李坤宸，袁偉*,b，李舒欣，張會明

(長安大學(xué)，a.汽車學(xué)院；b.汽車運(yùn)輸安全保障技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710086)

0 引言

駕駛是一項(xiàng)復(fù)雜多變的任務(wù)，涉及信息感知、決策制定與操作執(zhí)行等過程，其對駕駛?cè)说恼J(rèn)知能力和技能水平提出了很高的要求。研究表明，任何認(rèn)知功能的衰退都會導(dǎo)致駕駛績效的下降[1]。工作記憶(Working Memory,WM)作為一種高階認(rèn)知能力，涵蓋了個體注意力控制和信息處理維護(hù)等復(fù)雜的認(rèn)知過程，在人類高級認(rèn)知過程中發(fā)揮著核心作用[2]。已有研究表明，工作記憶與駕駛行為有著緊密聯(lián)系，與駕駛?cè)说能嚨辣３帜芰?、駕駛違章、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)感知能力和應(yīng)激反應(yīng)時(shí)間等密切相關(guān)[3-4]。探究不同工作記憶容量駕駛?cè)巳旱鸟{駛行為特征，可以為駕駛安全培訓(xùn)干預(yù)提供駕駛?cè)苏J(rèn)知特性方面的見解和理論參考。

工作記憶容量代表工作記憶能力的大小，可以表征駕駛?cè)硕虝r(shí)間內(nèi)保持和處理信息的能力。工作記憶容量越高的駕駛?cè)司哂性蕉嗟恼J(rèn)知資源空間，能夠同時(shí)存儲和加工更多的信息，可以保證駕駛?cè)俗⒁饬τ行Х峙浜投嗳蝿?wù)的靈活處理。工作記憶容量和認(rèn)知負(fù)荷與駕駛行為的關(guān)系是一個具有前沿性和創(chuàng)新性的領(lǐng)域，已有學(xué)者研究了在不同認(rèn)知負(fù)荷下，個體工作記憶容量差異對駕駛分心[5]、車道保持[6]及風(fēng)險(xiǎn)感和視覺注意力[4]的影響。研究發(fā)現(xiàn)，高工作記憶容量個體能夠更好地保持對任務(wù)的專注并抑制干擾，而低工作記憶容量個體則容易因?yàn)轳{駛分心或外在干擾而導(dǎo)致任務(wù)維持失敗[7]。

駕駛分心普遍存在于日常駕駛，占用了駕駛?cè)擞邢薜墓ぷ饔洃涃Y源，降低了駕駛員的專注度，導(dǎo)致駕駛?cè)朔磻?yīng)延遲增加和車輛控制能力下降[8]。美國國家公路交通安全管理局根據(jù)分心源，將駕駛分心分為視覺分心、聽覺分心、認(rèn)知分心和生物力學(xué)分心，視覺分心和認(rèn)知分心是駕駛時(shí)發(fā)生最頻繁的兩種分心[8]。但是，在日常駕駛中，復(fù)合分心的情況常常出現(xiàn)，例如，視覺分心通常會伴隨生物力學(xué)分心[9]。

以往許多研究使用不同駕駛次任務(wù)，向駕駛員施加負(fù)荷，模擬不同駕駛分心狀態(tài)，常見的實(shí)驗(yàn)次任務(wù)有瀏覽社交網(wǎng)站[10]，屏幕箭頭識別[9]，路側(cè)廣告牌[11]，數(shù)學(xué)運(yùn)算[12]，猜謎[12]，n-back[7,9,13-14]，購物車清單計(jì)算[5]，發(fā)送手機(jī)短信[6]等。

例如，HASHASH等[10]通過駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置前車制動、行人橫穿馬路和信號燈突變事件，分析了瀏覽社交網(wǎng)站任務(wù)對司機(jī)行駛速度、橫向位置表現(xiàn)、制動反應(yīng)時(shí)間和眼動參數(shù)的影響，結(jié)果表明，視覺分心導(dǎo)致被試平均制動反應(yīng)時(shí)間增加，每分鐘道路注視次數(shù)、平均注視時(shí)間和凝視次數(shù)顯著下降。OVIEDO-TRESPALACIOS等[11]開展模擬器實(shí)驗(yàn)，研究路側(cè)廣告牌對被試駕駛行為和生理指標(biāo)的影響發(fā)現(xiàn)，路側(cè)廣告對駕駛行為的影響很大程度上受到駕駛員之間個體差異的調(diào)節(jié)，年輕司機(jī)在廣告牌上投入了更多的注意資源。

TARABAY等[13]測試了不同認(rèn)知負(fù)荷下，3 種模擬駕駛城市場景中駕駛員的行為和生理數(shù)據(jù)表現(xiàn)，表明認(rèn)知分心任務(wù)會導(dǎo)致駕駛員生理機(jī)能的變化以及駕駛性能的下降，在高負(fù)荷任務(wù)下，駕駛員出現(xiàn)了調(diào)節(jié)行為(例如降低速度)。LOUIE等[5]選擇購物車清單作為負(fù)荷任務(wù)，調(diào)查不同工作記憶容量在預(yù)測駕駛?cè)朔中男袨榈淖饔?，結(jié)果表明，在有/無次任務(wù)下，工作記憶容量對駕駛?cè)说闹苿訒r(shí)間具有調(diào)節(jié)作用，認(rèn)知負(fù)荷導(dǎo)致的駕駛性能損傷對于工作記憶容量更低的人會更加明顯。同樣，BROADBENT等[7]使用2-back 任務(wù)，研究在鄉(xiāng)村道路下有/無負(fù)荷駕駛?cè)俗⒁曅袨楹婉{駛性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)多任務(wù)駕駛導(dǎo)致了更大的前額葉區(qū)氧飽和度，更少的道路注視行為。

在復(fù)合分心的研究中，CHOUDHARY等[6]研究發(fā)送手機(jī)短信對駕駛行為的影響，開展鄉(xiāng)村道路駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與無分心任務(wù)相比，手機(jī)短信任務(wù)導(dǎo)致車道橫向位置標(biāo)準(zhǔn)差增加，視覺動作復(fù)合分心增加了駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向操作的隨機(jī)性。李鵬輝等[9]通過開展模擬駕駛實(shí)驗(yàn)研究不同分心任務(wù)對駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間的影響，分別對駕駛?cè)耸┘幼R別箭頭和發(fā)短信任務(wù)，考察在不同的車頭時(shí)距和前車減速度條件下被試的制動反應(yīng)時(shí)間，結(jié)果表明，視覺分心和復(fù)合分心任務(wù)導(dǎo)致其對側(cè)向行人和縱向追尾的制動反應(yīng)時(shí)間增加，而認(rèn)知分心任務(wù)對縱向碰撞反應(yīng)時(shí)間沒有顯著影響。彭丹丹等[15]開展模擬器實(shí)驗(yàn)，研究駕駛員在完成語音導(dǎo)航、手持導(dǎo)航和手機(jī)支架導(dǎo)航調(diào)節(jié)任務(wù)對駕駛員眼動和行駛狀態(tài)參數(shù)的影響，結(jié)果表明，與無次任務(wù)的自由駕駛相比，調(diào)節(jié)導(dǎo)航任務(wù)均造成駕駛分心，導(dǎo)航任務(wù)集中了更多的駕駛員注視資源，導(dǎo)致駕駛員的掃視次數(shù)增加，車輛縱向速度和縱向速度標(biāo)準(zhǔn)差下降，方向盤轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差和轉(zhuǎn)向熵增加。CHANG等[16]設(shè)計(jì)日歷會議安排、無線電調(diào)頻和目的地導(dǎo)航這3種車內(nèi)屏幕操作任務(wù)，通過觸覺響應(yīng)反應(yīng)時(shí)間(Tactile Detection Response Task,TDRT)評估駕駛?cè)说恼J(rèn)知工作量，研究表明，有駕駛主任務(wù)時(shí)，執(zhí)行上述任務(wù)時(shí)的TDRT 響應(yīng)時(shí)間更長，駕駛員完成導(dǎo)航和日歷任務(wù)所需要的認(rèn)知工作量更高，日歷日程任務(wù)的時(shí)間延遲和錯誤率最低，且具有最大的TDRT 響應(yīng)時(shí)間。

