任加祺 馮國紅

（東北林業(yè)大學(xué) 黑龍江省哈爾濱市 150040）

高速公路交通事故具有危害大、損失嚴(yán)重等特點(diǎn)，一旦發(fā)生，后果便不堪設(shè)想。對(duì)此，相關(guān)部門也采取了一系列措施來改善高速公路的交通安全狀況，例如加強(qiáng)高速公路的巡視和預(yù)防、建立完善的事故預(yù)警機(jī)制、整治事故黑點(diǎn)等等，并取得了一定的成效[1-3]。高速公路是一個(gè)集人、車、路、天氣為一體的整體，所以其事故誘發(fā)原因比較復(fù)雜，受到各個(gè)因素的綜合影響。其中，不利的天氣狀況可能是誘發(fā)高速公路交通事故的原因之一，除此之外，在高速公路這一系統(tǒng)中，人的因素也很重要[4-6]，即駕駛員的自身特性也是影響行車安全的一個(gè)重大因素，駕駛員反應(yīng)遲緩，特別是加工處理信息的速度慢是造成交通事故的一個(gè)重要原因。

針對(duì)上述提出的問題，國內(nèi)外學(xué)者在行車天氣和駕駛員自身特性對(duì)交通安全產(chǎn)生的影響方面進(jìn)行了深入研究[7-9]。Smith,Brotsky在對(duì)雨天的交通事故進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，雨天事故發(fā)生率較晴天時(shí)有所增加。Hwang等則通過對(duì)交通事故的數(shù)量、致因及位置等問題的研究，指出雨天事故率明顯增加，且車速過高是引發(fā)雨天事故的主要原因。Borrough通過對(duì)車速與事故發(fā)生率的關(guān)系的研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，在雨天這種行車天氣下行駛時(shí)，由于路面上有積水，會(huì)產(chǎn)生水膜使路面摩擦力降低，車速過高時(shí)，駕駛員再小心謹(jǐn)慎也很難控制車輛，最終導(dǎo)致車禍發(fā)生，因此雨天應(yīng)減速慢行。朱興林研究了高原公路不同天氣如晴天、雨天、雪天、大霧的4種不同天氣狀況對(duì)駕駛?cè)斯ぷ髫?fù)荷的影響，研究表明駕駛?cè)斯ぷ髫?fù)荷因天氣條件的惡劣程度和海拔高度而增加。趙曉華從駕駛行為角度，利用駕駛模擬技術(shù)，搭建城市快速路場(chǎng)景，分析多種雨、雪、霧等不良天氣對(duì)直線路段下跟馳行為的影響，得出了不同天氣條件對(duì)交通流順暢性影響從大到小依次為大暴雪、大雨、大暴雨、大霧、中雨、霧、強(qiáng)濃霧、大雪、輕霧、小雨、晴天。時(shí)恒基于8自由度高逼真駕駛模擬器，設(shè)置晴天和霧霾天兩個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，采集不同交通狀態(tài)下跟馳駕駛行為數(shù)據(jù)，得出了不同交通狀態(tài)下的跟馳行為存在顯著差異。本文基于模擬駕駛實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采集不同行車天氣下駕駛員的反應(yīng)特性，運(yùn)用T檢驗(yàn)、單因素方差分析、方差分析的多重比較等方法進(jìn)行差異性分析，得出行車天氣對(duì)駕駛員反應(yīng)特性的影響規(guī)律，以期為高速公路的行車規(guī)范等提供參考。

1 駕駛員反應(yīng)特性概述與測(cè)定

簡單反應(yīng)時(shí)間：即對(duì)被試對(duì)象進(jìn)行單一刺激，從刺激這一動(dòng)作發(fā)生時(shí)開始到被試對(duì)象作出明顯反應(yīng)時(shí)為止的這段時(shí)間間隔。

簡單反應(yīng)時(shí)間的測(cè)定方法是：紅光、黃光、綠光、藍(lán)光四種刺激，被試者依次選擇一種作為呈現(xiàn)刺激。被試者注視刺激光燈源，燈下有預(yù)備信號(hào)燈，先亮預(yù)備信號(hào)燈，后亮刺激燈。被試人員分別在有預(yù)備信號(hào)燈和遮擋預(yù)備信號(hào)燈這兩種情況下進(jìn)行試驗(yàn)，被試者見到刺激燈光后，以最快的速度按下紅鍵，顯示窗計(jì)時(shí)停止，呈現(xiàn)出該次的反應(yīng)時(shí)間。

選擇反應(yīng)時(shí)間：與簡單反應(yīng)時(shí)相對(duì)應(yīng)，但單一刺激增加為兩個(gè)或兩個(gè)以上的刺激，被試對(duì)象要對(duì)不同的刺激作出不同的反應(yīng)，即從刺激這一動(dòng)作發(fā)生時(shí)開始到被試對(duì)象作出選擇反應(yīng)為止的這段時(shí)間間隔[8]。

