驾驶可靠性的人因分析及其管控

吴金金 邓铸 张琪

摘 要：驾驶可靠性既关乎驾驶者本人，也关乎他人的生命财产安全，甚至会影响社会安定，是和谐社会建设必须重视的课题。除受天气、交通环境、车辆状态影响外，驾驶可靠性还与驾驶人员的生理、心理因素，以及人-机-环的适配性关系密切。因此，驾驶安全的管控要充分考虑到人的生理、心理，以及交通环境设计、车辆设计与人的匹配度，通过普及和运用心理学的知识与理论，来降低危险驾驶的频率和危害程度。

关键词：驾驶可靠性;事故管控;人因学

Abstract： Driving reliability is not only related to the driver himself， but also to the safety of other people's lives and property， and even affects social stability. It is an important issue that must be paid attention to in the construction of a harmonious society. Apart from being affected by weather， traffic environment and vehicle condition， driving reliability is also closely related to physiological and psychological factors of drivers， as well as the adaptability of man-machine-loop. Therefore， the management and control of driving safety should take full account of human physiology and psychology， as well as the matching degree of traffic environment design， vehicle design and human， and reduce the frequency and harm degree of dangerous driving by popularizing and applying the knowledge and theory of psychology.

前言

1886年，世界上第一辆载人汽车的诞生，标志着人类的交通运输迈向新纪元，但也悄悄打开了一个潘多拉魔盒——道路交通伤害（Road Traffic Injury，简称RTI）。道路交通伤害是指车辆、人员在各种道路上移动过程中所发生的人员伤亡或者经济损失[1]。WHO（2014）公布的数据显示，全球每年有约120万人因交通事故死亡，每年因交通事故造成的直接经济损失更是高达5180亿美元。预计到2020年前后，RTIs将会成为全球公共安全危险因素中排名第三位的不安全因素[2]。

人的可靠性是随着工程学的发展而提出的。1952年Williams 首先提出系统可靠性必须包括人的可靠性，否则系统可靠性将不能反映实际情况[3]。具体到交通领域，强调交通参与者如何感知、加工道路环境信息是道路和交通设施设计的关键，不仅要符合总体规划的要求，还必须充分考虑交通参与者的身心特点和有限性[4]。因此，本文从驾驶可靠性入手，深入分析道路交通事故的致因，探究危险形成机理，为交管部门的安全分析和管理机制的设计提供理论支撑。

1 认知有限性对驾驶可靠性的影响

1.1 环境感知有限性及信息遗漏

对于驾驶任务而言，驾驶员通过视觉、听觉、触觉等感觉通道获得外部环境信息，且90%以上的交通信息是通过视觉通道获取。因此，良好的视力是精准地获取外界环境信息、完成驾驶操作以及实现安全驾驶的基本条件。黎美清[5]等人在对6707名驾驶人进行视力、色觉、立体视觉等视觉特性进行检查，并将之与其驾驶违法记录对比之后发现，近视驾驶人的违法率明显高于非近视驾驶人，而色觉和立体视觉对于驾驶事故率影响不显著，由此说明了视力对驾驶行为的影响。Plainis[6]等人也发现近视驾驶人与非近视驾驶人相比，出现反应时间增加、失误操作增多、驾驶过程易疲劳等不安全现象，并且这种现象在夜间尤为突出。随后，金键[7]等人在对近视和非近视驾驶人的夜间事故率进行统计分析后发现，近视驾驶人的夜间事故率明显大于非近视驾驶人。其主要原因在于近视会导致驾驶人视敏度下降，视敏度是指眼睛分辨物体细微结构的最大能力，它与照明条件密切相关。视网膜的不同部位视敏度也不相同，在亮光下，中央凹的视敏度最高，中央凹之外的区域视敏度急速下降;在暗处，中央凹的视敏度几乎为零，而周围部分视敏度相对较高。中央视觉的特点是在亮光下分辨细节和颜色;边缘视觉的特点则是在暗光中对弱光敏感。而近视的驾驶人在夜间弱光驾驶条件下，因其视敏度的下降，对弱光的敏感度再次下降，对外部信息的感知、识别、辨认能力均降低，从而增加了驾驶风险。

