高原区驾驶员特性对交通安全设施的影响分析

2014-04-21姬生强艾力斯木吐拉

交通科技与经济 2014年5期

姬生强，艾力·斯木吐拉

（新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐830052）

道路交通安全设施配置是公路建设的重要组成部分，在保障道路行车安全、降低道路交通事故率方面起着重要作用。高原道路环境具有的特殊性，会对人的生理、心理特性造成一定的影响，再加上高原公路安全设施的配置不十分完善，而且损坏后有时得不到及时修补，这些都对驾驶员的心理产生影响，会反应到驾驶行为上，进而影响到行车安全。因此，研究道路安全设施与驾驶员的生理、心理特性间的潜在关系具有重要意义。

1 道路安全设施概述

安全设施作为道路基础设施的一部分对于安全行车起着至关重要的作用，不仅有利于保障交通秩序的正常，还能提供给驾驶员各种交通信息。道路安全设施主要包括道路标志、标线、护栏、视线诱导标、防护网、隔离栅、道路照明及服务区等。道路交通安全设施的设置按照道路等级与沿线的地形地貌及公路几何设计参数（平曲线半径、纵坡、路基宽度等）设定，我国交通部于2006年颁布了推荐性行业标准《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81－2006）和《公路交通安全设施设计细则》（JTG／TD81－2006），对交通标志、标线、视线诱导标、护栏防撞等级、路面标记尺寸与重复设置次数等安全设施的设计标准做出了规定，为我国在交通安全设施设置方面走向标准化、规范化奠定了基础。

由于现行的标准主要是针对高速公路制定，对于地形复杂、环境相对恶劣的特殊地区，特别是对高原的山区公路来说，交通设施的设置并没有标准规范，在设施的配置上存在着一些缺陷。为发挥安全设施应有的作用，在参照国家现有行业标准的基础上，还应综合考虑当地的地形、地貌、海拔、道路线形、沿线景观环境、人文以及其他各种有可能对车辆和驾驶员造成影响的因素，对安全设施的配置进行优化，以保证安全设施作用发挥的最大化，尽可能的降低交通事故率，提高高原区的行车安全。

2 驾驶员特性介绍

2.1 驾驶员生理特性

车辆驾驶员不仅需要有健康的心理状态，更需要健康的身体、充沛的精力和体力，以及人体各器官功能的相互协调和配合，便于在行车过程中及时通过自身的感觉器官接收信息，并实行车辆控制，避免交通事故的发生。

2.1.1 驾驶员血压、脉搏特性

血压、脉搏是驾驶员生理特性的最直接表现，当驾驶员在环境恶劣、视距严重不足、线形复杂的道路上行车时，血压和脉搏的激烈变动，往往导致人的不安感、紧张感、焦躁感，使之精力不集中，注意力及判断力下降，容易造成交通事故。研究认为，驾驶员长时间的心理紧张与高血压的患病率有较大关系。良好的道路安全设施的配置对缓解由于血压、脉搏异常而引起的不良反应具有不可替代的作用，例如在转弯路段配置限速、警告标志及曲线反光镜等安全设施，虽然不能从根本上解决问题，但可以有效地辅助驾驶员认清道路交通环境，缓解由紧张、不安等心理因素而引起的血压、脉搏激烈变动，在很大程度上提高了行车安全。

2.1.2 视觉特性

视觉是人体最重要的感官功能，对驾驶员来说，90%以上的道路信息是通过视觉获得，因此，驾驶员的视觉特性是影响驾驶员操纵汽车的最主要因素。视觉特性包括视力、视野等功能，视力分为静视力和动视力两种，动视力在一般情况下比静视力效果低10%～30%，特殊情况时其效果会降低到30%～40%。因此，动视力对驾驶员获取道路交通信息有着不可忽视的作用。眼睛除所注视的目标外，还能看见一定空间范围内的物体，这个空间范围就是视野。通常情况下，人的双眼水平综合视野可达180°，但随着车速的增加，驾驶员的视野会逐渐减小。视觉特性的好坏直接影响到驾驶员获取道路信息的准确性，视觉特性与行车速度成反比，因此，在车速的影响下，道路标志牌的设置参数、颜色选择、反光效果等对行车安全具有潜在隐患。

2.1.3 生理反应特性

在行车过程中，驾驶员需要对各种与行车安全密切相关的信息迅速做出判断处理，其基本过程包括感知、判断、动作，称之为生理反应特性。反应特性主要包括反应时间和反应错误次数。驾驶员从感觉器官获得外界信息传入大脑，经大脑处理发出指令而产生动作，这一段时间就是反应时间，反应时间的长短及稳定性，取决于车速、驾驶员的心理和生理状态、情绪及肢体灵活性等。反应错误次数多、反应时间稳定性差的驾驶员更易出现交通事故。标志牌的前置距离、尺寸、颜色等与反应特性也有较大关系，特别是在行驶过程中，对道路信息做出正确判断并及时反应采取措施的驾驶员发生事故的概率更小。因此，交通标志配置的是否完善，对驾驶员的行车安全有很大影响。

