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自動(dòng)駕駛和疲勞駕駛對(duì)不同年齡段駕駛員的影響

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駕駛員疲勞駕駛是發(fā)生交通事故的主要原因之一,調(diào)查手動(dòng)駕駛和自動(dòng)駕駛中駕駛員疲勞對(duì)道路安全研究非常重要。來自奧地利格拉茨理工大學(xué)的 Sadegh Arefnezhad 及其團(tuán)隊(duì)調(diào)查了 89 名司機(jī) (20-85 歲,45 名女性,44 名男性) 在疲勞狀態(tài)下和休息狀態(tài)下的駕駛實(shí)驗(yàn),探討駕駛員在休息和疲勞條件下駕駛時(shí)如何受到自動(dòng)化的影響,將該研究發(fā)表在 Safety 期刊上。結(jié)果表明,自動(dòng)駕駛模式的總體效果顯著降低了駕駛員的工作量。與休息狀態(tài)相比,在疲勞狀態(tài)下,手動(dòng)和自動(dòng)模式在感知時(shí)間壓力方面的差異更大。疲勞時(shí),手動(dòng)駕駛時(shí)的阻力感更高,但休息時(shí),自動(dòng)駕駛時(shí)阻力感更高。與手動(dòng)駕駛模式相比,自動(dòng)駕駛模式下的主觀疲勞和閉眼率 (Percentage of Eye Closure,PERCLOS) 更高。疲勞狀態(tài)下,自動(dòng)和手動(dòng)模式的 PERCLOS 差異高于休息狀態(tài)。年齡和自動(dòng)化對(duì)駕駛員的 PERCLOS 有顯著的交互作用。文章指出,這些研究結(jié)果對(duì)于以駕駛員為中心的駕駛自動(dòng)化非常重要,因?yàn)檫@顯示了自動(dòng)化和手動(dòng)化駕駛對(duì)于不同年齡的駕駛者在疲勞或休息狀態(tài)下有不同的優(yōu)勢(shì)。

研究?jī)?nèi)容及結(jié)果


(資料圖片)

本研究調(diào)查了自動(dòng)駕駛模式、駕駛員的年齡、性別和疲勞條件 (如因睡眠不足而疲勞、長(zhǎng)時(shí)間清醒或休息) 對(duì)駕駛員的工作量、主觀和客觀疲勞以及反應(yīng)時(shí)間的影響。此外,在一個(gè)探索性的方法中,對(duì)駕駛模式 (自動(dòng)和手動(dòng)) 和實(shí)驗(yàn)條件 (疲勞和休息) 都分析了駕駛員的年齡、主觀和客觀疲勞以及努力程度之間的關(guān)聯(lián)性。共有 89 名司機(jī)的調(diào)研數(shù)據(jù),研究使用了 WACHSens 項(xiàng)目中收集的數(shù)據(jù)集,格拉茨理工大學(xué)汽車工程學(xué)院的格拉茨自動(dòng)駕駛模擬器 (Automated Driving Simulator of Graz,ADSG) 用于進(jìn)行駕駛測(cè)。司機(jī)需要對(duì)精神需求、身體需求、時(shí)間需求、行為、氣力和阻力感等六個(gè)方面進(jìn)行自我評(píng)估。在駕駛過程中, PERCLOS 的計(jì)算方法是在 1 分鐘的時(shí)間間隔內(nèi),眼睛累計(jì)閉合超過 80% 的時(shí)間比例。通過方差分析來探究自動(dòng)化、環(huán)境條件、司機(jī)性別和年齡的影響。

研究顯示,駕駛模式對(duì)精神需求、體力需求、時(shí)間需求、表現(xiàn)、氣力顯著相關(guān)。如下圖所示,統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表示,環(huán)境條件和自動(dòng)化情況之間的交互作用對(duì)駕駛員的時(shí)間需求有顯著影響,駕駛時(shí)間明顯受到駕駛員年齡的而影響。

