手持式手机对驾驶安全的影响研究

赵炜华，乔晓亮

(西安航空学院 车辆工程学院，西安 710077)

0 引言

截至2015年12月底，中国共有13亿移动通信服务用户。2016年6月底，中国私人汽车保有量已经超过2.85亿辆，汽车驾驶人数2.96亿[1]。中国每一个驾驶人至少拥有1部手机。随着移动互联网技术的发展，手机除传递语音和文字信息外，智能手机还可以实现计算的基本功能，成为工作和生活中不可或缺的部分。调查资料显示，每个驾驶人都有在驾驶中使用手机的经历。另外，大约10%左右驾驶人有驾驶中拨打手持式电话的经历，甚至有2%以上的驾驶人有驾驶中编辑和发送文字短信的经历[2]。

受驾驶人生理心理机能限制，在驾驶车辆时拨打手机会给驾驶安全带来很多不利影响，如驾驶时拨打手机会导致驾驶人的驾驶行为受到干扰，从而使驾驶人不能很好的控制车速；还会增加驾驶人的脑力负荷，引起驾驶人精神紧张，从而影响驾驶安全等等，这些影响大部分都是由于拨打手机时给驾驶人造成的分心引起的，驾驶人在拨打手机的过程中把一部分必须用于驾驶作业的注意力资源转移到了手机上，从而增加了事故发生的风险。虽然大部分的驾驶人认为在驾驶车辆的过程中拨打手机是很不安全的行为，但这并未能阻止此种行为的发生，甚至驾驶时使用手机的情况还越来越频繁。总体来说，驾驶人对行车过程中拨打手机对驾驶安全的危害还没有足够的认识。

1 文献回顾

驾驶过程中拨打手机会影响到行车安全，许多学者已经逐渐认识到其危害程度，尤其是近年来国外对驾驶中使用手机的行为影响开展了大量研究。2001年，Pellecchia等通过研究得到同样的结论，并且还表明驾驶时使用手机会导致驾驶人的协调能力和驾驶性能受损，使车辆严重偏离道路中心线[3]。2003年，William等发现驾驶人在驾驶车辆时使用手机会显著增加制动反应时间，导致制动强度降低[4]。2004年，Rakauskas等对不同难易水平的手机通话对行车安全的影响进行了研究，研究发现难易程度不同的手机通话会造成驾驶人工作负荷不同程度的改变[5]。2005年，Tornros和Bolling在模拟驾驶环境下分析了驾驶人在驾驶时使用手持式手机或免提手机拨号通话对驾驶安全的影响。研究表明，两种模式的手机都损坏了驾驶人外围检测的能力，增加了驾驶人的脑力负荷，并引起了车速的降低和车辆不同程度的偏离[6]。同年，Mcevoy 等对两种手机模式进行了更深入研究，发现驾驶时使用免提手机与使用手持手机相比具有相当的事故风险率[7]。此外，Törnros和Bolling对不同环境下的驾驶人使用手机驾驶的情形进行了模拟，旨在研究不同驾驶环境下手机对话对行车安全的影响[8]。2008年，Caird和Willness也对驾驶时使用手机对驾驶人反应时间的影响进行了研究，并都通过相关试验发现，驾驶时打手机会增加驾驶人对外界刺激的反应时间、降低车辆的行驶速度，为后期的相关立法提供了依据[9]。2011年，Hallett 和 Lamberta 等研究手机在驾驶人中使用的流行率与风险感知之间的关系，分析结果发现，随着驾驶时手机使用频率的增加，驾驶人的风险感知度降低[10]。同年，Backer和Sagberg研究使用手持式手机和免提式手机的事故风险率的变化情况，发现使用免提手机和手持手机的事故风险率均显著，使用手持手机相比免提手机更容易造成事故[11]。2012年，Hislop对英国商务旅行者驾驶时使用手机情况的调查中，发现其中有50%的驾驶者会连续使用手机，道路环境以及电话类型是他们考虑决定是否使用手机的因素[12]。

