基于心率變異性的草原公路駕駛疲勞恢復(fù)調(diào)節(jié)方式

朱守林， 嚴(yán)杰， 李航天， 解松芳

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院， 呼和浩特 010018)

公路交通是一個(gè)由人、車、路和環(huán)境所組成的復(fù)雜的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)，其中，人是構(gòu)成該系統(tǒng)的核心要素。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，2019年全國(guó)汽車交通事故量高達(dá)近16萬(wàn)起，造成的經(jīng)濟(jì)損失更是高達(dá)11億人民幣[1]。相關(guān)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，由駕駛疲勞原因引發(fā)的交通事故量約占40%[2]。為降低因駕駛疲勞引起的交通事故量，在加強(qiáng)監(jiān)管和安全教育、優(yōu)化人機(jī)交互界面等基礎(chǔ)上，采用科學(xué)的調(diào)節(jié)方式更能有效地見(jiàn)降低駕駛疲勞對(duì)行車安全的影響。疲勞恢復(fù)是指駕駛員的機(jī)能和能源物質(zhì)經(jīng)過(guò)調(diào)整后，由行車后的暫時(shí)下降狀態(tài)回到或超過(guò)行車前的狀態(tài)[3]。其主要表現(xiàn)為外表征兆、思維、判斷能力、駕駛操作靈活性和肌肉疲勞的改善。與其他類型的道路相比，草原地區(qū)連接城鎮(zhèn)之間的道路大多距離較長(zhǎng)，且路邊景觀環(huán)境簡(jiǎn)單[4]。因此，駕駛員在草原公路上行車更易疲勞，尤其是精神疲勞，長(zhǎng)時(shí)間處于疲勞狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致疲勞累積，輕則影響身心健康，重則危害行車安全。為保障該地區(qū)駕駛員的出行效率，同時(shí)降低因疲勞駕駛引起的交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失，科學(xué)調(diào)節(jié)方式的探索顯得尤其重要。

心率變異性(heart rate variability，HRV)代表心跳RR間期心電信號(hào)波形中相鄰兩個(gè)R波之間的時(shí)間間隔時(shí)間值的漲落，能有效評(píng)估負(fù)荷中心臟交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的張力和平衡性[5]。研究表明，根據(jù)HRV能夠有效評(píng)價(jià)駕駛員的整體心理負(fù)荷與疲勞狀態(tài)[6]。尚宇等[7]利用BP(back propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)心理壓力相關(guān)的HRV特征值分析后提出了一種改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法，該算法能有效識(shí)別人的心理壓力狀態(tài)。唐興亮[8]通過(guò)不同疲勞狀態(tài)下心電的標(biāo)準(zhǔn)差、低高頻均衡比、近似熵等參數(shù)以及肌電的相關(guān)參數(shù)，構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)疲勞識(shí)別模型的生物電特征。目前，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究主要關(guān)注于運(yùn)動(dòng)性疲勞和恢復(fù)，駕駛疲勞恢復(fù)的研究還沒(méi)有引起足夠重視。Wang等[9]發(fā)現(xiàn)穴位電刺激比自然恢復(fù)和非穴位電刺激具有更好的恢復(fù)效果。畢學(xué)翠等[10]通過(guò)對(duì)比高強(qiáng)間歇運(yùn)動(dòng)后軟體高壓氧艙恢復(fù)和傳統(tǒng)恢復(fù)各項(xiàng)心生理指標(biāo)的變化，分析軟體高壓氧艙恢復(fù)效果。王玉化等[11]發(fā)現(xiàn)休息時(shí)駕駛員的心電指標(biāo)隨著恢復(fù)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)為線性相關(guān)。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖在心率變異性、疲勞程度和駕駛疲勞恢復(fù)等方面有所研究，但未考慮到疲勞恢復(fù)過(guò)程中不同調(diào)節(jié)方式對(duì)駕駛員情緒狀態(tài)和心理水平的影響，且忽略了調(diào)節(jié)方式的普遍適用性。鑒于此，科學(xué)的設(shè)定了長(zhǎng)時(shí)程駕駛，并記錄停車后不同調(diào)節(jié)方式下駕駛員HRV指標(biāo)變化，探索不同調(diào)節(jié)方式對(duì)駕駛員疲勞恢復(fù)程度的影響。為合理安排駕駛休息時(shí)間、保障行車安全、降低交通事故經(jīng)濟(jì)損失和提高草原地區(qū)駕駛員的出行效率提供了理論指導(dǎo)，為該地區(qū)交通運(yùn)輸安全相關(guān)法律法規(guī)的完善拓寬了思路。

