基于眼动特征及ECG的轨道交通驾驶员疲劳分析与识别

目的分析城市轨道交通驾驶员眼动特征及心电信号(ECG)的变化趋势,探究适宜的疲劳等级划分方法,构建有效的疲劳识别模型。方法招募6名志愿者进行城市轨道交通列车驾驶模拟实验,全程佩戴EQ02+型ECG数据采集套件和Dikablis眼镜式眼动仪,分析被试瞳孔面积变化,采用聚类分析法划分疲劳等级,分析被试SDNN、RMSSD、HF、HFnorm、LF/HF五项心电指标的变化,采用心电信号指标构建支持向量机(SVM)疲劳识别模型。结果 (1)被试瞳孔面积总体呈现波动下降的趋势,且与聚类分析法划分的疲劳等级具有一致性。(2)心电指标随实验时间变化明显,反映了交感神经和迷走神经的调节功能,可用于被试疲劳状态分析与识别。(3)对比三种不同核函数下模型的训练结果,高斯核函数识别效果最好,识别率达87.5%。结论眼动特征疲劳等级划分与心电指标SVM疲劳识别模型构建的结合,可为城市轨道交通驾驶员疲劳监测与预测的进一步研究提供依据。     

基于PPG的地铁司机驾驶疲劳识别研究

目的 本文旨在验证利用光电容积描记术PPG信号代替心电图ECG信号对地铁司机进行疲劳识别的有效性。方法 通过设备获取司机PPG信号,并进行心率变异性分析,提取时域、频域及非线性领域等驾驶疲劳相关特征,将瞳孔面积作为疲劳分类的标准,并采用均值漂移聚类划分疲劳等级,最后代入支持向量机SVM模型进行训练。结果 地铁司机在驾驶状态下的PPG信号与ECG信号也具有高度一致性;同时疲劳识别的准确率达到85%～90%。结论 可以利用PPG信号构建驾驶疲劳实时监测系统,实现地铁司机疲劳状态的实时监测与警示。     

列车运行噪声暴露下的驾驶疲劳实验研究

目的 为了探究在城市轨道交通列车运行过程产生的噪声对驾驶员驾驶疲劳的影响,进一步为轨道交通管理人员制定预防和减缓驾驶疲劳策略提供理论依据。方法 本研究通过设计50/60/70/80 dB噪声值下的模拟驾驶实验,采集被试人员的脑电信号数据并对其功率谱密度和样本熵指标进行分析。结果 (1)随着噪声值的增大,θ波和α波的功率谱密度整体呈增大趋势,β波的功率谱密度整体呈现减小趋势;(2)与50 dB噪声环境相比,80 dB高噪声环境下的脑电的样本熵平均值下降最大,其带来的疲劳增长最为显著。结论驾驶疲劳程度与环境噪声值成显著正相关,且80 dB高噪声环境显著增加了驾驶员进入疲劳驾驶状态的风险,而在脑电活动方面,θ波的变化可以更好地表征噪声导致的疲劳效应。     

驾驶疲劳的心电和肌电信号分析

目的探讨疲劳情境下驾驶员心电信号和肌电信号的有效特征。方法被试为12名年轻驾驶员,标准刺激为96张不同驾驶情景图片,要求被试连续2.5 h对图片进行按键反应。结果随着疲劳程度的增强,心率变异性呈整体上升趋势,平均功率频率呈下降趋势。结论心率、表面肌电值可以作为测量驾驶员疲劳程度的有效指标,人体的疲劳程度可能不是连续的增加,而是疲劳和清醒交替不断出现。     

地铁车站行车人员作业前后心理疲劳及认知能力变化研究

目的 探究城市轨道交通车站行车人员作业前后心理疲劳及认知能力变化.方法 分别使用MAX PULSE及维也纳测试系统对一名受试者进行为期八天的日常生产作业下心理疲劳及认知能力测量.结果 日常生产工作后,被试的综合压力升高,抗压能力下降,LF/HF值与交感/副交感值均增加.持续性注意力中正确反应平均时间和错误反应平均时间普...     