年龄作为一个影响视觉的关键变量，杨立本[8]等人利用夜间视力检测仪，在对营运驾驶人的夜间视力以及事故发生率进行相关性分析后发现，45岁及以上驾驶人的年龄对其夜间视力存在显著性影响，随着年龄的增大，驾驶人的夜间视力逐渐变差，事故的发生率也显著提高。Gruber[9]在通过回顾关于视觉对老年人夜间驾驶能力影响的研究后提出，对老年人明视力的检测并不能作为预测其能否在夜间安全驾驶的变量，对老年人过渡视觉和眩光敏感度的探究反而显得更为重要。而目前对于老年人视觉、眩光敏感度与驾驶行为之间的关系，研究不足。

同时，在行驶过程中，我们所获取的视觉信息约95%是动态的[10]，此时的视力称为动视力。驾驶人的动视力与车速呈现反比关系，随着车速的提高，动视力下降，边缘视野逐渐缩小，注视点前移，形成“隧道视觉”，即视野是一个狭窄的圆形隧道式的区域，此时驾驶人的注意力集中于该视觉区域，而忽视两侧交通信息，极易发生危险。此外，车辆行驶过程中，距离越近的物体，相对于车辆的角速度越大，在驾驶人视网膜上的呈像越模糊，车速为64km/h时，驾驶人能看清24m外的物体;当车速达到97km/h时，驾驶人只能看清34m外的物体，位于该距离内的物体无法清晰识别，导致驾驶人对近距离的危险感知能力变弱，增加了危險发生的可能性。

1.2 风险评估不足及“赌徒心理”

风险评估是指驾驶人对交通情境中潜在客观风险的主观体验[11]，它有多种译法，比如危险认知、危险感知、风险感知等[12]，是驾驶员通过不断获取道路交通信息，并结合自己的驾驶经验来判断当前道路是否存在危险，并量化其潜在危害程度的过程。一般认为，驾驶人对潜在风险的认知水平不同，其危险驾驶行为也存在差异，即对潜在风险的认知水平越高，则危险驾驶行为越少，交通事故的发生率也可能较低。Brown等人[13]就指出，大多数交通事故的发生都由于驾驶人过低估计所处驾驶环境中的风险。

谢晓非[14]在对风险评估进行定义时，强调个体的经验差异对风险认知的影响。而研究也发现新、老驾驶员之间在风险的感受性和预测性方面确实存在一定的差异。例如Wallis等人利用模糊信号检测理论发现：面对危险时，经验丰富的驾驶员比新驾驶员反应时间更短，证实了经验丰富的驾驶员其危险感知水平更高[15]。Horswill等人则通过危险感知操作实验发现：老年驾驶员随着年龄的增长其事故涉及率会有所上升，但其危险感知能力并未随着年龄的增长而降低，只是他们的操纵能力降低了[16]。

由于风险认知是一种主观体验，它与人的人格特质必定有所关联。面对相同的客观风险，不同类型的驾驶人感知的风险不同。郑新夷、 Boyce等人的研究均发现，在众多变量中，只有 A 型人格与风险驾驶达到显著相关，说明 A型人格更容易出现风险性驾驶行为[17-18]。Sümer 等人的研究则发现，大五人格中，只有开放性对事故风险有直接影响，外倾性、神经质、宜人性和尽责性通过影响驾驶行为，进而影响驾驶员的事故风险[19]。他认为不同的人格特质对事故风险的影响可能是非线性的，这种影响受到社会认知因素的调节。其中，安全意识就是一种极其重要的调节因素，例如，驾驶员的安全意识越好，危险驾驶行为就越少[20]。“赌徒心理”就是安全意识薄弱的表现，它反映了驾驶员的一种侥幸心理。郭洪洋[21]等人在采用模糊聚类算法（ FCM）划分影响驾驶风险的因子等级时也发现，位居第一的是驾驶员抱着侥幸心理的违章状态;Machado[22]等人在调查影响驾驶人感知风险的5种因素时也发现，不遵循交通规则和分心驾驶是对驾驶人风险感知最具影响力的因素。2015年的交通事故数据也显示，由机动车驾驶人违规造成的交通事故约占总数的 91.35% [23]，同样证实了这一观点。

