汽车的对策尽量使汽车通风、减小震动;要让驾驶员系好安全带,以减小撞车的危害性;还要配备疲劳报警器,当驾驶员在开车过程中产生疲劳,就给予报警。

6.3　针对环境的对策增加路边驾驶员休息室,让驾驶员感到疲劳时有地方休息;做好隔离带,减少行人与汽车、汽车与汽车的碰撞[10]。

疲劳监控是预防驾驶员过度疲劳、减少由于驾驶疲劳产生严重的交通事故的一种有效手段,早在1960年代末就有人在考虑研究车载系统的报警器。

但是,要价格适中,又要做到高的正确率和低的错误报警并不容易。

法国的一些研究机构从2000年开始已联手研制监测驾驶员注意力下降的系统,这个系统安装在汽车上,通过声音或光信号提醒驾驶员[11]。