驾驶分心影响因素的研究

张诗雯(长安大学汽车学院，陕西西安　710064)



驾驶分心影响因素的研究

张诗雯
(长安大学汽车学院，陕西西安710064)

摘要:以驾驶员驾驶习惯等主观因素以及道路环境客观因素为研究对象，从驾驶行为构成及特点入手，分析驾驶员分心行为的形成及影响因素。以驾驶行为操纵失误为因变量，以驾驶员主观因素及道路环境客观因素为自变量，统计分析影响驾驶行为要素的数据以及对驾驶行为的影响。分析结果表明:驾驶过程中道路两旁广告标识密度大以及不熟悉路况环境对驾驶员注意力的影响较大。

关键词:驾驶分心;主观因素;广告标识;路况环境

对注意力与道路交通安全关系的研究由来已久，因驾驶员分心而引起的事故约占事故总数的20%以上。实际驾驶中，由于各种非驾驶性因素干扰，驾驶员的注意力很难持续稳定地集中于驾驶操作。根据文献［1］的分析，多数与注意力不集中相关的交通事故都是由分心造成的。

文献［2］借助心理测验的方法，分析了事故与无事故汽车驾驶员在注意品质方面存在的差异。结果表明，事故驾驶员比无事故驾驶员的注意范围小，注意转移分配的能力差并且注意力不易集中。文献［3］的研究表明:交通事故驾驶员和无交通事故驾驶员在注意广度和注意转移分配及场依存性等方面均存在显著差异。

目前关于驾驶分心的定义很多，美国汽车联合会交通安全基金会将驾驶分心定义为:由车内或车外的事件、活动、物体或者人引起的驾驶员注意力不能集中在驾驶任务上，以及由此引发的驾驶员对安全驾驶所必需信息的再认延迟。驾驶分心对驾驶性能产生的负面影响包括对车辆的纵向和横向控制的减弱、情境意识的降低、对道路危险反应速度的减慢等［4］。

道路驾驶试验发现近80%的碰撞和65%的临界碰撞的原因与驾驶分心有关。驾驶分心与一般的驾驶员注意力不集中的关键区别在于，驾驶分心是由于存在外部的分心物，而非由于疲劳或其它因素而不能集中注意力。

美国国家公路交通安全管理局将驾驶分心概括为4类:视觉分心、听觉分心、身体动作分心、认知分心。驾驶行为是复杂的人机交互过程，由信息处理过程与操作过程构成，信息处理过程包括感觉过程、识别与判断过程、信息整理过程等，操作过程是运动器官的具体操作与技术发挥等组成。

本文主要从道路环境的一些不确定因素如驾驶过程中广告牌密度过大以及驾驶员对各种路段的适应情况来研究影响驾驶分心的影响因素。

1路旁广告标识

1．1模拟测量

1．1．1试验方法

使用一种新型交互式的操纵驾驶模拟器进行模拟测量。行驶环境预先设定，从许多驾驶场景(包括广告标识)中进行选择。模拟器按照真实交通规则模拟行驶并选择不同的交通环境条件作为试验条件:①雨，包括晴、小雨、大雨;②雾，包括晴、中雾、大雾;③时间，包括白天、夜间;④交通量，包括不拥挤、轻微拥挤、拥挤、严重阻塞;⑤路型，包括有光照的路、一般公路(无光照)。

具体试验方法为:第一天，要求参与者模拟驾车至少1 h。第二天，驾驶员在有2个模拟驾驶器的条件下驾车，一个有路旁广告标识，另一个没有，顺序是随机的。期间给驾驶者15 min的休息时间。驾驶模拟器记录2种条件下的情况。

选取2段9．3 km的路径。均为3车道和6个十字路口，弯道数量、路宽一致。道路条件为白天、中度交通量、有路灯、没有雨或雾。一条路上没有广告标识，另一条上有。为了确定模拟器中广告标识的密度，在某城市(规模500万人口)的郊外商业区随意选取5个路线测试密度。这5个路段的广告标识的密度为49个/km。保守选择36个/km，按照正常交通规则行驶。为减少环境因素对行驶模拟过程的影响，整个试验过程中温度保持23℃，相对湿度保持15%。

