高原公路駕駛員視覺特性分析

阿布都克依木·阿吾提，艾力·斯木吐拉

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)械交通學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052）

高原公路特殊的地理環(huán)境和極端惡劣的自然環(huán)境條件，對駕駛員的生理和心理影響較大，這種影響會關(guān)聯(lián)到駕駛員的駕駛行為，造成交通事故頻發(fā)，所以有必要研究高原低氧環(huán)境下，駕駛員的視覺特性，以尋求減少交通事故的方法及措施。駕駛員的視力直接影響著駕駛員本身及乘客的生命安全，視力好的駕駛員交通事故發(fā)生率較小，而視力差的駕駛員交通事故發(fā)生率較高。本文通過使用檢測儀器，采集不同海拔高原公路駕駛員的靜視力、動視力等數(shù)據(jù)，對駕駛員視覺特性檢測結(jié)果進(jìn)行匯總整理，以尋求高原公路駕駛員駕駛特性與駕駛員的年齡、海拔、連續(xù)駕駛時(shí)間以及行車經(jīng)歷的相關(guān)關(guān)系及其變化特征。

適宜性（aptitude）是指人具有可能圓滿完成某一工作所必須的最低限度生理、心理特征及技能。由于個(gè)體差異的存在，對于不同性質(zhì)的工作，不同的人都存在是否適應(yīng)的問題。駕駛適宜性，一般表示比較完全地完成對汽車駕駛工作所必須具備的素質(zhì)。駕駛?cè)藛T的駕駛適宜性是駕駛?cè)藛T的先天素質(zhì)與后天的學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的互相補(bǔ)充的整體。事實(shí)上，造成駕駛員駕駛技能不同的主要原因取決于駕駛?cè)藛T的先天素質(zhì)，也就是生理和心理狀態(tài)。

汽車駕駛?cè)藛T駕駛適宜性檢測是篩選合格駕駛?cè)藛T的有效和必要手段，同時(shí)也是對駕駛員安全性評價(jià)的理論基礎(chǔ)。駕駛適宜性檢測指標(biāo)是指靜動體視力、處置判斷能力、速度估計(jì)能力、選擇反應(yīng)能力、深度直覺及暗適應(yīng)能力。

1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

高原公路駕駛員視力檢測選用日本興和株式會社生產(chǎn)的AS－4C型駕駛員動體視力檢測儀，該儀器的主要功能在于檢查駕駛員對運(yùn)動物體的辨別能力，可分別檢測靜視力和動體視力。

1.1 方法

受檢駕駛員坐在儀器前，用雙眼通過觀察孔，觀察由遠(yuǎn)而近且以一定速度移來的英語字母“C”形視標(biāo)。當(dāng)剛能看清楚英語字母“C”的開口方向時(shí)，立刻按下應(yīng)答開關(guān)，并指出“C”形視標(biāo)方向。每位受檢查者練習(xí)2次，正式檢測6次。

1.2 檢測對象

受地理環(huán)境和各種不同因素的影響，經(jīng)課題人員決定，不同海拔的旅游車輛為主，以使能夠全面地對高原區(qū)交通安全性進(jìn)行初步評價(jià)。

1.3 檢測內(nèi)容

根據(jù)高原公路駕駛員特性研究需要，選擇駕駛員視覺特性中對行車安全至關(guān)重要的靜視力和動體視力進(jìn)行重點(diǎn)檢測。該方法不僅可以根據(jù)沙漠公路駕駛員的靜、動體視力隨海拔、年齡、開車時(shí)間、行車經(jīng)歷等的分布規(guī)律，而且有助于分析動視力相對于靜視力的變化情況進(jìn)行檢測。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

對G314道路從喀什到紅旗拉普路段四個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，總共1 277名駕駛員進(jìn)行了駕駛員適宜性檢測。依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)處理方法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，考慮到檢測數(shù)據(jù)的可靠性、統(tǒng)計(jì)分析方面的要求和代表性等因素，對檢測數(shù)據(jù)中填寫駕駛員基本信息不完整和檢測項(xiàng)目指標(biāo)不全和異常數(shù)據(jù)所涉及的198個(gè)樣本進(jìn)行剔除，最后把1 079個(gè)樣本確定為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的標(biāo)準(zhǔn)樣本。

1）剔除檢測項(xiàng)目不全和填寫不完全的數(shù)據(jù)。通過檢測數(shù)據(jù)初步處理發(fā)現(xiàn)有20個(gè)駕駛員的檢測表信息不完全以及檢測項(xiàng)目不全，不能反映駕駛員的真實(shí)情況。