1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 模擬駕駛和試驗(yàn)路段

為排除其他因素對(duì)試驗(yàn)的干擾，有效地控制實(shí)驗(yàn)條件，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有可比性，本次試驗(yàn)采用室內(nèi)模擬駕駛?？刂葡到y(tǒng)、車輛系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)組成了駕駛模擬器。其中，控制系統(tǒng)主要由2臺(tái)計(jì)算機(jī)和8臺(tái)顯示器組成，實(shí)現(xiàn)信息交互協(xié)同；車輛系統(tǒng)是由比亞迪F3真實(shí)車輛改造而成，可實(shí)現(xiàn)模擬上下坡和顛簸路況；顯示系統(tǒng)投影裝置和屏幕組成，可為駕駛員提供虛擬3D道路交通場(chǎng)景。

通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)東、中、西部地區(qū)中的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)草原道路的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)查閱和實(shí)際調(diào)查，最終草原公路場(chǎng)景的制作選擇依據(jù)錫林浩特市境內(nèi)的省S101賽罕塔拉—滿都拉圖段，該公路等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)車速為80 km/h。本實(shí)驗(yàn)依據(jù)該路段的道路設(shè)計(jì)參數(shù)和對(duì)路側(cè)及路域景觀的實(shí)地拍攝來(lái)進(jìn)行公路場(chǎng)景的制作，力求接近真實(shí)道路環(huán)境。

1.2 研究對(duì)象

相關(guān)研究表明[12]，疲勞駕駛交通事故調(diào)查中男性駕駛員事故率高達(dá)98.06%；抽樣調(diào)查中的計(jì)算樣本量公式為

N≥(Zσ/E)2

(1)

式(1)中：N為樣本量；Z為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)量；σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差；E為最大容許誤差。當(dāng)置信度為90%時(shí)，Z=1.25，考慮試驗(yàn)人數(shù)的限制，取σ=0.35，E=10%；計(jì)算所需最小樣本量為19。

綜上考慮，招募了20名擁有法定駕照、年齡在24～50歲、駕齡在3年以上的男性駕駛員。所有駕駛員試驗(yàn)前需簽訂描述試驗(yàn)要求的知情同意書，并且進(jìn)行30 min以上的模擬駕駛適應(yīng)性訓(xùn)練，確認(rèn)無(wú)不良反應(yīng)。同時(shí)確定駕駛員實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有飲酒、喝咖啡及功能飲料，沒(méi)有服用對(duì)心臟、精神有刺激的藥物，無(wú)劇烈運(yùn)動(dòng)。

1.3 休息時(shí)間和方式的選擇

通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古錫林浩特市境內(nèi)的省道S101公路上的100名機(jī)動(dòng)車駕駛員的休息時(shí)間、調(diào)節(jié)方式等信息進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)駕駛員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)程行車后選擇的休息時(shí)間主要集中在30 min之內(nèi)，休息方式主要是車外自由活動(dòng)和車內(nèi)音樂(lè)調(diào)節(jié)休息。其中，關(guān)于音樂(lè)的種類，最終選取問(wèn)卷上最受歡迎的6首舒緩、流行音樂(lè)作為實(shí)驗(yàn)音樂(lè)。

1.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》中的第六十二條明確規(guī)定[13]，司機(jī)連續(xù)駕駛機(jī)動(dòng)車的時(shí)間不得超過(guò)4 h。結(jié)合草原地區(qū)長(zhǎng)距離出行的特點(diǎn)，本次實(shí)驗(yàn)研究駕駛員連續(xù)行車4 h后疲勞恢復(fù)過(guò)程中的HRV變化。將20位駕駛員隨機(jī)均分為兩組，所有駕駛員模擬駕駛前均需填寫主觀調(diào)查問(wèn)卷；上車后調(diào)節(jié)座椅，靜坐5 min；之后進(jìn)行4 h的模擬駕駛試驗(yàn)，車速要求控制在80 km/h左右。駕駛結(jié)束后，連接設(shè)備，休息時(shí)間為30 min，第一組駕駛員安排以車外自由活動(dòng)方式休息，休息期間盡能放松，同時(shí)進(jìn)行HRV數(shù)據(jù)采集；第二組駕駛員安排以車內(nèi)聽(tīng)音樂(lè)的方式休息，休息期間可調(diào)整座椅，盡可能放松，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。試驗(yàn)結(jié)束后要求駕駛員再次填寫主觀問(wèn)卷調(diào)查。

