山区高速公路桥隧群对军车驾驶员反应特性的影响

闫 彬，施红星，黎才武，魏建秋

(1.蚌埠汽车士官学校 司训勤务系，安徽 蚌埠233011;2.蚌埠汽车士官学校 运输勤务系，安徽 蚌埠233011)

山区高速公路桥隧群路段结合了桥梁、道路和隧道3 种构造物形式，交通环境复杂，是交通事故的主要空间分布点。发生在桥隧群路段的道路交通事故多为群死群伤特大事故，致死率高。因此，山区高速公路桥隧群行车安全研究是当前交通安全领域一项重大课题。

山区高速公路桥隧群复杂的交通环境对军车驾驶员的反应特性产生很大影响。关于驾驶员反应特性方面，国外对反应时间的研究历史较长，程度也较深入［1］。国内进行了沙漠地区反应特性［2］、不同时段复杂反应实验［3］、新驾驶员反应特性［4］和恶劣环境下驾驶员反应特性［5］等方面的研究，但现场检测研究少。由于桥隧群路段现场检测风险大，需要协调的环节多，大多研究还沿袭传统的安全理论，通过建立定量模型进行分析研究，有些模型参数在实际系统中是难以实现和量化的，不可能达到完全定量化所要求的精度和水平。

本文以驾驶适性理论为基础，采用驾驶适应性检测仪器，通过现场测试、数据分析，揭示山区高速公路桥隧群交通环境下军车驾驶员反应特性的变化和影响因素间的相关性，为山区高速公路桥隧群路段军队车辆安全运输管理提供理论依据，以便进一步拓展不同交通环境下军车驾驶员安全驾驶行为的研究范围。

1 桥隧群的内涵

桥隧群由桥梁、隧道和连接路段组成，桥梁和隧道是主体。桥隧连接路段的长度是影响行车安全重要因素，长度越短，行车环境越复杂，桥梁与隧道的相互影响越大。在高速公路实际的设计和建设过程中，有的桥隧群连接路段几乎不存在，桥台和隧道洞口直接连在一起，或通过很小的施工缝连接在一起。依据桥台与相邻隧道洞门连接情况，桥隧群路段一般可分为整体型、紧靠型和连接型3 种［6-7］。桥隧群路段3 种连接形式对行车舒适性和安全性均具有一定的影响，其中，桥隧紧靠型和连接型的影响较大。对驾驶员行车过程中的视觉特性影响方面，整体型和紧靠型的影响较大。桥隧群行车系统是由驾驶员、车辆、道路、环境及管理等有机构成的耦合系统。桥隧群行车安全是指车辆在桥隧群路段运行过程中，能够保证人、车、物不受伤害或损失的一种状态，或者是在人们可以接受的、一定的安全标准下的一种客观保障条件。

2 试验方案设计

(1)研究对象。某部160 名军车驾驶员，均为男性，年龄为20 ～35 岁，长期行车途经山区高速公路桥隧群路段，从事军车驾驶驾龄至少在2 a 以上。

(2)试验道路。为“铜汤高速—安徽段”，沿线有10 组桥隧，桥隧限速80 km/h。检测工作在山岔段高速出口进行。

(3)试验仪器。选用三联(上海)集团生产的驾驶适应性检测设备，包括复杂反应判断检测仪和操纵机能测试仪(见表1)［8-9］。

表1 山区高速公路桥隧群路段军车驾驶员检测仪器及功能

(4)数据处理方法。一是剔除不完整样本数 据和异常样本数据(注:160 名军车驾驶员是经过筛选后的样本数据);二是利用SPSS19.0 统计分析软件进行F检验和t检验分析，其中，F检验单因素方差分析，检验由单一因素影响的多组样本均值差异，t检验分析样本均值之间差异是否显著和比较大小;三是灰色关联分析，寻求影响因素之间的相关性规律。

