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摘 要:现行公路线形设计理念是以汽车驾驶理论为依据较少考虑道路使用者感受,本文阐述与分析了影响驾驶员纵坡行驶时的各项因素以及评价驾驶员心理状态的指标,为建立路线设计与驾驶员心理特性间的联系提出了具体思路。
关键词:路线; 设计 ;驾驶员; 心理 ; 评价; 指标
1.引 言
随着我国公路等级的不断提高和汽车工业的迅猛发展,人们在出行时除了考虑行车的安全、快捷性以外,对行车舒适性也有了更高的要求。传统的公路线形设计主要是以汽车行驶理论为依据,只考虑了汽车的动力性和操纵性等要求,很少考虑道路使用者的感受。而公路的使用者是驾驶车辆的人,公路线形设计的好坏会对驾驶员产生直接影响,进而影响到汽车行驶的安全性和舒适性。因此,从驾驶员的心理与生理反应角度去考虑道路线形的设计,对于减轻驾驶员心理负担,减少交通事故的发生,提高公路服务性能至关重要。
本文将着重阐述与分析驾驶员在线型变化段行驶时的影响因素及心理分析指标,为今后设计提供一定的参考。
2.1驾驶员心理紧张的生理学基础
驾驶员的心理紧张程度与自主神经系统的活动有关,自主神经系统由交感神经系统和副交感神经系统构成。它们协同作用管理着身体内部各器官,但它们管理身体内部器官的功能截然不同。一般交感神经活动加强时,身体的状况是心跳加快;血液的压出量增加;表面血管和进入肠胃的血管受抑制,血压升高;肌肉里动脉扩张血的供应增加;眼的瞳孔扩张,使进入视网膜的光增加,提高了视敏度。副交感神经的大部分作用正好相反。在身体内部这两种活动通常是一起作用的,两者处于颉颃状态以维持身体各种功能的平衡。
2.2驾驶员心理紧张性的主要影响因素
道路是汽车行驶的载体,在道路上行驶的每一辆汽车,都是由驾驶员、汽车、道路以及周围各种环境组成的一个相互协调的系统,其中任何一个部分正常的机能受到破坏,都会影响行车的安全舒适,甚至造成交通事故。影响驾驶员紧张性的因素有很多,如坡度、坡长、车速、载重、平曲线半径、视距和路面宽度等。下面就各主要影响因素分述如下:
2.2.1坡度和坡长
道路纵坡度的大小及其坡长对驾驶员的心理和生理影响很大。汽车上坡行驶时,因克服上坡阻力和其它阻力需增大牵引力,此时车速便会降低,若陡坡过长,将引起汽车水箱“开锅”、气阻等情况,严重时,还可能使发动机熄火,使驾驶条件恶化;汽车下坡时,因惯性的作用,车速会变得越来越快,这时驾驶员就需不断地采用制动器,使车速不致变得太快而产生不安全的后果。但在制动过程中,频繁制动会使制动效能降低,再加上驾驶员心理紧张,也易发生交通事故。
另一方面,若坡长过短,势必会增加变坡点,变坡点过多,从行车来看,纵向起伏变化频繁,会使车辆行驶在连续起伏的地段产生增重与失重的频繁变化,对驾驶员的身体带来严重不良影响,车速愈高程度愈明显。因此,过短的坡长设计也会造成驾驶员的心理紧张和不安全感。
2.2.2行驶速度
我国现行的公路线形几何设计方法仍沿用了前苏联的设计思路,即在满足汽车运动学和力学要求的前提下,采用设计速度作为计算车速。然而,设计速度不一定就是汽车运行中的实际速度,驾驶员实际的运行速度总是以设计速度为中心上下波动。高速行驶或低速行驶都存在着安全隐患,高速行驶不必赘述,低速行驶时容易产生驾驶疲劳,进而会产生一定的安全隐患。同时不当的速度设计,还会造成工程建设浪费。选用合适的速度设计指标极为重要。
2.2.3汽车的载重情况
这里主要涉及的是大吨位货运车辆,对于运输汽车而言,日常行驶中主要是以空载和重载两种方式运行。当驾驶员空载行驶时,车辆自重较轻,机动性能良好,驾驶员便于操纵,心理比较轻松,行车相对安全。当驾驶员重载行车时,由于受货物重量的影响,驾驶转向沉重,转弯时离心力增大,有时由于运输特殊货物而使整车长度增加,致使转弯半径太大,操纵困难。另外,驾驶员重载下坡行驶时车辆的制动性能还会受到一定程度的影响,特别是在车速较快时,易发生爆胎现象,如遇到冰雪路面,更容易使驾驶员产生紧张心理,从而发生交通事故。因此,不同的载重情况也会对驾驶员的心理紧张性产生不同程度的影响。