2010年，成龙、张玮通过对汽车驾驶过程中接打手机所产生的安全隐患的分析，研究出车辆驾驶中使用手机对安全影响的三类研究方法及其优缺点，并指出了今后此方面的研究方向[13]。2011年，同济大学吴佳华、刘畅等研究指出，使用手机对驾驶可靠度影响显著，干扰对话对驾驶可靠度影响更加显著[14]。2012年，刘畅、丁荣等人以驾驶模拟器为实验平台，分析使用手机对驾驶可靠度的影响[15]。2013年，浙江理工大学李宏汀等结合近10年来相关研究，综述了与驾驶安全密切相关的驾驶分心问题，提出了驾驶人使用手机分心影响的理论机制，如信息加工理论和计划行为理论(TPB)[16]。吉林大学交通学院李平凡等研究表明，驾驶中拨打手机使得驾驶人脑力负荷大幅增加，进而对驾驶行为产生了诸多负面影响，给交通安全带来了隐患[17]。

综合国内外研究情况，国外学者关于手机使用对驾驶安全影响的研究起步较早，也比较全面。分析国外相关文献发现，他们大多是基于模拟器，从驾驶人驾驶行为变化、事故风险率、驾驶人使用手机意图、驾驶人注意力分散以及手机模式等方面进行研究。国内的研究则是在最近几年才开始着手，而且也是基于驾驶模拟器对驾驶安全进行研究。尽管模拟仿真技术飞速发展，但车辆在实际道路上的运行与驾驶人在驾驶模拟器上模拟驾驶，二者相比仍然存在很大的差异，而现有的国内外研究均是基于驾驶模拟器进行的，所以在确保安全的情况下，用真实的道路实车试验进行相关方面的研究势在必行。

2 研究方法

依据驾驶人注意力分散通常引起的车辆行驶异常，考虑因素的一致性和结果可测量性，研究采用实际道路试验的方法进行。考虑到交通心理学试验的特性，试验按照简单重复试验方式进行。简单重复试验特点是数据量大，处理复杂且费时，但获取数据准确，可靠性高。在本次试验过程中，驾驶人在完全相同空间环境中进行，要求不同被试者完成相同的手机拨号任务。试验中记录和研究的数据主要包括：完成拨号任务的行驶时间、完成拨号任务的行驶距离、车速变化、车道偏离次数。

2.1 被试驾驶员选取

被试驾驶人按照随机性原则选取，并注意相关因素的影响，共选取不同行业、驾驶经历、职业、年龄和驾龄的60名驾驶员。要求驾驶人视觉机能正常，无生理缺陷。在驾驶过程中，能正确地认知道路环境信息，在以往的驾驶中无因手机使用而引发事故的经历，无重、特大事故经历。根据驾驶人的驾驶经历和技能水平，驾驶人被分为3组，分别是技术娴熟、技术一般和新手驾驶人。技术娴熟驾驶人是指驾车经历在10年以上，以车辆驾驶为职业的驾驶人；新手驾驶人是指取得驾驶资格证件，累计行车里程为3000公里以下；技术一般的驾驶人是指取得驾驶执照3年以上，驾车自用的非职业驾驶人。

2.2 试验设备

试验车辆为五门自动变速器轿车，车速表进行了标准校验，并采用ISKRA-1D型非接触式车速测试仪进行不间断监控，以保障试验车速误差有限。手机分别为各被试驾驶人日常使用的手机，熟悉手机的操作和使用，并有驾驶中使用该手机的经历。采用数字秒表，记录手机使用任务所用时间。驾驶过程中，采用摄像机记录车辆行驶轨迹。

2.3 试验环境

试验在专用的汽车试验场内进行，试验道路为1100m直线区段，道路两端等条件设置加速和匀速区段。道路包括三个行车道，车道宽度为3.75米，标线标志齐全清晰。试验选择在中间车道进行，两侧空闲区域横向宽度为6米。试验环境中无其它车辆、行人或障碍物，驾驶人可按照自己的驾驶意图驾驶车辆。在试验道路上设置任务起始点，并在地面标记各点与任务起始点之间距离，用以记录任务期间行驶距离。