基于表面肌电和心电的手工搬运作业疲劳分析

目的探索手工搬运作业过程中机体的疲劳规律以及作业时间、负荷对机体疲劳的影响。方法以流水线端上料、下料作业为背景,选择32名健康被试进行2.5小时手工搬运作业,使用BIOPAC MP150生理记录仪和Borg's RPE量表记录被试的表面肌电、心电和主观疲劳数据。结果随作业时间延长与负荷增加,表面肌电的时域指标i EMG与频域指标MF分别呈现上升与下降趋势,竖脊肌与斜方肌出现疲劳症状,后者更为严重。心率在搬运作业前期呈现上升趋势,随后趋于平稳;心率变异性呈整体上升趋势,并受到作业负荷的正向影响。主观疲劳随作业时间延长呈上升趋势,与作业负荷具有一定的线性关系。结论选取的三种测量方法对手工搬运作业疲劳的评价基本一致,能够有效表征机体疲劳状态随作业时间、负荷的变化规律。作业时间、负荷对手工搬运作业者的疲劳状态具有显著的正向影响,应考虑制定合理的搬运作业限值和休息制度。     

联合收获机驾驶员不同作业环节工作负荷对比研究

目的 为量化区分联合收获机驾驶员在直行和转向阶段的工作负荷,探究了联合收获机驾驶员在直行和转向阶段心电信号特征参数的差异性。方法 通过采集收获驾驶实验中10名联合收获机驾驶员的130 min心电信号,对比分析了驾驶初、中、后期直行和转向阶段的心率增长率、RMSSD、LF、HF、LF/HF和样本熵等指标的均值差异,应用两配对样本t检验的方法分析了驾驶初期直行和转向阶段各指标值的显著性差异。结果 联合收获机驾驶员转向阶段的心率增长率和LF/HF均值在驾驶初、中、后三个时期均比直行阶段的大,而转向阶段的RMSSD、LF和样本熵均值在三个时期均比直行阶段的小;驾驶初期直行阶段与转向时段的心率增长率、RMSSD、LF和LF/HF值存在显著性差异(显著性水平P<0.05)。结论 联合收获机驾驶员在转向阶段比直行阶段的工作负荷大,劳动强度高。     

心率变异性度量脑力负荷的有效性

考察了HRV度量脑力负荷的有效性,72名年轻男性参加了实验.使用四项脑力任务:短时记忆、简单计算、逻辑推理和空间处理来产生脑力负荷,每项任务包含低、中、高三档难度,持续时间5min.记录并分析了被试在每个实验阶段如下HRV指标:窦性心搏NN间期标准差(SDNN)、相邻NN间期差值的均方根(rMSSD)、低频功率(LF,0.04Hz～0.15Hz)、高频功率(HF,0.15H～0.4Hz)和低高频功率之比(LF/HF).结果表明:SDNN、rMSSD和HF有效性较差;LF和LF/HF的有效性较好.     

驾驶疲劳对视觉非随意注意影响的ERP研究

目的：探讨驾驶疲劳对于视觉非随意注意的影响。方法：采用组间对照,对照组为12名充分休息的出租车司机,实验组为15名连续驾驶10h的司机。采用视觉Oddball范式,标准刺激：正立三角形,70％;靶刺激：倒立三角形,15％;新异刺激：乱线条,15％。共2个block,每个block有300个刺激,刺激间隔（SOA）900—1000ms,刺激呈现时间50ms。要求被试对靶刺激进行按键反应。结果：疲劳引起新异刺激额区P170幅值显著降低,枕区N1幅值显著降低;新异刺激产生明显的额中央区分布的N2和P3a,P3a无明显的疲劳效应,疲劳组N2幅值的显著降低。结论：驾驶疲劳引起对视觉新异刺激的早期认知障碍,并且视觉非随意注意能力下降。     