2.2.4 平曲线半径
平曲线半径的设置若于自然地形配合得当,可获得圆滑舒适的线形,能给驾驶员以新的感受和适度的紧张,从而引起对交通安全的重视。如果平曲线半径太小,车辆在曲线上行驶时,由于受到离心力的作用会降低了车辆的稳定性和安全度。再者,车辆在曲线段上行驶时,驾驶员可视距离较短,很难发现前方的情况,增加了发生事故的潜在危险。
3. 驾驶员心理与生理反应测试常用指标
随着医学、交通工程学、计算机学、人机工程等学科的进步和相互渗透,使得人体生理参数越来越广泛地被应用到道路交通安全评价和公路线形设计等领域中。常用的测试指标如下:
(1)心率、脉搏和血压
心率、脉搏和血压是密切相关的三个生理参数,因为它们都是由于心肌的收缩和舒张形成的。心率的快慢、脉搏的强弱、血压的高低都是与心肌搏动的强度和幅度相对应的,同时也都会随着心理状态类型和程度的变化而发生改变。
心率、脉搏和血压都能较好的反应驾驶员的心理状态,但是使用脉搏和血压两项指标对驾驶员行驶中心理紧张性的测试,具体实施比较困难,不建议采用。
(2)脑电
脑电信号是由脑神经活动产生且始终存在于中枢神经系统的自发性电位活动,是一种典型而重要的生物电信号。可由放置在头皮上的电极获得并被记录,通过对脑电信号的研究,可以更好地了解神经元电活动与人的心理和生理状态之间的关系。但人的脑电是一个较为复杂的领域,且较为微弱,在实验过程中容易受到其它一些干扰因素的影响而失真,稳定性较差。
(3)呼吸
人在不同状态下的呼吸频率是有较大差别的,比如安静时为9次/分,而愤怒时可达到40次/分。呼气和吸气的时间比值也可以反映被测试者的心理状态:正常情绪下,呼气和吸气的时间比小于1,;而在负面情绪下,比值则大于1。当大脑皮层兴奋性发生变化时,必然会影响呼吸的变化,而这种变化往往是人自身意识不到的。所以呼吸指标在心理与生理测试中应用广泛。但考虑到驾驶过程的特殊性,该指标不宜采用。
(4)皮肤电
人体受到外界刺激或情绪变化时,会引起汗腺分泌的增加,引起较大的皮电反应。皮肤电作为反映大脑皮层功能和自主神经系统活动的指标,可以反映基本神经过程的动力特征。由于该指标反应幅度大,灵敏度高,不易受大脑皮层意识直接抑制的特点,已成为国际上应用最广泛并得到普遍承认的心理测试指标。但是,因为驾驶员驾车时必须时刻使用双手,在其手掌上连接检测皮电的电极会造成操纵不便,故不便于使用。
(5)肌电
人体的肌肉细胞受神经刺激后会产生动作电位,利用肌电仪检测并放大这种电位,就可通过研究该电位的高低或电位差来了解人体在运动前后的紧张程度。它一般被体育家和运动心理学家们用来研究与某种运动和姿势相关联的肌电模式,或者被心理、生理学家们用来研究与运动相关的人的紧张性。但驾驶员肌电变化较为微弱,使用中受到一定的限制。
(6)眼动
人在处于紧张状态时,大脑为了获得引起紧张事物的更多信息以采取相应的应对措施,必然要将注意力大量地转移到该事物上来,这样就会伴随着人的视觉(眼睛)特性的相应变化。通过相应的仪器(如眼动仪)可将人的这种自发生理反应检测出来,用于人紧张程度方面的定量分析研究。但眼动仪需要与驾驶员的头部连接,会对驾驶员造成一定的影响,故不建议采用。
4.结语
驾驶员在驾驶过程中影响因素较多,可以表征心理状态的指标也较多。确定某项因素作为表征驾驶员心理及生理状态的指标,进而通过建立某种模型确定影响驾驶员驾驶过程中最不利的因素,对于完善公路线形设计,减少交通事故的发生,提高公路服务性能有着重要的意义。建立该模型主要有两部分工作:首先,确定评价参数。要求能够稳定准确的反映驾驶员心理状态;再者,通过现场试验采样确定影响驾驶员心理状态的主要因素,进而建立模型,最终优化完善现有路线设计理念。
参考文献:
〔1〕《公路实务》,交通出版社,2000,第一版.