目前，關(guān)于視覺分心對駕駛行為的影響和檢測識別已較為成熟，相比視覺和動作分心，認(rèn)知分心并不具有明顯的外在動作特征，例如，眼動參數(shù)和頭部姿態(tài)變化等[8]。因此，為更準(zhǔn)確地檢測認(rèn)知分心，探索認(rèn)知分心對駕駛行為的影響規(guī)律仍然是分心領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

但大多數(shù)研究僅考慮有/無認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)對駕駛?cè)笋{駛行為的影響，沒有對認(rèn)知負(fù)荷難度進(jìn)行分級，考察不同認(rèn)知負(fù)荷量對特定駕駛場景下駕駛行為影響。其次，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)較高工作記憶容量的駕駛?cè)司哂懈玫能囁倏刂颇芰?、危險(xiǎn)感知能力和更少的違規(guī)行為，在抵抗分心任務(wù)帶來的干擾而專注駕駛上有更好的表現(xiàn)。目前，在不同負(fù)荷水平下和駕駛行為影響之間，許多研究沒有考慮工作記憶因素在其中的作用和影響，忽略了工作記憶在不同負(fù)荷條件下對駕駛?cè)诵袨榈恼{(diào)節(jié)作用。

在涉及危險(xiǎn)場景的實(shí)驗(yàn)中，與道路實(shí)車實(shí)驗(yàn)相比，模擬駕駛實(shí)驗(yàn)在成本和安全問題具有顯著的優(yōu)勢，因此，本文采用駕駛模擬器和Virtual Test Drive(VTD)軟件搭建駕駛模擬實(shí)驗(yàn)跟車場景。n-back任務(wù)是麻省理工學(xué)院開發(fā)的一種經(jīng)典延遲數(shù)字回憶任務(wù)，可以通過簡單的方式改變被試認(rèn)知負(fù)荷的大小，是對被試施加聽覺-言語認(rèn)知負(fù)荷(簡稱，認(rèn)知負(fù)荷)的常用任務(wù)，被證明可以代替免提通話等任務(wù)，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[13]。有鑒于此，本文采用n-back 任務(wù)設(shè)置不同的聽覺-言語認(rèn)知負(fù)荷水平。復(fù)雜跨度范式是心理學(xué)領(lǐng)域中測量個體工作記憶容量最廣泛的測量范式，已經(jīng)在許多測量個體工作記憶的實(shí)驗(yàn)中使用[3]，本文基于這個標(biāo)準(zhǔn)測量范式，使用E-prime 3.0 進(jìn)行駕駛?cè)斯ぷ饔洃浫萘繙y試。最后，本文探究不同認(rèn)知負(fù)荷和工作記憶容量對駕駛?cè)烁囻{駛績效的影響規(guī)律，分析在不同聽覺-言語認(rèn)知負(fù)荷水平下，不同工作容量對駕駛績效指標(biāo)的交互與調(diào)節(jié)作用。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

使用駕駛模擬器采集駕駛?cè)说牟倏v行為和車輛運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，主要由實(shí)車座艙系統(tǒng)，180°前視環(huán)屏顯示系統(tǒng)，兩通道后屏顯示系統(tǒng)，六自由度運(yùn)動平臺，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1 六自由度駕駛模擬器Fig.1 Six degrees of freedom driving simulator

1.2 跟車場景設(shè)計(jì)

本文使用雙任務(wù)范式，將n-back任務(wù)作為駕駛次任務(wù)。此任務(wù)按照2.5 s 間隔隨機(jī)播放0～9 的序列，在不同的n-back 任務(wù)中，被試需要記住并回憶喇叭播放的隨機(jī)序列，并回答當(dāng)前播放數(shù)字前的第n個位置的數(shù)字。以1-back為例：喇叭播報(bào)的數(shù)字序列為“1，4，7，5，0，2，9，…”，當(dāng)喇叭播報(bào)第2個數(shù)字“4”時(shí)，被試大聲說出上一個播放的數(shù)字“1”，并記住數(shù)字“4”；當(dāng)喇叭播報(bào)第3 個數(shù)字“7”時(shí)，被試說出第2 個數(shù)字“4”，并記住數(shù)字“7”；在喇叭播報(bào)第4個數(shù)字“5”時(shí)，大聲念出“7”，依次類推。

目前，許多研究僅設(shè)計(jì)了有/無負(fù)荷分心任務(wù)，并沒有考慮工作記憶對駕駛行為的影響，因此，本文將認(rèn)知負(fù)荷難度和工作記憶容量分級。另外，不同研究關(guān)于負(fù)荷任務(wù)是否對駕駛員跟車間距保持行為有影響存在差異[13,17]。因此，在本文實(shí)驗(yàn)方案中，設(shè)計(jì)特定駕駛場景(跟車)的模擬實(shí)驗(yàn)，按照3(認(rèn)知負(fù)荷：無負(fù)荷、1-back及3-back)×2(工作記憶容量：高和低)的二因素混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，開展不同前車車頭時(shí)距(基準(zhǔn)條件、基準(zhǔn)條件±1 s、基準(zhǔn)條件+2 s及基準(zhǔn)條件+3 s)的實(shí)驗(yàn)。車頭時(shí)距基準(zhǔn)條件指：被試駕駛?cè)嗽趯?shí)驗(yàn)開始按照習(xí)慣的車頭時(shí)距跟隨前車，并保持1 min，駕駛模擬器采集這段時(shí)間內(nèi)的跟車車頭時(shí)距，計(jì)算均值作為這名駕駛?cè)说幕鶞?zhǔn)跟車時(shí)距。前車在不同點(diǎn)位觸發(fā)不同事件，前車運(yùn)行示意如圖2所示。

圖2 前車車頭時(shí)距變化的跟車實(shí)驗(yàn)場景設(shè)計(jì)Fig.2 Vehicle following experiment design with change of front vehicle distance

