驾驶疲劳与汽车人机工程学初探摘要:建立了人—汽车—环境驾驶界面模型,首次从人机工程学角度综合分析了造成驾驶疲劳的环境因素,指出视觉界面、听觉界面、人—座椅界面、人—操纵界面是影响驾驶疲劳的主要人机界面,并从汽车人机界面设计方面提出了防止和缓解驾驶疲劳的有效措施。关键词:驾驶疲劳;人机界面;人机工程学中图分类号:U46318文献标识码:A文章编号:1007-9483(2001)05-0012-03ResearchonDriverFatigueandErgonomicsDesignofAutomobileLIZeng-yong,WANCheng-tao(ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai,200030,China)Abstract:Itestablishesthehuman-automobileinterfacemodel,andanalyzestheinterfacefactorsthatleadtodrivingfatigue.Themainhuman-machineinterfacesarevisual,audible,human-seatandhuman-controllingsystemetc.,whichhave疲劳的传统解释一般是认为经过长时间的工作和压力之后,劳动机能下降,主观上伴有疲劳感。驾驶疲劳会使司机警惕性下降,而这往往会引发交通事故。据估计,国外由于驾驶疲劳而引发的交通事故已由1980年的4%上升到1995年的25%。调查表明,64%的被调查者在驾驶过程过驾驶座椅传递到人体。据此分析,建立人—汽车—环境驾驶界面模型如图1所示。模型中驾驶界面主要由四部分构成:视觉界面①、听觉界面②、人—座椅界面③和人—操纵系统界面④。对驾驶员来说,①、②、③是信息输入界面,④是信息输出界面。对不同界面信息,驾驶员感知并反映到人的中枢神经系统,中枢神经系统对信号做出分析、判断。对于需要处理的信息(如视觉信息),中枢神经系统对执行器官(手、脚等)发出指令信号,做出处理;对于肤觉、平衡觉类信息(界面③传入),驾驶员只是被动接收和反应,不需要进行处理。界面信息接收及处理方式不同,对驾驶疲劳影响程度亦不同。111视觉及操纵界面信息对驾驶疲劳的影响分析驾驶员在驾车过程中,中枢神经系统和视觉器官(眼睛)始终处于注意力集中的紧张状态:不断进行信息收集、分析、判断、发出指令等处理过程。信息接收—分析—处理过程是引起眼睛疲劳和中枢神经系统疲劳的主要因素。同时,由于汽车行驶工况的频繁变换,执行器官操作控制系统,引起局部肌肉疲劳。该过程既有精神做功,又有体力做功。随着驾驶时间的延长,精神疲劳与肌肉疲劳程度随之加重。1.2听觉界面信息输入对驾驶疲劳的影响分析长时间在90dB(A)以上的噪声环境里会导致人的噪声性耳聋,加上振动,能引发人体末稍血管收缩,血压上升,心率增加,消化系统受到抑制,脉搏加速,内分泌紊乱,腰痛等疾病。故1,2。因此,预防和缓解驾驶疲劳有重大实际意义。本文从人机工程学角度综合分析了引起驾驶疲劳的因素并提出了降低驾驶疲劳的人机界面设计措施。1驾驶疲劳成因分析驾驶员驾驶时,手握方向盘坐于座椅上保持驾驶姿势图1人—汽车—环境驾驶界面模型眼睛注视车内外信息,同时通过耳朵接收声音信息。驾驶员根据接收到的信息,用手、脚操纵控制系统,改变汽车行驶状况。与此同时在驾驶过程中由路面不平引起收稿日期:2000-12-04;修订日期:2001-03-09作者简介:李增勇(1970-),男,山东莱芜人,上海交通大学博士研究生,主要研究方向为人机工程学及汽车乘坐舒适性设计。·设计与研究·李增勇王成焘驾驶疲劳与汽车人机工程学初探13分析如下:(1)人—座椅界面压力分布。人体与座椅之间的压力分布称为体压分布。体压分布是影响乘坐舒适性的重要因素,合理的体压分布有利于全身肌肉放松,保证正常的血液循环和神经传导。一般认为,合理的体压分布在座垫区坐骨周围的压力最大,向四周逐渐减小,至大腿部位压力降至最小,同时,舒适座椅的靠背对腰椎部也有明显的支撑压力。体压分布不良会造成皮肤局部受压,长时间乘坐局部会出现酸麻等疲劳症状。(2)振动。行驶中因道路凹凸不平而引起车辆随机振动和车辆本身的机械振动。驾驶员受到纵向、横向及垂直方向的直线振动,以及绕这三个方向的角振动。其中垂直振动和绕纵、横坐标轴的角振动对人体的影响较大。振动通过座椅传递到人体的臀部、后背部而引起全身性振动。振动的频率、振幅、速度、加速度和加速度变化率对人体的生理和心理都有影响,不同的频率对人体不同的器官有不同的影响。实验表明,...