3 军车驾驶员反应特性

3.1 总体分析

利用SPSS19. 0 统计分析软件对试验数据进行整理分析，结果见表2。

表2 军车驾驶员复杂反应、操纵机能检测结果

参照GB18463—2001《机动车驾驶员身体条件及其测评要求》［8］、JI/442—2001《职业汽车驾驶员适宜性检测评价方法》［9］和文献［10］对检测数据进行分析，结果见表3。

表3 山区高速公路桥隧群军车驾驶员各项检测指标结果对比

可以看出复杂反应时间小于普通驾驶员，错误次数和操纵机能大于普通驾驶员。这时因为:一是洞口内外光线的明暗变化带来的视力适应过程等因素会带来驾驶操作的不稳定性;二是军车驾驶员在桥隧路段行车时的潜在恐惧感而带来操纵的失误;三是行车过程中可以参照的物体减少，随着驾驶时间的增加，驾驶员可以获得的信息在减少，此时容易引起注意力分散，判断能力和反应能力下降。

3.2 复杂反应、操纵机能与年龄的关系

利用SPSS19. 0 对测量数据进行分类统计分析、F检验和t检验发现，不同年龄的被测试者军车驾驶员复杂反应时间和误反应次数存在一定差异，军车驾驶员的复杂反应时间和误反应次数在25 岁以下年龄组中变化不大，26 ～30 岁年龄组和31 ～35 岁年龄组的被测试军车驾驶员的复杂反应时间和误反应次数明显高于25 岁以下年龄组。31 ～35 岁年龄组的军车驾驶员误反应次数最高，35 岁以上年龄组的军车驾驶员复杂反应时间明显上升，可能是由于年龄的增长，身体机能衰退所致。操纵机能随着年龄的增加而增加，在31 ～35岁较稳定，35 岁以后明显增加(见表4)。

表4 不同年龄段军车驾驶员的复杂反应、操纵机能误差值比较

3.3 复杂反应、操纵机能与驾龄的关系

利用SPSS19.0 对测量数据进行统计分析、F检验和t检验发现，驾龄小于5 a 的复杂反应和操纵机能准确率较6 ～10 a 驾龄段的军车驾驶员高，11 ～15 a 驾龄的复杂反应和操纵机能准确率最高，驾龄在20 a 以上有明显下降的趋势(见表5)。

表5 不同驾龄军车驾驶员的复杂反应、操纵机能误差值比较

3.4 复杂反应、操纵机能与连续行车时间的关系

利用SPSS19. 0 对测量数据进行分类统计分析、F检验和t检验发现，随着行车时间的增加，被测军车驾驶员的复杂反应和操纵机能明显下降。在高速公路桥隧群连续驾车6 h 以内，军车驾驶员速度复杂反应和操纵机能准确性较高，而驾车时间在7 h 以上的军车驾驶员，准确性缓慢下降，超过12 h 准确性大大降低(见表6)。

表6 不同连续行车时间军车驾驶员的复杂反应、操纵机能误差值比较

3.5 复杂反应、操纵机能与车速的关系

利用SPSS19. 0 统计分析软件对测量数据进行分类统计分析、F检验和t检验发现，随着车速的增加，被测军车驾驶员的复杂反应和操纵机能明显下降。在高速公路桥隧群，车速在60 ～80 km/h 以内，军车驾驶员复杂反应和操纵机能准确性较高;而车速在80 km/h 以上时，其军车驾驶员的准确性明显下降;车速超过120 km/h，准确性大大降低(见表7)。复杂反应的增长是先迅速后缓慢，主要是由于交通环境造成的负面情绪对复杂反应影响较大，而生理机能的下降对操纵机能影响较大。

表7 不同车速军车驾驶员的复杂反应、操纵机能误差值比较

4 反应特性影响因素相关性分析

高速公路桥隧群军车驾驶员心理行为特性受到年龄、驾龄、驾车时间以及车速等因素的影响，这些因素具有模糊性、随机性，呈现出灰色特征，是一个复杂、信息不完备、不确切的灰色系统［11-12］。所以，拟用灰色系统理论的关联分析法分析高速公路桥隧群军车驾驶员反应特性影响因素，以期准确找出主要原因。