2 結(jié)果分析

2.1 基于配對(duì)樣本T檢驗(yàn)和主成分分析的疲勞恢復(fù)敏感指標(biāo)選取

配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，可用于檢驗(yàn)被試組在不同條件下是否存在顯著差異。該方法不僅可以檢驗(yàn)出音樂(lè)調(diào)節(jié)休息和車外自由活動(dòng)調(diào)節(jié)方式對(duì)駕駛疲勞恢復(fù)是否存在顯著性差異，而且可以對(duì)疲勞敏感的HRV指標(biāo)進(jìn)行篩選。主成分分析方法可從實(shí)測(cè)的原始變量導(dǎo)出少數(shù)主成分，不僅使它們盡可能保留原始變量信息，并且彼此互不相關(guān)。因此可以通過(guò)主成分分析方法實(shí)現(xiàn)降維的目的。利用SPSS20統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)HRV指標(biāo)群進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果如表1和表2所示。

通過(guò)SPSS20軟件分析，分別對(duì)兩種調(diào)節(jié)方式下的HRV各指標(biāo)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，由于樣本量較小，選擇S-W結(jié)果為準(zhǔn)，由表1可知，除RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)和相鄰RR間期差值的均方根(RMSSD)外其他各指標(biāo)的Sig.(雙側(cè))>0.05，因此，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息與車外自由活動(dòng)調(diào)節(jié)方式下的相鄰RR間期的均值(MEAN)、相鄰RR間期差值大于50 ms的個(gè)數(shù)與總RR間期個(gè)數(shù)之比(PNN50)、低頻(LF)、高頻(HF)、低頻高頻均衡比(LF/HF)、近似熵(ApEn)、樣本熵(SampEn)和關(guān)聯(lián)維度(D2)指標(biāo)均符合正態(tài)分布，可以進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)。通過(guò)對(duì)上述8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，由表2可知，MEAN、HF、LF/HF、ApEn和SampEn指標(biāo)的Sig.(雙側(cè))<0.05，即存在顯著性差異，即在車外自由活動(dòng)和音樂(lè)調(diào)節(jié)休息兩種調(diào)節(jié)方式下的上述5個(gè)指標(biāo)存在顯著性差異。

表1 HRV指標(biāo)正態(tài)性檢驗(yàn)Table 1 Normality test of HRV index

利用SPSS20統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)MEAN、HF、LF/HF、ApEn和SampEn指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表3和表4所示。

表3 HRV指標(biāo)總方差累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 3 Cumulative contribution rate of total variance of HRV indicator

表4 HRV指標(biāo)成分矩陣表Table 4 HRV index component matrix table

表2 HRV指標(biāo)配對(duì)樣本T檢驗(yàn)Table 2 paired-samples T test of HRV indicator

由表3可知，經(jīng)主成分分析后HRV指標(biāo)只有一個(gè)主成分，方差貢獻(xiàn)率達(dá)58.864%，即大部分信息被包括。同時(shí)由表4可知，除HF指標(biāo)外其他指標(biāo)成分矩陣特征值的絕對(duì)值均大于0.5，即MEAN、LF/HF、ApEn和SampEn在該主成分上有較高荷載。ApEn可通過(guò)較短的數(shù)據(jù)就能得到較穩(wěn)定的估計(jì)值，但所需數(shù)據(jù)點(diǎn)一般是1 000點(diǎn)左右，本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)較少。同時(shí)，與ApEn相比，SampEn具有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：樣本熵的計(jì)算不依賴于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；樣本熵具有更好的一致性[14]。為了全面描述兩種調(diào)節(jié)方式下駕駛員疲勞恢復(fù)過(guò)程中的HRV變化特征，上述指標(biāo)經(jīng)篩選后時(shí)域指標(biāo)、頻域指標(biāo)和非線性動(dòng)力學(xué)指標(biāo)應(yīng)分別至少包含一個(gè)。綜上考慮，選取 MEAN、LF/HF和SampEn指標(biāo)作為表征駕駛員長(zhǎng)時(shí)程疲勞恢復(fù)的HRV敏感指標(biāo)。