城市轨道交通车内噪声特性及贡献率分析

以某城市轨道交通B型车为研究对象,通过现场实测分析不同速度条件下司机室内和客室内噪声时域变化规律和频谱特性。基于统计能量分析理论建立B型车车内噪声预测模型,通过实测结果对比验证模型的准确性,最后研究车体结构及轮轨噪声源对车内总声压级的贡献率。结果表明：所建立的车内噪声预测模型可以较为准确地预测城市轨道交通车内噪声,且计算效率高。列车速度从75 km/h增大到115 km/h,司机室内噪声增大3.9 dB(A)～5.2 dB(A),客室声压级增大3.6 dB(A)～5.2 dB(A);列车车速每增大10 km/h,司机室内声压级增大约1.36 dB(A),客室内声压级增大约0.9 dB(A)～1.0 dB(A);车内转向架上方测点声压级大于车厢中部噪声,差值为0.3 dB(A)～1.7 dB(A)。车内噪声源主要来自于轮轨噪声和车体底板声辐射,车体侧墙、车门和车窗对车内声压级的贡献整体较小。     

APM(旅客自动捷运系统)导向轨及道岔施工技术标准研究

本文介绍APM(旅客自动捷运系统)导向轨及道岔施工技术。APM系统(也称做旅客自动捷运系统、胶轮路轨)由电动胶轮车辆组成,是一种无人自动驾驶、立体交叉的大众运输系统。该系统与传统轨道交通轮轨方式完全不同,线路、道岔完全不同。导向轨、道岔安装均为全新的施工技术,我们对此进行了研究,为类似城市轨道交通APM系统工程提供参考。     

瑞典职业疲劳量表在中国驾驶人群体中的修订

目的 引进Ahsberg等编制的瑞典职业疲劳量表(Swedish Occupational Fatigue Inventory-25,SOFI-C),在中国驾驶员群体中进行中文版修订和信效度检验。方法 招募持有机动车驾驶证的大学生和职业客车司机作为被试，完成1 h驾驶任务，并在驾驶前后填写SOFI-C量表(除驾驶模式外，无其他不同),随机选取部分(n=27)大学生佩戴脑电仪进行实验，得到有效问卷数据233份，有效脑电数据18份。结果 (1)修订后量表各维度拟合指数良好，χ²/df=3.001,RMSEA=0.093,CFI=0.941、NFI=0.915和TLI=0.921.(2)修订后量表总的内部一致性系数为0.966,分半信度为0.931,各维度的内部一致性系数和分半信度在0.798-0.955之间。(3)修订后量表内容效度在0.563-0.899之间，结构效度在0.873-0.940之间。(4)瞌睡、体力耗尽和身体不适三个因子对应的AVE值均>0.5,且CR值全部高于0.7。(5)量表得分与四、五阶段的脑电指标α波均呈显著正相关；量表前测分数可预测驾驶...     

接管请求越紧迫越好?还需要提供情境信息

目的 在L3级别自动驾驶中研究语音接管警告的紧迫性和信息详细程度对司机接管反应的影响。方法 采用2(紧迫的接管请求,不紧迫的接管请求)×2(接管请求内容详细,接管请求内容简单)被试内设计,被试数量32名,收集了驾驶员听到不同类型接管请求警告后的接管表现数据以及驾驶员对接管警告的主观评价,对数据进行广义线性混合模型分析。结果 接管请求的紧迫性对驾驶员的接管反应时间影响显著(F₍(1,123))=6.155,P<0.05),即紧迫的接管请求能引起被试更快的响应接管警告;接管请求的详细程度对最大横向加速度有显著影响(F₍(1,123))=4.151,P<0.05),即详细的接管请求能让被试更好的接管车辆,且主观评价结果表明被试认为详细的接管请求更有用。结论 研究结果表明,详细的接管警告可以帮助司机更好的控制车辆,在前置时间短的接管情景中,使用详细且紧急的接管请求可以使司机快速做出接管反应,且不会损害司机对于车辆的横向控制。     