2 身心应激反应对驾驶可靠性的影响

2.1 应激反应的一般模式

应激反应是机体面对外界环境的威胁，经认知评价后所产生的生理、心理和行为反应[24]。经典行为主义流派认为，人的行为模式是刺激（S）-机体（O）-反应（R）。J.Surry在此基础上提出一种新的应激响应模式，将驾驶员的驾驶行为分为三个阶段，即感知阶段、判断决策阶段和操作动作阶段[25]。驾驶员通过视觉、听觉、触觉等器官感知环境信息和车辆信息;外部信息传入中枢神经，驾驶员依据自身驾驶能力、知识经验、身体条件等对获取的交通信息进行处理加工后作出相应的判断和决策;最后，驾驶员的运动系统依据中枢神经传来的指令，做出相应的动作。

2.2 生理应激对驾驶行为的影响

应激综合征之父Selye将生理应激状态分为三个阶段：警戒反应阶段、抵抗阶段和疲惫阶段[26]。

警戒反应是由应激源引起，它作用于下丘脑，再传递到脑垂体，促使其分泌促肾上腺皮质激素，从而引发一系列紧张的生理和心理反应，如心率、呼吸、皮电位变化等。在抵抗阶段，机体会全力与应激状态进行抵抗并试图恢复正常状态。如果机体所做的努力获得了成功，机体将重新恢复到正常状态;如果努力失败，机体再度表现出生理和心理上的不适，进入疲惫阶段。因为在抵抗阶段，机体已经耗费了大量的生理能量和心理能量，疲惫阶段时，机体变得反应迟钝了，各器官的免疫能力也在不断下降。研究发现，突发事件越紧急，心率的变化量越大，若驾驶人在面对突发事件时的心率与平静状态下的相似，则说明驾驶人的应激能力较好[27]。

2.3 心理应激对驾驶行为的影响

应激状态下，驾驶员会出现认知狭窄和刻板行为的倾向，具体表现为：注意集中于一点，难以转移和分配;对外界情况只能做出“有”或“无”判断，难以做量化的判断，在极端情况下会失去对外界的认知和判断能力;动作准确性下降，易出现错误操作[28]。

心理应激与心理负荷密切相关。任福田测量了驾驶人的心理紧张量与车速、超车之间的关系，结果表明，与无超车影响相比，在相同车速下，有超车条件下行车的平均心理紧张量显著提高[29]。张展宏等人探究了在专心驾驶、与乘客交谈、听音乐、拨电话和接听电话这五种条件下，心理负荷水平对驾驶人反应时间的影响。结果表明，随着心理负荷的增加反应时间延长，且在接听电话条件下反应时间最长[30]。此结论也验证了Wickens提出的心理负荷和工作绩效之间关系模型（图1）：驾驶人的心理负荷超过一定阈限后驾驶人的工作绩效会急剧下滑[31]。

驾驶人的心理负荷不仅来自于突发情境，与个体生活经验也密切相关。Zylman注意到，只有30%的致命车祸是由酒精直接导致，而50%的致命车祸是由相对较少酗酒的高风险司机导致，其事故是酒精与诸如疏离、敌视、攻击和短暂的创伤经历等特征或条件相结合的结果[32]。同样有研究发现，离婚驾驶员的事故率显著高于离婚前的事故率。在对比410名离异驾驶员与未离异驾驶员的事故率后发现，前者的事故率是后者的两倍，而在离婚前后的6个月中事故率最高[33]。这也提示我们，我们的研究的重点也许应该从饮酒本身转向事故之前所伴随的行为特征或身心狀况。

