(東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040)

0 引言

公共汽車(chē)駕駛員每天按照固定的路線進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)駕駛，具有工作時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任高和精神壓力大的工作特點(diǎn)，因此，在日常的駕駛?cè)蝿?wù)中特別容易產(chǎn)生駕駛疲勞。受駕駛員和公共汽車(chē)數(shù)量的限制，調(diào)度人員會(huì)對(duì)駕駛員一天內(nèi)的駕駛?cè)蝿?wù)進(jìn)行統(tǒng)一安排。一般情況下，駕駛員在完成一個(gè)周期的駕駛?cè)蝿?wù)(即連續(xù)駕駛車(chē)輛從起點(diǎn)到終點(diǎn)然后再回到起點(diǎn))后會(huì)有一定的休息時(shí)間，然后開(kāi)始下一周期的任務(wù)，這是公共汽車(chē)駕駛員普遍采用的工作時(shí)間安排，即工作模式。受公交線路長(zhǎng)度的影響，駕駛員單程駕駛時(shí)間一般為1 h左右，遇到交通擁堵或者不良天氣，駕駛時(shí)間會(huì)大大延長(zhǎng)，加上頻繁的換擋、剎車(chē)等操作，駕駛員很快會(huì)產(chǎn)生疲勞感。這種疲勞感如果得不到及時(shí)緩解，勢(shì)必會(huì)造成累積，影響后續(xù)的駕駛?cè)蝿?wù)。合理的工作模式可以抑制駕駛疲勞的累積效應(yīng)、有效緩解公共汽車(chē)駕駛員在連續(xù)駕駛?cè)蝿?wù)中產(chǎn)生的疲勞。

已有研究表明，影響駕駛疲勞的因素眾多，其中長(zhǎng)時(shí)間駕駛是主要的因素之一。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了深入研究。文獻(xiàn)[1]通過(guò)模擬駕駛實(shí)驗(yàn)證明駕駛時(shí)間與疲勞程度之間具有明顯的相關(guān)性。文獻(xiàn)[2]研究發(fā)現(xiàn)，駕駛頻率和時(shí)間是導(dǎo)致駕駛疲勞產(chǎn)生的重要因素。文獻(xiàn)[3]以卡羅林斯卡嗜睡量表(Karolinska Sleepiness Scale,KSS)、腦電波功率、車(chē)輛橫向位置標(biāo)準(zhǔn)差等作為度量指標(biāo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了駕駛時(shí)間對(duì)駕駛行為有顯著影響。文獻(xiàn)[4]指出對(duì)貨車(chē)駕駛員來(lái)說(shuō)連續(xù)駕駛8～9 h后操作能力受到嚴(yán)重影響。文獻(xiàn)[5]指出長(zhǎng)時(shí)間單調(diào)環(huán)境的白天駕駛通常會(huì)導(dǎo)致駕駛員警覺(jué)性水平的降低。

針對(duì)如何通過(guò)不同的工作時(shí)間安排抑制長(zhǎng)時(shí)間駕駛對(duì)疲勞的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開(kāi)展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[6]通過(guò)采集北京市公共汽車(chē)駕駛員的臨界閃光融合頻率、注意力分配值和反應(yīng)時(shí)等指標(biāo)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不同的駕駛過(guò)程和時(shí)間對(duì)這些指標(biāo)的影響有差異。文獻(xiàn)[7]根據(jù)休息時(shí)間長(zhǎng)短和間隔的不同將4 h的駕駛?cè)蝿?wù)分為三種駕駛模式，每種模式的總駕駛時(shí)間和總休息時(shí)間均相同，結(jié)果表明：對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的駕駛?cè)蝿?wù)，合理分配駕駛時(shí)間和休息時(shí)間可以有效緩解駕駛疲勞。文獻(xiàn)[8]指出，德國(guó)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間駕駛?cè)蝿?wù)中的連續(xù)駕駛時(shí)間、休息時(shí)間間隔和長(zhǎng)度進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。文獻(xiàn)[9]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的駕駛?cè)蝿?wù)而言，配備兩名駕駛員輪流駕駛是緩解疲勞最有效的措施。

