模拟驾驶条件下驾驶员生理特性实验研究

论文摘要

随着道路交通运输的飞速发展,传统的研究方法已很难满足人们在提升道路交通安全与行车舒适性方面的要求。而利用医学知识对驾驶员生理指标进行研究,从生理学角度研究交通问题,仍有很大的提升空间。利用汽车驾驶仿真系统来模拟行驶条件,同时利用多通道生物生理仪测量驾驶员生理指标,在不同交通条件、驾驶员不同状况及驾驶员不同驾驶行为下,记录驾驶员的生理指标,研究驾驶员生理指标的变换趋势,得出行驶条件、身体状况及驾驶行为对驾驶员生理指标的影响规律。在交通条件方面,通过变换虚拟行驶条件,对比在不同行驶条件下驾驶员心理指标,研究了路面条件、道路线形、车速及交通控制对的驾驶员生理指标的影响趋势;在驾驶员不同状态方面,主要的研究内容为饮酒驾驶、疲劳驾驶及酒后疲劳驾驶;在驾驶活动方面,分析了驾驶员在启动、制动和超车时生理指标的变化特征。在破损路面、冰雪路面、陡坡、连续弯道行驶时,驾驶员紧张程度上升,生理负担加重,说明这些环境的驾驶适宜性较差。在高速行驶时驾驶员生理指标要稍高于低速行驶时的生理指标,说明相同行驶条件下驾驶员紧张程度与车速正相关。在遇到红灯后停车并重新启动的过程中,会出现驾驶员生理指标的两个峰值,生理指标变化显著。驾驶员在不饮酒、少量饮酒、饮酒及醉酒驾驶的过程中,各项生理指标变化幅度逐渐增加,各项指标变化频率上升,生理负担急剧加重。驾驶员在清醒、轻微疲劳、疲劳、极度疲劳的过程中,各项指标变化混乱度增加,输出功率增加,尤其是在极度疲劳时,参与实验的驾驶员有明显的短暂睡眠情况出现,十分不利于行车安全。在启动、制动及超车过程中,驾驶员生理指标变化与操作复杂程度直接相关,说明复杂的操作活动可以直接导致驾驶员生理负担的加重。在文章的最后,利用模糊聚类分析对驾驶员状态进行了判断。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 论文研究的目的及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 国内外成果综述
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 技术路线
• 第2章 实验设计及数据处理
• 2.1 实验平台介绍
• 2.1.1 AS1300 卡车驾驶仿真系统
• 2.1.2 NeXus-10 多通道生物生理仪
• 2.2 生理指标选取
• 2.2.1 常用生理指标
• 2.2.2 指标选用
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 总体构想
• 2.3.2 正常驾驶状态
• 2.3.3 饮酒与疲劳状态
• 2.3.4 注意事项
• 2.4 实验数据初步处理
• 2.4.1 匀速行驶时驾驶员生理指标
• 2.4.2 数据标准化
• 2.4.3 向频域信号的转换
• 2.5 本章小结
• 第3章 行驶条件对驾驶员生理特性影响分析
• 3.1 路面条件
• 3.1.1 破损路面
• 3.1.2 冰雪路面
• 3.2 道路线形条件
• 3.2.1 陡坡
• 3.2.2 连续弯道
• 3.3 车速条件
• 3.4 交通控制条件
• 3.5 本章小结
• 第4章 饮酒与疲劳对驾驶员生理特性影响分析
• 4.1 饮酒状态下驾驶员生理特性分析
• 4.1.1 饮酒驾驶概述
• 4.1.2 饮酒驾驶判定方法
• 4.1.3 少量饮酒状态下驾驶员生理特性分析
• 4.1.4 饮酒驾驶时驾驶员生理指标分析
• 4.1.5 醉酒驾驶时驾驶员生理指标分析
• 4.1.6 饮酒驾驶综述
• 4.2 疲劳状态下驾驶员生理特性分析
• 4.2.1 疲劳驾驶概述
• 4.2.2 疲劳驾驶判定方法
• 4.2.3 轻度疲劳时驾驶员生理指标分析
• 4.2.4 疲劳驾驶时驾驶员生理指标分析
• 4.2.5 极度疲劳时驾驶员生理指标分析
• 4.2.6 疲劳驾驶综述
• 4.3 酒后疲劳状态下驾驶员生理特性分析
• 4.3.1 酒后疲劳驾驶概述
• 4.3.2 酒后疲劳驾驶时驾驶员生理指标分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 驾驶操作对驾驶员生理指标影响分析
• 5.1 启动时驾驶员生理特性分析
• 5.2 制动时驾驶员生理特性分析
• 5.3 超车过程中驾驶员生理特性分析
• 5.3.1 超车过程概述
• 5.3.2 超车各阶段生理指标特征分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 模糊聚类分析法判断驾驶员状态
• 6.1 模糊聚类分析简介
• 6.1.1 模糊
• 6.1.2 模糊聚类分析
• 6.1.3 模糊聚类分析的步骤
• 6.2 驾驶状态的模糊聚类分析
• 6.2.1 特征值集的提取
• 6.2.2 驾驶员状态的识别
• 6.2.3 算例分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 攻读学位期间参加的科研项目
• 致谢