基于瞳孔直徑的道路駕駛員疲勞檢測(cè)分析

郭 慧 王 芳

（寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 寧夏銀川 750021）

1 研究背景

近年來，隨著寧夏地區(qū)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，寧夏地區(qū)的交通發(fā)展也比較迅速。但是寧夏地區(qū)發(fā)生交通事故的情況依然穩(wěn)居不下。我國(guó)2017年部分省市交通事故情況發(fā)生比率較高的幾座城市，寧夏也位列其中。

2 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)采用實(shí)車在高速公路上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集來分析研究駕駛員疲勞程度，選取寧夏地區(qū)國(guó)道110（銀川-青銅峽）作為試驗(yàn)路段，試驗(yàn)路段直線段信息統(tǒng)計(jì)如，其中本次試驗(yàn)路段所統(tǒng)計(jì)最短直線段為150m，最長(zhǎng)直線段為15459m，我國(guó)對(duì)于長(zhǎng)直線段的長(zhǎng)度并沒有硬性規(guī)定，所以本文參考國(guó)外關(guān)于直線段的規(guī)定：最長(zhǎng)直線段不宜超過20v，最短直線段段不宜短于6v，本文所研究的國(guó)道110設(shè)計(jì)車速為80km/h，所以直線段長(zhǎng)于1600m即為所研究的長(zhǎng)直線段。試驗(yàn)路段照片及試驗(yàn)車輛照片。共10名駕駛員參與試驗(yàn)，駕駛員信息。

3 數(shù)據(jù)處理

本文在綜合分析駕駛員相關(guān)眼動(dòng)指標(biāo)之后，決定采用駕駛員瞳孔直徑的變化來研究駕駛員的疲勞特性。因?yàn)轳{駛員的瞳孔直徑變化具有高敏性，當(dāng)駕駛員在精神良好的狀態(tài)下，瞳孔直徑會(huì)放大或者表現(xiàn)出正常狀態(tài)，當(dāng)駕駛員處于精神疲憊期時(shí)，瞳孔直徑會(huì)縮小以緩解疲勞。

4 結(jié)果與分析

此次分析結(jié)合已經(jīng)導(dǎo)出的眼動(dòng)數(shù)據(jù)Excel表及試驗(yàn)中的記錄情況，結(jié)合試驗(yàn)錄像，確定試驗(yàn)在進(jìn)入直線段以及駛出直線段的時(shí)間和各直線段的起終點(diǎn)，再對(duì)照眼動(dòng)儀采集的瞳孔直徑，確定駕駛員在各直線段的瞳孔直徑變化情況，對(duì)于數(shù)據(jù)采集過程中數(shù)據(jù)異常的點(diǎn)予以剔除。然后對(duì)十位駕駛員的瞳孔直徑進(jìn)行平均，取平均值來綜合分析，確定直線長(zhǎng)度與瞳孔直徑關(guān)于行車時(shí)間的曲線圖。

4.1 不同直線長(zhǎng)度與瞳孔直徑關(guān)系分析

如圖1所示，當(dāng)直線長(zhǎng)度小于1000m時(shí)，駕駛員的瞳孔直徑隨著時(shí)間累積呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)直線長(zhǎng)度大于1000m時(shí)，駕駛員瞳孔直徑隨著時(shí)間累積呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。充分說明了較短及合理的直線段對(duì)駕駛員的刺激較大，使得駕駛員在行車過程中能提高警惕。而當(dāng)直線段過長(zhǎng)時(shí)，駕駛員在視覺上感覺不到線形變化時(shí)就會(huì)放松警惕，使得瞳孔直徑有下降的趨勢(shì)。

4.2 時(shí)間累積效應(yīng)下駕駛疲勞與駕駛員瞳孔直徑關(guān)系分析

我們知道，駕駛疲勞與時(shí)間累積也具有很強(qiáng)相關(guān)性。因此，本節(jié)主要從駕駛員250min的行車過程中的瞳孔直徑變化來分析駕駛員的疲勞過程。

根據(jù)250min行車駕駛員的瞳孔直徑變化與時(shí)間的散點(diǎn)圖，建立駕駛員行車過程中瞳孔直徑D與時(shí)間t的關(guān)系式：D=2×1013t6-1×108t5+3×108t4-3×103t3+0.0001t2-0.0023t+2.8741（t≤250min）。其中瞳孔直徑與時(shí)間的相關(guān)性系數(shù)R2=0.8158，說明相關(guān)性較強(qiáng)，具有研究意義?；谕字睆紻與時(shí)間t的散點(diǎn)圖中我們可以看出：駕駛員在長(zhǎng)時(shí)間行車過程中精神狀態(tài)經(jīng)歷“良好-疲勞-疲勞恢復(fù)-疲勞”等的彈性變化過程，即駕駛員的疲勞過程經(jīng)歷了“輕度疲勞-中度疲勞-重度疲勞的過程”，且隨著時(shí)間的累積，精神狀態(tài)無法恢復(fù)到期初。

圖1 不同長(zhǎng)度直線段駕駛員瞳孔直徑隨時(shí)間變化關(guān)系

5 結(jié)論

綜上，本文從駕駛員的瞳孔直徑變化出發(fā)。首先研究了不同長(zhǎng)度直線段上駕駛員的疲勞變化情況。并將其分為兩類，當(dāng)直線長(zhǎng)度小于1000m時(shí)，能刺激駕駛員的視覺，使其不宜進(jìn)入疲勞；當(dāng)直線長(zhǎng)度大于1000m時(shí)，由于線形變化較小，使得駕駛員放松警惕進(jìn)入疲勞。其次分析了駕駛員在250min行車過程中疲勞過程，得出了駕駛員在250min行車過程中經(jīng)歷了“輕度疲勞-中度疲勞-重度疲勞”的過程，且疲勞的變化符合“疲勞累積-疲勞恢復(fù)”[3]的過程。