音樂(lè)對(duì)草原公路駕駛疲勞恢復(fù)的有效性

趙婷, 高明星, 馬新運(yùn), 王笑男

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院， 呼和浩特 010018)

內(nèi)蒙古自治區(qū)地域遼闊，草原約占總土地面積的73%，隨著出行需求的增加，草原公路路網(wǎng)面積逐漸增大，大部分已建和待建公路都穿越草原，形成獨(dú)具特點(diǎn)的草原公路。草原地區(qū)具有地勢(shì)平坦，地形地貌形式單一，人口密度低等特點(diǎn)，造成草原公路長(zhǎng)直線較多、縱坡小、圓曲線半徑較大，線形設(shè)計(jì)不合理，草原公路景觀單一，車流量少，駕駛?cè)私邮盏降男熊嚧碳み^(guò)少，極易造成駕駛?cè)似?，容易突發(fā)交通事故[1]。使用合理的方法減少或消除駕駛疲勞，提高駕駛?cè)诵熊嚢踩蔀閲?guó)內(nèi)外學(xué)者的研究?jī)?nèi)容，在所有的有關(guān)駕駛疲勞和道路交通安全的研究中，利用生理指標(biāo)反映駕駛疲勞和提高道路交通安全得到了廣泛的認(rèn)可，如腦電、眼電、心電和肌電等[2-3]。近年來(lái)，關(guān)于音樂(lè)對(duì)疲勞恢復(fù)的研究有了顯著成果，音樂(lè)作為消除疲勞的一種方法，在交通安全方面的研究已經(jīng)有了很多成果。曲秋寧等[4]通過(guò)對(duì)32名駕駛?cè)诉M(jìn)行模擬駕駛實(shí)驗(yàn)，采集駕駛?cè)笋{駛速度和其垂直搜索廣度與瞳孔直徑，發(fā)現(xiàn)輕音樂(lè)對(duì)無(wú)累積疲勞的駕駛?cè)司哂袉拘炎饔茫涌焖麄兊能囁?，擴(kuò)大垂直搜索廣度，對(duì)駕駛績(jī)效具有積極影響；胡志剛等[5]為有效減輕駕駛?cè)嗽趩握{(diào)聲音環(huán)境下的駕駛疲勞、減少交通事故，在不同類型廣播聲音環(huán)境下開(kāi)展了模擬駕駛實(shí)驗(yàn)，基于瞳孔直徑變異系數(shù)等建立了駕駛疲勞綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了駕駛疲勞音樂(lè)響度對(duì)策的有效性；盧章平等[6]為研究高速公路環(huán)境下音樂(lè)節(jié)奏對(duì)駕駛?cè)笋{駛狀態(tài)的影響，監(jiān)測(cè)駕駛?cè)四X電參數(shù)，分析其變化來(lái)研究音樂(lè)對(duì)駕駛安全的影響。而腦電信號(hào)作為判斷駕駛?cè)似跔顟B(tài)的重要指標(biāo)，在駕駛疲勞的研究中已經(jīng)普遍應(yīng)用。但是關(guān)于音樂(lè)對(duì)駕駛疲勞恢復(fù)方面的研究卻很少，大部分都是關(guān)于音樂(lè)對(duì)駕駛?cè)诵熊嚢踩挠绊?。針?duì)草原公路的有關(guān)研究大多是關(guān)于草原公路線形和駕駛?cè)说钠谔匦匝芯?，關(guān)于駕駛?cè)似诨謴?fù)的研究還處于探索階段。

基于此，為了探究音樂(lè)對(duì)草原公路駕駛疲勞恢復(fù)的有效性，現(xiàn)通過(guò)草原公路模擬駕駛實(shí)驗(yàn)，以聆聽(tīng)音樂(lè)作為駕駛疲勞的恢復(fù)手段，分析自然恢復(fù)和音樂(lè)調(diào)節(jié)恢復(fù)條件下駕駛?cè)四X電信號(hào)的變化特征，探究不同恢復(fù)方式下對(duì)草原公路駕駛疲勞恢復(fù)的有效性，以期為草原公路駕駛疲勞預(yù)警機(jī)制和提高草原公路行車安全提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