以1-back認(rèn)知負(fù)荷實(shí)驗(yàn)為例：

(1) 被試駕駛EGO 車，前車加速至108 km·h-1后勻速行駛，駕駛?cè)俗杂筛嚕?jì)算機(jī)采集該段車頭時(shí)距均值作為基準(zhǔn)。EGO行駛第1個觸發(fā)點(diǎn)后，駕駛權(quán)切換至車輛系統(tǒng)，自動調(diào)整與前車的車頭時(shí)距為基準(zhǔn)條件-1 s，保持行駛30 s，被試觀察并感受這段跟車距離。30 s 后，被試駕駛?cè)酥匦陆庸苘囕v，跟隨前車，并保持剛剛所觀察的車頭時(shí)距，完成1-back 認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)。1 min 后，被試重新接管車輛自由跟隨前車行駛，同時(shí)，完成1-back任務(wù)，直到進(jìn)入下一次車輛系統(tǒng)接管。

(2)到達(dá)第2、第3及第4個觸發(fā)點(diǎn)位后，車輛系統(tǒng)接管EGO 車輛，調(diào)整與前車的車頭時(shí)距為基準(zhǔn)條件+1 s，基準(zhǔn)條件+3 s，基準(zhǔn)條件+2 s下的跟車任務(wù)，隨后，被試完成1-back任務(wù)，并維持剛剛觀察到的車頭時(shí)距。

(3)所有跟車任務(wù)結(jié)束后，前車減速至停車，一組不同車頭時(shí)距下的跟車實(shí)驗(yàn)完成。

為盡可能減少被試的學(xué)習(xí)效應(yīng)，施加不同認(rèn)知負(fù)荷水平和車頭時(shí)距的順序是隨機(jī)的。每組實(shí)驗(yàn)按照規(guī)定速度完成駕駛大約需要15 min，每次試驗(yàn)結(jié)束后休息3 min。另外，在不同認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)下，本文還開展了前車速度變化的跟車實(shí)驗(yàn)，前車分別按照100，70，40 km·h-1速度勻速行駛，分別隨機(jī)以-1.5 m·s-2和-4 m·s-2的減速度制動。道路總長約30 km，雙向4 車道，標(biāo)準(zhǔn)車道寬度3.75 m，道路中央有綠色柵欄隔離，道路兩側(cè)場景包含有高山、草地、河流及少數(shù)城市建筑，天氣設(shè)置為晴朗，實(shí)驗(yàn)路線是一條城市通往郊區(qū)的道路。

1.3 被試駕駛?cè)苏心?/h3>

共招募40 名被試，其中，4 人在實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)眩暈感退出，被試身體健康，裸眼或矯正視力達(dá)到4.8及以上。平均年齡24.1 歲(標(biāo)準(zhǔn)差1.31 歲)，其中，男性20人(平均年齡24.33歲，標(biāo)準(zhǔn)差1.11歲)，女性16 人(平均年齡23.8 歲，標(biāo)準(zhǔn)差1.2 歲)。平均駕駛年限為3.16 年，標(biāo)準(zhǔn)差1.71 年；平均駕駛總里程1368.2 km，標(biāo)準(zhǔn)差213.6 km。為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性和真實(shí)性，要求參與者保證在實(shí)驗(yàn)前兩天有充足的睡眠，并沒有服用過任何影響精神狀態(tài)的藥物。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，給予參與者一定金額的報(bào)酬。

1.4 工作記憶容量測量

本實(shí)驗(yàn)測試被試駕駛?cè)说墓ぷ饔洃浫萘?，包含?fù)雜記憶跨度范式包括自動運(yùn)算跨度(Opsan)任務(wù)、自動對稱跨度(Sspan)任務(wù)、自動旋轉(zhuǎn)跨度任務(wù)(Rotspan)與自動閱讀跨度(Rspan)任務(wù)。詳細(xì)測試過程如圖3 所示，基于E-prime 3.0 軟件實(shí)現(xiàn)，每個試次大約15 min，每個試次分為預(yù)實(shí)驗(yàn)和正式實(shí)驗(yàn)兩個階段，被試在電腦屏幕上熟悉后進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。

圖3 工作記憶容量測試流程Fig.3 Working memory capacity test procedure

1.5 實(shí)驗(yàn)流程

正式實(shí)驗(yàn)過程如下：①填寫個人信息問卷并簽署實(shí)驗(yàn)知情同意書；②引導(dǎo)被試完成工作記憶容量測試；③向參與者介紹模擬跟車實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，告知參與者實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)知負(fù)荷的類型以及n-back任務(wù)的實(shí)現(xiàn)過程；④進(jìn)行時(shí)長10 min 模擬實(shí)驗(yàn)練習(xí)，若出現(xiàn)眩暈惡心等癥狀，則停止實(shí)驗(yàn)；⑤依次進(jìn)行不同認(rèn)知負(fù)荷下跟車實(shí)驗(yàn)，一位實(shí)驗(yàn)者協(xié)助參與者開始n-back認(rèn)知負(fù)荷次任務(wù)，另一位實(shí)驗(yàn)者記錄駕駛過程中的行車數(shù)據(jù)，并確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄；⑥實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，暫停駕駛模擬器，引導(dǎo)被試離開駕駛艙，保存所記錄的同步數(shù)據(jù)，關(guān)閉駕駛模擬器；⑦參與者完成實(shí)驗(yàn)調(diào)查問卷，并支付參與者相應(yīng)報(bào)酬。

1.6 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)提取

本文的數(shù)據(jù)來源為前車車頭時(shí)距變化和前車速度變化下跟車實(shí)驗(yàn)，在車頭時(shí)距變化跟車實(shí)驗(yàn)中，按照前車的絕對縱坐標(biāo)位置分別提取被試根據(jù)觀察到的基準(zhǔn)條件±1 s、+2 s、+3 s 中跟車行駛片段。在前車速度變化并隨機(jī)制動的跟車實(shí)驗(yàn)中，分別提取前車在100，40，70 km·h-1勻速行駛時(shí)被試跟車行駛片段，前車以-4 m·s-2和-1.5 m·s-2進(jìn)行制動時(shí)的被試應(yīng)激反應(yīng)片段。

在本文中，跟車駕駛績效指駕駛員在跟車中的駕駛行為表現(xiàn)，研究選擇跟車速度差、跟車絕對速度、車頭時(shí)距、制動反應(yīng)時(shí)間和方向盤轉(zhuǎn)角變化率作為跟車駕駛績效的衡量指標(biāo)。跟車速度差是駕駛?cè)瞬倏谽CO車輛跟隨前車行駛期間與前方車輛速度差值的絕對值，表示自車速度與前方車輛速度的接近程度；跟車絕對加速度是駕駛?cè)嗽诟S前車行駛期間，ECO 車輛加減速度的絕對均值，反映被試加減速力度、駕駛激進(jìn)程度和從容性；方向盤轉(zhuǎn)角變化率表示駕駛?cè)嗽隈{駛車輛橫向操作的頻繁程度，反映駕駛?cè)嗽诟囻{駛時(shí)的橫向車道保持能力；制動反應(yīng)時(shí)間是被試駕駛ECO車輛時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)前方車輛制動時(shí)，從松開加速踏板到開始踩下制動踏板所經(jīng)歷的時(shí)間，表征駕駛?cè)说奈ｋU(xiǎn)感知能力和操作反應(yīng)速度，衡量駕駛?cè)嗽诰o急狀態(tài)下的應(yīng)對能力，是駕駛安全績效評價(jià)的重要指標(biāo)，決定了是否能夠避免碰撞；車頭時(shí)距代表ECO 在某時(shí)刻車輛以當(dāng)前車速行駛至前車位置所經(jīng)歷的時(shí)間，表征前車制動時(shí)，ECO 車輛具有的反應(yīng)時(shí)間，跟車車頭時(shí)距是評價(jià)跟車行駛的安全性的重要指標(biāo)。