关键词:路线; 设计 ;驾驶员; 心理 ; 评价; 指标
1.引 言
随着我国公路等级的不断提高和汽车工业的迅猛发展,人们在出行时除了考虑行车的安全、快捷性以外,对行车舒适性也有了更高的要求。传统的公路线形设计主要是以汽车行驶理论为依据,只考虑了汽车的动力性和操纵性等要求,很少考虑道路使用者的感受。而公路的使用者是驾驶车辆的人,公路线形设计的好坏会对驾驶员产生直接影响,进而影响到汽车行驶的安全性和舒适性。因此,从驾驶员的心理与生理反应角度去考虑道路线形的设计,对于减轻驾驶员心理负担,减少交通事故的发生,提高公路服务性能至关重要。
本文将着重阐述与分析驾驶员在线型变化段行驶时的影响因素及心理分析指标,为今后设计提供一定的参考。
2.1驾驶员心理紧张的生理学基础
驾驶员的心理紧张程度与自主神经系统的活动有关,自主神经系统由交感神经系统和副交感神经系统构成。它们协同作用管理着身体内部各器官,但它们管理身体内部器官的功能截然不同。一般交感神经活动加强时,身体的状况是心跳加快;血液的压出量增加;表面血管和进入肠胃的血管受抑制,血压升高;肌肉里动脉扩张血的供应增加;眼的瞳孔扩张,使进入视网膜的光增加,提高了视敏度。副交感神经的大部分作用正好相反。在身体内部这两种活动通常是一起作用的,两者处于颉颃状态以维持身体各种功能的平衡。
2.2驾驶员心理紧张性的主要影响因素
道路是汽车行驶的载体,在道路上行驶的每一辆汽车,都是由驾驶员、汽车、道路以及周围各种环境组成的一个相互协调的系统,其中任何一个部分正常的机能受到破坏,都会影响行车的安全舒适,甚至造成交通事故。影响驾驶员紧张性的因素有很多,如坡度、坡长、车速、载重、平曲线半径、视距和路面宽度等。下面就各主要影响因素分述如下:
2.2.1坡度和坡长
道路纵坡度的大小及其坡长对驾驶员的心理和生理影响很大。汽车上坡行驶时,因克服上坡阻力和其它阻力需增大牵引力,此时车速便会降低,若陡坡过长,将引起汽车水箱“开锅”、气阻等情况,严重时,还可能使发动机熄火,使驾驶条件恶化;汽车下坡时,因惯性的作用,车速会变得越来越快,这时驾驶员就需不断地采用制动器,使车速不致变得太快而产生不安全的后果。但在制动过程中,频繁制动会使制动效能降低,再加上驾驶员心理紧张,也易发生交通事故。
另一方面,若坡长过短,势必会增加变坡点,变坡点过多,从行车来看,纵向起伏变化频繁,会使车辆行驶在连续起伏的地段产生增重与失重的频繁变化,对驾驶员的身体带来严重不良影响,车速愈高程度愈明显。因此,过短的坡长设计也会造成驾驶员的心理紧张和不安全感。
2.2.2行驶速度
我国现行的公路线形几何设计方法仍沿用了前苏联的设计思路,即在满足汽车运动学和力学要求的前提下,采用设计速度作为计算车速。然而,设计速度不一定就是汽车运行中的实际速度,驾驶员实际的运行速度总是以设计速度为中心上下波动。高速行驶或低速行驶都存在着安全隐患,高速行驶不必赘述,低速行驶时容易产生驾驶疲劳,进而会产生一定的安全隐患。同时不当的速度设计,还会造成工程建设浪费。选用合适的速度设计指标极为重要。
2.2.3汽车的载重情况
这里主要涉及的是大吨位货运车辆,对于运输汽车而言,日常行驶中主要是以空载和重载两种方式运行。当驾驶员空载行驶时,车辆自重较轻,机动性能良好,驾驶员便于操纵,心理比较轻松,行车相对安全。当驾驶员重载行车时,由于受货物重量的影响,驾驶转向沉重,转弯时离心力增大,有时由于运输特殊货物而使整车长度增加,致使转弯半径太大,操纵困难。另外,驾驶员重载下坡行驶时车辆的制动性能还会受到一定程度的影响,特别是在车速较快时,易发生爆胎现象,如遇到冰雪路面,更容易使驾驶员产生紧张心理,从而发生交通事故。因此,不同的载重情况也会对驾驶员的心理紧张性产生不同程度的影响。