模擬駕駛車輛由比亞迪F3型轎車改裝而成，車內(nèi)操作設(shè)備和相關(guān)設(shè)施與該型號(hào)車完全相同。主顯示屏可以為駕駛?cè)颂峁┨摂M3D道路交通場(chǎng)景，它包含6個(gè)自由度，具有180°的主觀視角，能達(dá)到實(shí)際草原公路駕駛環(huán)境效果。采集生理數(shù)據(jù)的儀器是BIOPAC公司生產(chǎn)的MP150多導(dǎo)生理儀，用其采集EEG信號(hào)，采樣頻率設(shè)為250 Hz。實(shí)驗(yàn)時(shí)放大器增益設(shè)置在5 000 dB，高通濾波頻率設(shè)為0.5 Hz，低通濾波頻率設(shè)置為35 HzON。然后需要對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，使用MP150的配套軟件Acqknowledge4.1離線分析，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并去除眼電、肌電等偽跡。該套設(shè)備和軟件是目前國(guó)際上人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域通用的，能確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備Fig.1 Experimental facilities

1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間

中國(guó)相關(guān)交通法規(guī)規(guī)定[7]，駕駛?cè)巳臻g連續(xù)行車時(shí)間不得超過(guò)4 h，超過(guò)4 h即可認(rèn)定為疲勞駕駛。根據(jù)本課題組前期研究成果[8]，模擬駕駛4 h駕駛?cè)丝砂l(fā)生清醒(0～50 min)—輕度疲勞(55～115 min)—中度疲勞(120～170 min)—重度疲勞(175～240 min)4個(gè)階段的全疲勞周期。以此研究成果為依據(jù)，確定此次草原公路駕駛?cè)四M駕駛實(shí)驗(yàn)時(shí)間為3 h，在此階段駕駛?cè)四苓_(dá)到草原公路中度駕駛疲勞。根據(jù)相關(guān)道路交通規(guī)定[9]，連續(xù)駕駛機(jī)動(dòng)車超過(guò)4 h要停車休息至少20 min，所以將本次實(shí)驗(yàn)的疲勞恢復(fù)期定為30 min，探討30 min疲勞恢復(fù)期內(nèi)駕駛?cè)说幕謴?fù)情況。

1.3 實(shí)驗(yàn)人員

選擇20名具備駕駛技能的男性駕駛?cè)?，要求具有法定駕照，健康狀況良好，無(wú)不良駕駛習(xí)慣，并且對(duì)模擬駕駛儀器無(wú)不良反應(yīng)，所選被試基本信息如表1所示。在正式實(shí)驗(yàn)前需要進(jìn)行30 min的模擬駕駛適應(yīng)性訓(xùn)練。將20名駕駛?cè)朔譃?組，每10人為一組，分別進(jìn)行自然恢復(fù)組和音樂(lè)調(diào)節(jié)恢復(fù)組的實(shí)驗(yàn)。要求參加實(shí)驗(yàn)的駕駛?cè)嗽趯?shí)驗(yàn)前24 h內(nèi)不允許吃藥，不飲酒，不喝茶和咖啡等其他功能性飲料。實(shí)驗(yàn)前1 h不允許吸煙，不做劇烈運(yùn)動(dòng)，保持精神狀態(tài)飽滿。