本實(shí)驗(yàn)為多因素混合實(shí)驗(yàn)，方差分析(ANalysis Of VAriance，ANOVA)是一種定量分析方法，它不受統(tǒng)計(jì)組數(shù)的限制，廣泛用于醫(yī)學(xué)和工程領(lǐng)域，是用于分析不同變量對因變量的貢獻(xiàn)大小，確定控制變量對研究結(jié)果影響的常用方法，在許多相關(guān)研究中[5,9-10,12-13]均使用了類似方法。同時(shí)，探究認(rèn)知負(fù)荷大小是否影響工作記憶容量和駕駛行為的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，即調(diào)節(jié)作用。因此，本文使用ANOVA 以及調(diào)節(jié)效應(yīng)分析(Analysis of Moderating Effects)，分析不同認(rèn)知負(fù)荷和工作記憶容量對跟車行為的影響，并探究工作記憶容量在認(rèn)知負(fù)荷與分析參數(shù)之間的調(diào)節(jié)作用。

2 結(jié)果

2.1 工作記憶容量測算

實(shí)驗(yàn)被試的Opsan、Sspan、Rotspan 和Rspan 任務(wù)的跨度得分如圖4(a)所示。由于4個實(shí)驗(yàn)范式總分各不相同，采用z-score 標(biāo)準(zhǔn)化分別處理4個實(shí)驗(yàn)范式得分，將各個實(shí)驗(yàn)范式總分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，再進(jìn)行簡單加和，得到被試駕駛?cè)斯ぷ饔洃浫萘恐?。將得分大于零的被試駕駛?cè)藲w類為高工作記憶容量(H_WMC)；將得分小于零歸類為低工作記憶容量(L_WMC)，不同被試工作記憶得分如圖4(b)所示。

圖4 工作記憶容量測試得分Fig.4 Working memory capacity test score

由圖4 可知，不同被試在4 個跨度實(shí)驗(yàn)的得分和總得分具有較好的分散性，群體間顯示出較好的差異性。

2.2 跟車速度差和絕對加速度均值

被試在車頭時(shí)距變化跟車和前車車速變化的實(shí)驗(yàn)中，跟車速度差均值與工作記憶容量和認(rèn)知負(fù)荷關(guān)系如圖5所示。

圖5 跟車速度差、認(rèn)知負(fù)荷和工作記憶容量關(guān)系Fig.5 Scatterplot of following speed difference,working memory capacity and cognitive load

由圖5 可知，在車頭時(shí)距變化實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)分布很混亂，個體工作記憶容量和實(shí)驗(yàn)認(rèn)知負(fù)荷水平對跟車速度差沒有明顯的影響規(guī)律；在前車車速變化實(shí)驗(yàn)階段中，在散點(diǎn)圖右上部分的跟車速度差更大，即隨著實(shí)驗(yàn)認(rèn)知負(fù)荷水平增加，被試的跟車速度差變大，且在低工作記憶容量組較為明顯。

使用雙因素ANOVA 分析和事后比較檢驗(yàn)分析認(rèn)知負(fù)荷水平和工作記憶容量對跟車速度差的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 跟車速度差和絕對加速度ANOVA分析結(jié)果Table 1 ANOVA analysis of speed difference and acceleration with front vehicle

在前車車頭時(shí)距變化跟車實(shí)驗(yàn)中，不同組間駕駛?cè)说母囁俣炔罹等鐖D6所示，圖中，n.s.為no significant 的縮寫，表示p>0.05，無統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性差異。

圖6 車頭時(shí)距變化下的跟車速度差均值Fig.6 Speed difference of change in distance ahead

由表1 可知，認(rèn)知負(fù)荷水平(F(2,323)=0.628，p=0.536>0.05)和工作記憶容量(F(1,323)=0.449，p=0.505>0.05)對跟車速度差沒有顯著性影響。由圖6 可知，與高工作記憶容量駕駛?cè)讼啾?，低工作記憶容量駕駛?cè)司哂懈叩母囁俣炔?，低工作記憶容量的駕駛?cè)烁兄⒕S持與前車相同速度的能力相對較差，但并沒有顯著性的組間差異。

使用雙因素方差分析后顯示，工作記憶容量與認(rèn)知負(fù)荷的交互作用對跟車速度差均值亦無顯著性影響(F(2,323)=0.671，p=0.514>0.05) 。這可能是由于在前車勻速行駛過程中，駕駛?cè)酥恍枰€(wěn)定的保持加速踏板開度，不需要頻繁的調(diào)整或者切換注意力，也不需要進(jìn)行復(fù)雜的推理，導(dǎo)致此駕駛?cè)蝿?wù)對認(rèn)知資源占用較小，因此，工作記憶容量和認(rèn)知負(fù)荷水平?jīng)]有表現(xiàn)出對認(rèn)知負(fù)荷的顯著性影響。

但是，在前車速度變化下的跟車實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)工作記憶容量(F(1,215)=20.199，p=0.001<0.01)和認(rèn)知負(fù)荷水平(F(2,215)=5.308，p=0.006<0.05)對跟車速度差均值有顯著影響，不同組間類型駕駛?cè)说母囁俣炔钊鐖D7所示。

圖7 工作記憶對跟車速度差均值的調(diào)節(jié)效應(yīng)Fig.7 Regulating effect of working memory on speed difference of following vehicle

由圖7 可知，在前車速度變化的實(shí)驗(yàn)中，整體上，高工作記憶容量駕駛?cè)烁囁俣炔钶^小且沒有受到認(rèn)知負(fù)荷的顯著影響，跟車的平順性更高。隨著認(rèn)知負(fù)荷的增加，低工作記憶容量駕駛?cè)说母囃叫宰儾?，因?yàn)?，在前車變速跟車?shí)驗(yàn)中，需要分配更多的認(rèn)知資源維持跟車任務(wù)，導(dǎo)致剩余認(rèn)知資源減少。高工作記憶容量駕駛?cè)讼啾鹊凸ぷ饔洃浫萘狂{駛?cè)藫碛懈嗟目衫谜J(rèn)知資源。