本文以公共汽車(chē)駕駛員為研究對(duì)象，采用對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法，將駕駛員的工作模式分為兩種，以不同工作模式下的實(shí)車(chē)駕駛為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，分析不同駕駛階段駕駛疲勞測(cè)評(píng)指標(biāo)的變化規(guī)律，旨在揭示連續(xù)駕駛時(shí)間和不同工作模式對(duì)公共汽車(chē)駕駛員警覺(jué)性水平和駕駛疲勞的影響程度，從而為制定合理的工作模式提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇

本文選擇哈爾濱市常規(guī)公交線網(wǎng)中的1條線路作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，該線路途經(jīng)路段基本無(wú)交通擁堵?tīng)顩r，各車(chē)站客流量分布較均衡，線路全長(zhǎng)14.1 km，共設(shè)置21個(gè)車(chē)站，駕駛員從起點(diǎn)至終點(diǎn)完成1次駕駛?cè)蝿?wù)平均時(shí)間為55 min，從起點(diǎn)至終點(diǎn)再返回起點(diǎn)的駕駛過(guò)程稱(chēng)為一圈。該線路車(chē)隊(duì)共配備駕駛員14名，平均年齡為37.6±3.73(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，以下同)歲，均為已婚，均具有5年以上的駕駛經(jīng)驗(yàn)，且從事公交駕駛工作均在2年以上，平均駕齡12.9±3.58年。所有駕駛員均身體健康，視力良好。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前一天，駕駛員的平均睡眠時(shí)間為7.5 h，睡眠質(zhì)量自述均為良好以上。實(shí)驗(yàn)將駕駛員隨機(jī)分成兩組，分別為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組各7名。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)查員使用斯坦福嗜睡量表(Stanford Sleepiness Scale,SSS)進(jìn)行主觀疲勞問(wèn)詢(xún)[10]。同時(shí)，采用BD-II-501A聲光反應(yīng)時(shí)測(cè)定儀對(duì)公共汽車(chē)駕駛員進(jìn)行測(cè)試，獲取其反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)。在駕駛過(guò)程中將攝像機(jī)安裝在正對(duì)駕駛員眼睛的位置上(不妨礙駕駛員駕駛)，利用視頻記錄駕駛員的眼睛狀態(tài)，并采用文獻(xiàn)[11]提出的人眼狀態(tài)識(shí)別方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到眼動(dòng)指標(biāo)數(shù)據(jù)(Percentage of Eyelid Closure over the Pupil over Time,PERCLOS)，即單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)間所占的百分比[12]。

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程組織

本次實(shí)驗(yàn)采用兩組對(duì)照進(jìn)行。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別采用兩種工作模式(見(jiàn)圖1)：實(shí)驗(yàn)組駕駛員在完成半圈駕駛?cè)蝿?wù)后先休息15 min，然后開(kāi)始后半圈的駕駛?cè)蝿?wù)，整圈任務(wù)完成后再休息15 min，然后開(kāi)始下一圈的任務(wù)；對(duì)照組駕駛員在完成半圈(由起點(diǎn)到終點(diǎn))駕駛?cè)蝿?wù)后，不經(jīng)過(guò)休息直接開(kāi)始后半圈的駕駛?cè)蝿?wù)，待一圈任務(wù)完成后休息30 min，然后開(kāi)始下一圈的任務(wù)。兩組駕駛員每半圈駕駛?cè)蝿?wù)結(jié)束后分別采用斯坦福嗜睡量表和聲光反應(yīng)時(shí)測(cè)定儀進(jìn)行一次測(cè)試。每名駕駛員當(dāng)天的駕駛?cè)蝿?wù)為5圈，實(shí)驗(yàn)時(shí)間跨度為6:00—19:00，駕駛員平均工作時(shí)間為10.75 h(含休息時(shí)間)。本實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行兩次，每次實(shí)驗(yàn)均以駕駛員一天內(nèi)的工作任務(wù)為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，共采集28組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行分析。

