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道路交通人车路环境相互作用实验报告 姓名： 毛 琰 专业：交通运输 学号班级指导老师：高利 2009年7月6日 实验名称：道路交通人车路环境相互作用实验 课程名称：交通工程学 实验时间地点：2009年5月26日 交通运输工程实验室车载信息及车辆运行环境室 实验目的： 在学习交通运输学概论、交通中人的特性、交通流基本理论、交通运输规划概论和交通安全的基础上，综合运用各章所学知识，测试分析道路及周围环境对驾驶员行为的影响，特别是驾驶疲劳时的特征、眨眼频次、眼闭合时间、脑电、肌电及皮温等，通过实验、测试、分析，以便巩固和综合所学知识并提高研究能力。 实验设备系统 车载信息及车辆运行环境系统（包括全顺JX6545-H客车1辆，投影及屏幕1套，支撑及转角盘1套，Vega视景软件系统1套，驾驶参数传感器1套）；监控系统1套（包括CCD摄像机1个，硬盘录像机1个，图像传输设备1套）；加拿大Thought Technology Ltd. 公司研究开发的BioGraph Infinit的BioPro5型多导生理反馈测量系统1套（包括Procomp Infiniti生物反馈仪测量仪，脑电、肌电等传感器，驾驶人的面部表情采集系统，Genovel型高级电脑1台，脑电测量电极1个，肌电测量电极1组，多参数生理测量专用打印机1台）；其他设备系统。 图一 设备系统连接框图 实验过程 （1）有关教师现场讲解实验设备系统和实验要求，特别强调安全要求。 （2）连接并启动各实验设备系统并进行测试标定。 （3）对疲劳状态受试者进行测试。 （4）对精神饱满状态受试者进行测试。 （5）每次测试均按如下步骤进行：受试者 上车，在头部单极脑电（EEG）电极放置位置用 酒精棉球或磨砂膏擦拭干净，以便去除皮肤的 角质层并增加导电性能，将盘状电极涂满导电膏 按国际10-20系统电极放置方法安放固定牢固， 用酒精棉球或磨砂膏擦拭两个耳垂并安放脑电参 考电极（即耳夹）；将肌电（SEMG）传感器安放在 图二 带上传感器的驾驶人 额头肌中部。启动视景系统，启动录像和脑电肌电测试设备，待脑电与肌电数值稳定后开始训练计时并进行驾驶，驾驶到重度疲劳后停测，备份数据供撰写报告使用。 实验数据处理和分析 实验采集了驾驶人的脑电，肌电以及模拟道路中驾驶车辆的车速、偏距、角速度、方向盘、车轮等数据。分别对这些数据进行分析，得出与驾驶人疲劳驾驶行为的相关信息。 脑电数据分析 人类的大脑能够产生不同频率的脑波，脑波会因为大脑活动的情况而产生变化，脑波是测量神经细胞规律性振动的电流形态。根据有关研究显示，人体产生的不同频率的脑波和人的意识有着密切的关系。以下为不同脑波所暗含的意义： 脑波分类 频率 暗含的意义 Δ波 0-4HZ 深度睡眠 θ波 4-8HZ 浅睡 α波 8-12HZ 做白日梦 SMR波 12-18HZ 能够感觉到运动的规律 β1波 15-18HZ 能够对细节做出处理 β2波 19-22HZ 高度集中兴奋 HRβ波 23-38HZ 高度警觉 γ波 38-40HZ 大脑各区域兴奋 表一 脑波分类 实验所测得的脑波显示如图二所示。 图三 脑电EEG和肌电SEMG测试图 经研究表明，驾驶人出现驾驶疲劳的时候，“C-脑电 RAW EEG”所显示的波形会有较大的波动，且随着疲劳程度的增大，该波形的波动会更加的剧烈。 图三是实验时驾驶人模拟驾驶部分时段“C-脑电 RAW EEG”所显示波形。 图四 实验时部分时段驾驶人的“C-脑电RAW EEG”波形显示 该波形是按实验时驾驶人模拟驾驶的时间顺序排列的。由该波形可以分析得到，驾驶人在刚刚开始驾驶的时候，精神状况良好，能保持一定的注意力（如时段1）；而随着驾驶时间的增长，“C-脑电 RAW EEG”波形的波动幅度增大，表示此时驾驶人已经开始出现驾驶疲劳并且疲劳程度也开始变大（如时段2和时段3）；在时段4时，疲劳程度达到一个高峰；而后由于在实验时的人工干扰（当驾驶人十分疲劳时，有通过开灯和熄灯调节驾驶环境的明暗度，有通过和驾驶人说话提高驾驶人的注意力），使驾驶人的精神有短时间的好转，但也依然很疲劳（如时段5-8）。 肌电数据分析 在实验中，对驾驶人的额头安装有肌电测量传感器，通过对驾驶人驾驶中额头肌电的测量，我们可以了解到驾驶人出现驾驶疲劳的时候的肌电显示，从而得到肌电显示和驾驶疲劳现象的关系。如图二所示。 一般情况下，额头的正常电压（放松的时候）是1.9uv左右；出现轻度的肌肉紧张时候，该数值变为3.9uv；中度的肌肉紧张的时候，该数值变为5.9uv左右；极度的肌肉紧张时，该数值变为7.9uv以上。 图四为实验时部分时段驾驶人模拟驾驶部分时