4.1 灰色关联分析

(1)原始数据预处理。各指标原始数据量纲不同，数量级差也悬殊，在进行灰色关联分析时，一般先应选用合适的方法对原始数据进行预处理。

(2)确定比较数列和参考序列。选取静视力、动视力以及动视力相对静视力降幅为参考序列:{Y1，Y2，Y3}。选取年龄、驾龄、驾车时间以及车速为比较序列:{X1，X2，X3，X4}。

(3)求关联系数。关联程度实质上是曲线间几何形状的差别程度。因此曲线间差值大小，可作为关联程度的衡量尺度，即

式中:|yi(k)-xi(k)|为差序列;ξ∈［0，1］，ξ 越小分辨力越大，一般取0.5。

(4)求关联度。根据灰关联系数，可以得到灰色关联度

(5)排关联序。因素间的关联程度，主要是用关联度的大小次序描述，反映了对于参考序列来说各比较序列的“主次”“优劣”关系。

4.2 灰色关联计算结果分析

采用配套建模软件V2.1［3］对检测样本数据进行计算，得到灰关联矩阵(见表8)。

表8 高速公路桥隧群军车驾驶员反应特性影响因素灰关联度

可以看出，影响军车驾驶员反应时间的因素由大到小分别为车速、驾车时间、驾龄和年龄。其中，驾驶时间对军车驾驶员的反应错误次数和处置判断错误次数影响很大。比较各相关因素可以得出，军车驾驶员的疲劳程度和车速对军车驾驶员的反应和判断能力有着直接的影响。其中，驾驶时间对桥隧群路段军车驾驶员的反应和判断特性的总体影响程度大于其他几项因素;且军车驾驶员在桥隧群交通环境下行车出现反应时间相对缩短，选择反应和操纵机能错误次数增多的现象与车速的影响是密切相关的。

5 结 语

军车驾驶员的反应特性与生理机能有关，又与军车驾驶员的知识、经验等密切联系，是一个比较复杂的心理过程。山区高速公路桥隧群环境复杂，影响因素众多，军车驾驶员反应功能低下或存在缺陷，就不能及时对交通信息作出及时准确反应，极易导致交通事故。加强军车驾驶员反应特性研究，是山区高速公路桥隧群军事交通运输安全的重要研究内容。

［1］ Louis Tijerina. Key Human Factors Research Needs in Intelligent Vehicle — Highway System Crash Avoidance［M］.Washington D.C.:Transportation Research Record 1485，1995.

［2］ 艾力.斯木吐拉，李鑫，马晓松.驾驶员反应特性在沙漠环境中的表现［J］.安全与环境学报，2008，8(4):143-147.

［3］ 段靓瑜，冯舒，江朝晖，等.不同时段下驾驶员复杂反应实验研究［J］.人类工效学，2007，13(3):35-37，40.

［4］ 张开冉，李国芳.新驾驶员反应特性分析［J］.中国安全科学学报，2008，18(8):115-118.

［5］ 徐济宣，吴纪生. 恶劣环境对驾驶员反应时间的影响研究［J］.交通标准化，2009，(23):103-106.

［6］ 曹校勇，张武祥，刘杨，等. 公路桥梁伸入隧道方案探讨［J］.现代隧道技术，2010，47(2):33-36.

［7］ 王飞.山区高速公路桥隧相连技术的研究与应用［J］. 交通标准，2008，(184):124-126.

［8］ GB/18463 2001 机动车驾驶员身体条件及其测评要求［S］.

［9］ JI/442-2001 职业汽车驾驶员适宜性检测评价方法［S］.

［10］ 石臣鹏. 低驾龄机动车驾驶员驾驶适宜性试验分析［J］.中国安全科学学报，2013，23(2):20-26.

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［12］ 闫彬，陈红，魏建秋.驾驶员感知特性对隧道群交通安全的影响［J］.中国安全科学学报，2011，21(11):16-21.

［13］ 刘思峰.灰色系统理论及其应用［M］.3 版.北京:科学出版社，2004.