3 环境设计失配性对驾驶可靠性的影响

3.1 车辆设计失配性的影响

清华大学的碰撞实验表明，白色汽车事故率最低，黑色汽车的事故率是白色汽车的三倍。为了分析其原因，他们选取同一车型的五种颜色进行可视性实验，分别在清晨、白天、傍晚及夜间的不同时段以一定的时间间隔进行图像捕捉，结果发现白色和银色的视认性最好，黑色最差，证明了汽车的色彩对汽车的可视性产生影响，从而影响到驾驶的安全性。脑电诱发实验也证明，白色轿车激发的大脑活跃度要髙于黑色轿车，白色轿车在枕部产生兴奋点，黑色轿车在顶部产生抑制点[34]。此外，不同的色调对人的情绪、视觉均有不同的影响。暖色调给人温暖的心理体验，同时伴有视觉上的扩张效应;相反，冷色调给人寒冷的心理体验，同时带来视觉上的收缩效应。正因颜色的这种特殊效应，会使人们在判断物体间的距离时产生错觉。假如有红色、蓝色轿车与某驾驶员保持相同距离，在正常情况下，驾驶员会觉得蓝色车比红色车离自己更近。同时，因距离和颜色产生的压迫感程度不同，驾驶员的速度知觉和深度知觉也会因为汽车的颜色的不同而不同[35]。

除了汽车颜色，仪表盘是驾驶员获得驾驶信息以及调整驾驶行为的重要中介，与驾驶安全紧密相关，朱郭奇等人的实验发现指针颜色、指针宽度和指针长短对于人员操作的正确率有显著影响，其中黄色指针，宽指针，长指针搭配下的正确率效果显著[36]。杨桂云的实验也同样发现仪表界面中的字符颜色、指针颜色均会影响驾驶员对仪表界面信息的识读速度，当仪表界面元素颜色相同且均为白色时效果最佳[37]。

3.2 道路设计失配性的影响

Rasmussen在1987年指出“人的错误可以看作是人-任务的瞬间不协调，如果这种不协调频繁的出现，那么我们可以认为这可能是个设计错误”[38]。正常的视觉环境是我们安全驾驶的前提，在隧道条件下，驾驶人会经历暗适应和明适应的变化，即由一种光刺激到另一种光刺激的适应过程。当车辆快速通过隧道进出口时，由于剧烈的明暗过渡，驾驶人瞳孔面积变化率会急剧发生变化。当变化率超过驾驶人的视觉适应能力时，无法在视网膜上清晰成像，产生视觉震荡[39]。视觉震荡的强度与车速、明度变化快慢紧密相关。当车速大于 100km/h 时，视觉震荡的强度增加，严重影响交通安全。同时，暗适应相较于明适应所需时间更长，所以我们必须使用足够明亮的灯光来提高视觉可见性，使用足够的反射物标记道路的中心和道路的边缘来增加驾驶的安全性。同样，夜晚驾驶，因为光线不足，其危险发生率也远高于白天。

道路几何线形作为车辆行驶的载体，必然与交通事故存在一定联系。Shanker发现，相较于道路宽度及视距长短，路线曲率是导致乡村道路交通事故发生的重要因素之一[40]。JTGD20-2006《公路路线设计规范》从行车视距及动力等方面对道路设计的半径、坡度、偏角、长度等提出了极限值的限定。如图2所示，当平曲线半径大于7000m时，事故率呈上升趋势[41]。研究发现，驾驶人在普通行车环境下的反应时间一般是2.5s，但在复杂的行车环境下，驾驶人往往需要10-15s的反应时间完成紧急情况下的操作[42]。驾驶人在行驶过程中是有一定预期的，驾驶预期是从当前环境以及以往的行车经验中发生的无意识学习，当驾驶预期与实际行驶轨迹（曲线）不相符时，道路线形失去其引导作用，引发交通事故。