圖1 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組工作時(shí)間安排Fig.1 Working time arrangements for the experiment group and the comparison group

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本文采用單因素方差分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的3個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行分析，顯著性水平為0.05。分析結(jié)果見(jiàn)表1和表2，F(xiàn)值和p值分別為單因素方差分析的兩個(gè)指標(biāo)，代表了顯著性程度，當(dāng)p＜0.05時(shí)說(shuō)明不同數(shù)據(jù)組之間有顯著差異。

由表1可知，在完成各自駕駛?cè)蝿?wù)后，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的反應(yīng)時(shí)和眼動(dòng)指標(biāo)PERCLOS均呈現(xiàn)出顯著性差異(F=4.856，p=0.039；F=4.713，p=0.044)，而主觀疲勞量表值并沒(méi)有表現(xiàn)出顯著差異(F=0.377，p=0.546)，說(shuō)明不同工作模式對(duì)反應(yīng)時(shí)和PERCLOS的影響顯著，而對(duì)主觀疲勞量表值的影響不明顯。

由表2可知，隨著駕駛時(shí)間的增加，同組內(nèi)不同駕駛階段的反應(yīng)時(shí)、PERCLOS和主觀疲勞量表值均表現(xiàn)出顯著性變化，說(shuō)明駕駛時(shí)間的增加對(duì)反應(yīng)時(shí)、PERCLOS和主觀疲勞量表值的影響均顯著。

表1 駕駛疲勞測(cè)評(píng)指標(biāo)隨駕駛時(shí)間變化的組間分析結(jié)果Tab.1 Inter-group analyses of the change of drivers’fatigue evaluation indicators with driving time

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

1）主觀疲勞量表值。

主觀疲勞量表值在整個(gè)駕駛?cè)蝿?wù)完成過(guò)程中總體呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，見(jiàn)圖2。實(shí)驗(yàn)組的主觀疲勞分?jǐn)?shù)平均值為3.44±1.31，對(duì)照組的主觀疲勞分?jǐn)?shù)平均值為3.80±1.46，意味著隨著駕駛時(shí)間的增加，公共汽車(chē)駕駛員的主觀疲勞感覺(jué)加重，警覺(jué)性水平逐漸惡化。在經(jīng)過(guò)同樣數(shù)量的駕駛階段后，兩組駕駛員主觀上均感到疲勞程度增加，然而不同的工作時(shí)間安排對(duì)兩組的影響差異不明顯，表明這兩種工作時(shí)間安排對(duì)兩組駕駛員主觀疲勞感受的影響一致，并無(wú)明顯區(qū)別。

2）反應(yīng)時(shí)。

反應(yīng)時(shí)在整個(gè)駕駛?cè)蝿?wù)完成過(guò)程中呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，見(jiàn)圖3。實(shí)驗(yàn)組的反應(yīng)時(shí)平均值為0.86±0.255 s，對(duì)照組的反應(yīng)時(shí)平均值為1.28±0.569 s。在前2.5圈駕駛?cè)蝿?wù)完成后，對(duì)照組公共汽車(chē)駕駛員的反應(yīng)時(shí)緩慢增加，并且基本上與實(shí)驗(yàn)組的反應(yīng)時(shí)水平保持一致。從第三圈駕駛?cè)蝿?wù)開(kāi)始，對(duì)照組駕駛員反應(yīng)時(shí)急劇增加，根據(jù)工作時(shí)間表的安排，該階段的駕駛?cè)蝿?wù)處于12:30—14:30，此階段為日間人最困倦的時(shí)期，因而在該階段駕駛?cè)蝿?wù)完成后，駕駛員的反應(yīng)時(shí)增加明顯，駕駛員在該階段處理突發(fā)事件的時(shí)間明顯延長(zhǎng)，容易導(dǎo)致交通事故。而對(duì)于實(shí)驗(yàn)組駕駛員而言，在整個(gè)駕駛?cè)蝿?wù)完成的過(guò)程中，反應(yīng)時(shí)雖有增加，但過(guò)渡比較平穩(wěn)，且在后半段的駕駛?cè)蝿?wù)過(guò)程中，反應(yīng)時(shí)明顯低于對(duì)照組駕駛員，表明不同工作模式對(duì)兩組駕駛員的反應(yīng)時(shí)影響差異明顯，在相同強(qiáng)度的駕駛?cè)蝿?wù)下，實(shí)驗(yàn)組的駕駛時(shí)間安排對(duì)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的影響小于對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)組駕駛員的工作時(shí)間安排可以較為有效地抑制反應(yīng)時(shí)的迅速增加，有利于駕駛員對(duì)自身疲勞狀態(tài)的控制、降低駕駛風(fēng)險(xiǎn)。