表1 被試基本信息Table 1 Basic information of the subject

1.4 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前檢查模擬駕駛設(shè)備，調(diào)試實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，確保其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中正常運(yùn)行。為減少人體生物節(jié)律對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，選擇在8：00—11：00和14：00—17：00進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，禁止搖動(dòng)車窗，禁止與其他人交流，關(guān)閉車載音樂(lè)播放器，關(guān)閉手機(jī)等電子產(chǎn)品以減少實(shí)驗(yàn)誤差。在疲勞恢復(fù)期間駕駛?cè)松眢w需保持安靜狀態(tài)，禁止與其他人交談。在道路限速允許的條件下，駕駛?cè)丝梢宰孕羞x擇行車速度。用酒精棉擦拭駕駛?cè)诵枰N電極片的部位，駕駛?cè)诉M(jìn)入模擬駕駛車內(nèi)，調(diào)整座椅并連接導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前打開(kāi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，采集10 min駕駛?cè)遂o止?fàn)顟B(tài)下的腦電數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，采集駕駛?cè)笋{駛?cè)^(guò)程的腦電數(shù)據(jù)。3 h駕駛?cè)蝿?wù)結(jié)束后，停止駕駛進(jìn)入疲勞恢復(fù)階段。調(diào)整車內(nèi)座椅，使駕駛?cè)嗽谲噧?nèi)放松休息30 min，采集駕駛?cè)似诨謴?fù)期的腦電數(shù)據(jù)，另一組駕駛?cè)诉M(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，疲勞恢復(fù)期播放音樂(lè)，考慮到音樂(lè)在人群中的普及情況和受歡迎程度，從音樂(lè)播放軟件TOP排行榜上選取6首中文流行歌曲作為實(shí)驗(yàn)音樂(lè)，分別為：帶你去旅行、消愁、成都、涼涼、追光者和告白氣球，歌曲的類型均為舒緩、流行，并采集音樂(lè)調(diào)節(jié)下駕駛?cè)说哪X電數(shù)據(jù)。

2 腦電指標(biāo)的選取

腦電信號(hào)可以反映出人體的許多生理特征，是大腦活動(dòng)的一種表現(xiàn)形式[10]。人的各項(xiàng)活動(dòng)都與腦電信號(hào)有著十分密切的聯(lián)系，通過(guò)提取并分析腦電信號(hào)，可以合理判斷并預(yù)測(cè)人的精神狀態(tài)[11]。腦電信號(hào)的分析方法一般有時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻分析[12]。因?yàn)槿说木駹顟B(tài)隨著時(shí)間在不斷地變化，不同頻帶的信號(hào)在不同時(shí)間段的狀態(tài)也會(huì)不同，通過(guò)時(shí)域分析的腦電信號(hào)，極易受到外界環(huán)境的干擾，而利用頻域分析腦電信號(hào)時(shí)，可以很好地表征腦電信號(hào)的特性[13]。在有關(guān)腦電信號(hào)的駕駛疲勞研究中，中外學(xué)者經(jīng)常選取腦電信號(hào)頻帶或功率譜能量比值作為研究對(duì)象，能明確地表征駕駛?cè)说纳頎顟B(tài)[14]。常用的指標(biāo)有：δ波(0～4 Hz)、θ波(4～8 Hz)、α波(8～12 Hz)、β波(12～30 Hz)、α/β、θ/β、(α+θ)/β和(δ+θ)/(α+β)，這些比值均能表征腦電的生理學(xué)意義[15]。王玉化等[16]通過(guò)提取150 min的連續(xù)駕駛過(guò)程中的腦電數(shù)據(jù)，利用配對(duì)t檢驗(yàn)后得出了可以用β波和(θ+α)/β作為評(píng)價(jià)草原道路駕駛?cè)似诘哪X電指標(biāo)；秦川[17]通過(guò)草原道路簡(jiǎn)單景觀環(huán)境下實(shí)駕實(shí)驗(yàn)對(duì)腦電信號(hào)的監(jiān)測(cè)，利用駕駛?cè)四X電信號(hào)α/β和(α+β)/β的比值得到駕駛?cè)似诔霈F(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)及清醒狀態(tài)和疲勞狀態(tài)腦電的參照閾值；王福旺等[18]通過(guò)對(duì)比分析腦電信號(hào)不同頻段的功率譜值和駕駛?cè)酥饔^自評(píng)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)腦電功率譜比值(α+θ)/β可以更好地反映駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)。

