生理节律对北京市出租车司机驾驶疲劳的影响

张永宝 吴 祥讲师 陈建武高级工程师 姚勇征讲师

(1.中国地质大学(北京)工程技术学院，北京100083；2.中国安全生产科学研究院 职业危害研究所，北京 100029；3.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京 100083)

0 引言

疲劳驾驶是一种不安全驾驶状态，是导致道路交通事故的重要原因。Maclean等认为20%以上道路交通事故与司机驾驶疲劳有关；毛喆等提出驾驶疲劳造成的交通事故占总交通事故的20%左右，占特大交通事故40%以上。机动车司机在驾驶疲劳时会出现困倦、四肢无力、注意力不集中等症状，甚至会产生精神恍惚或体力透支，使其感知、判断、操作能力下降，进而极易引发交通事故，因此驾驶疲劳是道路交通领域研究的重要内容。

生理节律，包括血压、皮质醇和多种激素水平周期变化，这些波动会影响我们身心性能。一天内长时间的工作与昼夜生理节律关系密切，会影响与睡眠有关的疲劳。已有研究表明，长时间驾驶汽车的人容易产生疲劳，疲劳会影响驾驶员的警觉性，并增加精神负担，从而进一步增大事故风险。针对疲劳的研究中，大多用量表作为测量工具，常见的有Epworth嗜睡量表、职业疲劳/体力恢复量表(OFER)。最近几年，交通运输行业中的疲劳作业行为越来越受到关注。Husain N A等对马来西亚出租车司机进行疲劳问卷测量和安全动机自评，发现疲劳对于驾驶安全动机具有显著影响；李军等对昆明出租车司机问卷调查发现，肥胖的司机或工作时间超过9 h的司机更易产生疲劳且事故发生率较高。驾驶员的疲劳除了受到个体身体和心理差异因素影响外，还与驾驶员单调的工作环境有关。李都厚等认为睡眠不足和生理节律等因素是导致疲劳驾驶的主要原因，并指出休息放松的重要性；Ma L等提出一种出租车驾驶员疲劳相关的事故风险模型，可以帮助识别出高事故风险的司机；邓院昌团队构建了疲劳驾驶行为结构方程模型，从社会心理学角度探讨影响司机疲劳驾驶行为的心理因素；卢章平等对一天中3个时段8名司机进行心电和脑电测量，通过构建的疲劳综合评价指标确定疲劳等级，发现生理节律、驾驶时间、睡眠问题、工作枯燥以及个体差异等因素共同影响出租车司机的驾驶疲劳。以往关于生理节律和疲劳的研究，大多从医学或心理学角度进行分析，一方面过多依赖问卷调查，缺少实证或实验来保证研究的客观性；另一方面大多是聚焦制造业工人等群体进行的长时间周期的分析，而对出租车司机每日短期生理节律和驾驶疲劳的研究还有待深入。

本文结合出租车司机驾驶时间长、睡眠时间短、工作过程单一枯燥的工作特点，在前期调研基础上，借助3种疲劳测量仪器和半结构化访谈，综合测定北京市出租车司机驾驶过程中生理节律和工作方式对驾驶疲劳的影响，以期减少驾驶疲劳，并为下一步实证和干预提供参考。

1 研究过程与方法

1.1 研究对象

对北京某出租汽车公司70名出租车司机进行问卷和访谈调查后，选择其中15人作为测试样本。15名被试者均为男性，年龄35～45岁，驾龄均大于5年，视力和听力正常，具体指标，见表1。被试者自愿进行实验测试，并承诺在每次实验前24h内，无摄入酒、咖啡、浓茶、药品等可能干扰生理指标测量的行为。

表1 司机的身体和工作数据

1.2 测试项目

对该15名出租车司机进行深度访谈，了解到出租车司机的疲劳主要表现为由于生理节律的周期性波动而在特定时间段出现明显困倦、长时间驾驶导致的身体不适、单调的工作内容引起的倦怠，这与经典疲劳程度量表(Swedish Occupational Fatigue Inventory-25，SOFI-25)内容一致。因此有针对性地选取闪光融合频率计、动作稳定器和视觉反应时测试仪3种疲劳测试仪器对出租车司机疲劳程度进行测试，并在每次测试后针对疲劳程度进行半结构化访谈以辅助实验测试结果。

(1)闪光融合频率实验。选用BD-Ⅱ-118型闪光融合频率计(Flicker Fusion Frequency Meter)，测量人的闪光融合临界频率，即视觉的视敏度(Visual Acuity，V)。视敏度可作为精神疲劳指标,视敏度的变化可衡量出租车司机疲劳程度的变化，即视敏度减小表明疲劳程度增强。