2.2 各敏感指標(biāo)隨時(shí)間變化趨勢(shì)分析

時(shí)域指標(biāo)MEAN表達(dá)了相鄰RR間期的平均值，其值大小能有效反映心率變異的平均水平。有研究表明[15]，駕駛員在行車過(guò)程中的RR間期均值小于靜息狀態(tài)，即MEAN指標(biāo)越低，精神壓力越大，駕駛員越疲勞。頻域指標(biāo)LF/H能有效反映心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)對(duì)心率調(diào)節(jié)的平衡狀態(tài)。相關(guān)研究表明[16]，隨著模擬駕駛時(shí)間的延長(zhǎng)，LF/HF指標(biāo)逐漸上升，駕駛員的神經(jīng)緊張性加強(qiáng)，同時(shí)迷走神經(jīng)興奮降低，因此LF/HF指標(biāo)越大，駕駛員越疲勞。非線性動(dòng)力學(xué)指標(biāo)SampEn表征HRV序列的復(fù)雜程度。實(shí)驗(yàn)證明[17]，隨著駕駛時(shí)間的增加，樣本熵曲線呈下降趨勢(shì)，表明駕駛疲勞程度隨著駕駛時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸加深，駕駛員心臟調(diào)節(jié)的能力降低，HRV序列的復(fù)雜度在駕駛過(guò)程中降低，同時(shí)自身調(diào)控變能力逐漸減弱，對(duì)外界環(huán)境變化的適應(yīng)能力也隨之降低。通過(guò)Origin2019軟件繪制出疲勞恢復(fù)階段MEAN、LF/HF和SampEn指標(biāo)隨時(shí)間的變化，如圖1～圖3所示。

由圖1可見(jiàn)，在兩種不同的調(diào)節(jié)方式下，MEAN指標(biāo)在770～850范圍內(nèi)波動(dòng)，整體上呈現(xiàn)出先下降后波動(dòng)上升的總體趨勢(shì)，同時(shí)總體可大致分為三個(gè)階段。第一階段(0～5 min)，指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明駕駛員在兩種調(diào)節(jié)方式下心理負(fù)擔(dān)加重，疲勞程度加重。其原因如下：駕駛員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)程的行車后身心疲憊，亟須安靜休息，而車外環(huán)境或車載音樂(lè)導(dǎo)致駕駛員精神壓力增大。第二階段(5～16 min)，指標(biāo)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)，說(shuō)明駕駛員已經(jīng)適應(yīng)駕駛后的環(huán)境變化，駕駛員心理負(fù)擔(dān)和精神壓力逐漸減小，疲勞程度逐漸緩解。第三階段(16～30 min)，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下的指標(biāo)呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，說(shuō)明駕駛員的精神壓力進(jìn)一步減小，HRV活性得到進(jìn)一步提高，疲勞程度得到進(jìn)一步恢復(fù)；車外自由活動(dòng)方式下的指標(biāo)呈現(xiàn)緩慢向上波動(dòng)狀態(tài)，說(shuō)明該調(diào)節(jié)方式對(duì)駕駛員的精神壓力緩解效果開(kāi)始減弱。休息時(shí)間從5 min左右后，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下MEAN指標(biāo)值較大，故駕駛員在該調(diào)節(jié)方式下的精神狀態(tài)更好。

圖1 MEAN隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.1 Changes of mean over time

圖2 LF/HF指標(biāo)隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.2 Changes of LF/HF index over time

圖3 SampEn指標(biāo)隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.3 Changes of SampEn index over time