最后，探究前車速度變化的實(shí)驗(yàn)工作記憶容量與認(rèn)知負(fù)荷的交互作用對跟車速度差均值的影響。使用回歸模型中的乘積項(xiàng)檢驗(yàn)調(diào)節(jié)效應(yīng)的顯著性，發(fā)現(xiàn)工作記憶容量在認(rèn)知負(fù)荷水平與跟車速度差的調(diào)節(jié)作用(F(2,215)=6.104，p=0.003<0.05)，調(diào)節(jié)效應(yīng)結(jié)果如表2所示。

表2 跟車速度差調(diào)節(jié)效應(yīng)分析表Table 2 Analysis of adjustment effect of difference of following speed

綜合表2 和圖7 發(fā)現(xiàn)，工作記憶容量在認(rèn)知負(fù)荷與駕駛?cè)烁囈恢滦躁P(guān)聯(lián)強(qiáng)度間起到正向調(diào)節(jié)作用，即隨著認(rèn)知負(fù)荷水平的增加，工作記憶容量差異導(dǎo)致的跟車速度差值的表現(xiàn)差異被放大了，隨著認(rèn)知負(fù)荷水平的增加，不同工作記憶容量駕駛?cè)说母囁俣炔畹牟町惥驮矫黠@。

在前車車頭時(shí)距變化實(shí)驗(yàn)中，不同認(rèn)知負(fù)荷水平下駕駛?cè)说募铀俣染捣植既鐖D8 所示，圖中，n.s.表示兩組間p>0.05，無顯著性差異，*表示兩組間p<0.05。

圖8 車頭時(shí)距變化下的跟車加速度均值Fig.8 Mean value of following acceleration under variation of following distance

由表1 可知，認(rèn)知負(fù)荷水平(F(2,323)=3.944，p=0.035<0.05)對跟車加速度有顯著性影響，工作記憶容量F(1,323)=0.139，p=0.714>0.05 對其沒有顯著性影響。如圖8所示，隨著認(rèn)知負(fù)荷水平的增加，駕駛?cè)说母嚰铀俣染抵饾u增加，說明認(rèn)知負(fù)荷越小，駕駛?cè)似惹行枰囕v加速/減速的傾向或力度就越小，駕駛?cè)藢Ω囆旭偟娜蝿?wù)績效表現(xiàn)較好。另外，使用Bonferroni 校正的事后分析發(fā)現(xiàn)，對于跟車加速度，無負(fù)荷任務(wù)與1-back(p=0.035<0.05) 和3-back (p=0.018<0.05) 任務(wù)之間存在顯著差異；而1-back與3-back(p=0.715>0.05)之間沒有顯著差異。說明，當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷增加時(shí)，不同認(rèn)知負(fù)荷的組間差異也增大，但當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷達(dá)到被試駕駛?cè)苏J(rèn)知資源上限后，不同認(rèn)知負(fù)荷組之間的差異就變得不再顯著。

在前車速度變化的跟車實(shí)驗(yàn)中：認(rèn)知負(fù)荷(F(2,215)=0.200，p=0.657>0.05)和工作記憶容量(F(1,215)=0.188，p=0.667>0.05)對跟車加速度沒有顯著性影響。在顯著性水平為0.05條件下，使用回歸模型中的乘積項(xiàng)檢驗(yàn)調(diào)節(jié)效應(yīng)，在前車車距變化和前車速度變化的實(shí)驗(yàn)中，工作記憶容量與認(rèn)知負(fù)荷的交互作用在前車車距變化(F(2,323)=0.429，p=0.658>0.05)和前車速度變化(F(2,323)=1.893，p=0.163>0.05)的跟車實(shí)驗(yàn)中對加速度均值沒有顯著性影響。

2.3 跟車制動反應(yīng)時(shí)間

在前車車速變化實(shí)驗(yàn)中，不同認(rèn)知負(fù)荷水平下駕駛?cè)说闹苿臃磻?yīng)時(shí)間如圖9 所示，圖中，**表示兩組間p<0.01；*表示兩組間p<0.05。

圖9 不同組間駕駛?cè)说闹苿臃磻?yīng)時(shí)間Fig.9 Braking reaction time of drivers in different groups

如圖9 所示，不同工作記憶容量(F(1,215)=9.331，p=0.003<0.05)和認(rèn)知負(fù)荷水平(F(2,215)=5.698，p=0.005<0.05)對駕駛?cè)酥苿臃磻?yīng)時(shí)間有顯著性差異，工作記憶容量與跟車制動反應(yīng)時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。隨著認(rèn)知負(fù)荷的增加，駕駛?cè)酥苿臃磻?yīng)時(shí)間呈增大的趨勢，在施加一定的認(rèn)知負(fù)荷條件下，高工作記憶容量具有更短的制動反應(yīng)時(shí)間，說明在前車速度變化的跟車任務(wù)中，認(rèn)知負(fù)荷會增加反應(yīng)時(shí)間，且認(rèn)知負(fù)荷水平越高，影響越大。在低工作記憶容量組中，3 種認(rèn)知負(fù)荷均存在顯著差異(p<0.05)，說明認(rèn)知負(fù)荷對低工作記憶容量駕駛?cè)擞绊戄^大。

使用回歸模型的乘積項(xiàng)檢驗(yàn)工作記憶容量調(diào)節(jié)效應(yīng)，工作記憶容量與認(rèn)知負(fù)荷水平的交互作用(F(2,215)=3.347，p=0.048<0.05)對制動反應(yīng)時(shí)間有顯著影響，調(diào)節(jié)效應(yīng)分析結(jié)果如表3和圖10所示。交互項(xiàng)XW對跟車制動反應(yīng)時(shí)間達(dá)到了顯著性水平，因此，工作記憶和認(rèn)知負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著。認(rèn)知負(fù)荷越高，高低工作記憶容量駕駛?cè)说闹苿臃磻?yīng)時(shí)間差異越顯著，高工作記憶容量駕駛?cè)说膬?yōu)勢在施加一定的認(rèn)知負(fù)荷后才能體現(xiàn)出來。表明在高難度的認(rèn)知負(fù)荷條件下，工作記憶容量對跟車制動反應(yīng)時(shí)間的影響更為顯著；在低難度的認(rèn)知負(fù)荷條件下，工作記憶容量對跟車制動反應(yīng)時(shí)間的影響較為微弱。

表3 跟車制動反應(yīng)時(shí)間調(diào)節(jié)效應(yīng)Table 3 Analysis of regulating effect of braking reaction time in car following

圖10 工作記憶容量對跟車制動反應(yīng)時(shí)間的調(diào)節(jié)效應(yīng)Fig.10 Regulating effect of working memory capacity on braking reaction time

2.4 方向盤轉(zhuǎn)角變化率

前車車頭時(shí)距變化實(shí)驗(yàn)中，工作記憶容量(F(1,323)=10.735，p=0.002<0.05) 對方向盤轉(zhuǎn)角變化率有顯著影響，但沒發(fā)現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷(F(2,323)=0.125，p=0.883>0.05) 的顯著性影響。不同組間駕駛?cè)说姆较虮P轉(zhuǎn)角變化率分布如圖11 所示，圖中，n.s.表示兩組間p>0.05，*表示兩組間p<0.05。

