一種高原公路駕駛員生心理負荷程度表徵方法與流程
2024-04-02 08:21:05 1
本發明屬於道路安全技術領域，涉及一種高原公路駕駛員生心理負荷程度表徵方法。
背景技術：
目前，駕駛員生心理負荷程度的表徵一般通過設計野外實車實驗或室內駕駛模擬實驗，利用多導電生理記錄儀採集駕駛員在公路上行駛時相關生心理特性指標參數，以心率指標最為常見，結合實驗車輛實時位置、實時車速以及公路線形指標參數(平曲線半徑、縱坡坡度等)，將各變量數據進行多元回歸獲得模型方程，模型形式為N＝f(R,i,v…)，其中N為駕駛員生心理指標或其變式，可以是心率、心率增長率、血壓、呼吸頻率等，R、i為公路平曲線半徑和縱坡坡度，可取代為其他公路路線指標，v為車輛速度。通過該模型可以在已知公路線形指標和車速取值的情況下，計算出駕駛員生心理指標大小，從而預測和判斷駕駛員駕駛過程中負荷程度。
在此基礎上，現有針對平原公路表徵駕駛員生心理符合程度的方法已有很多，對應的預測模型形式五花八門，而高原公路區別於平原公路最大的特點就是高原環境低壓缺氧，駕駛員受該環境因素影響較大，因此需要對預測模型進行相應改進，若繼續使用平原地區預測模型，最終得到的駕駛員生心理負荷程度較實際情況偏小，從而影響進一步的應用。
技術實現要素：
為克服現有技術所存在的缺陷，現提供一種高原公路駕駛員生心理負荷程度表徵方法，用於判斷某段高原公路路線設計指標是否滿足駕駛員在安全的生心理負荷狀態下進行駕駛行為，或用於對某段高原公路提出合理限速方案以滿足駕駛員行駛時生心理負荷保持在安全範圍以內。
為實現上述目的，本發明的解決方案是：提供一種高原公路駕駛員生心理負荷程度表徵方法，包括以下步驟：
分別採集駕駛員在高原公路行駛時的心率指標變化、車輛所處的實時位置、實時速度和海拔高度；
將心率指標轉換為心率增長率；
對公路線形劃分，並統計對應的線形指標；
將駕駛員的心率增長率、所處路段平均海拔、所處路段的線形指標和車輛行駛的實時速度此四個變量數據進行多元回歸處理，得到模型N＝f(T,M,v)，式中：N為心率增長率，T為道路的線形指標，M為該路段平均海拔，M取值有一個範圍，即M∈(Mmin,Mmax)，v為實時車速；
將某段高原公路中某一線形路段的各參數值，即線形指標參數、路段平均海拔和路段設計車速(Tx,Mx,vx)對應代入模型中以得到駕駛員的一個生心理指標Nx；
利用一種對高原環境下對心率增長率的評價標準，即：當心率增長率N小於第一數值，其駕駛安全水平判斷為好；當心率增長率N小於等於第二數值且大於等於第一數值，其駕駛安全水平判斷為中；當心率增長率N大於第二數值，其駕駛安全水平判斷為差；將上述所得的生心理指標Nx與所述評價標準中的心率增長率N進行比較以判斷駕駛員在該路段實時的生心理負荷是否處於安全水平之內。
優選地，對所述路段線形劃分包括以下步驟：根據國標的公路安全性指南，將公路劃分為平曲線段、縱坡段和彎坡組合段，統計所述線形指標包括平曲線半徑R，縱坡坡度i和線形組合值W＝i/R。
優選地，進行所述多元回歸處理包括以下步驟：將平曲線半徑R、心率增長率N、海拔M和車速V四變量按照不同海拔區間和不同種類路段並利用數理統計軟體SPSS進行回歸分析得到模型公式
其中M∈(3567,4057)。
優選地，所述第一數值為30％，所述第二數值為40％。
優選地，將所述心率指標轉換為所述心率增長率包括以下步驟：
將心率指標根據公式轉換為心率增長率，式中：
N為駕駛員在行車過程中某一時刻的瞬時心率增長率，n′為駕駛員在行車過程中某一時刻的瞬時心率，n為駕駛員靜態時平均心率。