1．1．2数据处理

表1为5个操纵指示器记录的行驶行为的平均数值和标准偏差。

表1行驶行为结果

对每5个操纵指示器记录的行驶行为进行双总体T检验。假设［5］:

式中: H0为原假设; H1为备选假设;μ1是在有广告标识情况下的平均行驶指示;μ2是在没有广告标识的情况下的平均行驶指示。

为了检验原假设的有效性，分别对表1中的数据进行处理，假设检验中的α=0．05(α为显著性水平。即总体参数值落在样本统计值某一区内的概率)。

处理后得到的差异显著性指标P分别为后门开启次数0．14、超速0．19、偏离车道0、未打转向灯0. 21、横穿路口0。可见，偏离车道和横穿路口2项的P＜0. 01，表明差异非常显著，说明有广告标识，会使司机分心并影响其驾驶行为。

模拟器研究的结果表明，当正常驾驶时，广告标识的出现是使司机分心的潜在危险因素。这可以在广告出现时的指示器记录数据中看出。

1．2问卷调查

问卷由4个简单问题组成:司机年龄、是否注意到了路旁标志、这些标志是否让你分心和这些标志是否曾经使你分心并处于危险境地。

对1 248个人进行问卷调查。调查问卷随机分散到各个公开场所(如购物中心、大学、体育馆等)，被调查者的平均年龄27．8岁，标准偏差为7．3。22%的人为＞17～20岁，38%的人＞20～30岁，30%的人＞30～40岁，10%的人在40岁以上。超过160人做了调查问卷，124人( 77．5%)注意到了广告标识，80人( 50%)至少有1次分心，35人( 22%)至少有1次处于危险境地［6］。

结果表明，30岁以上分心的人和处于危险境地的人数据是相近的，可能是新驾驶员会更加注意道路，而老驾驶员则有更好的自信，对道路情况的掌控较好，这与文献［7］的结论老司机比年轻司机有更好的道路视觉扫描能力相吻合。广告标识是使驾驶员分心的潜在因素，同时也是驾车中的正面刺激物(如在高速公路上驾驶)［8］。

2陌生道路环境

2．1试验方法

实践组参与者(男性13名，女性16名)在3个月期间在驾驶模拟器上定期开车。参与者的年龄为17～49岁(平均值为30．17，方差为11．52)，每周开车10～500 km(平均值为138．93 km，方差为138. 55)，平均有15 a的驾龄(范围2～35 a，方差为11．46)。对照组参与者(男性14名，女性16名)平均年龄为32．27岁，每周驾驶5～850 km，有1～38 a的驾龄。实践组29个参与者完成20个试验场景。

本试验的仿真场景是24 km的乡村公路。模拟道路被分为2个12 km，每部分包含8个十字路口，中心点是1个村庄。限速100 km/h，穿过村庄的400 m距离限速60 km/h。每段路有一系列标志，如房屋、商店、农场、一座桥、400 m隧道、超车道、定向标志等，如图1所示。

图1模拟道路场景

模拟的北部和南部道路分别为公路A和B，40个截然不同的场景建立了20个试验路段(如表2所示)。选择55种不同的车辆类型，要求参与者在随后的任务描述中识别车辆类型。为了减少交通对参与者速度的影响和位置的判断，在司机前方750 m处不允许有车辆。