圖11 不同組間駕駛?cè)说姆较虮P轉(zhuǎn)角變化率Fig.11 Steering wheel angle change rate of different groups

由圖11 可知，在不考慮駕駛?cè)苏J(rèn)知系統(tǒng)差異時(shí)，不同認(rèn)知負(fù)荷對方向盤轉(zhuǎn)角變化率沒有顯著影響，但是，高工作記憶容量的駕駛?cè)吮鹊凸ぷ饔洃浫萘烤哂懈叩姆较虮P轉(zhuǎn)角變化率，表明高工作記憶容量的駕駛?cè)擞休^強(qiáng)自我調(diào)節(jié)能力，高工作記憶容量駕駛?cè)藭鶕?jù)自己對路況和車輛狀態(tài)的預(yù)測，更頻繁地調(diào)整方向盤轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)更高效或更舒適的駕駛。

同時(shí)，通過對車道中心線偏移量標(biāo)準(zhǔn)差的考察也印證了上述發(fā)現(xiàn)，高工作記憶容量駕駛?cè)?均值0.1909)具有比低工作記憶容量駕駛?cè)?均值0.2205)更低的車道中心線偏離標(biāo)準(zhǔn)差(F(1,323)=9.247，p=0.003<0.05)。在顯著性水平為0.05 條件下，使用回歸模型中的乘積項(xiàng)檢驗(yàn)工作記憶容量調(diào)節(jié)效應(yīng)，沒有發(fā)現(xiàn)工作記憶容量與認(rèn)知負(fù)荷水平的交互作用(F(2,215)=0.372，p=0.690>0.05)對方向盤轉(zhuǎn)角變化率的顯著影響。在前車變速實(shí)驗(yàn)中，均沒有發(fā)現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷(F(2,215)=0.280，p=0.756)和工作記憶(F(1,215)=0.182，p=0.083)對方向盤轉(zhuǎn)角變化率的顯著影響。

2.5 跟車間距和車頭時(shí)距

分別分析前車車頭時(shí)距和前車車速變化的跟車實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)说墓ぷ饔洃浫萘亢驼J(rèn)知負(fù)荷對兩種情形下的跟車距離有相同的影響規(guī)律，因此，統(tǒng)一分析不做區(qū)分。不同組間駕駛?cè)说母嚲嚯x和跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差如圖12 所示，圖中，n.s.表示兩組間p>0.05，**表示兩組間p<0.01。

圖12 不同組間駕駛?cè)烁嚲嚯x、跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差Fig.12 Standard deviation of following distance and following distance of drivers

工作記憶容量對跟車距離均值(F(1,539)=9.080,p=0.001<0.05) 和跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差(F(1,539)=10.136,p=0.000<0.05)有顯著影響；認(rèn)知負(fù)荷對跟車距離均值(F(2,539)=6.248，p=0.002<0.05)和跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差(F(2,539)=8.719，p=0.00<0.01)影響顯著。隨著工作記憶容量的減小和認(rèn)知負(fù)荷水平的增加，跟車距離均值和標(biāo)準(zhǔn)差呈增加的趨勢。表明工作記憶容量較高的或者在認(rèn)知水平較低的情況下，對自身駕駛技能比較自信，通常傾向于保持較小的跟車間距，但是，當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷水平過高時(shí)，駕駛?cè)瞬蛔阋员３州^低間距且保證安全性，出現(xiàn)增加車距的行為。

同時(shí)，使用事后分析發(fā)現(xiàn)，不同認(rèn)知負(fù)荷水平的組間差異性分析表明無負(fù)荷任務(wù)與3-back 任務(wù)間存在顯著差異(跟車距離p=0.001<0.05，跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差p=0.000<0.05)，1-back 與無負(fù)荷任務(wù)(跟車距離p=0.223>0.05，跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差p=0.057>0.05)，3-back(跟車距離p=0.248>0.05，跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差p=0.295>0.05)任務(wù)之間均不顯著。認(rèn)知負(fù)荷增加到某個閾值后(例如中等或高等級)，認(rèn)知負(fù)荷難度之間在跟車距離均值和標(biāo)準(zhǔn)差上才會出現(xiàn)顯著差異；但是，當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷達(dá)到一定閾值后(例如極高等級)，不同認(rèn)知負(fù)荷之間在這些指標(biāo)上就變的不具有顯著差異了。

在前車車頭時(shí)距變化的跟車實(shí)驗(yàn)中，分析駕駛員的車頭時(shí)距保持情況。收集駕駛?cè)送瓿汕败囓囶^時(shí)距增加1 s、減少1 s、增加2 s及增加3 s實(shí)驗(yàn)的跟車區(qū)間數(shù)據(jù)。沒有發(fā)現(xiàn)工作記憶容量(F(1,323)=0.182，p=0.083>0.05)、認(rèn)知負(fù)荷(F(2,323)=0.744，p=0.390>0.05)和工作記憶容量、認(rèn)知負(fù)荷交互作用(F(2,323)=2.354，p=0.102>0.05)對駕駛?cè)塑囶^時(shí)距的顯著影響。

對被試駕駛?cè)嗽诿總€車頭時(shí)距實(shí)驗(yàn)中和認(rèn)知負(fù)荷(無，1-back，3-back)下的平均跟車車頭時(shí)距進(jìn)行單因素方差分析。不同認(rèn)知負(fù)荷下，被試完成不同車頭時(shí)距實(shí)驗(yàn)時(shí)保持的車頭時(shí)距如表4 和圖13所示，圖中，**表示兩組間p<0.01；*表示兩組間p<0.05。

表4 不同認(rèn)知負(fù)荷與不同車頭時(shí)距條件下駕駛?cè)塑囶^時(shí)距的描述性統(tǒng)計(jì)Table 4 Descriptive statistics of driver headway under different cognitive loads and different headway spacings

圖13 不同組間駕駛?cè)烁囓囶^時(shí)距Fig.13 Distance between drivers in different groups

基準(zhǔn)條件-1 s(F(2,105)=8.433,p=0.002<0.05)和基準(zhǔn)條件+3 s(F(2,105)=12.532，p=0.000<0.01)車頭時(shí)距條件下，發(fā)現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷對平均車頭時(shí)距的顯著影響?；鶞?zhǔn)條件-1 s下，隨著認(rèn)知負(fù)荷水平的增加，駕駛?cè)送瓿梢?guī)定車頭時(shí)距的能力越來越差。然而，在其他車頭時(shí)距類別中，認(rèn)知負(fù)荷對保持的車頭時(shí)距沒有顯著影響。

這是因?yàn)轳{駛?cè)藢τ谳^低或較遠(yuǎn)的跟車距離的實(shí)驗(yàn)中，距離的估計(jì)和觀察變得不那么容易，需要消耗相當(dāng)數(shù)量的認(rèn)知資源。在這些任務(wù)中，被試駕駛?cè)吮仨毐３帜M器設(shè)定的新車頭時(shí)距。在大多數(shù)情況下，發(fā)現(xiàn)被試能夠在有認(rèn)知負(fù)荷或沒有認(rèn)知負(fù)荷的情況下做到這一點(diǎn)。然而，在+3 s車頭時(shí)距類別中，被試駕駛?cè)嗽谡J(rèn)知負(fù)荷條件下保持的車頭時(shí)距明顯小于在無負(fù)荷條件下保持的車頭時(shí)距，與傳統(tǒng)的想法相反：當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，駕駛?cè)藨?yīng)采取行動以客觀地減少負(fù)荷，例如，增大車頭時(shí)距以獲得更安全的跟車距離。