线段横向平行错觉的眼动研究

目的通过分析被试对横向平行线段的知觉,研究横向平行错觉的行为表现和眼动模式。方法本研究分为2个实验,实验一向25名被试呈现横向平行线段,要求选出较长的线段。实验二在实验一的基础上采用眼动技术,分析25名被试知觉横向平行线段时的注视次数和注视时间。结果 (1)被试在平行线段长度相等时,判断上方更长的反应率为62.8%,显著高于理论反应率50%;(2)被试对上方线段的注视次数和注视时间均显著大于下方线段。结论 (1)横向平行错觉是一种新的错觉,表现为等长的横向平行线段知觉为上方线段更长;(2)横向平行错觉的眼动模式表现为被试将的注视点集中到上方线段,因此认为上方线段更长。     

作业休息制度和搜索区域移动速度对搜索绩效和视觉疲劳的影响

目的本研究旨在探究不同的作业休息制度和搜索区域移动速度对动态视觉搜索任务的搜索绩效和视觉疲劳的影响。方法采用作业休息制度(3)×搜索区域移动速度(2)二因子组内设计的人因实验进行研究。被试(N=15)在不同的作业休息制度和移动速度条件下完成视觉搜索任务。测量指标包括单次任务反应时间、各个时间节点被试的闪光融合频率和主观疲劳感受评分。结果移动速度对搜索绩效和视觉疲劳主观感受有显著影响,闪光融合频率随移动速度的增加有降低的趋势。结论高移速的搜索任务比低移速的搜索任务带来的视觉疲劳程度更高,绩效更差。作业休息制度对搜索绩效、视觉疲劳主观感受有显著影响。研究结果对动态视觉搜索作业的劳动作业休息制度设计具有指导意义。     

基于心理生理测量方法的座椅舒适性评价研究

目的探究在座椅舒适性评价中,皮电反射(Electrodermal Activity,EDA)、心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)以及瞳孔直径等数据是否与用户主观舒适性存在显著关联关系。方法通过设计实验,自变量为两种不同的座椅,因变量为EDA、HRV、瞳孔直径以及用户对于座椅舒适性的主观评价,使用SPSS统计分析软件对实验数据做独立样本t检测等,分析其相关性。结果就坐于两种不同座椅的被试瞳孔直径变化存在差异性显著(方差齐,t_(0.05)(27)=–2.718,p0.05),其皮电反射EDA与心率变异HRV的检测结果为差异性不显著。结论在基于心理生理测量方法的座椅舒适性评价研究中,瞳孔指标相对敏感,且与主观评价相关性强,一定条件下可以使用瞳孔数据协同优化座椅舒适度评价;暂无充分证据支持皮电反射和心率变异性与座椅舒适性存在显著关联。此外,应用眼动追踪等心理生理测量方法,可以在一定程度上反向指导座椅的改良与设计。     

自动驾驶车辆与行人交互:基于手势的意图传达行为实验研究

目的 探讨使用手势传达自动驾驶系统意图对行人的行为和态度影响。方法 招募30名被试作为行人参与自动驾驶系统的交互,采用了2×3被试内设计(手势类型(让道vs.占道)和手臂类型(人手vs.快速挥动的机械手vs.慢速挥动的机械手)进行视频实验室实验观察行人客观行为反应和主观态度变化。结果 无论是让道还是占道,慢速挥动的机械手都带来较长的反应时和较低的反应正确率,且比人手和快速挥动的机械手有更低可理解度和舒适度。人手和快速挥动的机械手能带来相似程度的可理解性和舒适性,但两者在行为指标上各有优势,即人手条件下行人的反应快于快速挥动的机械手,而快速挥动的机械手比人手能带来更高的行人反应正确率。结论 在非紧急的交通环境下,通过快速挥动的机械手来传递手势可能是自动驾驶车辆和行人进行交互的有效方式,制造商和车辆设计者可以参照设计。     