選擇反應(yīng)時(shí)間的測(cè)定方法依舊是使用反應(yīng)時(shí)測(cè)定儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，與簡單反應(yīng)時(shí)間測(cè)量不同的是實(shí)驗(yàn)的時(shí)候四種顏色的信號(hào)光都會(huì)隨機(jī)地出現(xiàn)。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用的是三屏幕主動(dòng)式汽車駕駛模擬器，測(cè)定反應(yīng)時(shí)間的儀器是BD-II-510A型反應(yīng)時(shí)測(cè)定儀。汽車駕駛模擬器由計(jì)算機(jī)顯示器與方向盤、座椅、油門、手剎、離合、轉(zhuǎn)向等操作部件組成，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)使實(shí)驗(yàn)人員在操作過程中產(chǎn)生實(shí)車駕駛的感覺，主要有虛擬場(chǎng)景、音效和運(yùn)動(dòng)仿真的作用，在單屏幕主動(dòng)式模擬器的基礎(chǔ)上增加了2個(gè)屏幕，這樣就使得顯示的視角大于150度，視野更加寬廣，沉浸感更強(qiáng)，如圖1所示。

圖1：三屏幕主動(dòng)式汽車駕駛模擬器

在實(shí)驗(yàn)正式開始前5分鐘，被試者按要求填寫疲勞主觀評(píng)價(jià)表，疲勞自評(píng)指標(biāo)詳見表1。

表1：疲勞自評(píng)表

為了研究高速公路不同行車天氣對(duì)駕駛員反應(yīng)特性的影響，選取高速公路白天、夜間、雨天作為所研究的場(chǎng)景變量，分別測(cè)量被試人員在這三種模擬情景下的簡單反應(yīng)時(shí)間、選擇反應(yīng)時(shí)間并計(jì)算決策時(shí)間，被試者共4人，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為每周末的12:00-20:00，認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理。

被試人員開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)任務(wù)的操作，即模擬環(huán)境下的駕駛操作，每名被試人員實(shí)驗(yàn)任務(wù)的操作均為4小時(shí)，以一小時(shí)為一個(gè)小的周期，其中任務(wù)操作55分鐘，剩下的5分鐘進(jìn)行休息調(diào)整，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，不能同被試者講話，以避免其它干擾因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，被試人員要按照要求再次填寫疲勞主觀評(píng)價(jià)表，并完成簡單反應(yīng)時(shí)和選擇反應(yīng)時(shí)的測(cè)量。

3 單因素方差分析及LSD法數(shù)據(jù)處理

本文分別對(duì)三種行車天氣下的疲勞主觀評(píng)價(jià)結(jié)果、簡單反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)、選擇反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析及LSD法數(shù)據(jù)分析。

針對(duì)疲勞主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)三種行車天氣下實(shí)驗(yàn)后的疲勞主觀評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行基本描述性統(tǒng)計(jì)，得到在三種模擬行車天氣下，“白天”實(shí)驗(yàn)后的疲勞主觀評(píng)價(jià)表得分最低，即主觀疲勞感受最輕，平均7.0分；“雨天”得分居中，平均8.75分；“夜間”的得分最高，主觀疲勞感最重，平均為11.5分。再對(duì)三種行車天氣下實(shí)驗(yàn)后的疲勞主觀評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析。由數(shù)據(jù)可得：其P值為0.000，小于0.05，說明不同行車天氣下，疲勞主觀評(píng)價(jià)表得分存在顯著差異。進(jìn)一步利用最小顯著性差異法，即LSD法對(duì)實(shí)驗(yàn)后三種行車天氣下的主觀疲勞評(píng)價(jià)表數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，由數(shù)據(jù)可得：三種行車天氣下疲勞主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，兩兩之間相互比較，P值分別為0.013、0.000、0.001，均小于0.05，即其兩兩之間均存在顯著差異。

針對(duì)簡單反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)，對(duì)三種行車天氣下的簡單反應(yīng)時(shí)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，得到結(jié)果數(shù)據(jù)可得：在三種模擬行車天氣下，“雨天”實(shí)驗(yàn)后的簡單反應(yīng)時(shí)間最短，平均值為226.475毫秒；“夜間”居中，平均值為229.117毫秒；“白天”最長，平均值為231.525。對(duì)被試者實(shí)驗(yàn)后三種行車天氣下的簡單反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。由數(shù)據(jù)可得：P值為0.629，大于0.05，說明不同行車天氣下簡單反應(yīng)時(shí)間不存在顯著差異。進(jìn)一步利用最小顯著性差異法，即LSD法對(duì)實(shí)驗(yàn)后三種行車天氣下的簡單反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。由分析數(shù)據(jù)可得：三種行車天氣下簡單反應(yīng)時(shí)兩兩之間相互比較，P值分別為0.350、0.681、0.588，均大于0.05，即其兩兩之間均不存在顯著差異。