(2)动作稳定性实验。选用BD-Ⅱ-304型动作稳定器(Motion Stabilizer)，测定手臂的动作稳定性(Action Stability，S)。动作稳定性被看作是衡量体力疲劳的指标，手臂动作稳定性的变化可以衡量出租车司机疲劳程度的变化，即手臂动作稳定性变差表明疲劳程度增强。

(3)视觉反应时实验。选用BD-Ⅱ-511型视觉反应时测试仪(Visual Reaction-time Tester)，可以测量人从接受光刺激到按下按钮的反应时间(Reaction Time，T)。反应时间被看作是一个衡量大脑皮层疲劳的指标，反应时间的变化可以衡量出租车司机疲劳程度的变化，即反应时间变长表明疲劳程度增强。

(4)半结构化访谈。单纯的实验测试虽然客观、实时，但是受到被测者性格、情绪、适应性等因素影响。单一主观判断虽然简单、方便，但客观性差，存在一定局限性。根据出租车司机的驾驶特点及疲劳程度，本次研究制定半结构化访谈提纲。在每次完成实验后，工作人员简要询问出租车司机困倦、身体不适以及倦怠3种因素对疲劳程度的影响，以及导致疲劳变化的主要原因。

1.3 实验设计

(1)实验准备。通过文献阅读和访谈调研，了解到出租车司机工作时间是早6点至晚20点，因此本研究要求司机师傅在工作日和休息日分别于6:00、8:00、10:00、12:00、13:00、14:00、16:00、18:00、20:00进行仪器测验和半结构化访谈，并由工作人员做好记录。为保证实验结果尽可能反应即时状态下的疲劳，无论是工作日还是休息日，出租车司机每日测试次数不超过2次，每位司机可以在若干天内完成工作日和休息日9个时间点的测试和后续访谈评分。

(2)3种实验仪器综合测评。研究发现单一指标信息在驾驶疲劳行为判定中具有局限性，所以本文综合运用多指标信息融合共同判定驾驶疲劳程度，即闪光融合频率计、通过动作稳定器、视觉反应时测试仪3种疲劳测试仪器，将实验所得的视敏度、动作稳定性、反应时间整合为出租车司机疲劳程度指数(Fatigue Level Index，FI)。本文在实验前进行大量模拟分析测试，发现一般人的手臂动作稳定性

S

为2.0～4.5mm，反应时间

T

为0.2～0.4s，视敏度

V

为23～33Hz，结合缪毅强等制定的工作疲劳状态指数计算方法，定义FI=100-[40(4.5-

S

)+500(0.4-

T

)+10(

F

-23)]/3，表示在手臂动作稳定性

S

最佳2.0mm、反应时间

T

最短0.2s、视敏度

V

最高33Hz的情况下，出租车司机的FI为0，反之，手臂动作稳定性

S

为4.5mm、反应时间

T

最长0.4s、视敏度

V

最低23Hz的情况下，FI为100。需要强调的是，由于人个体的差异性，FI并不能反映出机体是否疲劳，而FI的变化趋势则可以间接反映出机体疲劳程度波动情况，即FI增加疲劳程度加强。

(3)以访谈辅助实验测试。本文采用实验测试和半结构化访谈相结合的方法，即通过测试数据得到出租车司机疲劳波动规律并探索生理节律和工作方式与出租车司机驾驶疲劳的关系，通过半结构化访谈结果分析和验证上述实验测试结果。访谈提纲和内容参考前人的经典疲劳程度量表SOFI-25。

访谈过程：出租车司机在每一次实验测试后，自愿接受工作人员访谈。由工作人员根据测试者的主观回答对驾驶疲劳具体表现的困倦、身体不适、倦怠3个方面分别进行打分(0分表示没有，10分表示程度很深)，取平均分作为疲劳访谈得分(The Fatigue Score of Interview，FS)。

访谈内容涉及困倦、身体状况和倦怠3个维度，每个维度分别通过3个问题来测评，见表2。

表2 访谈维度和测评内容

(4)设置实验组和空白组。为探索生理节律和工作方式对出租车司机驾驶疲劳的影响，采用自身对照的方法，设置实验组和空白组。实验组和空白组的测试对象都是这15名出租车司机，都在9个时间段接受测试，唯一区别在于空白组的测试在其休息日进行，被试者没有处于工作状态，而实验组的被试者在测试前处于工作状态。被试者在休息日不能进行剧烈的体力和脑力劳动，并与实验组尽量保持相同作息规律，最后在与实验组相同的时间与地点接受实验测试和半结构化访谈。

