基于安全人机工程学的驾驶疲劳因素及其产生机理分析

在当今各种重大伤亡事故中,交通事故所占比例最大.其中驾驶疲劳已经成为引发交通事故的主要原因,但驾驶疲劳的产生受交通标志、环境、驾驶员自身素质等诸多因素交互作用,成因复杂,表现特征呈现出多维度、多侧面.基于安全人机工程学的原理分析了驾驶疲劳的各种影响因素及其相互关系,归纳出其形成过程分为感知、判断决策和动作3个阶段,提出疲劳驾驶的行为模式,并探讨其内在机理,这对于预防驾驶疲劳,保障车辆安全畅行具有十分重要的理论及现实意义.     

基于生理信号的驾驶疲劳综合评价方法试验研究

采用驾驶模拟舱对30名被试进行动态驾驶模拟试验,分析心电信号和脑电信号随驾驶时间的变化规律,验证心电信号和脑电信号作为驾驶疲劳评价指标的有效性.采用皮尔逊相关系数计算发现心电信号与脑电信号相关关系显著,并通过主成分分析法,建立脑电信号与心电信号之间的关系,确定驾驶疲劳评价的综合指标,可以排除干扰因素,减小数据的波动性,提高驾驶疲劳评价的准确性.     

TRIZ理论在人机工效学实验设计中的应用

针对现代生产制造系统中作业人员的视觉疲劳研究,设计了基于人机工效学的检测实验.模拟了手工作业工站的生产环境,对温湿度、噪声响度、光照度等进行了限定.检测过程中利用传感器进行心率监控,保证了模拟作业的劳动强度在中度以下.分析实验设计中的技术冲突,应用发明问题解决理论(TRIZ),选定适用的发明原理.根据原理对实验步骤进行了优化和改进,测定分析闪烁临界频率、视觉反应时、简单运动时和作业时间之间的关系,区分了同时产生的视觉疲劳与其他局部疲劳分别对工作效率的影响程度.     

基于人机工程学汽车驾驶模拟器座椅的设计

在对多种驾驶座椅布置方法分析的基础上,提出了基于人机工程学对汽车驾驶模拟器驾驶座椅布置的方法要求,提出H点高度、方向盘、座椅靠背角,视野之间的约束关系,应用计算机辅助设计方法,得到H点取值范围,选择合适的位置进行汽车驾驶模拟器驾驶座椅布置设计。     

基于人机工程学的人体疲劳多表征分析

为了探究人机工程学中人体疲劳现象的本质,对人体疲劳的多表现特征进行定性分析,找出视觉疲劳、听觉疲劳、肌疲劳和心理疲劳现象产生的原因及特点,再对人体疲劳关于动作稳定性、神经反应机能和人体健康的影响作定量的分析研究.在此基础上,提出在产品的人机工程设计中减轻或避免人体疲劳产生的方法.     

VDT作业疲劳的模糊综合评价方法

为了评价VDT (visual display terminal)作业引发的疲劳,根据多级模糊综合评价的要求和VDT作业引发疲劳感的特点,从视觉疲劳、局部骨骼肌疲劳和精神疲劳3个方面设计了评价指标体系,建立了VDT作业疲劳的二级模糊综合评价模型.实证研究表明该模型能够对VDT作业者的疲劳程度做出正确的评价.模型中有关构造评判矩阵的信息可通过问卷调查的方式获得,效率高,成本低,且具有良好的可靠性.此模型便于现场应用,为企事业单位在VDT作业管理中全面、客观、准确地评价作业者的疲劳程度提供了新方法.     

驾驶疲劳声音对策有效性的驾驶模拟

采用驾驶模拟实验,验证了声音刺激作为驾驶疲劳对策的有效性。通过声强、声频、持续时间和持续间隔4个因素合成不同类型的声音刺激源。选择容易出现驾驶疲劳的单调性场景和中午时分进行实验,采用眼动和驾驶员的面部特征作为驾驶疲劳的评价标准,当疲劳现象出现后启动声音刺激,分析不同类型的声音刺激前、后的脑电、心电、眼动等生理指标和驾驶操作水平的变化规律。结果表明:驾驶员在疲劳状态下,对单一声音刺激存在警觉反应,但刺激的效果不能持久,在声音刺激之后仅仅能够维持几分钟。同时发现声音类型对刺激的效果有显著影响。因此,需要进一步分析声音的各个因素对驾驶疲劳指标的影响程度,构建持续警觉的组合声音作为有效的驾驶疲劳对策。     