2.2.4 平曲线半径
平曲线半径的设置若于自然地形配合得当,可获得圆滑舒适的线形,能给驾驶员以新的感受和适度的紧张,从而引起对交通安全的重视。如果平曲线半径太小,车辆在曲线上行驶时,由于受到离心力的作用会降低了车辆的稳定性和安全度。再者,车辆在曲线段上行驶时,驾驶员可视距离较短,很难发现前方的情况,增加了发生事故的潜在危险。
3. 驾驶员心理与生理反应测试常用指标
随着医学、交通工程学、计算机学、人机工程等学科的进步和相互渗透,使得人体生理参数越来越广泛地被应用到道路交通安全评价和公路线形设计等领域中。常用的测试指标如下:
(1)心率、脉搏和血压
心率、脉搏和血压是密切相关的三个生理参数,因为它们都是由于心肌的收缩和舒张形成的。心率的快慢、脉搏的强弱、血压的高低都是与心肌搏动的强度和幅度相对应的,同时也都会随着心理状态类型和程度的变化而发生改变。
心率、脉搏和血压都能较好的反应驾驶员的心理状态,但是使用脉搏和血压两项指标对驾驶员行驶中心理紧张性的测试,具体实施比较困难,不建议采用。
(2)脑电
脑电信号是由脑神经活动产生且始终存在于中枢神经系统的自发性电位活动,是一种典型而重要的生物电信号。可由放置在头皮上的电极获得并被记录,通过对脑电信号的研究,可以更好地了解神经元电活动与人的心理和生理状态之间的关系。但人的脑电是一个较为复杂的领域,且较为微弱,在实验过程中容易受到其它一些干扰因素的影响而失真,稳定性较差。
(3)呼吸
人在不同状态下的呼吸频率是有较大差别的,比如安静时为9次/分,而愤怒时可达到40次/分。呼气和吸气的时间比值也可以反映被测试者的心理状态:正常情绪下,呼气和吸气的时间比小于1,;而在负面情绪下,比值则大于1。当大脑皮层兴奋性发生变化时,必然会影响呼吸的变化,而这种变化往往是人自身意识不到的。所以呼吸指标在心理与生理测试中应用广泛。但考虑到驾驶过程的特殊性,该指标不宜采用。
(4)皮肤电
人体受到外界刺激或情绪变化时,会引起汗腺分泌的增加,引起较大的皮电反应。皮肤电作为反映大脑皮层功能和自主神经系统活动的指标,可以反映基本神经过程的动力特征。由于该指标反应幅度大,灵敏度高,不易受大脑皮层意识直接抑制的特点,已成为国际上应用最广泛并得到普遍承认的心理测试指标。但是,因为驾驶员驾车时必须时刻使用双手,在其手掌上连接检测皮电的电极会造成操纵不便,故不便于使用。
(5)肌电
人体的肌肉细胞受神经刺激后会产生动作电位,利用肌电仪检测并放大这种电位,就可通过研究该电位的高低或电位差来了解人体在运动前后的紧张程度。它一般被体育家和运动心理学家们用来研究与某种运动和姿势相关联的肌电模式,或者被心理、生理学家们用来研究与运动相关的人的紧张性。但驾驶员肌电变化较为微弱,使用中受到一定的限制。
(6)眼动
人在处于紧张状态时,大脑为了获得引起紧张事物的更多信息以采取相应的应对措施,必然要将注意力大量地转移到该事物上来,这样就会伴随着人的视觉(眼睛)特性的相应变化。通过相应的仪器(如眼动仪)可将人的这种自发生理反应检测出来,用于人紧张程度方面的定量分析研究。但眼动仪需要与驾驶员的头部连接,会对驾驶员造成一定的影响,故不建议采用。
4.结语
驾驶员在驾驶过程中影响因素较多,可以表征心理状态的指标也较多。确定某项因素作为表征驾驶员心理及生理状态的指标,进而通过建立某种模型确定影响驾驶员驾驶过程中最不利的因素,对于完善公路线形设计,减少交通事故的发生,提高公路服务性能有着重要的意义。建立该模型主要有两部分工作:首先,确定评价参数。要求能够稳定准确的反映驾驶员心理状态;再者,通过现场试验采样确定影响驾驶员心理状态的主要因素,进而建立模型,最终优化完善现有路线设计理念。
参考文献:
〔1〕《公路实务》,交通出版社,2000,第一版.