3） PERCLOS。

在整個(gè)駕駛?cè)蝿?wù)過(guò)程中，PERCLOS指標(biāo)呈現(xiàn)先增加后略有降低的趨勢(shì)，見(jiàn)圖4。實(shí)驗(yàn)組的PERCLOS平均值為0.228±0.047，對(duì)照組的PERCLOS平均值為0.296±0.088。對(duì)兩組駕駛員來(lái)說(shuō)，PERCLOS指標(biāo)在第四圈的駕駛過(guò)程中達(dá)到最高值，此后，PERCLOS指標(biāo)略有降低，但仍保持較高疲勞水平；且在整個(gè)駕駛?cè)蝿?wù)過(guò)程中，對(duì)照組駕駛員的PERCLOS指標(biāo)一直高于實(shí)驗(yàn)組駕駛員。由分析結(jié)果可知，兩種不同的工作時(shí)間安排對(duì)PERCLOS指標(biāo)的影響區(qū)別顯著，對(duì)照組駕駛員的PERCLOS指標(biāo)惡化程度大于實(shí)驗(yàn)組駕駛員。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以公共汽車(chē)駕駛員為研究對(duì)象，采用對(duì)照試驗(yàn)的方法分析兩種工作模式對(duì)駕駛員疲勞程度的影響，通過(guò)單因素方差分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：1)駕駛時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)于實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組駕駛員的疲勞程度均具有明顯影響。隨著駕駛時(shí)間的增加，駕駛員的主觀疲勞感覺(jué)、反應(yīng)時(shí)和眼動(dòng)指標(biāo)均出現(xiàn)不同程度的惡化。2)對(duì)于不同的工作時(shí)間安排，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組駕駛員的疲勞程度呈現(xiàn)不同變化，表明這兩種工作時(shí)間安排對(duì)于駕駛員疲勞水平的影響顯著不同。3)從指標(biāo)的變化情況可以看出，實(shí)驗(yàn)組駕駛員的疲勞水平總體上低于對(duì)照組駕駛員，表明與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組駕駛員的工作時(shí)間安排對(duì)駕駛疲勞的抑制效果更為明顯，此種工作模式對(duì)公共汽車(chē)駕駛員更為合理。

本文實(shí)驗(yàn)中選取的公共交通線路沿線交通條件良好，實(shí)驗(yàn)中未考慮交通擁堵等因素帶來(lái)的時(shí)間延誤影響，在后續(xù)研究中需同時(shí)考慮更為復(fù)雜的交通條件對(duì)駕駛疲勞的影響，如交通擁堵、行駛速度等，為合理制定工作模式提供更為充分的依據(jù)。

圖2 主觀疲勞量表值隨駕駛階段的變化Fig.2 Change of subjective fatigue scale with driving stages

圖3 反應(yīng)時(shí)隨駕駛階段的變化Fig.3 Change of reaction time with driving stages

圖4 眼動(dòng)指標(biāo)隨駕駛階段的變化Fig.4 Change of PERCLOS with driving stages

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