山区公路纵曲线上驾驶员心率变化规律研究

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摘要：为研究人、车、路人机系统中人的因素对道路交通事故的影响，以山区公路纵曲线为研究对象，以心率为评价指标进行实车试验。结果表明：驾驶员的心生理状态对道路交通事故的影响非常大，不同驾龄不同年龄的驾驶员在同一路段上的心率变化完全不同，驾龄长年龄大的驾驶员心率变化小，驾龄短年龄小的驾驶员心率变化大，且在会车过程中，会车时的心率要比会车前的心率高。

关键词：山区公路；驾驶员；心率增长率

中图分类号：X731文献标识码： A

中图分类号：U471.3

The Study of Driver's Heart Rate Variable Rule on Mountain Highway

Song Ping1，Yang Zhi Fa2，Kui Hai Lin2

(1.College of Engineering，Heilongjiang August First Lang Reclamation University,Daqing 163319;2.School of Transportation，Jilin University)

Abstract：To study the effect of road traffic accidents caused by the people factors of the Man-machine system, the test was conducted according to heart rate for the evaluation in the vertical curve of mountainous highway. The results showed that the impact of the physiological state of the driver is very large on the road traffic accidents, the variability of heart rate was completely different for the drivers of different ages and driving in the same section, the variability of heart rate of drivers of driving long and older was little, the variability of heart rate of drivers of driving short and little was large, and in the meeting, the driver's heart rate was higher than before.

Key words: mountain road; driver; growth rate of heart rate

中国是道路交通事故死亡人数最高的国家，连续数年一直居世界第一位，道路交通事故严重影响了人们的生活和社会的和谐。据交通事故统计资料显示，在各种道路交通事故次数与死亡人数中，以双车道公路为主的山区公路所占比重分别达到65.5%和78.8%[1]，特别是近年来的特大交通事故多发生在山区道路上。面对这样严峻的交通安全形势，探讨山区道路交通事故的成因及其预防措施，自然成为公安交通管理部门长期研究的课题。

道路交通是由人、车、路、环境四要

素构成的一个动态的人机系统，美国和英国学者经过大量的事故调查研究得出了

各因素对交通事故的影响，与驾驶员有关的事故分别占94%和93%，与路有关的事故分别占28%和34%，与车有关的事故分别占8%和12%。由此可见，在所有引起道路交通事故的因素中驾驶员所占比重最大，其次是路。因此，研究驾驶员的心生理状态对道路交通事故的影响极为必要。

1关键因素分析选取

1.1试验路段情况

试验地点位于吉林省长春市的东南部，道路属于二级山区公路，最小弯道半径为200米，最大坡度值为5%-8%。

1.2心生理评价指标的选取

能够应用到交通领域的人体生物电信号主要有心电信号、脑电信号[2]、肌电信号[3]、呼吸信号、眼电信号[4]、皮电信号[5]、血压[6]等。通过对各指标的分析，选取心电信号作为主要的心生理评价指标。

心电信号是指心电电压振幅随时间变化的信号。常用的分析指标主要有心率（Heart Rate）即HR、心率增长率、心率增量、心率变异性（Heart Rate Variability）即HRV、R-R间期等，本文所选取的心电信号指标为心率、心率增长率。

1.3驾驶员选取

驾驶员的选取以自身特性为原则，从年龄、驾龄、性别、职业等方面考虑，年龄范围20~50周岁，考虑到山区公路上的行车安全，驾龄选在了3~20年范围内，职业均为教师。

1.4试验设备及试验方法

主要应用的仪器设备有Biopac生理记录仪、车辆事故记录仪、GPS、笔记本电脑等，通过分析每个试验驾驶员在所选的试验路段上行车时心率的变化规律，以年龄和驾龄为依据，研究不同年龄段和不同驾龄的驾驶员之间的心生理反应变化差异，并分析产生差异的原因。

2结果与分析

2.1上坡路段驾驶员心率的变化规律分析

通过实车试验，得到五位驾驶员的心率变化情况，如图1所示。

图101-05驾驶员上坡路段心率变化情况

Fig.1Heart rate changes of 01-05 driver In the uphill section

由图可以看出，05驾驶员的数值出现了负值，原因还有待研究，故在研究中去除了05号驾驶员。所以心率增长率由高到低依次为04驾驶员、03驾驶员、02驾驶员、01驾驶员，01驾驶员的心率增长率最低，04驾驶员的

心率增长率最高，这与驾驶员的年龄和驾龄正好成负相关。

2.2下坡路段驾驶员心率的变化规律分析

通过实车试验，得到五位驾驶员

的心率变化情况，如图2所示。

由图可以看出，在下坡路段心率增长率与上坡路段相同，由高到低依次为05驾驶员、04驾驶员、03驾驶员、02驾驶员、01驾驶员，可见在下坡路段驾驶员的心率变化与驾驶员的年龄和驾龄也成负相关。

通过山区公路纵曲线的实车试验，可以看出驾驶员在行车过程中的心率增长率随

年龄和驾龄的增长而降低，而心率的变化直接与道路交通事故相关，所以在山区道路行车时，尽量选择年龄和驾龄稍高的驾驶员。

图201-05驾驶员下坡路段心率变化情况

Fig.2Heart rate changes of 01-05 driver In the downhill section

2.3会车时驾驶员心率的变化规律

在实验过程中，会车的次数比超车和被超车的次数多，会车所占比例最高为86.5%，因此也对驾驶员会车时刻的心率变化情况进行了监测，如图3所示。

图3驾驶员会车时与会车前心率增长率对比

Fig.3Comparison of Heart rate of meeting time and normal driving

由图3可以看出，驾驶员在会车时的心率增长率要比会车前高，这说明驾驶员在行车过程中会车时心里紧张，并且从图中还可以看出，会车时的心率增长率比会车前高10%左右，说明驾驶员会车时心里紧张较明显。

3结论

驾驶员的年龄及驾龄对驾驶员行车时心率变化影响较大，年龄大驾龄长的驾驶员在山区公路行车过程中发生道路交通事故的概率要比年龄小驾龄短的驾驶员低；另外

在会车时，驾驶员容易产生紧张心理，对道路交通事故有一定的影响。

参考文献：

[1] 交通部公路科学研究所.山区双车道公路路线设计参数研究大纲,2003.12.30

[2] 李颖洁，邱意弘，朱贻盛等.脑电信号分析方法及其应用[M].科学出版社

[3] 杨福生.肌电信号的处理[J].清华大学学报,1987(2)

[4] 阎国利著.眼动分析法在心理学研究中的应用[M].天津教育出版社,2004.4

[5] 张祖怀.基于人体生理信号的驾驶疲劳研究方法及其应用[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006

[6] 潘晓东，杜志刚等.驾驶员心率和血压变动与山区公路线形关系的实验研究[J].人类工效学，2006,12（2）:16-18