2）剔除非穩(wěn)定數(shù)據(jù)。被檢測者的某一項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)不穩(wěn)定，反映不了駕駛員對應(yīng)指標(biāo)的素質(zhì)，所以要剔除這些異常數(shù)據(jù)。用方差計(jì)算來衡量相應(yīng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，按照數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析剔除的方法，其公式為

式中:Xi為某駕駛員某項(xiàng)重復(fù)檢測數(shù)據(jù)的方差；Ui為第Xi項(xiàng)重復(fù)監(jiān)測數(shù)據(jù)方差的均值；σi為第Xi項(xiàng)重復(fù)監(jiān)測數(shù)據(jù)方差的標(biāo)準(zhǔn)差；αi為設(shè)定的第Xi項(xiàng)的概率。用上面的方法，共剔除了57名駕駛員。

3）剔除異常數(shù)據(jù)。根據(jù)穩(wěn)定性剔除后的檢測數(shù)據(jù)，只表明了駕駛員在駕駛行為中的視覺特性。為了檢測數(shù)據(jù)能夠反映駕駛員檢測指標(biāo)體系和駕駛員隊(duì)伍整體素質(zhì)，需要對樣本進(jìn)行進(jìn)一步的處理，要剔除整個(gè)駕駛員樣本在檢測數(shù)值方面的不同點(diǎn)，確保剔除后的樣本檢測數(shù)據(jù)能夠反映高原公路駕駛員的整體素質(zhì)水平

式中:X為某駕駛員某項(xiàng)重復(fù)檢測數(shù)據(jù)的方差；U為第X項(xiàng)重復(fù)監(jiān)測數(shù)據(jù)方差的均值；σ為第X項(xiàng)重復(fù)監(jiān)測數(shù)據(jù)方差的標(biāo)準(zhǔn)差；α為設(shè)定的第X項(xiàng)的概率。

按照此方法，共121名駕駛員被剔除。按照數(shù)據(jù)處理方法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，考慮到數(shù)據(jù)穩(wěn)定、代表以及統(tǒng)計(jì)的完全性，選出1 079個(gè)樣本作為數(shù)據(jù)分析用的最終標(biāo)準(zhǔn)樣本

3 檢測結(jié)果總體分析

3.1 檢測結(jié)果總體分析

通過對統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，高原區(qū)公路駕駛員動視力在0.3～1.0間變化，趨勢平緩，高原公路受檢駕駛員中靜體視力0.7以上標(biāo)準(zhǔn)的駕駛員占總樣本的88.9%，并且其中72.47%以上的靜體視力在1.0以上。高原公路駕駛員群體中動體視力0.7以上標(biāo)準(zhǔn)的占總樣本的37%，而達(dá)到1.0以上的駕駛員僅占總數(shù)的17%。通過靜、動視力數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，高原公路駕駛員動體視力比靜體視力的總體下降幅度高于一般水平的25%左右（見表1）。因此，在高原特殊環(huán)境中駕駛員的動視力更易受到影響，其下降幅度隨海拔的變化波動較大。另外，駕駛員在生理方面受到一定的影響，最直接的表現(xiàn)在視力方面，這種現(xiàn)象會威脅到駕駛員的行車安全。圖1為高原公路受檢駕駛員總體靜視力和動視力值的分布情況。

表1 高原公路駕駛員視力檢測結(jié)果匯總表

圖1 高原公路受檢駕駛員視覺特性分布

3.2 海拔對視覺特性的影響

對不同海拔情況下駕駛員的視覺特性（靜視力、動視力）進(jìn)行分析，如圖2所示，可以看出隨著海拔的升高而趨于平緩下降，靜視力和動視力的變化規(guī)律:海拔1 000m時(shí)最大，海拔2 000m次之，海拔4 000m最小。其中靜視力均值分別為1.30，1.24，1.22 和 1.16，而動視力均值分別為 0.74、0.62、0.62和0.59。在高原低氧環(huán)境中，駕駛員的動體視力受到的影響比靜體視力更大，且最大降幅為50.53%，其分布情況如圖3所示。

3.3 連續(xù)駕駛時(shí)間與視覺特性的關(guān)系

駕駛員的生理機(jī)能隨著駕駛時(shí)間增加而明顯下降，同時(shí)產(chǎn)生的心理疲勞也會導(dǎo)致駕駛員視力下降，分析表明，高原公路駕駛員的速度明顯小于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。由圖4和圖5可知，在高原公路駕駛員連續(xù)駕駛時(shí)間4h以內(nèi)，靜視力沒有明顯變化，而連續(xù)駕駛時(shí)間超過4h以上時(shí)，隨著駕駛時(shí)間的增加，駕駛員的靜視力和動視力下降，降低后的數(shù)值分別為1.11和0.31，說明連續(xù)駕駛時(shí)間對動視力的影響比較明顯。