結(jié)合相關(guān)研究文獻(xiàn)和草原公路模擬駕駛實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，采用頻域方法對(duì)駕駛疲勞恢復(fù)期的腦電信號(hào)進(jìn)行分析，探究音樂(lè)調(diào)節(jié)和自然恢復(fù)方式下腦電信號(hào)的變化規(guī)律和駕駛?cè)似诨謴?fù)的時(shí)間，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法的出本次實(shí)驗(yàn)的腦電敏感指標(biāo)，以此來(lái)探究音樂(lè)對(duì)草原公路駕駛疲勞恢復(fù)的顯著效果。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

對(duì)采集到的駕駛?cè)遂o測(cè)、駕駛作業(yè)和疲勞恢復(fù)階段的腦電數(shù)據(jù)采用Acqknowledge軟件進(jìn)行離線分析，每3 min提取一段，共10段，分別計(jì)算α波、β波和θ波的平均功率，并計(jì)算α/β和(α+θ)/β的比值。對(duì)得到的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，通過(guò)研究音樂(lè)調(diào)節(jié)和自然恢復(fù)條件下駕駛?cè)似诨謴?fù)期的腦電信號(hào)及其組合指標(biāo)的特征和變化規(guī)律，探究音樂(lè)對(duì)草原公路駕駛疲勞恢復(fù)的有效性。

3.1 疲勞恢復(fù)期腦電指標(biāo)隨時(shí)間的變化規(guī)律

根據(jù)相關(guān)研究可知[19]，大腦皮層處于興奮狀態(tài)時(shí)的主要波形是α波和β波，大腦皮層處于抑制狀態(tài)時(shí)的主要波形是θ波和δ波。α波是成年人處于靜息狀態(tài)時(shí)的主要波形，是反映大腦狀態(tài)的主要指標(biāo)。當(dāng)駕駛?cè)说哪X電頻率處于α波時(shí)，其意識(shí)清醒，處于放松狀態(tài)且注意力集中。β波是人在正常清醒狀態(tài)下的腦電波形，此時(shí)人的思維活躍、意識(shí)活動(dòng)強(qiáng)，頭腦處于警覺(jué)狀態(tài)，注意力集中。θ波是正常兒童的腦電主要波形，成年人出現(xiàn)精神萎靡和睡眠狀態(tài)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)θ波出現(xiàn)時(shí)，人的意識(shí)已經(jīng)接近睡眠狀態(tài)[20]。由于整個(gè)模擬駕駛實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，駕駛?cè)似诔潭任催_(dá)到深度疲勞狀態(tài)，所有的駕駛?cè)司闯鲂蓄F(xiàn)象。而δ波頻率出現(xiàn)在正常成年人的深度睡眠狀態(tài)時(shí)，此時(shí)已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行駕駛作業(yè)，故不對(duì)δ波進(jìn)行分析。因此，從疲勞恢復(fù)期各腦電指標(biāo)隨時(shí)間的變化曲線和各腦電指標(biāo)描述統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析。

計(jì)算20名駕駛?cè)说撵o測(cè)、駕駛作業(yè)結(jié)束和疲勞恢復(fù)期的各腦電指標(biāo)的平均功率和功率譜比值α/β、(α+θ)/β，靜測(cè)時(shí)的腦電指標(biāo)平均值如表2所示。分析駕駛?cè)嗽谄诨謴?fù)期腦電指標(biāo)α波、β波、θ波、α/β和(α+θ)/β隨時(shí)間的變化規(guī)律，其變化趨勢(shì)如圖2所示。

表2 靜測(cè)各腦電指標(biāo)平均值描述統(tǒng)計(jì)Table 2 Static measurement of the mean value of each EEG index description statistics

圖2 疲勞恢復(fù)期腦電指標(biāo)隨時(shí)間的變化情況Fig.2 The changes of electroencephalogram index with time during driving fatigue recovery period