基于IAHP的生产系统作业疲劳模糊综合评价

针对传统作业疲劳评价方法存在的不足,构建了生产系统作业疲劳综合评价指标体系,使用区间层次分析法对各个指标赋予权重,建立作业疲劳模糊综合评价模型,通过算例分析验证了该方法能够有效反映作业的疲劳等级,从而在引发疲劳的影响因素中探寻改善生产系统作业疲劳的策略。     

基于轻量化网络的疲劳驾驶检测

针对疲劳驾驶检测要求精度高、实时性、鲁棒性等特点,提出一种基于轻量化网络的疲劳驾驶检测模型.采用Faceboxes进行人脸定位,通过PFLD(praclical facial landmark detector)检测人脸关键点以获取眼部、嘴部区域图像和头部姿态;然后,基于Xception的模块化思想,设计眼、嘴状态分类网络,准确率分别达到99.61%、97.58%;最后,分别计算基于时间序列的眼部、嘴部及头部疲劳表征参数,采用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）进行疲劳判定.经实验表明：疲劳检测准确率达到98.3%,速率为47 fp/s,模型大小为7.1 Mb.在保留整个模型轻量化的同时,兼顾准确率和实时性,可应用在嵌入式系统或低算力设备中.     

基于心电和脑电的驾驶疲劳检测研究

驾驶疲劳是引发交通事故的重要原因。驾驶疲劳检测不仅具有重要的理论研究价值,同时也将产生重大的社会、经济效益。该文通过心电信号计算驾驶过程中的不同阶段的心率和脑电信号,经过功率谱估计后,计算得到功率谱频段比值,作为疲劳检测的指标。模拟驾驶实验中,对驾驶前后两个阶段的19位被试者的生理指标作统计显著性检验,实验结果表明,该文提出的心电和脑电指标可以有效地对驾驶的疲劳和清醒状态进行检测。     

基于嘴唇色度Fisher分类的驾驶疲劳视觉检测

为提高驾驶疲劳检测的准确率和可靠性,利用唇色和肤色的色度分布差异,挑选3个典型颜色特征构建Fisher分类器用于提取唇色区域.采用区域连通算法对二值唇色区域进行滤波处理,运用改进积分投影算法确定嘴唇边界,根据嘴巴开合度及打呵欠频率判断驾驶员是否疲劳.实验结果表明:基于3个颜色特征构建的Fisher分类器在唇色提取效果上明显优于单一颜色特征的提取效果;改进的积分投影算法能提高嘴唇边界定位的精度和速度;基于打呵欠频率的驾驶疲劳检测方法具有更优的检测准确率和可靠性.融合多个典型颜色特征可改善唇色提取的鲁棒性和可靠性,有助于驾驶疲劳检测效果的提高.     

基于元认知和模糊综合评判的倒闸操作培训系统

针对现有倒闸操作培训系统对模拟人的思维、问题求解考虑较少的问题,从分析运行人员的思维过程入手,在结合上安电厂开发的培训系统中,把操作规程和操作任务表示成知识点,利用模糊集理论评判监督运行人员对知识点的掌握情况。根据倒闸操作培训的特点,设计培训策略,并利用策略选择算法实现对培训策略的自动选择,模拟人在认知过程中的元认知的功能,对培训人员培训过程进行监督和策略指导。逐步提高运行人员对倒闸操作规程的掌握和运用水平,完善专业知识、优化操作策略。实际应用情况表明,该系统可以满足运行人员自我培训以及技能考核的需要。     

基于BP神经网络的驾驶精神疲劳识别方法

为了对驾驶精神疲劳予以有效识别,基于行为绩效结合心电信号指标构建了一种驾驶精神疲劳识别方法．以驾驶行为绩效为客观测评指标,给出了驾驶精神疲劳状态的分级划分方法．在此基础上,以心率变异性的6项指标作为疲劳识别特征因子,采用BP神经网络模型,建立了驾驶精神疲劳状态分类器．最后结合实例,依据驾驶行为绩效,将疲劳状态划分为2级,采用10名驾驶员连续4 h的驾驶行为绩效(反应时)、心电数据,对模型、方法予以测算．结果表明,10名驾驶员平均正确识别率在71％～80％之间,且其平均正确识别率为73％．BP神经网络模型与心率变异性指标相结合可有效的识别疲劳．     