2.1.4 驾驶疲劳特性

驾驶疲劳是驾驶员在行车过程中，眼睛和神经长时间持续保持紧张状态，最终造成中枢神经系统疲劳，使驾驶员的知觉能力下降、对事物认识不全、反应迟钝、判断失误，严重时会使驾驶员出现打瞌睡等现象。引起驾驶员疲劳的主要因素包括长时间的连续驾驶、道路弯道多且视距不足、道路沿线景色单调，缺乏振奋驾驶员精神的道路交通设施等。为保障道路行车安全、降低事故率，应加强道路服务设施（如服务站、强制休息处）及沿线道路景观的安全设施配置，对缓解驾驶员的疲劳驾驶具有重要作用。

2.2 驾驶员的心理特性

驾驶员健康的心理素质是行车安全的必要保障，研究表明，交通事故的发生和驾驶员的心理素质有着密切关系。驾驶员在行车过程中情绪、注意力分配的变化就是心理素质的表现，尤其是在行车过程中，这些不良的心理变化，将会导致严重的交通事故。驾驶员的心理变化具有随意性，因时因地而变，特别是在特殊道路环境下，变化会更加明显。时爱军认为:车内环境噪乱会引起驾驶员情绪不稳定；道路平坦会诱发驾驶员单调驾驶并形成道路催眠；车辆的多次连续转弯会使驾驶员产生厌烦情绪；车辆拥挤和堵车会使驾驶员产生急躁情绪；看到交通事故会产生恐慌心理等，这些都是心理变化的反应。心理变化还会使驾驶员出现呼吸急促、血压升高等一系列的生理问题。驾驶员在实际行车过程中遇到这些危险时，会在心理和生理的共同作用下表现出各种不良情感，在这种情感的支配下，常常会使驾驶员的动作敏捷性下降，操作失误频发，更容易发生交通事故。驾驶员的心理变化因人而异，根据其年龄、驾龄、社会经历的不同而不同。为防止驾驶员在行车过程中的心理不良变化，合理地配置安全设施对缓解驾驶员心理变化具有不可替代的作用。加强道路线形的自然诱导，保持路与地形、地貌的良好视距，良好的线性诱导设施，完整、清晰的交通标志牌等和谐的道路交通环境都可以为驾驶员提供一个安全、顺畅、便捷的驾驶环境，有效地降低驾驶员的心理反应程度，减少交通事故的发生。

3 高原地区公路交通事故中人的因素

为掌握高原地区交通安全现状及事故成因分布特征，课题组收集了我国青藏高原上的主要道路以及新疆叶城、塔什库尔干境内国道上发生的986起较为完整的事故记录资料。统计结果显示，由于驾驶员本身原因而发生的交通事故是高原交通事故发生的主要原因（见表1）。在高原行车过程中，由于受低氧及道路条件的影响，引起驾驶员的生理及心理变化，加上高原道路安全设施的配置不完善，导致人为因素的道路交通事故频繁发生。研究和掌握车辆驾驶员在高原行车过程中驾驶员所受到的影响以及由此引起的生理及心理特性的不同表现，合理配置道路安全设施已成为目前急需研究和解决的问题。

表1 高原地区公路交通事故成因

4 驾驶员特性在高原地区公路上的表现

由于国家自然科学基金项目“高原低氧区驾驶特性及行车安全研究”的研究需要，近两年项目组多次前往我国典型高原地区进行实地调研，同时在G314线分别选择了三个地点（平均海拔为3 700m）作为实验点，采用问卷调查和随机拦车检测的方式对驾驶员的特性（血压、心跳、视力特性、复杂反应特性、速度估计特性、处置判断特性）进行现场测试。对调查和测试数据的统计分析显示，驾驶员各项特性在高原地区的表现与一般的平原公路有较大区别。

4.1 高原地区驾驶员血压、脉搏特性分析

通过对检测数据的统计分析，高原地区公路驾驶员的收缩压均值一般为17.36kPa，舒张压均值为10.8kPa；脉搏平均跳动次数为83次／min，与平原区人体的血压、脉搏相比（见表2），高原区平均值明显偏高。调查结果与医学研究提出的随海拔高度的增加收缩压、舒张压升高，并且收缩压升高幅度大于舒张压的结果一致。通过对驾驶员调查问卷的统计分析，有31%的驾驶员认为在高原区自身血压升高，也验证了上述结论。血压、脉搏的升高，会给驾驶员带来头晕、身体不适、紧张等生理和心理影响，会直接反应到驾驶行为上，影响行车安全。

表2 平原区公路和高原地区公路驾驶员血压、脉搏情况

4.2 驾驶员适宜性在高原地区公路的表现

根据实地检测，高原低氧区驾驶员的静视力与动视力平均值为1.2和0.6，驾驶员动视力相对于静视力平均下降幅度为62.77%，下降幅度远大于平原公路驾驶员动视力下降幅度，表明在高原区公路驾驶员的动视力更容易受到环境影响。同平原公路（全国平均，不包括新疆）的静、动视力均值相比较（见表3），高原区驾驶员视力水平与全国平均水平相当，因此，视力水平较好。

