草原公路路侧景观对驾驶员疲劳的影响研究

公路路侧景观是公路交通人机环境系统的重要组成部分，草原公路一般具有路域地形地貌变化较小，途经村镇少、线形简单、视距大和景观单一等特点。驾驶员行车时的操作转换频率低，受到的视觉景观刺激少，常使驾驶员处于不合理的单调感中。从而，易诱发驾驶员产生心理与生理疲劳，严重威胁行车安全。目前国内外尚缺少草原公路景观对驾驶员疲劳影响的研究。本项目针对草原公路景观特点，以驾驶员心理与生理反应为基础，运用生理实验和驾驶员疲劳主观评价等研究方法，研究影响驾驶员视觉的有效景观空间区域范围，探讨驾驶员疲劳的性质，深入探究草原公路路侧景观对驾驶员疲劳的影响机理。在此基础上，建立草原公路路侧景观对驾驶员疲劳影响模型，提出基于驾驶员心理与生理反应的草原公路路侧景观优化设计原则与方法。该研究对丰富和完善我国公路景观设计及交通安全理论、改善和优化草原公路景观环境、减轻驾驶员疲劳和增强行车安全等都有着较强的现实意义。

在草原公路路域地形地貌变化较小、线形简单和路侧景观单调的环境下，驾驶员操作转换频率低，受到的视觉景观刺激少，常使驾驶员处于不合理的单调感中。易诱发驾驶员产生心理与生理疲劳，严重威胁行车安全。本项目按照基金申请书以及计划书的安排深入研究了公路路侧景观对驾驶员心理与生理疲劳的影响，取得成果包括：运用综合分类和聚类分析相结合的方法把草原公路路域景观分为典型草原景观、半荒漠化草原景观、丘陵区草原景观、沙化严重的草原景观和湿地草原景观五种类型，并从驾驶员视觉的角度，利用AHP 的多级模糊综合评价对五种景观进行综合评价，提出在单调的景观环境下，驾驶员的无意识注视会导致驾驶员的注视持续时间增长。在草原公路单调景观环境下，通过分析驾驶员行车过程肌电信号，建立草原公路驾驶员肩部和腰部肌肉疲劳回归模型，确定草原公路连续驾驶过程中肌肉疲劳起始时间为40min，更深层次的疲劳出现在75min；通过分析驾驶员行车过程心电信号得出在草原公路上不同驾驶员有一定的个体差异，驾驶技术和经验对稳定心态有重要意义；通过分析探真实驾驶环境下驾驶员的 EEG 特征，得到脑电β波以及算法 (θ+α)/β较适合评价草原公路驾驶员疲劳。在草原公路不同光环境下，照度变化对驾驶员的心率增长率、MRR和LF/HF有一般显著影响，光照在13000～55000lx范围内使驾驶员眼动指标变化频繁，不利于行车安全；在3427.1-27889.8Lx照度下驾驶员β波占主导，驾驶员大脑清醒思维活跃，有利于驾驶员行车安全。确定了草原道路景观环境下驾驶员的有效视野，同时结合驾驶员佩戴眼动仪，测得驾驶员的视觉搜素范围；驾驶员在草原公路典型景观、半荒漠化景观和沙化景观环境下行车时，其疲劳累积效应、状态和疲劳出现时间是不同的；在线形及路域景观均极为单调的草原公路上行车时，驾驶员在32分钟左右即会出现精神困乏或情绪低落。此外，本项目对草原公路景观设计从人机环境工程角度提出了建议。该研究对丰富和完善我国公路景观设计理论、改善和优化草原公路景观环境、减轻驾驶员疲劳和增强行车安全等都有着较强的现实意义。