表2 20个路段的模拟场景

参与者使用驾驶模拟器，正常驾驶车辆。当发现不寻常、危险或其他车辆时，要求摁响喇叭。

每12 km场景的试验中参与者短暂休息2～5 min。最后，所有的参与者要评价驾驶模拟道路上的困难，共分7级，1级为容易; 7级为非常困难。

2．2数据处理

1)平均困难等级

仿真试验结果如图2所示。由图2可知，在整个试验中驾驶的平均困难等级逐渐降低，在路段8和17、18的平均困难等级异常高，说明陌生道路和道路施工增加驾驶困难。

图2每条路段平均困难等级

F检验法是检验2个正态随机变量的总体方差是否相等的一种假设检验方法，P为概率，反映某一事件发生的可能性，η2为方差分析效果大小的指标。

排除不熟悉路段、施工路段和变化检测路段，F( 1，20) = 24．18，P＜0．000 1，η2=0．547，表明驾驶困难等级逐渐降低;试验的1、2段道路F( 1，20)＜1．0，η2= 0．017表明两段道路没有区别;十字路口的F( 12， 240)＜1．0，η2=0. 040，表明没有十字路口。

2)项目数量

通过固定时段内，实践组和对照组检测到的项目数量的对比，混合设计的方差分析显示出道路和组别( F( 1，52) = 8．72，P = 0. 005，η2=0．144)的关联性，两者之间均存在很大的差异( F( 1，52) = 25．62，P＜0. 001，η2=0．330)。如图3所示，对照组中的参与者的项目数量比实践组的更多。相关性也表明对照组在第二条路上的时段内记录到更多的项目，然而，实践组的参与者在第17和19路段内在两条路上记录的项目几乎是相同的。

3)新项目比例

图4显示分别在5、10、15、20等路段内记录项目的比例可以归纳在路面、交通标志、车辆、直接环境、总体环境、风景、道路几何等任何范畴中。与交通标志、路线和周边物体相比，新项目最大的范畴是车辆，其在试验过程中的比例在不断增大(试验进入尾声时其比例达到60．53%)。然而需要注意的是，尽管车辆在所有项目中占有很大比例，项目总数仍然很小，试验过程中多半参与者在第二条路上没有记录到任何车辆项目。

图3引起驾驶员注意的项目数目

图4驾驶员注意到新项目的比例

图5平均速度可变性

4)场景变化

场景变化检测中引入另一个变化是增加警车。在3个变化检测阶段警车出现次数相同，有62．01%在路段3，69．23%在路段12，62. 5%在路段19。相比之下，对照组报告中参与者记录到警车只有34．03%。

5)速度变化

图5显示了参与者通过公路B的2 110 m处4个分散位置的速度平均可变性。图5中显示，19个参与者在熟悉道路后速度变化下降的更快(在路段1和6之间速度变化下降显著; P =0．054)。然而，6个对照组参与者的实践模式的速度变化有些不同。通过路段时，这6个参与者(女性)显示更高的初始速度变化并逐渐趋于平缓。总的来看，在路段1、6、11、16实践组的25个参与者速度变化有显著的线性递减趋势; ( F( 1，23) = 8．93，P=0. 007，η2=0．280)，在19个“典型”参与者和剩下的6个参与者之间有一个很大的不同之处( F( 1，23) = 22. 34，P＜0. 001，η2=0．493)。比较对照组参与者的方差分析表明2个试验子组参与者不同于其他组别，( F( 2，49) = 8．28，P＜0．001，η2=0．252)。实践组的19个典型参与者速度变化明显比对照组的低( P=0．001)，但在非典型子群的参与者(完成路段17)与对照组没有明显不同( P=0．787)。

参与者的速度变化是多样性的。尽管道路几何形状保持不变，然而实践组的其他6个参与者在陌生的道路场景速度变化减少的更多。事后分析表明他们对不熟悉的路段8速度变化明显低于在路段6的速度变化。

6)平均侧向位移

重复检测方差分析显示在路段1、6、8、11、16和18之间的显著差异F( 5，120) = 14．76，P＜0．001，η2= 0．381。这种差异可能是由于不同的路边视觉外观(更多的树)或路标(新的十字路口的左转车道)造成的(如图6所示)。