優選地，採集所述駕駛員的心率指標變化、車輛所處實時位置、速度和海拔高度包括以下步驟：利用佩戴於駕駛員身上的多導電生理記錄儀採集所述心率指標變化，利用跟車GPS分別採集所述車輛所處實時位置、速度和海拔高度。
優選地，所述心率指標替代為血壓指標、呼吸頻率指標、血氧飽和度指標的其中一種。
本發明高原公路駕駛員生心理負荷程度表徵方法的有益效果包括：
採用上述方法，由於加入了道路海拔這一高原特有的影響因素，從而對駕駛員在高原公路行駛時生心理符合程度進行了有效準確的表徵評價。
附圖說明
圖1為本發明高原公路駕駛員生心理負荷程度表徵方法的邏輯框圖。
具體實施方式
以下結合附圖所示實施例對本發明進一步加以說明。
如圖1所示，本發明首先提供了一種高原公路駕駛員生心理負荷程度表徵方法，具體包括以下幾個步驟：
(1)利用多導電生理記錄儀(佩戴於駕駛員身上)和跟車GPS採集駕駛員在高原公路行駛時心率指標變化、車輛所處實時位置和海拔高度、車輛實時速度；
(2)將心率指標根據公式轉換為心率增長率，式中：
N為駕駛員在行車過程中某一時刻的瞬時心率增長率，n′為駕駛員在行車過程中某一時刻的瞬時心率，n為駕駛員靜態時平均心率；
(3)根據《JTG/T B05-2004公路項目安全性評價指南》中對路段線形劃分標準將公路分為平曲線段、縱坡段和彎坡組合段，並統計對應線形指標分別為平曲線半徑R，縱坡坡度i和線形組合值W＝i/R；
(4)將駕駛員心率增長率、所處路段平均海拔、所處路段線形指標和車輛行駛實時速度四個變量數據按照不同海拔區間和不同種類路段進行多元回歸處理，可應用相關數理統計軟體完成，得到模型N＝f(T,M,v)，其中N為心率增長率，也可以取代為其他生心理指標，例如血壓、呼吸頻率、血氧飽和度等，T為道路線形指標，可以是R,i,W中的一種或其變式，M為該路段平均海拔，v為實時車速。
(5)最終得到的計算模型N＝f(T,M,v)中M取值有一個範圍，即M∈(Mmin,Mmax)，將某段高原公路中某一線形路段的各參數值，線形指標參數、路段平均海拔和路段設計車速(Tx,Mx,vx)代入模型中可以得到駕駛員的一個生心理指標Nx，比如心率增長率。
(6)根據現有的研究成果，在道路安全領域內，駕駛員生理指標有各種評價標準，其中一種針對高原環境下對心率增長率的評價標準如表1所示[1]：
心率增長率安全評價標準 表1
可將步驟(5)中計算獲得的Nx與評價標準中N進行比較，從而判斷駕駛員在該路段以設計車速行駛時生心理負荷是否處於安全水平之內。
以下舉一個實例，以表徵駕駛員在海拔3600m至4100m區間內高原公路行駛時生理負荷程度：為了驗證本發明所述方法的有效性，本實施例通過採集駕駛員在109國道(海拔3600m至4100m之間)公路上行駛時的心率數據、車速，提取平曲線路段上對應數據得到表：
海拔3600m至4100m平曲線路段上各變量數據 表2
將平曲線半徑R、心率增長率N、海拔M和車速V四變量利用數理統計軟體SPSS進行回歸分析得到模型公式1，
取某一段平曲線路段參數(R,M)＝(300,4100.28)，v取設計車速80km/h，計算得到N＝21.22％，將N與表1進行對照發現N＜30％駕駛員生心理負荷較小，道路安全水平良好。
完成上述實施過程後，應能體現出本發明的以下特點：
採用上述方法，由於加入了道路海拔這一高原特有的影響因素，從而對駕駛員在高原公路行駛時生心理符合程度進行了有效準確的表徵評價。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。