由圖2可知，疲勞恢復(fù)階段LF/HF指標(biāo)在1.25～3.5范圍內(nèi)波動(dòng)，整體呈現(xiàn)為先上升后逐漸下降的總體趨勢(shì)。音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下(0～8 min)，指標(biāo)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，車外自由活動(dòng)方式下(0～12 min)，指標(biāo)呈現(xiàn)劇烈波動(dòng)上升趨勢(shì)，即停車后駕駛員交感神經(jīng)持續(xù)興奮，同時(shí)迷走神經(jīng)興奮降低，因此LF/HF不平衡性增加。其原因如下，駕駛員駕駛結(jié)束后處于極度疲勞狀態(tài)，此時(shí)的車外環(huán)境和車內(nèi)音樂(lè)環(huán)境導(dǎo)致駕駛員的精神負(fù)荷沒(méi)有減輕，在適應(yīng)新環(huán)境過(guò)程中駕駛員付出了更大的精力，導(dǎo)致交感神經(jīng)活性增大。音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下(8～30 min)，車外自由活動(dòng)方式下(12～22 min)，LF/HF指標(biāo)呈現(xiàn)劇烈波動(dòng)下降趨勢(shì)，說(shuō)明駕駛員已經(jīng)適應(yīng)了環(huán)境的變化，代謝降低，交感神經(jīng)張力逐漸減少，迷走神經(jīng)持續(xù)占優(yōu)勢(shì)，LF/HF指標(biāo)逐漸降低，駕駛員疲勞程度得到一定的緩解。車外自由活動(dòng)方式下(22～30 min)，LF/HF指標(biāo)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明交感神經(jīng)性增大，車外自由活動(dòng)方式開(kāi)始阻礙疲勞恢復(fù)。整個(gè)恢復(fù)過(guò)程中，LF/HF指標(biāo)始終大于1，因此駕駛員在疲勞恢復(fù)階段過(guò)程中交感神經(jīng)占優(yōu)勢(shì)，并逐漸向兩者平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)移。休息時(shí)間從9 min左右后，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下LF/HF指標(biāo)值較小，故駕駛員在該調(diào)節(jié)方式下的疲勞程度恢復(fù)較好。

由圖3顯示，在兩種不同的調(diào)節(jié)方式下，非線性動(dòng)力指標(biāo)SampEn值在1.2～1.7范圍內(nèi)波動(dòng)，整體上亦呈現(xiàn)出先下降后劇烈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，總體亦可分為三個(gè)階段。第一階段音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下(0～6 min)，指標(biāo)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，車外自由活動(dòng)方式下(0～10 min)，指標(biāo)呈現(xiàn)劇烈波動(dòng)下降趨勢(shì)，表明駕駛員在極度疲勞狀態(tài)下適應(yīng)車外或音樂(lè)環(huán)境HRV序列的復(fù)雜度降低，自身調(diào)控能力減弱；第二階段，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下(6～20 min)，車外自由活動(dòng)方式下(10～22 min)，指標(biāo)呈現(xiàn)平緩波動(dòng)上升趨勢(shì)，說(shuō)明駕駛員在兩種不同調(diào)節(jié)方式下得到了不同程度的恢復(fù)，心臟交感神經(jīng)系統(tǒng)與迷走神經(jīng)系統(tǒng)相互調(diào)節(jié)能力提高，適應(yīng)外界環(huán)境變化的能力逐漸增強(qiáng)。第三階段，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下(20～30 min)，車外自由活動(dòng)方式下(22～30 min)，指標(biāo)呈現(xiàn)劇烈波動(dòng)上下波動(dòng)狀態(tài)，表明駕駛員的心臟調(diào)控能力與外界環(huán)境的適應(yīng)能力處于波動(dòng)狀態(tài)。休息時(shí)間從5 min左右后，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下樣本熵值較大，故駕駛員在該調(diào)節(jié)方式下的疲勞程度恢復(fù)較好。

2.3 基于主觀調(diào)查問(wèn)卷的疲勞程度驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)對(duì)所有駕駛員疲勞主觀評(píng)價(jià)調(diào)查問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)分析，由圖4可知，95%駕駛員認(rèn)為經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)程的模擬駕駛由駕駛前的輕松狀態(tài)達(dá)到了駕駛后筋疲力盡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)30 min的疲勞恢復(fù)，兩種調(diào)節(jié)方式下駕駛員的疲勞狀態(tài)得到了不同程度的恢復(fù)，但是都沒(méi)有完全恢復(fù)到駕駛前的輕松狀態(tài)。30 min休息后，在音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式后，80%的駕駛員最終主觀疲勞程度達(dá)到了無(wú)影響；但在車外自由活動(dòng)調(diào)節(jié)方式后，僅有40%的駕駛員最終主觀疲勞程度達(dá)到了無(wú)影響。由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)30 min的休息時(shí)間，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式整體上優(yōu)于車外自由活動(dòng)，該主觀分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

圖4 調(diào)查問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)圖Fig.4 Questionnaire statistics chart