自動(dòng)化對(duì)駕駛員在休息和疲勞狀態(tài)下工作量的影響。

研究指出,自動(dòng)化駕駛降低了駕駛員對(duì)駕駛過程中抬頭顯示器上隨機(jī)間隔出現(xiàn)的圖標(biāo)的反應(yīng)時(shí)間。在休息狀態(tài)和疲勞狀態(tài)下,與自動(dòng)駕駛相關(guān)的主觀氣力和疲勞得分之間存在顯著的正相關(guān)。當(dāng)在休息狀態(tài)下自動(dòng)駕駛時(shí),只有主觀疲勞和最低 PERCLOS 之間的相關(guān)性達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著性。本研究結(jié)果顯示,自動(dòng)化程度對(duì)駕駛員的影響有不同的效果,取決于駕駛員是休息還是疲勞狀態(tài)。駕駛員的駕駛時(shí)間和他們的氣力在手動(dòng)模式下比在自動(dòng)模式下要高,而且這些差異在疲勞狀態(tài)下相差更大。

此外,在手動(dòng)駕駛和自動(dòng)駕駛的兩種模式對(duì)比 PERCLOS 研究,駕駛員的年齡因素對(duì)研究有顯著的影響。在 50-85 歲的年齡組中,手動(dòng)駕駛時(shí)的最大 PERCLOS 比 20-49 歲的年齡組高。然而,在 50-85 歲年齡組中,使用自動(dòng)駕駛時(shí)的最大 PERCLOS 低于 20-49 歲年齡組。總的來說,本研究強(qiáng)調(diào)了自動(dòng)化、疲勞、任務(wù)需求和氣力的突發(fā)效應(yīng)和相互依賴性,駕駛員的年齡和狀況 (如疲勞) 也是開發(fā)自適應(yīng)自動(dòng)化時(shí)需要考慮的變量。

研究總結(jié)

近些年來,根據(jù) SAE J3016 第 3 級(jí)的有條件的車輛自動(dòng)化的市場(chǎng)引入由于未定義的車輛認(rèn)證程序而受到阻礙。當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)識(shí)別到操作設(shè)計(jì)領(lǐng)域之外的不適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)功能時(shí),監(jiān)測(cè)駕駛員處理接管請(qǐng)求的能力尤其困難。因此,聯(lián)合國關(guān)于自動(dòng)車道保持系統(tǒng)的第 157 號(hào)規(guī)定已經(jīng)制定并獲得批準(zhǔn)。然而,該程序側(cè)重于監(jiān)控駕駛員的目光收集,而沒有考慮駕駛員在操作自動(dòng)車輛時(shí)的實(shí)際心理及其他相關(guān)人為因素影響。

本文指出,盡管自動(dòng)化通常對(duì)減少駕駛員的工作量有積極作用,但其他因素 (如駕駛員的年齡和狀況) 在駕駛員工作量方面也有重要影響作用。最佳的駕駛狀態(tài)和自動(dòng)化支持水平還取決于駕駛員的年齡和狀況 (疲勞或休息),這些因素調(diào)節(jié)了自動(dòng)化的效果。研究還表明,自動(dòng)駕駛模式下的駕駛員反應(yīng)時(shí)間較慢,這會(huì)影響相應(yīng)接管程序。本文提出,未來駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮駕駛員的年齡、狀況和反應(yīng)時(shí)間,來實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互。

原文出自 Safety 期刊

Arefnezhad, S.; Eichberger, A.; Koglbauer, I.V. Effects of Automation and Fatigue on Drivers from Various Age Groups. Safety 2022, 8, 30.

Safety 期刊介紹

主編Raphael Grzebieta, University of New South Wales, Australia

期刊主題涵蓋工業(yè)和人類健康安全等。

2021 CiteScore:2.9

Time to First Decision:34.7 Days

Acceptance to Publication:4.8 Days

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