根據(jù)駕駛疲勞恢復(fù)期各腦電指標(biāo)隨時(shí)間的變化曲線以及腦電指標(biāo)的描述統(tǒng)計(jì)可知，音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩敛l率值在3～12 min大幅度上升，第12分鐘時(shí)基本恢復(fù)至靜測(cè)水平，在12～30 min趨于平緩，上升和下降得趨勢(shì)都不明顯，在第27分鐘時(shí)達(dá)到最大值3.508 92 mV2/Hz；自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩敛l率值整個(gè)疲勞恢復(fù)期一直呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在第30分鐘時(shí)達(dá)到最大值3.310 27 mV2/Hz，整個(gè)疲勞恢復(fù)期并沒(méi)有達(dá)到靜測(cè)時(shí)的α波功率水平。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩敛ㄆ骄?3.238 88 mV2/Hz)要大于自然恢復(fù)組(2.681 8 mV2/Hz)。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩虏üβ试?～15 min大幅度上升，并在第15分鐘時(shí)達(dá)到最大值3.758 01 mV2/Hz，已經(jīng)超過(guò)靜測(cè)時(shí)的β波功率值，在15～30 min有輕微的下降趨勢(shì)，但是波動(dòng)不大；自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩虏üβ试?～12 min內(nèi)呈大幅度上升，但在12～18 min時(shí)有輕微的下降趨勢(shì)，在18～21 min內(nèi)又有上升趨勢(shì)，21～30 min內(nèi)趨于平緩，在第27分鐘時(shí)達(dá)到最大值3.349 8 mV2/Hz，整個(gè)疲勞恢復(fù)期內(nèi)，自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩虏üβ手挡⑽催_(dá)到靜測(cè)時(shí)水平。音樂(lè)調(diào)節(jié)組的β波功率平均值(3.390 79 mV2/Hz)要大于自然恢復(fù)組(2.823 85 mV2/Hz)。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩炔üβ试?～9 min內(nèi)大幅度下降，在第9分鐘時(shí)已基本恢復(fù)至靜測(cè)時(shí)的θ波功率水平，9～24 min便趨于平緩，上升和下降的幅度不大，在24～30 min又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在第30分鐘時(shí)達(dá)到最低值2.104 68 mV2/Hz，已經(jīng)低于靜測(cè)時(shí)的θ波功率水平；自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩炔üβ手翟谡麄€(gè)疲勞恢復(fù)期呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的下降趨勢(shì)，在第30分鐘時(shí)達(dá)到最低值2.417 02 mV2/Hz，基本恢復(fù)至靜測(cè)時(shí)的θ波功率水平。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩炔üβ手?2.689 95 mV2/Hz)要低于自然恢復(fù)組(3.232 18 mV2/Hz)。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩?β指標(biāo)在3～6 min內(nèi)大幅度上升，6～18 min內(nèi)有很明顯的下降趨勢(shì)，在第18～21 min內(nèi)大幅度上升，在21～30 min內(nèi)先有輕微下降趨勢(shì)后呈穩(wěn)定上升狀態(tài)，在第30分鐘時(shí)達(dá)到最大值1.018；自然恢復(fù)組駕駛?cè)嗽谡麄€(gè)疲勞恢復(fù)期內(nèi)呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的上升和下降趨勢(shì)，在第30分鐘時(shí)達(dá)到最大值0.997 96。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩?β平均值(0.957 24)要高于自然恢復(fù)組(0.948 57)。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说?α+θ)/β指標(biāo)在3～18 min內(nèi)下降幅度較大，在18 min時(shí)達(dá)到最低值1.588 52，在18～21 min內(nèi)有上升趨勢(shì)，但在21～30 min內(nèi)趨于平緩，無(wú)明顯波動(dòng)；自然恢復(fù)組駕駛?cè)说?α+θ)/β指標(biāo)在整個(gè)疲勞恢復(fù)期內(nèi)呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的下降趨勢(shì)，在第27分鐘時(shí)達(dá)到最小值1.726 62。音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说?α+θ)/β平均值(1.763 7)要低于自然恢復(fù)組(2.161 27)。