7)识别车辆类型

第二个试验阶段加入了对大众汽车的快速、准确检测的任务。结果也表明，随着实践，驾驶员会适应或调到自动检测重要的视觉元素。

具体地说，假设满足蜈蚣的困境效果(指在博弈论及博弈逻辑的研究中发现的悖论，是一种合理行为选择的悖论)［9］，当道路视觉特征改变时，参与者的稳速行驶和行驶的车道位置会受到影响，有意识的注意到一个自动运行或高度熟练的任务，同时执行会损害任务性能。因此，要借助一些电子设备提醒驾驶员注意力集中，或驾驶员始终保持注意力集中不分心的状态来减少交通事故的发生。

图6两个试验组平均道路位置变化数据

3　结语

驾驶过程中广告标识及道路环境对驾驶人员的影响是驾驶员在一定时间段内识别、分辨信息能力有限，对广告牌，尤其是交通标志等会造成信息量过载，不能掌握即时信息，造成误判，严重时会酿成交通事故。对于陌生路段，驾驶员未能提前掌握路段信息情况，使驾驶员对道路紧急情况处理能力下降。

道路和交通条件发生了变化，各种车载设备的应用在一定程度上改变了驾驶员的注视特征，因此需要深入研究相关要素的影响，以完善驾驶分心影响因素的研究。

参考文献:

［1］SAMUEL G Charlton，NICOLA J Starkey．Driving without awareness: the effects of practice and automaticity on attention and driving［J］．Transportation Research Part F，2011 ( 14) : 456－471．

［2］毛恩荣，周一鸣．汽车驾驶员注意品质与行车安全性关系的研究［J］．人类工效学，1997，3( 1) : 18－20．

［3］张晓琴，孙桂华，任梦．道路交通事故与驾驶员心理素质的研究［J］．职业与健康，1999，15( 12) : 2－4．

［4］魏玉桂，刘援朝．机动车驾驶员注意力的调查研究［J］．山东交通学院学报，2007，15( 3) : 11－14．

［5］吴志周，贾俊飞．驾驶分心行为及应对策略研究综述［J］．交通信息与安全，2011，29( 5) : 5－9．

［6］刘宁，张侃．驾驶分心的测量方法［J］．人类工效学，2007，13( 2) : 38－40．

［7］刘援朝，孙忠友，魏玉桂．机动车驾驶员注意及相关因素的调查研究［J］．社会心理科学，2007，22( 1－2) : 89－100．

［8］BOYLE J M，LAMPKIN C．2007 motor vehicle occupant safety survey volume 1 methodology report［M］．Washington DC: National Highway Traffic Safty Administration，2008．

［9］郭孜政，陈崇双，陈亚青．高负荷驾驶任务下驾驶员注意力状态概率模型［J］．西南交通大学学报，2009，44( 4) : 541－546．

［10］李阳，郑华兵，史册，等．安全驾驶中驾驶员视线方向的检测研究［J］．计算机测量与控制，2010，18( 4) : 766－769．

(责任编辑:郭守真)

Study on the Influencing Factors of Driver Distraction

ZHANG Shiwen
( School of Automobile，Chang'an University，Xi'an 710064，China)

Abstract:This paper is based on the subjective factors such as driver's driving habits，and objective factors like road conditions．Beginning with the structure and characteristics of driving behavior，it analyzes the formation mechanism and influencing factors of driver distraction．With driving behavior control errors as the dependent variables，the driver's subjective factors and road environment objective factors as independent variables，it analyzes the statistics of data that mainly affect the driving behaviors．The analysis results show that the density of advertising logo on both road sides and an unfamiliar road condition have more influence on the driver's attention．

Key words:driver distraction; subjective factor; advertisement and sign; road environment

作者简介:张诗雯( 1990—)，女，西安人，硕士研究生，主要研究方向为交通运输规划．

收稿日期:2014－10－11

DOI:10．3969/j．issn．1672－0032．2015．02．008

文章编号:1672－0032( 2015) 02－0041－06

文献标志码:A

中图分类号:U491．254