2.4 试验程序

(1)驾驶人将手机置于习惯位置，启动车辆并加速。当接近试验任务起点时，控制车辆行驶速度为60 km/h，努力保持车速稳定，并努力保持在车道中线行驶。

(2)当车辆通过任务起始点时，驾驶人开始拨打手机，与此同时试验人员按下秒表，开始记录时间。

(3)驾驶人使用自己的手机拨打自己的号码，号码一共为11位数字，并要求按拨号键。待拨号任务完成后，将手机置于耳边，表示任务完成。试验人员同时再次按下秒表，记录拨号任务完成使用时间。同时，其它试验人员依据地面划线位置，记录任务行驶距离，并记录行车中最小行车速度。

(4)为保证数据的准确性，驾驶人在不同方向各进行两次试验，并以相关数据的平均值作为试验结果。

(5)待一个驾驶人完成全部上述试验后，记录整理试验结果。将车辆停止，驾驶人坐于驾驶位置，再次进行步骤(3)所要求的任务，并记录静止状态下完成拨号任务时间。

(6)更换驾驶人，并重复进行相同试验，并记录结果。

在整个试验过程中，全程进行视频摄像，以检验和校正试验结果。

3 实验结果

3.1 任务完成时间

(1)静态拨号用时。静态拨号用时长短，主要取决于被试人员对于手机的熟练程度和手机操作的方便性,时间长短可用以代表驾驶中拨打手机所必需转移注意力至手机上的时间。利用SPSS统计全部被试者的试验结果表明，时间长短呈正态分布。均值为9秒，标准差为2.1秒。静态拨号时长与被试使用手机熟练程度有关，与驾驶能力不相关。

(2)驾驶中拨号时间。当按照试验要求进行驾驶拨号任务时，时间长度明显增加。由于驾驶任务和拨号任务需同时进行，所以必须在手机和周围驾驶环境之间不断转换注意力。利用SPSS统计分析所有被试者的测试数据，驾驶中完成拨号任务时间不符合正态分布。分组统计结果显示，随着驾驶熟练程度降低，拨号用时增加。统计结果如表1所示。

3.2 行驶距离

检验表明，拨号任务中行驶距离与驾驶熟练程度相关。分组统计结果显示，随着驾驶熟练程度降低，完成任务行驶距离增加。统计结果如表2所示。

表2 完成拨号任务期间行驶距离

3.3 车速变化

在拨号任务开始时，车速均有下降，但随着行驶的继续，速度下降量不同。分组统计结果显示，随着驾驶熟练程度降低，速度下降量增加。统计结果如表3所示。

表3 驾驶中拨号车速下降量

3.4 车辆偏离车道次数

当进行拨号任务时，驾驶人多数不能保持在原轨迹行驶，均出现偏离车道的情况。分组统计结果显示，随着驾驶熟练程度降低，车道偏离次数增加。统计结果如表4所示。

表4 车道偏离次数

4 数据分析

4.1 道路信息丢失时间比例

驾驶过程中要保证行车安全，驾驶人需要不断收集与驾驶相关的信息，并修正驾驶行为。而在拨打手机过程中，驾驶人的注意力必须转移至手机上，方能完成手机拨打任务。在驾驶中拨打手机时，在完成拨号任务的行车距离内，道路信息丢失时间比例可用公式(1)计算。

p=t1/t2

(1)

式中，p为交通信息丢失时间比例，t1为非驾驶状态时执行拨号任务所花费的时间，t2为驾驶状态下执行拨号任务所花费的时间。

根据公式(1)所示的计算方法，可获得各组驾驶员在驾驶中因拨打手机而丢失道路信息的时间比例关系。其结果如表5所示。

表5 道路信息丢失事件比例

从表5的结果可见，随着驾驶员驾驶熟练程度增加，其在驾驶中拨打手机时丢失道路信息的比例更高。究其原因，当驾驶人具有较高的驾驶水平和熟练程度时，对于道路环境的信息判断较为准确，在较短的时间内，可以对于不观测期间的交通信息进行判断和预估计，并且做出拨打手机的决定，并在此期间将更多的注意力放在拨打手机的任务上。而随着驾驶水平的降低，驾驶人对于道路信息的把握能力不足，对于手机拨打过程中交通环境信息没有较为准确的判断，总是担心在手机拨打过程中出现事故，所以完成手机拨号任务的时间较长。从这里也可以看出，随着驾驶水平的增高，任务内道路信息丢失时间所站比例会增加，驾驶人往往表现的更加自信，相信在这一过程中不会出现事故。同时，随着熟练水平的降低，驾驶人表现出更多地担心，虽然信息丢失时间比例较低，但完成任务的时间长度增加，导致其将受到更多的交通环境影响。从不同分组的结果来看，在实验环境下，拨号中驾驶人对于道路环境信息丢失是不可避免的，注意力不在道路环境上的时间占到60%以上。当然随着速度的增加和行车环境的复杂，驾驶人可能不会有这么大比例的信息丢失时间，但必然会引起任务完成时间的增加，也就是驾驶人被影响的时间长度会增加，也将加大发生危险的可能性。