圖2 不同海拔視力均值

圖3 不同海拔視力降幅分布

圖4 不同連續(xù)駕駛時(shí)間視力均值

圖5 不同連續(xù)駕駛時(shí)間視力降幅分布

3.4 年齡對視覺特性的影響

一般情況下年齡大的駕駛員其駕齡也會大，而且其駕駛技術(shù)水平也較高。調(diào)查表明，駕駛?cè)藛T年齡小于30歲時(shí)，駕駛反應(yīng)時(shí)間會隨著年齡的增加而縮短，而大于30歲以后就會逐漸增加，隨著年齡的增長，駕駛員反應(yīng)時(shí)間的快慢程度也在逐漸減弱。另外，年齡差異所導(dǎo)致的違法行為中年齡小的比年齡大的數(shù)量多。

根據(jù)受檢駕駛員的年齡，并結(jié)合樣本的實(shí)際數(shù)量，劃分為≤20，20～29，30～39，40～49、≥50五個(gè)區(qū)間，根據(jù)這5項(xiàng)檢測指標(biāo)對不同年齡組的駕駛員進(jìn)行分析。

圖6和圖7是不同年齡段駕駛?cè)藛T視覺特性（靜視力、動視力）的分析結(jié)果。駕駛員的靜視力、動視力和年齡密切相關(guān)，且隨著年齡的增大駕駛員的靜視力和動視力表現(xiàn)出明顯的降低趨勢，同時(shí)靜視力和動視力的降幅也服從年齡對視覺特性影響的規(guī)律。分析結(jié)果表明，30歲以下駕駛員的視力降幅約為47%，45歲以上駕駛員的降幅約為52%，其最高降幅為56.15%。

圖6 不同年齡視力均值

圖7 高原公路駕駛員動視力降幅值分布

4 高原公路駕駛員心理、生理特性與影響因素相關(guān)性分析

4.1 灰色評估方法

在灰色分析方法中，關(guān)聯(lián)分析是一種確定量化的比較分析方法，并且是通過統(tǒng)計(jì)分析的曲線狀況圖對所研究的內(nèi)容進(jìn)行分析。由曲線狀況圖分析可得，其曲線狀況圖的形狀越相似，它們的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。

4.2 灰關(guān)聯(lián)分析

1）根據(jù)灰分析理論我們確定母子列為原始分析因素序列，子序列為相關(guān)因素的生理指標(biāo)序列，得出各指標(biāo)的檢測值母序列為

對母子列和子序列的初值化指標(biāo)作無量綱處理。

式中:n＝5；k＝1，2，…，5。

4）求關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度。計(jì)算關(guān)聯(lián)度系數(shù)如表2所示。

表2 駕駛員視覺特性影響因素關(guān)聯(lián)度表

由表2可知，海拔、駕駛員的年齡、駕駛時(shí)間對駕駛員的視覺特性均有不同程度的影響，影響度在0.730以上。海拔對駕駛員視覺特性影響最大，它與靜視力和動視力的關(guān)聯(lián)度分別為0.859和0.812，其他因素的影響大小依次為年齡和駕駛時(shí)間。靜視力相對于動視力來說，更容易受到駕駛員自身因素和環(huán)境因素的影響。

5 結(jié)束語

根據(jù)對檢測的駕駛員視覺特性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，高原公路駕駛員靜視力和動視力分別為1.18和0.59，處于B級水平。比全國平均水平1.21和0.57低，也低于沙漠區(qū)駕駛員平均為1.37和0.8的值。在高原特殊環(huán)境中駕駛員的動視力更易受到影響，其下降幅度隨海拔的變化波動較大。另外，駕駛員在生理方面受到一定的影響，最直接表現(xiàn)在視力方面，這種現(xiàn)象會影響到駕駛員的行車安全。對各因素分析可知，駕駛員的年齡、駕齡和持續(xù)駕駛時(shí)間對駕駛員的視覺特性均有影響，在高原駕駛員身上表現(xiàn)出的波動較大。根據(jù)對數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，駕駛員的年齡、駕齡、駕駛時(shí)間對駕駛員的視覺特性均有較大的相關(guān)性?？偟膩碚f，在高原低氧區(qū)，受低氧、道路條件的影響，相對其他幾項(xiàng)因素，海拔對駕駛員的視覺特性影響最大，其次是年齡。

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