汽车驾驶人机系统评价模型及优化方法研究

将汽车安全行驶概率作为系统的评价目标,寻求与该评价目标相关的驾驶员、汽车、环境3方面因素,使用二元对比方法对各个方面因素进行排序,选出重要因素,建立评价目标与重要因素之间的函数关系.根据驾驶员、汽车、环境3方面因素之间的关系,针对不同情况对系统进行建模.建立评价目标树,并使用头脑风暴法、模糊统计法等辅助方法提高建模优化效率.该评价模型建立及优化方法可应用于各种人机系统评价,特别是人作为控制者的人机系统.这种方法对我国工业的发展,对工业设计中复杂人机系统的评价与优化具有重要意义.     

心率变异性与驾驶疲劳相关性研究

为获取与驾驶疲劳程度相关性较高的、可以量化的、客观的心电指标,对10名成年男性司机在驾驶仿真平台上进行心率变异性(HRV)检测与眼动跟踪同步实验研究.对HRV信号指标与评估疲劳的客观指标——PER-CLOSp80值进行相关性分析.结果表明,在HRV信号的线性指标中,表征交感-副交感神经张力平衡状态的频谱低频与高频部分比值与PERCLOSp80值的相关程度最大,皮尔逊相关系数达到0.728,可以作为实时监测驾驶疲劳的量化心电指标.为进一步解释HRV信号的混沌特性,采用非线性动力学方法进行R-R间期C0复杂度计算,该非线性指标与疲劳累积过程相关,可以用来衡量驾驶员在遇到应急危险状况下的控制能力.     

高速公路隧道运营管理模糊综合评价

通过对高速公路隧道运营管理的分析，从设备状况、管理体制和运营效果3个方面选取了23项对高速公路隧道运营管理影响较大的因素作为评价指标，建立了高速公路隧道运营管理评价指标体系，运用层次分析法和模糊数学理论确定评价的层次模型和指标权重以及高速公路隧道运营管理模糊综合评价模型，提出一套科学的用于高速公路隧道运营管理二级模瑚综合评价的方法，并采用此方法对黄鹤山隧道运营管理的实例计算分析，结果表明，该方法具有较好的适应性，能客观地反映高速公路隧道运营管理状况．     

基于路面使用性能评价的车辙指标研究

文章基于现有沥青路面使用性能评价规范和标准,运用简化的车辙积水模型,围绕高速公路沥青路面车辙深度主观评价标准,针对现有车辙评价模型的不足,通过采用Sigmoid函数,主要探索了车辙深度指数RDI评价模型。结果表明:结合求解的车辙内不致积水的临界车辙深度,将路面车辙深度等级划分为更精细的"轻、中、重"三个等级更加合理;优化的沥青路面车辙深度指数RDI评价模型弥补了现有车辙评价指标的不合理性;在保留现有车辙深度指数评价模型的同时,通过分析路面车辙槽的几何特征增加了车辙的其他指标,初步构建了车辙综合评价模型,对全面评价车辙的危害性及进行路面车辙的养护管理更具有实际意义。     

高性能混凝土腐蚀疲劳评价指标研究

混凝土腐蚀疲劳破坏是交变应力与腐蚀介质耦合作用的结果，对其研究目前国内外还仅出于理论探索阶段．本文利用自行设计的腐蚀疲劳加载试验装置，研究了高性能混凝土在三分点疲劳加荷及Na2SO4腐蚀溶液同时作用下的强度衰减规律，提出了评价高性能混凝土抗腐蚀疲劳破坏能力的腐蚀疲劳因子及腐蚀介质因子两项指标．结果表明，受腐蚀疲劳高性能混凝土的强度衰减幅度远超过浸泡腐蚀试件，水胶比、矿物掺合料对抗腐蚀疲劳有显著的影响．     

高速公路汽车辅助驾驶安全换道模型

为解决高速公路行车危险状态下驾驶员有意识换道过程中发生的车辆碰撞等交通事故问题,在前期研究车道偏离预警的基础上.针对确立的典型换道场景,建立了更加符合实际的基于换道过程中车辆加速行为的安全换道模型,并借助Matlab软件开发的仿真程序对建立的模型进行了仿真分析。结果表明,本文建立的模型具有较好的实用性,可为进一步建立车辆安全换道辅助系统奠定基础。