2 实验结果

去除3组不完整测试数据后，共得到12名出租车司机完整、有效数据，统计疲劳程度指数与主观疲劳得分，对实验组和空白组的疲劳程度指数进行配对样本T检验。为保证测试者的隐私，出租车司机姓名将用字母代替。

2.1 出租车司机FI与FS的相关分析

分别对12名出租车司机在实验组和空白组中的疲劳程度指数与疲劳访谈得分进行分析，见表3、4。相关系数越高，表明疲劳程度指数与疲劳问卷所反映的疲劳程度波动规律越一致。

表3 实验组出租车司机FI与FS相关分析结果

表3和表4结果显示：在实验组中9名司机相关系数在0.5以上，属显著相关水平；B、E、L司机的相关系数在0.3～0.5之间，属低度相关；在空白组中8名司机的相关系数在0.5以上，属显著相关水平；B、D、E、I司机的相关系数在0.3～0.5之间，属低度相关。

表4 空白组出租车司机FI与FS的相关分析结果

由于A、C、F、G、H、J、K这7名司机在实验组和空白组中的疲劳程度指数均得到了主观疲劳得分的显著支持，为保证测试数据的准确性，本文选取这7名司机的疲劳程度指数进行生理节律和工作方式与出租车司机驾驶疲劳关系的实证研究。

2.2 出租车司机在实验组和空白组FI的配对样本T检验

为探索生理节律和工作方式对出租车司机驾驶疲劳的影响，将上述7名司机在实验组和空白组中的疲劳程度指数均值进行统计和分析。统计结果和趋势分析图，如下图。

从下图发现，8:00是司机疲劳程度最低点，8:00之前疲劳程度短暂降低，8:00之后，疲劳程度迅速增加。处于休息状态的空白组，全天的身体不适和倦怠处于较低水平，几乎稳定不变。13:00附近是实验组和空白组疲劳程度指数的分界点。在13:00之前，空白组的困倦程度反而较高，在13:00后，实验组的困倦程度迅速增加，并超过空白组。身体不适和倦怠2组疲劳程度指数在13:00以前实验组和空白组之间差异性较低，13:00后差异增大，具体表现为实验组的身体不适和倦怠迅速增加，而空白组这2项几乎保持稳定。

图 实验组和空白组的疲劳程度指数变化趋势

为继续精确判断2组疲劳程度指数的关系，本文接下来分6:00～13:00和13:00～20:00 2个时段，分别对7名出租车司机的2组疲劳程度指数进行

T

检验(见表5、6)，并结合半结构化疲劳访谈结果，对上述判断进行验证。

表5 7名出租车司机在实验组和空白组FI的配对样本T检验结果(6:00～13:00)

表5是在6:00～13:00，7名出租车司机在实验组和空白组中疲劳程度指数配对样本

T

检验的结果，结果显示7名司机的Sig高于0.05，不存在显著性差异，即出租车司机在实验组和空白组中的疲劳程度指数差异性很低。另外上图中，与生理节律相关的困倦平均得分最高，实验组和空白组的平均值分别为5.3分和5.8分，且呈相同的U型变化；而与工作方式相关的身体不适的平均值分别为1.8分和0.6分、倦怠的平均值分别为1.9分和0.8分，从以上2点可以推断：在6:00～13:00，出租车司机的驾驶疲劳主要受到生理节律的影响，困倦感则是驾驶疲劳的显著特征。表6是在13:00～20:00，7名出租车司机在实验组和空白组中疲劳程度指数

T

检验的结果，结果显示：7名司机的Sig低于0.05，存在显著性差异，即出租车司机在实验组和空白组中的疲劳程度指数差异性很高。同样从上图中，实验组和空白组中与工作方式相关的身体不适平均得分分别为6.1分和0.8分、倦怠平均得分分别为4.5分和0.9分，与生理节律相关的困倦平均得分分别为6.5分和5.5分，从以上2点可以推断：在13:00～20:00，出租车司机的驾驶疲劳主要受到自身工作方式和生理节律的联合影响。

表6 7名出租车司机在实验组和空白组FI的配对样本T检验结果(13:00～20:00)