高原医学方面的研究表明，随着海拔的增加，人体的心率增快，血氧饱和度、肺通气量、耗氧量降低，人体的反应时间会明显延长，手工操作的敏捷度下降。根据对驾驶员检测数据的统计分析，高原低氧区公路驾驶员的平均反应时间为0.843s，复杂反应错误次数平均为3.2次（见表3），均明显高于平原地区公路。表明高原地区驾驶员的反应认知行为能力降低，会对驾驶员在行车过程中及时处理突发事件产生影响，同时，安全设施配置的完善与否在很大程度上也影响着驾驶员的心理素质，严重影响驾驶人员及乘客的安全。

表3 不同公路驾驶员适宜性检测单项指标结果对比

速度估计特性是检测驾驶员对速度判断及性格焦躁性的重要指标。检测结果显示，高原公路驾驶员速度估计特性平均值为1.8s，明显大于平原公路，说明在高原环境下驾驶员容易对前方车辆的速度估计不准确，造成追尾、正碰事故。

处置判断主要用于检测驾驶员在行车过程中注意力分配及其转移的能力，其直接表现为对信息的选择及做出相应反应的过程。由表3可知，高原公路驾驶员处置判断错误次数的平均值为120次，明显高于平原公路的101次，可见，在相同的道路条件下，高原区驾驶员在行车过程中对道路信息处理的正确率比平原区要低。高原低氧环境造成驾驶员的注意力分散，而且避障能力大幅度下降，对道路信息不能做出正确的处理，如果没有完善、合理的安全设施作为弥补，将会给驾驶员的行车安全带来极大的威胁。

综上所述，高原地区公路驾驶员的生理和心理特性的表现不同于平原公路。认知能力降低、对速度判断失误、行驶过程中注意力不集中等现象是高原区驾驶员驾驶行为的错误表现，从而对驾驶员处理突发事件和获取道路信息产生影响。因此，为完善高原地区道路交通安全设施的配置，应综合考虑低氧环境下驾驶员生理和心理特性的特点，在国家标准的基础上做出相应调整，使其更加适应高原道路低氧环境的特点，保障道路行车安全。

4.3 高原地区驾驶员自我感受

驾驶员的生理和心理是相互影响的，心理影响是在生理影响的基础上表现出来的。通过对调查问卷的统计，76%的驾驶员认为高原公路比一般平原公路更容易疲劳，同时，驾驶员表现出不同程度的头痛、情绪急躁、头重脚轻、注意力不集中、乏力等现象，如图1所示。

图1 高原公路驾驶员生理自我感受

由图1可以看出，受高原低氧环境的影响，有25.93%的高原公路驾驶员出现注意力不集中现象，33.33%的驾驶员有头痛症状等。所有这些都会影响到驾驶员获取道路交通安全设施信息的准确度，给行车安全带来隐患。

高原公路驾驶员的心理感受如图2所示，在行车过程中，有29%的驾驶员有孤独感；91%的驾驶员会特别注意车辆仪表，担心出现事故；还有53%的驾驶员认为高原行车车速比实际车速慢。高原地区公路由于行驶里程长、景色单调、人烟稀少等独有的特点给驾驶员心理上带来开快车、孤独等负面影响，再加上道路沿线缺少一些振奋精神的安全设施标识，也给驾驶员的安全行车增加了潜在的威胁。

图2 高原公路驾驶员心理自我感受

综上所述，高原公路沿线自然地理条件特殊，道路线性复杂，弯多且急，交通流量少，低氧、低气压，视距严重不足，给驾驶员的心理及生理上造成不同程度的影响，因而，也会对道路安全设施提出特殊要求。

5 例证分析

以高原区公路G314线双车道三级沥青公路为例，设计车速为60km／h，最大禁止车速40km／h，判断时间t3取为3s，速度修正系数a3为0.66，变换车道距离L＊为120m，则前置距离与行动距离、判断距离、认读距离、视距之间的关系为

式中:a为减速度，取0.75m／s2；K为认读距离；h为汉字高度；a1为文字修正系数，取0.6；a2为汉字笔画修正系数，取0.85；d为驾驶员视高；m为消失距离；θ为标志与消失点的夹角，取7°；f取值为5.67。

由上述公式得出认读距离K＝82m，消失距离m＝48m，根据公式得到前置距离D≥145m，与国标规定的标准值相比较，计算结果比标准值大，说明由于高原公路的特殊环境因素对驾驶员的反应特性造成的影响，使驾驶员在行车过程中反应迟钝，不能及时、准确地处理随时变化的道路信息，因此，安全设施配置不能直接使用现有的公路标准，应进行适当的调整，以便更好地为道路使用者服务。