綜合以上對(duì)音樂(lè)調(diào)節(jié)組和自然恢復(fù)組駕駛?cè)四X電的α波、β波、θ波、α/β和(α+θ)/β評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析可知，根據(jù)兩種恢復(fù)方式的變化曲線可以看出疲勞恢復(fù)期駕駛?cè)说拇竽X受抑制程度在逐漸減弱，自然恢復(fù)組雖然在疲勞恢復(fù)期內(nèi)呈現(xiàn)顯著的變化，但是其恢復(fù)速度和恢復(fù)程度遠(yuǎn)未達(dá)到音樂(lè)調(diào)節(jié)組的恢復(fù)水平，且在駕駛疲勞恢復(fù)后期，各腦電評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化趨于平穩(wěn)，波動(dòng)幅度特別小，這說(shuō)明駕駛?cè)诵枰荛L(zhǎng)一段時(shí)間的休息和調(diào)整才能達(dá)到靜測(cè)時(shí)的水平。其主要原因是因?yàn)轳{駛?cè)私?jīng)過(guò)3 h的草原公路模擬駕駛后，單調(diào)景觀和安靜的駕駛環(huán)境導(dǎo)致的駕駛疲勞使駕駛?cè)说淖晕艺{(diào)節(jié)能力已經(jīng)很低，結(jié)束駕駛作業(yè)后一直處于精神萎靡、情緒低落的狀態(tài)，僅依靠自身調(diào)節(jié)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至靜測(cè)水平已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)，而音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)烁髂X電評(píng)價(jià)指標(biāo)在第12～15分鐘時(shí)已經(jīng)基本恢復(fù)至靜測(cè)時(shí)的腦電水平，在之后有些許的波動(dòng)可能受音樂(lè)曲風(fēng)的影響，但是波動(dòng)不大，整體不受影響，這也說(shuō)明了音樂(lè)調(diào)節(jié)對(duì)草原公路駕駛疲勞具有一定的恢復(fù)作用。

3.2 相關(guān)性分析

利用IBM SPSS Statistics 26軟件進(jìn)行分析，采用Pearson correlation計(jì)算音樂(lè)調(diào)節(jié)和自然恢復(fù)兩種方式下各腦電指標(biāo)與恢復(fù)時(shí)間的相關(guān)性，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

根據(jù)分析結(jié)果可知，兩組駕駛?cè)说摩敛?、β波指?biāo)與恢復(fù)時(shí)間成正相關(guān)，而θ波和(α+θ)/β與恢復(fù)時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，而α/β與恢復(fù)時(shí)間相關(guān)性較低。其中α波和θ波與恢復(fù)時(shí)間的相關(guān)系數(shù)最高，說(shuō)明這兩項(xiàng)指標(biāo)在草原公路駕駛疲勞恢復(fù)期的反應(yīng)最為敏感，因此選用這兩項(xiàng)指標(biāo)作為敏感指標(biāo)分析音樂(lè)對(duì)于恢復(fù)草原公路駕駛疲勞的有效性。

3.3 不同恢復(fù)方式下草原公路駕駛?cè)说钠诨謴?fù)的差異性分析

對(duì)音樂(lè)調(diào)節(jié)組和自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩敛?、θ波指?biāo)做正態(tài)性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果可知：音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩敛ㄖ笜?biāo)顯著性P=0.117>0.05，自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩敛ㄖ笜?biāo)顯著性P=0.599>0.05；音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩炔ㄖ笜?biāo)顯著性為P=0.132>0.05，自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩炔ㄖ笜?biāo)顯著性P=0.488>0.05，則接受原假設(shè)，即兩組駕駛?cè)说摩敛?、θ波指?biāo)均服從正態(tài)分布，滿足獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)條件。

將草原公路模擬駕駛環(huán)境下駕駛?cè)说摩敛?、θ波指?biāo)分別做獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果如表5～表8所示，分析其在不同恢復(fù)方式下的差異性，從而確定音樂(lè)對(duì)草原公路駕駛疲勞恢復(fù)的有效性。