3 討論

3.1 跟車速度差和絕對加速度均值

在前車車頭時(shí)距變化的實(shí)驗(yàn)中沒有發(fā)現(xiàn)不同認(rèn)知負(fù)荷水平、工作容量與跟車速度差的顯著關(guān)系。這與BROADBENT等[7]的研究發(fā)現(xiàn)略有不同，在BROADBENT 的研究中，雙重任務(wù)下高工作記憶容量的被試具有更小的速度差，表明高工作記憶容量的被試具有更好的車速保持能力。然而，本文研究中，沒有發(fā)現(xiàn)這種顯著性關(guān)系。但在前車速度變化的實(shí)驗(yàn)中，本文發(fā)現(xiàn)工作記憶容量和認(rèn)知負(fù)荷以及交互作用對跟車速度差的顯著性影響，高工作記憶容量駕駛?cè)司哂懈玫母囃侥芰Γ@與BROADBENT等的研究相同。

針對本文的研究結(jié)果，可能是在前車車頭時(shí)距變化實(shí)驗(yàn)中，由于引導(dǎo)車的車速是恒定的，被試一旦做好了車速調(diào)整便只需要維持固定的加速踏板開度。跟車主任務(wù)占用的認(rèn)知資源相對較少，可支配的認(rèn)知資源較多，因此，不同認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)不會損害駕駛?cè)烁嚾蝿?wù)的表現(xiàn)，駕駛?cè)瞬恍枰l繁地調(diào)整或切換注意力，也不需要進(jìn)行復(fù)雜的推理或解決問題，因此，工作記憶容量對其車速的影響較小。而在速度變化且伴隨著隨機(jī)制動的跟車實(shí)驗(yàn)中，駕駛?cè)吮仨毘掷m(xù)不斷的關(guān)注前車速度和當(dāng)前跟車距離。側(cè)面印證了工作記憶容量在認(rèn)知負(fù)荷與跟車速度差之間的調(diào)節(jié)作用，工作記憶解釋了認(rèn)知負(fù)荷水平對跟車駕駛績效的影響。

3.2 跟車絕對加速均值

本文僅發(fā)現(xiàn)了認(rèn)知負(fù)荷水平在車頭時(shí)距變化跟車實(shí)驗(yàn)中對跟車加速度的顯著影響，跟車加速度隨著認(rèn)知負(fù)荷的增加而增大。說明隨著認(rèn)知負(fù)荷的增加，所有駕駛?cè)硕純A向于更大采取更快的加/減速度，在認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)難度增加時(shí)，不同認(rèn)知負(fù)荷組之間的差異也增大，但當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)難度達(dá)到一定閾值后，認(rèn)知負(fù)荷水平導(dǎo)致的加速度差異變得不再顯著。

印證了在面臨較高的認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)加載時(shí)，認(rèn)知負(fù)荷剝奪了駕駛?cè)朔峙湓隈{駛主任務(wù)的注意力資源，從而使駕駛?cè)朔艞壛嘶蛘吆雎粤祟l繁的速度修正。但是，當(dāng)駕駛?cè)艘坏┯惺Ｓ嘧⒁饬Πl(fā)現(xiàn)當(dāng)前車速或跟車距離不滿足心理預(yù)期時(shí)，便會采取更迅速的加速/減速方式進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到完成更好駕駛表現(xiàn)的心理預(yù)期。

3.3 制動反應(yīng)時(shí)間

本文研究發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知負(fù)荷、工作記憶容量與制動反應(yīng)時(shí)間的顯著相關(guān)關(guān)系，與MELNICUK等[18]的研究發(fā)現(xiàn)不同，MELNICUK 等提出認(rèn)知控制假說的概念，認(rèn)為駕駛?cè)祟A(yù)測對迫近物體的快速反應(yīng)(依靠自動操作的駕駛?cè)蝿?wù))不受認(rèn)知負(fù)荷的影響，對沒有其他預(yù)測信號提示的前車制動反應(yīng)，認(rèn)知負(fù)荷對跟車制動反應(yīng)時(shí)間沒有影響。

但是，SONNLEITNER等[17]研究發(fā)現(xiàn)，隨著認(rèn)知負(fù)荷增加，被試的制動反應(yīng)時(shí)間顯著增加。本文認(rèn)為可能是由于實(shí)驗(yàn)次任務(wù)的形式有所差異的原因，本實(shí)驗(yàn)的次任務(wù)為聽覺-言語認(rèn)知負(fù)荷，雖然這種認(rèn)知負(fù)荷會一定程度上造成視覺信息的感知干擾，但本文研究實(shí)驗(yàn)并沒有直接剝奪駕駛?cè)说囊曈X資源，因此，不管在什么水平認(rèn)知負(fù)荷下，當(dāng)感到前車快速接近時(shí)，能夠快速的釋放無關(guān)資源，并迅速盡可能地剎車。但是，本文并非認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷水平對于駕駛?cè)说陌踩憩F(xiàn)沒有任何影響，認(rèn)知控制假說只限于某些應(yīng)激場景，TARABAY等[13]研究發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知負(fù)荷加重了駕駛?cè)说拇竽X負(fù)荷，仍然影響駕駛安全。

工作記憶容量越高的被試的制動反應(yīng)時(shí)間越短，與ZHANG等[3]的發(fā)現(xiàn)一致，工作記憶在認(rèn)知負(fù)荷和制動反應(yīng)時(shí)間之間擔(dān)任重要的信息加工作用。但是，也有研究持不同的觀點(diǎn)，KAVOURAS等[1]研究認(rèn)為在應(yīng)急狀態(tài)下，一方面，那些工作記憶容量較高的駕駛?cè)藭ㄙM(fèi)更多的時(shí)間收集更多的信息以做出更謹(jǐn)慎合理的行為，可能導(dǎo)致決策延遲；另一方面，工作記憶容量較低的駕駛?cè)嗽诿鎸o急情景下，沒有足夠認(rèn)知資源容量反而會做出更加草率和沖動的決定，可能導(dǎo)致駕駛?cè)说闹苿臃磻?yīng)時(shí)間更短?？偟膩碚f，本文的研究表明，工作記憶容量高的駕駛?cè)四軌蚋行У胤峙渥⒁饬Y源，更有效地抑制外界干擾，縮短對突發(fā)事件的反應(yīng)時(shí)間。

最后，本文研究還發(fā)現(xiàn)，工作記憶容量對跟車制動反應(yīng)時(shí)間的影響存在認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)的正向調(diào)節(jié)效應(yīng)。與考慮工作記憶容量的駕駛分心預(yù)測的LOUIE等[5]研究相類似，在普通駕駛?cè)巳蝿?wù)中，高工作記憶容量確實(shí)顯示出較好的駕駛績效，當(dāng)施加購物清單次任務(wù)時(shí)，這種影響的作用被放大了，不同工作記憶容量駕駛?cè)说鸟{駛績效差異就越明顯。