3 讨论

出租车司机6:00～7:00正处于生理节律的低谷期，人体各种状态都处在逐步恢复过程中，困倦感比较强，经过一段时间的调整与恢复，8:00～10:00成为驾驶状态较为理想的时段。出租车司机在12:00～13:00受到生理节律的影响而出现嗜睡、打瞌睡等困倦现象，具体原因可能有2点:首先是午间行车，司机因饥饿而出现困倦感；其次是13:00刚好为出租车司机午餐后时段，司机午餐后体内大量血液作用于胃肠等消化器官，脑部供血相对减少，因此会出现一段时间的困倦感。6:00～13:00时段，工作方式对出租车司机疲劳的影响不大，因为该时段出租车司机的身体机能良好，对驾驶状态尚不构成突出影响。研究还发现:6:00～13:00时段实验组疲劳程度指数中困倦得分要低于空白组。换句话说，处于休息日的司机，在该时间段反而表现出比工作日更强的困倦感。这是因为出租车司机要经常根据道路交通环境迅速地做出行车反应，始终集中注意力和保持警觉性，这在一定程度上瓦解了困倦感，提高了机体的生理状态。鉴于此，可以判断出租车司机在6:00～13:00的驾驶过程中，生理节律是导致其驾驶疲劳的主要因素，而困倦感则是驾驶疲劳的显著特征。

工作方式引起的身体不适和倦怠在13:00～20:00开始显现并呈现增强趋势。由于出租车司机长期保持固定的工作姿势，容易出现手臂麻木、关节僵硬、头晕脑痛等不适症状。另外由于出租车司机长期保持着高度注意力和警觉性，加之驾驶动作反复、连续，使其心理发生变化，表现为对驾驶工作的倦怠，如对乘客漠不关心、注意力分散、心情枯燥等。因此出租车司机工作方式会造成的是体力和脑力混合疲劳。13:00～20:00时段，生理节律对司机疲劳的影响同样不容忽视，出租车司机在该时间段存在较多嗜睡、打哈欠行为,不同于上一时段，本时段实验组疲劳访谈中困倦得分明显高于空白组。这是因为正常情况下人的困倦感受生理节律的调节，如果出租车司机长时间以违背生理节律为代价进行驾驶工作并刻意避免困倦，致使睡眠时间不足或睡眠质量不高，则反而会加剧困倦感。鉴于此，可以判断出租车司机在13:00～20:00的驾驶过程中，工作方式和生理节律是导致其驾驶疲劳的主要因素，而身体不适、缺乏动力、困倦感则是驾驶疲劳的显著特征。

从以上结果可以得出，出租车驾驶员的生理节律和工作方式确实会在一定程度影响驾驶过程中的疲劳，并且与出租车司机实际工作情况大致吻合。然而由于被试群体的特殊性和较少的实测人数，虽然我们对70名出租车司机进行问卷和半结构化访谈，大致了解行业特点，但是只有12人完整地完成3组疲劳试验。导致数据无法详尽地研究出租车驾驶员的性别、驾龄、人格特质与生理节律情况和工作情况之间的关系。其次，出租车司机产生疲劳的第一现场是车辆，到实验地点接受试验，实验数据是否能够高效反应驾驶员生理状态还有待进一步研究。由于出租车驾驶员疲劳发生在出租车内，所以后期将开展针对出租车司机驾驶过程中疲劳的实证研究。尽管这项研究存在一些不足，但是作为对出租车驾驶员疲劳与驾驶安全的初步研究，仍然具有积极意义。笔者希望本研究的过程和结果能有助于提高全社会对出租车司机工作疲劳的影响因素的认识，能够为相关领域的理论和实证研究提供借鉴。

4 结论

(1)综合来看，8:00是司机疲劳程度的最低点，8:00之前疲劳程度短暂降低，8:00之后，疲劳程度迅速增加。13:00是反应出租车司机疲劳特征的关键点。在13:00之前，处于休息状态的出租车司机困倦程度反而较高，在13:00后，工作状态的出租车司机的困倦程度迅速增加，并超过休息状态的司机。在休息状态下，司机全天的身体不适和倦怠稳定在较低水平。

(2)7:00～13:00，生理节律是导致驾驶疲劳的主要因素，困倦感是该时段疲劳的显著特征，而工作方式对疲劳的影响比较小，在一定程度上可以缓解困倦特征。因此出租车司机应尽量避免因生理节律造成的在驾驶过程中出现的困倦感。

(3)13:00～20:00，工作方式和生理节律共同导致驾驶疲劳，困倦、身体不适以及倦怠是该时段疲劳的显著特征。长时间单调的工作方式不仅会导致明显的身体不适和倦怠，还会加剧疲劳困倦感，因此出租车司机要适当调整工作方式以减轻对驾驶疲劳的影响。