交通标志向驾驶员传达了包括方向、道路状况、限速以及潜在危险等多方面的信息，因此对于路标的研究对于驾驶安全有重要意义。驾驶员的夜视力和路标的颜色、对比度的实验证明：夜间使用近光灯照明时，白色、黄色视标最易辨认，绿色、红色视标次之，蓝色视标最不易辨认;使用远光灯照明时，红色、白色、黄色视标最容易辨认，绿色视标次之，蓝色视标最不易辨认[35]。王培的实验则发现，驾驶员脑力负荷的大小对驾驶员识别交通标志有影响，可通过减少道路两旁无关的标志牌、广告牌，规范其它道路使用者的行为等来降低脑力负荷[43]。

4 影响驾驶可靠性的人因管控

4.1 培养良好观察习惯，充分把握行车环境信息

环境感知能力虽非安全风险增加主因，但错误的感知信息或者遗漏信息，均会增加驾驶风险。因此，培养良好观察习惯，充分把握行车环境信息就显得尤为重要。Chapman 等人发现可以通过视觉搜索训练来改善新手驾驶员信息识别的广度和速度，他要求新手驾驶员在观看视频时，预测随后发生的事件，视频先以0.5倍速播放，以保证驾驶员有充足的时间来获取视觉加工信息。然后，再以1倍速播放，以促使驾驶员提高对驾驶环境的视觉扫描速度和范围。结果发现，同训练前相比，驾驶员视觉扫描范围变宽，对危险的平均注视时间减少[44]。因此，交通管理部门在对新驾驶员的培训环节，可通过增加一定的视觉训练，来提高其视觉搜索能力。

4.2 提升风险评估意识，坚决消除“赌徒心理”

驾驶员危险知觉能力、风险评估意识，不仅可以预测驾驶人的危险驾驶行为，而且能预测交通事故率。因此，加强对驾驶员危险知觉的检测，对降低他们的危险驾驶行为，提高道路交通安全性具有重要意义。后续研究可继续探索影响危险知觉的因素及其堆驾驶员行为的影响，例如：心理负荷、人格、心理状态、生活事件等。其次，提高安全意识，消除“赌徒心理”，提高危险感知能力是降低安全风险的重要途径。

4.3 优化交通环境设计，营造安全驾驶环境

加强交通系统中各要素的人因学研究并对一些可能存在安全隐患的交通设施进行专项评估。官阳曾指出，任何用户良好型道路均会在路口前、弯道前给驾驶人至少6秒的反应时间[45]。相关人员应对道路的中间的隔离带、隧道灯光、道路的曲线、弯道的宽度和角度等均进行更详尽的检测，得到安全的临界值以供后人参考。汽车厂商应努力完善智能汽车辅助系统，以减轻驾驶人的驾驶负荷，并在驾驶人失去感知、判断或者操控能力时，及时介入。国家监管部门应设置严格的车辆稳定性、制动性的检测标准，对车辆的安全性进行排查，降低事故发生的可能性。

4.4 强化法规遵守自觉，创建平安和諧行车环境

加强驾驶违规行为的管控。管理人员应利用交管部门的“大数据库”，对驾驶行为进行监测并分析，对其驾驶危险系数进行测算。在测算基础上制定一定标准，设置自动筛查与报警系统，检测出部分需要心理训练的驾驶人，甚至是吊销驾证的人员。其次，建立综合性机动车安全驾驶教育培训基地，除了提供学员学习交通安全理论知识，还应包括多种 “体感教育”设施，如模拟醉酒驾驶、模拟儿童视野过马路等，让学员亲身体验，提高文明驾驶和安全驾驶的意识。

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