基于多源信息探查中小尺度土地利用变化:内蒙古乌审旗案例研究

以Landsat 8 OLI/TM5数据、DEM数据、ISODATA分类结果等构建多源数据集,采用CART决策树方法提取乌审旗2005年、2010年和2015年三期土地利用数据。基于"3S"技术,利用此三期土地利用数据对研究区2005年~2015年土地利用变化特征进行时空变化分析。结果表明:(1)CART决策树分类图的精度分别为86.5%、88%、91.5%,较监督分类精度有所提高,可用于本次土地利用变化研究分析;(2)乌审旗主要的土地利用类型为草地、未利用地和林地;2005年~2015年水域、林地和建设用地的面积均持续上升;耕地与未利用地均先以较快的速度增加后以较快的速度减少,整体为增加趋势;草地面积则先以较快的速度降低,后以较慢的速度增长;(3)未利用地及草地的转化比例占研究区所有土地利用类型转化比例的80.38%,说明未利用地和草地是乌审旗境内极为重要的土地利用现象;(4)2005年~2010年土地利用综合程度减小,而2010年~2015年土地利用综合程度呈现上升趋势。总体来看,2005年~2015年土地利用程度综合指数整体有所增大,说明乌审旗的土地利用正处于发展时期。     

基于足底压力和表面肌电测量技术的制造企业工作鞋鞋垫评价研究

目的探索制造企业工作鞋鞋垫舒适性的评价方法,挑选出符合人体足部生物力学和舒适性要求的鞋垫。方法以某制造企业拟采用的三种典型的工作鞋垫为研究对象,选择10名被试进行站姿装配作业,通过足底压力测试系统、表面肌电测试技术、主观调查等三种方法,测试作业人员使用不同鞋垫时的足底压力和表面肌电等指标水平。其中,足底压力测试系统主要测量了作业者足部与工作鞋鞋垫的接触面积、峰值压强、压强-时间积分三个指标,用来评估足底压力;表面肌电技术测量了人体肌电信号,采用中值频率(MF)、平均功率频率(MPF)指标来评估作业者的肌肉疲劳状况,同时结合主观评价量表,综合评价鞋垫的舒适性。结果有无鞋垫对作业者疲劳状况的影响很大;工作鞋鞋垫能够很好地平衡足底压力,尤其是足弓部的优良设计,能够增加中足的接触面积,分散前掌和脚跟的足底压力。鞋垫的舒适性受到鞋垫材料、硬度、厚度和构造的影响。数据分析结果显示,1号鞋垫在各个指标都具有明显的优势,使其相较于其他鞋垫能够更好地满足人体的舒适性体验,更不易感到疲劳;结论选用的各测量指标的评价基本一致,能够有效的区分三种不同鞋垫的舒适性。经过多方面评价,鞋垫舒适性排名为:1号鞋垫2号鞋垫3号鞋垫。     

基于EMG的手持式推杆清洁电器用户肌肉疲劳评价研究

目的 从人因工程的理论角度出发,利用表面肌电信号(Electromyography, EMG)对用户长时间使用手持式推杆清洁电器所诱发的肌肉疲劳进行检测和评价,从而形成一种可广泛应用于清洁电器人机交互界面舒适性评估的通用量化方法。方法 选取5台不同界面设计的手持式推杆吸尘器样机,采用5×5×5被试内设计采集不同样机模拟清洁任务下用户4组肌电特征参数：积分肌电(Integral Electromyography, IEMG)、均方根振幅(Root Mean Square, RMS)、平均功率频率(Mean Power Frequency, MPF)以及中值频率(Middle Frequency, MF)。通过双因素重复测量方差分析法(Two-way repeated-measures ANOVA)分析各肌电参数随时间和样机两个因素的变化特性。结果 (1)肱二头肌上的肌电活动对疲劳最为敏感,证实IEMG、RMS、MPF、MF可以作为手持式推杆清洁电器任务过程中肌肉疲劳评价的有效指标;(2)5台样机的交互舒适性体验水平依次为：样机2>样机3>样机1>样机4>样机5。结...