与手机拨号任务完成时间的变化规律相同，随着驾驶熟练程度的降低，拨号期间所行驶的距离增加。行程的增加，意味着在路上行驶时突遇其它复杂情况的概率增加。如果前方道路上交通情况较为复杂，则在使用手机过程中，与其它交通参与者或者道路设施发生碰撞的可能性大为增加。综合距离与时间两个参数来看，驾驶过程中驾驶人使用手机时，是通过迅速观察判断前方道路情况，然后做出紧接驾驶行为状态的决策，再将注意力转移至手机上。由于熟练程度较高的驾驶人对于道路状态感知和行为决策时间较短，所以有更多的时间置于手机拨号任务，这样就会造成虽然任务时间随着驾驶熟练程度增加而减少，任务完成距离也会减少的同时，任务期内道路信息丢失时间比例却增加。

4.2 行车稳定性

从不同熟练程度驾驶人行驶距离数据离散程度也可以看出，随着熟练程度降低，行驶距离离散程度增加，也表明在进行手机拨打任务过程中，驾驶人行驶距离差异较大，所以在期间的行车速度波动亦会较大。由表3可见，随着驾驶熟练程度降低，速度下降程度增大，表明拨打手机对驾驶过程的稳定性影响很大。由于在手机拨打过程中，驾驶人一边要接收和处理道路环境信息，一边要进行手机拨打，驾驶人的工作负荷明显增加。当道路信息丢失时，车速出现不稳定状态。不稳定的行车速度，不仅影响车流运动状态，也将增加道路上其它交通参与者对所驾车辆运动状态判断难度的增加，容易因判断不准确而诱发交通事故。

由表4也可以看出，伴随着车速不稳定的出现，驾驶人行驶轨迹也会发生偏离。在拨打手机过程中，由于道路信息丢失，车辆将会出现偏离车道的问题，很容易造成与两侧车辆的碰撞事故。随着驾驶人熟练程度的降低，车道偏离次数增加。部分驾驶人在拨打手机过程中，甚至出现完全进入其它车道的现象。可见，拨号时，道路环境信息的丢失，对驾驶安全造成极大干扰。

对于参加试验的驾驶人来说，在没有干扰的实验环境下，稳定60km/h的车速和保持行驶车道中间行驶，是一件非常容易完成的事情。但由于使用手持式手机拨打电话，致使注意力被分散至驾驶任务以外，造成行车速度不稳定和行驶轨迹偏离。这种不稳定的行车状态，会体现在所有驾驶人身上，只不过驾驶熟练程度高的驾驶人相对受影响小一些。

5 结语

驾驶人在行车过程中使用手持式手机时，由于驾驶人在拨号过程中所关注的信息集中在手机上，导致道路信息丢失，且在任务期间信息丢失时间的比例较高，在任务进行期内60%以上时间都用于手机拨打，不关注道路信息。当道路环境信息丢失后，驾驶人会在较长的行驶距离内，没有获得实时道路环境信息。在这种信息丢失的情况下，驾驶人的车辆会偏离行驶轨迹，并且出现车速下降的现象。可见，驾驶中拨打手持式手机对于驾驶的影响非常大，并导致多种不安全状态出现。虽然熟练程度较高的驾驶人受到的影响相对较小，但在进行上述拨打任务中道路信息丢失时间比例却最高。

综合上述可见，在驾驶过程中使用手持式手机，将大大提高驾驶风险。因此，必须明令禁止并采取不同措施确保有关车辆道路安全行驶规定的有效执行。

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