針對(duì)選擇反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)，對(duì)三種行車天氣下的選擇反應(yīng)時(shí)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，由分析數(shù)據(jù)可得：在三種模擬行車天氣下：紅色信號(hào)燈刺激下，“白天”實(shí)驗(yàn)后的選擇反應(yīng)時(shí)間最短，“雨天”居中，“夜間”最長；黃色信號(hào)燈刺激下，“白天”實(shí)驗(yàn)后的選擇反應(yīng)時(shí)間最短，“雨天”居中，“夜間”最長；對(duì)綠色信號(hào)燈刺激的反應(yīng)中，“白天”實(shí)驗(yàn)后的選擇反應(yīng)時(shí)間最短，“雨天”居中，“夜間”最長；在藍(lán)色信號(hào)燈刺激下，“白天”實(shí)驗(yàn)后的選擇反應(yīng)時(shí)間最長，“雨天”最短“夜間”為居中。對(duì)被試者實(shí)驗(yàn)后三種行車天氣下選擇反應(yīng)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。方差分析結(jié)果顯示：紅光和綠光的P值小于0.05，說明不同行車天氣下，紅光和綠光的選擇反應(yīng)時(shí)間存在顯著差異；黃光和藍(lán)光的P值大于0.05，說明不同行車天氣下，黃光和藍(lán)光的選擇反應(yīng)時(shí)間不存在顯著差異。進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)后三種行車天氣下的選擇反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，結(jié)果顯示：針對(duì)紅光，白天和雨天、白天和夜間的P值均小于0.05，說明白天和雨天、白天和夜間紅光的選擇反應(yīng)時(shí)均有顯著差異。夜間和雨天的P值大于0.05，說明雨天和夜間，紅光的選擇反應(yīng)時(shí)無顯著差異；針對(duì)黃光，白天和雨天、夜間和雨天的數(shù)據(jù)的P值均大于0.05，說明白天和雨天、夜間和雨天黃光的選擇反應(yīng)時(shí)均無顯著差異。白天和夜間的P值小于0.05，說明白天和夜間黃光的選擇反應(yīng)時(shí)有顯著差異；針對(duì)綠光，白天和雨天的P值大于0.05，說明白天和雨天，綠光的選擇反應(yīng)時(shí)，沒有顯著差異；白天和夜間、夜間和雨天的數(shù)據(jù)的P值均小于0.05，說明白天和夜間、夜間和雨天綠光的選擇反應(yīng)時(shí)均有顯著差異；針對(duì)藍(lán)光，白天和雨天的數(shù)據(jù)，白天和夜間的數(shù)據(jù)，夜間和雨天的數(shù)據(jù)的P值均大于0.05，說明兩兩之間相互比較，藍(lán)光的選擇反應(yīng)時(shí)均無顯著差異。

4 結(jié)論

本文分析了不同行車天氣對(duì)駕駛員反應(yīng)特性的影響。設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過虛擬駕駛實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作，研究在白天、雨天、夜間這三種不同行車天氣下，駕駛員駕駛前后反應(yīng)特性的變化情況，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，得到如下結(jié)論：

不同行車天氣下的駕駛員的疲勞自評(píng)平均得分分別為“白天”7.00分，“雨天”8.75分，“夜間”11.50分，且由單因素方差分析結(jié)果可得其相互之間有顯著性差別，說明行車天氣會(huì)對(duì)駕駛員的疲勞程度造成影響，按其影響大小排序?yàn)橐归g>雨天>白天。

不同行車天氣下，紅光的選擇反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)之間有顯著差異，但對(duì)其進(jìn)行多重比較后的結(jié)果可得，紅光刺激下，夜間和雨天的差異不明顯，此外不論是在哪種行車天氣下，紅光的反應(yīng)時(shí)間的均值均低于其它三種光源，且紅光與其它光源反應(yīng)時(shí)間的差值平均約為76毫秒，因此在高速公路行駛道路上應(yīng)多采用紅色的警示標(biāo)志。

不同的行車天氣下，綠光的選擇反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)之間有明顯差異，對(duì)其進(jìn)行多重比較可得，綠光刺激下，白天和雨天的差異不明顯，白天和夜間、夜間和雨天均有顯著差異。

不同的行車天氣對(duì)駕駛員的簡單反應(yīng)時(shí)以及選擇反應(yīng)時(shí)黃光刺激和藍(lán)光刺激實(shí)驗(yàn)沒有影響，但不論哪種行車天氣下，黃光刺激下的選擇反應(yīng)時(shí)的時(shí)間普遍較長，與其它三種光源反應(yīng)時(shí)間的差值平均約為53毫秒，因此在高速公路行車道路上應(yīng)適當(dāng)減少黃色標(biāo)識(shí)。

在雨天這種行車天氣下，黃光和綠光的選擇反應(yīng)時(shí)間明顯長于其它兩種光源，其中黃光與其它兩種光源反應(yīng)時(shí)間的差值平均約為73.5毫秒，綠光與其它兩種光源反應(yīng)時(shí)間的差值平均約為71.5毫秒。