表3 不同調(diào)節(jié)方式下駕駛?cè)似诨謴?fù)期各腦電指標(biāo)與時(shí)間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between EEG indexes and time of fatigue recovery of drivers under different adjustment mod

表4 疲勞恢復(fù)期駕駛?cè)甩敛?、θ波的正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果Table 4 Normality test results of α and θ waves of drivers in fatigue recovery period

表5 疲勞恢復(fù)期駕駛?cè)甩敛ńM統(tǒng)計(jì)Table 5 α wave group statistics of drivers in fatigue recovery period

表6 疲勞恢復(fù)期駕駛?cè)甩敛í?dú)立樣本檢驗(yàn)Table 6 Independent sample test of α wave of drivers in fatigue recovery period

根據(jù)表6可知，本樣本方差齊性，顯著性P=0.005<0.05，則拒絕原假設(shè)，接受備擇假設(shè)，認(rèn)為草原公路駕駛疲勞恢復(fù)期音樂(lè)調(diào)節(jié)組和自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩敛ㄖg差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即差異顯著。根據(jù)α波組統(tǒng)計(jì)表可知，音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩敛ㄆ骄禐?.239，自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩敛ㄆ骄禐?.682，說(shuō)明音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩敛üβ士傮w要高于自然恢復(fù)組。

表7 疲勞恢復(fù)期駕駛?cè)甩炔ńM統(tǒng)計(jì)Table 7 θ wave group statistics of drivers in fatigue recovery period

表8 疲勞恢復(fù)期駕駛?cè)甩炔í?dú)立樣本檢驗(yàn)Table 8 Independent sample test of θ wave of drivers in fatigue recovery period

根據(jù)θ波獨(dú)立樣本檢驗(yàn)表可知，本樣本方差齊性，顯著性P=0.017<0.05，則拒絕原假設(shè)，接受備擇假設(shè)，認(rèn)為草原公路駕駛疲勞恢復(fù)期音樂(lè)調(diào)節(jié)組和自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩炔ㄖg差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即差異顯著。根據(jù)θ波組統(tǒng)計(jì)表可知，音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩炔ㄆ骄禐?.689 950 0，自然恢復(fù)組駕駛?cè)说摩炔ㄆ骄禐?.232 176 0，說(shuō)明音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说摩炔üβ士傮w要低于自然恢復(fù)組。

4 結(jié)論

通過(guò)分析草原公路駕駛疲勞恢復(fù)期音樂(lè)調(diào)節(jié)組和自然恢復(fù)組駕駛?cè)说哪X電信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律得出以下結(jié)論。

(1)通過(guò)對(duì)草原公路駕駛?cè)诉M(jìn)行音樂(lè)調(diào)節(jié)和自然恢復(fù)兩種不同的疲勞恢復(fù)實(shí)驗(yàn)，采集并分析兩種不同恢復(fù)方式下駕駛?cè)四X電信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律，得出不同恢復(fù)方式下疲勞恢復(fù)的時(shí)間，其中音樂(lè)調(diào)節(jié)組駕駛?cè)说幕謴?fù)時(shí)間為12～15 min，自然恢復(fù)組駕駛?cè)说钠诨謴?fù)時(shí)間至少為27～30 min。

(2)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)腦電信號(hào)α波、β波、θ波、α/β和(α+θ)/β指標(biāo)進(jìn)行Pearson correlation分析，得到本次實(shí)驗(yàn)的敏感指標(biāo)α波、θ波。將音樂(lè)調(diào)節(jié)組和自然恢復(fù)α波、θ波指標(biāo)進(jìn)行了正態(tài)性檢驗(yàn)和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示整個(gè)疲勞恢復(fù)期內(nèi)音樂(lè)調(diào)節(jié)和自然恢復(fù)兩種不同恢復(fù)方式下的駕駛?cè)说钠诨謴?fù)差異顯著，音樂(lè)調(diào)節(jié)對(duì)于駕駛疲勞恢復(fù)具有顯著效果。