2.4 結(jié)果與討論

經(jīng)過(guò)音樂(lè)調(diào)節(jié)休息或車外自由活動(dòng)方式調(diào)節(jié)后，HRV指標(biāo)客觀顯示，駕駛疲勞恢復(fù)程度主要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段。第一階段，疲勞程度加重，時(shí)域指標(biāo)MEAN在0～5 min處于下降趨勢(shì)，頻域指標(biāo)LF/HF在0～10 min處于上升趨勢(shì)，非線性動(dòng)力學(xué)指標(biāo)SampEn在0～8 min處于下降趨勢(shì)。第二階段，疲勞程度迅速恢復(fù)，MEAN指標(biāo)主要表現(xiàn)在5～16 min內(nèi)上升，LF/HF指標(biāo)主要表現(xiàn)在10～22 min，SampEn指標(biāo)表現(xiàn)在8～20 min左右內(nèi)上升。第三階段，疲勞恢復(fù)程度各指標(biāo)表現(xiàn)不一，MEAN指標(biāo)在16～30 min表現(xiàn)為上升，表明心理疲勞程度得到緩解；LF/HF指標(biāo)在22～30 min內(nèi)，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式下波動(dòng)下降趨勢(shì)，車外自由活動(dòng)方式下有上升趨勢(shì)；SampEn指標(biāo)在20～30 min內(nèi)處于上下波動(dòng)狀態(tài)。

研究成果部分驗(yàn)證了音樂(lè)調(diào)節(jié)和車外自由活動(dòng)能調(diào)節(jié)駕駛疲勞；同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的音樂(lè)調(diào)節(jié)對(duì)駕駛疲勞恢復(fù)有抑制作用。

主觀調(diào)查問(wèn)卷顯示，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)程的模擬駕駛，駕駛員處于筋疲力盡或非常疲勞狀態(tài)，車外自由活動(dòng)或車內(nèi)音樂(lè)調(diào)節(jié)休息雖能調(diào)節(jié)心緒、改善情緒，但在短時(shí)間內(nèi)會(huì)吸引駕駛員的注意力，導(dǎo)致駕駛員會(huì)付出更大的精力，因此不建議駕駛員長(zhǎng)時(shí)程駕駛后立刻采用聽(tīng)音樂(lè)或下車活動(dòng)調(diào)節(jié)方式，車內(nèi)安靜的休息更適合駕駛員。調(diào)節(jié)時(shí)間近22 min時(shí)，駕駛員的逐漸熟悉新的輕松環(huán)境，精神壓力疲勞程度得到迅速的恢復(fù)，HRV指標(biāo)顯示，音樂(lè)調(diào)節(jié)休息下駕駛員的整體精神狀態(tài)較好，建議休息時(shí)間在20 min左右時(shí)駕駛員選擇音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式。調(diào)節(jié)時(shí)間大約在22 min以后，時(shí)域指標(biāo)依舊上升，頻域指標(biāo)和非線性動(dòng)力學(xué)開(kāi)始出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，可能是因?yàn)榛謴?fù)過(guò)程中的調(diào)節(jié)方式過(guò)于單一，疲勞恢復(fù)效果開(kāi)始減弱，因此建議駕駛員采用單一的調(diào)節(jié)方式時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，且宜采用多種方式組合來(lái)調(diào)節(jié)駕駛疲勞。

駕駛疲勞恢復(fù)的研究是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，由于試驗(yàn)條件的限制，探索了兩種常用的方法對(duì)駕駛疲勞恢復(fù)的影響過(guò)程，下一步研究應(yīng)關(guān)注組合調(diào)節(jié)方法對(duì)駕駛疲勞恢復(fù)影響。

3 結(jié)論

通過(guò)開(kāi)展草原公路長(zhǎng)時(shí)程模擬駕駛后駕駛員的疲勞恢復(fù)實(shí)驗(yàn)，研究了車外自由活動(dòng)和音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式對(duì)駕駛員疲勞恢復(fù)的影響，通過(guò)對(duì)HRV指標(biāo)和主觀問(wèn)卷調(diào)查分析，得到如下結(jié)論。

(1)疲勞恢復(fù)過(guò)程中兩種調(diào)節(jié)方式下，駕駛員的疲勞程度表現(xiàn)為先加重再迅速恢復(fù)后波動(dòng)的現(xiàn)象。

(2)長(zhǎng)距離駕駛后，不建議駕駛員立刻采用聽(tīng)音樂(lè)或下車活動(dòng)方式調(diào)節(jié)疲勞，車內(nèi)安靜休息更適合駕駛員。

(3)休息時(shí)間在20 min左右時(shí)，相比較車外自由活動(dòng)，建議駕駛員采用音樂(lè)調(diào)節(jié)休息方式；休息時(shí)間超過(guò)20 min，駕駛員應(yīng)采取多種方式調(diào)節(jié)駕駛疲勞。