在本文中，遇到前車突然剎車的反應(yīng)受到工作記憶容量的調(diào)節(jié)作用，工作記憶容量越高，反應(yīng)時(shí)間越短；反之亦然。然而，這種影響并非恒定不變，而是受到認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)水平的調(diào)節(jié)，認(rèn)知負(fù)荷水平的難度越高，消耗認(rèn)知資源越多，制動反應(yīng)時(shí)間的差異就越明顯；認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)水平越低，消耗認(rèn)知資源越少。認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)水平對工作記憶容量和跟車制動反應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系起到正向調(diào)節(jié)作用，說明它會增強(qiáng)這種關(guān)系。

3.4 方向盤轉(zhuǎn)角變化率

前車車頭時(shí)距變化跟車實(shí)驗(yàn)中，工作記憶容量較高的駕駛?cè)藫碛懈蟮姆较虮P轉(zhuǎn)角變化率，表明工作記憶容量高的駕駛?cè)嗽诓煌恼J(rèn)知負(fù)荷水平下，更加頻繁的調(diào)整方向盤，以實(shí)現(xiàn)更高效或更舒適的駕駛方面具有更高的優(yōu)勢[7]，側(cè)面印證了BADDELEY[2]研究所提出的工作記憶系統(tǒng)資源有限理論。本文發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知負(fù)荷水平對車道保持能力沒有顯著影響，與HASHASH等[10]的研究結(jié)果一致。但是，在大多數(shù)人的傳統(tǒng)或直觀的認(rèn)知中，因?yàn)椋J(rèn)知負(fù)荷占據(jù)了相當(dāng)部分的資源，被消耗的認(rèn)知資源對于車道保持任務(wù)是很重要的，所以，隨著認(rèn)知負(fù)荷的增加，車道保持水平似乎應(yīng)該變得更糟[14]。但MEDEIROS-WARD等[14]研究指出，車道保持或許是一個封裝的內(nèi)部循環(huán)過程，不需要駕駛?cè)送度胩嗟淖⒁饬湍芡瓿伞?/p>

3.5 跟車間距和車頭時(shí)距

認(rèn)知負(fù)荷水平的增加，跟車距離和標(biāo)準(zhǔn)差也會增加。工作記憶容量更大的駕駛?cè)送懈〉母嚲嚯x和跟車距離標(biāo)準(zhǔn)差，在執(zhí)行跟車任務(wù)時(shí)，傾向于保持較近而穩(wěn)定的跟車距離。而工作記憶容量低的駕駛?cè)藙t傾向于保持較遠(yuǎn)而波動性較大的跟車距離。在認(rèn)知負(fù)荷增加時(shí)，跟車距離均值有所增加，可以解釋為一種風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償效應(yīng)，駕駛?cè)送ㄟ^主動增大跟車距離保持主觀上最佳的可容忍風(fēng)險(xiǎn)水平。這也可以用認(rèn)知控制假說[7]解釋，在有認(rèn)知負(fù)荷的情況下，駕駛?cè)藭嚾蝿?wù)需求的最佳跟車距離貼近。但是，SONNLEITNER等[17]卻發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)與跟車間距之間沒有明顯的關(guān)系。

低工作記憶容量的駕駛?cè)嗽谡J(rèn)知負(fù)荷任務(wù)難度增加時(shí)，跟車間距顯著增大，尤其是在3-back 組中，被試對認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)難度的變化非常敏感。表明：在認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)難度增加到某個閾值后，不同工作記憶容量之間組間的差異才會顯著，且高工作記憶組比低工作記憶容量組表現(xiàn)好。

在前車車頭時(shí)距變化的實(shí)驗(yàn)中，僅在車頭時(shí)距為基準(zhǔn)條件-1 s 和基準(zhǔn)條件+3 s 的跟車實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷與被試車頭時(shí)距的顯著表現(xiàn)。表明相比基準(zhǔn)的跟車車頭時(shí)距，保持更小的車頭時(shí)距和更遠(yuǎn)的車頭時(shí)距對駕駛?cè)藖碚f更具有挑戰(zhàn)性，或者說這項(xiàng)任務(wù)占據(jù)了更多的認(rèn)知資源，尤其是在雙重任務(wù)下。在本實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的訪談中，造成上述問題的原因可能是因?yàn)楸疚氖褂民{駛模擬器，雖然這項(xiàng)設(shè)備有很好的沉浸感，但是，在較遠(yuǎn)的車頭時(shí)距情況下，投影畫面的深度與真實(shí)場景相比駕駛?cè)藞鼍暗牧Ⅲw感仍然較弱，可能造成駕駛?cè)撕茈y像現(xiàn)實(shí)世界中那樣準(zhǔn)確感知跟車距離。

4 結(jié)論

本文使用駕駛模擬器開展不同聽覺-言語認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)下的跟車駕駛實(shí)驗(yàn)，主要結(jié)論如下：

(1)前車速度變化的跟車實(shí)驗(yàn)中，工作記憶容量在認(rèn)知負(fù)荷水平與駕駛?cè)烁囁俣纫恢滦蚤g起到正向調(diào)節(jié)作用，隨著認(rèn)知負(fù)荷水平的增加，不同工作記憶容量駕駛?cè)说母囁俣炔畹牟町惥驮矫黠@，采取更激烈加減速的傾向越高。

(2)不同認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)和工作記憶容量對應(yīng)激制動反應(yīng)時(shí)間沒有顯著性的影響，工作記憶容量越高的駕駛?cè)擞懈斓姆磻?yīng)時(shí)間，工作記憶容量對跟車制動反應(yīng)時(shí)間的影響存在認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)的調(diào)節(jié)效應(yīng)。

(3)認(rèn)知負(fù)荷對駕駛?cè)说能嚨辣３帜芰]有顯著性的影響，而工作記憶容量較高的駕駛?cè)送哂懈蟮姆较虮P轉(zhuǎn)角變化率，表明這類駕駛?cè)藭宇l繁地修正自己的橫向位置，也具有更小的車道位置標(biāo)準(zhǔn)差。

(4)工作記憶容量水平對跟車間距具有顯著性影響，工作記憶容量較高的駕駛?cè)送哂懈〉母囬g距標(biāo)準(zhǔn)差，能夠更好地勝任前車速度階段變化的跟車任務(wù)，并將車輛穩(wěn)定在較小的車距水平。

本文的研究結(jié)果表明，工作記憶容量對駕駛?cè)嗽趶?fù)雜和分散注意力的交通環(huán)境中進(jìn)行信息加工和控制能力有重要影響。工作記憶容量高的駕駛?cè)嗽诟囘^程中，可以更有效地分配注意力資源，并及時(shí)調(diào)整自己的行為，適應(yīng)變化的交通情況，更有效地處理前方情況和后方情況之間的沖突，以及自身速度和前方車輛速度之間的差異。