草原道路简单景观环境下驾驶疲劳短时恢复特性研究

发布时间：2020-07-18 00:02

【摘要】：草原地区的社会、经济、人口和自然环境独特,地广人稀,连接城市之间的道路大多距离较长且附属设施少,地形地貌变化较小,植被种类较少且覆盖率低,景观环境简单。鉴于草原道路行车出行距离长以及驾驶环境单调性对疲劳的双重影响,易诱发驾驶员产生心理与生理疲劳,使驾驶员的操控和判断决策能力下降,进而给草原公路交通运输带来严重的安全隐患。驾驶员长时间处于疲劳状态会造成疲劳堆积,如若得不到及时的休息和处置,将会危害行车安全和驾驶员的身心健康。目前所开展的研究主要集中在驾驶过程中的疲劳检测上,尚缺乏对草原道路驾驶员休息时疲劳恢复特性的研究。在疲劳与恢复关系认识上,了解驾驶疲劳的恢复过程和检测驾驶疲劳一样重要。掌握驾驶疲劳恢复特性,科学合理安排连续驾驶时间和休息时间,才能有效减少疲劳驾驶现象,从根本上解决由其引起的草原道路交通安全问题。这对于科学地制定草原公路驾驶员行车休息制度、草原公路服务区的设置、减缓驾驶员疲劳、增强疲劳恢复质量、保障行车安全、推动完善道路交通运输安全法律法规等都有很大的理论与实际意义。为了有效解决草原公路驾驶疲劳问题,本项目以草原公路行车驾驶员为研究对象,以驾驶员心生理状态信息数据为基础,运用模拟驾驶实验、理论分析与驾驶员主观评价相结合的研究方法,设计驾驶员休息时的疲劳恢复实验,研究不同疲劳程度下驾驶员休息时驾驶疲劳短时恢复规律,分析各影响因素对驾驶疲劳恢复的影响,揭示驾驶员在不同驾驶疲劳程度下的恢复特性及生理学机制。本文主要研究成果如下:(1)结合脑电指标、心电指标、肌电指标的心生理学意义,采用主成分分析方法,确定民能够有效表征草原道路简单景观环境下行车驾驶员驾驶疲劳恢复特性的敏感指标:心理疲劳恢复敏感指标β波平均功率、(α+θ)/β、LF/HF、SampEn,生理疲劳敏感指标IEMG、MPF。(2)驾驶员心理疲劳恢复敏感指标β波功率谱值、(α+θ)/β、LF/HF、SampEn和生理疲劳恢复敏感指标IEMG、MPF在疲劳恢复期呈现较为明显的线性变化趋势,且在疲劳恢复初期各项指标恢复速度较快。在短时恢复的条件下,驾驶员处于重度疲劳程度时,当恢复程度达到80%时,其在之后的同等时间段内各指标的恢复能力趋于平缓,继续增加有限休息时间对疲劳恢复影响不大。(3)驾驶员心理疲劳恢复的客观时间:轻度(6min)、中度(18min)、重度(21min。驾驶员生理疲劳恢复的客观时间:轻度(12min)、中度(24min)、重度(恢复80%)。驾驶员的心理疲劳恢复时间早于生理疲劳恢复时间。(4)驾驶员主观疲劳恢复时间为:轻度(6min)、中度(15min)、重度(18min)。可见,在轻度疲劳程度下,驾驶员主观疲劳恢复时间与疲劳客观恢复时间一致;在中度和重度疲劳程度下,与疲劳客观恢复时间有一定差异,驾驶员主观疲劳恢复时间相对于客观疲劳恢复时间有提前现象。这种驾驶员主观上已经恢复但实际上并未恢复的现象,再次证实了以驾驶员心、生理信号为依据确定疲劳恢复时间的必要性。(5)驾驶员年龄、性别、驾驶经验对轻度驾驶疲劳程度下驾驶员的心理疲劳恢复和腿部肌肉疲劳恢复无显著影响,对驾驶员颈部肌肉疲劳恢复和腰部肌肉疲劳恢复有显著影响。青年驾驶员的颈部肌肉疲劳恢复和腰部肌肉疲劳恢复早于中年驾驶员·,男性驾驶员的颈部肌肉疲劳恢复和腰部肌肉疲劳恢复早于女性驾驶员;熟练驾驶员颈部肌肉疲劳恢复和腰部肌肉疲劳恢复早于非熟练驾驶员。(6)驾驶员年龄、性别、驾驶经验对中度驾驶疲劳程度下驾驶员的心理疲劳和生理疲劳恢复均有显著影响。青年驾驶员的心、生理疲劳恢复早于中年驾驶员:男性驾驶员的心、生理疲劳恢复早于女性驾驶员,;熟练驾驶员的心、生理疲劳恢复早于非熟练驾驶员。(7)驾驶员年龄、性别、驾驶经验对重度疲劳程度下驾驶员的心理疲劳和颈部、腿部疲劳恢复有显著影响,对驾驶员腰部疲劳恢复无显著影响。青年驾驶员的心理疲劳和颈部、腿部肌肉疲劳恢复早于中年驾驶员;男性驾驶员的心理疲劳和颈部、腿部肌肉疲劳恢复早于女性驾驶员;熟练驾驶员的心理疲劳和颈部、腿部肌肉疲劳恢复早于非熟练驾驶员。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.254
【图文】：

控制系统图,控制系统,显示器

（１）控制系统。逡逑控制系统是整个平台的核心，用于实现对试验系统的设计、控制、监控、记录逡逑等功能。控制系统主要由２台计算机和８台显示器组成，如图１所示。主机主要负逡逑责安装模拟教学软件，采集、处理电子信号、数据交换、环形幕图像，起到主导核逡逑心作用。从机主要为两侧后视镜及下视镜图像显示，辅助显示的作用。两台计算机逡逑通过信息交互实现协同作用。而８台显示器与模拟平台的显示系统一一对应。逡逑■１—１逦＊１逡逑（１）主机逦（２）显示器逡逑图１控制系统逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑

草原道路简单景观环境下驾驶疲劳短时恢复特性研究

图３显不系统逡逑Ｆｉｇ．邋３邋Ｄｉｓｐｌａｙ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑

车辆系统,车辆改造

辆系统是由比亚迪Ｆ３真实车辆改造而成。将车辆发动机拆除，其他装置保持原状。逡逑动力学系统在真实车辆上开发设计，采用六自由度电动伺服运动平台，这些自由度逡逑的复合运动，可以模拟上、下坡及颠簸路况，如图２所示。逡逑＇ｔ逡逑图２车辆系统逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｖｅｈｉｃｌｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑Ｉ逦１１１邋Ｔｐｉ逡逑图３显不系统逡逑Ｆｉｇ．邋３邋Ｄｉｓｐｌａｙ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑

【参考文献】