基于车辆行驶信息的驾驶员疲劳状况研究

摘要：驾驶疲劳是脑力与体力同时参与的技术性疲劳，是驾驶员连续重复动作下驾驶技能降低甚至丧失的现象，驾驶疲劳严重影响着行车安全。本文以高速公路为背景对驾驶疲劳方法进行探索。在对驾驶员疲劳机理分析的基础上，设计以高速公路中车辆实际行驶信息为数据的疲劳判断算法，通过数据分析对驾驶员疲劳状况展开的研究。

关键词：驾驶疲劳；数据分析；行驶时间

0 前言

随着机动车保有量不断攀升，道路通车里程快速增长，快速、便捷、舒适的交通已经成为整个社会发展的推动力。然而，交通事故的数量也与日俱增，大量发生恶通事故造成了巨大的人员伤亡和财产损失，而疲劳驾驶就是交通事故的重要原因之一。驾驶疲劳是由于驾驶人连续长时间重复动作致使其生理、心理上发生变化，出现驾驶机能降低甚至丧失的现象。驾驶员的疲劳主要表现在注意力分散、打瞌睡、 视野变窄、 信息漏看、 反应判断迟钝，驾驶操作失误或完全丧失驾驶能力，以至于出现严重的交通事故。因此，疲劳驾驶严重影响行车安全，是造成交通事故的重大隐患，故驾驶疲劳问题已受到越来越多研究人员的关注。

本文以高速公路上车辆行驶信息对驾驶员的疲劳状况进行研究，为驾驶员在高速公路上合理安排驾驶时间及休息次数提供依据，也为预防及减少交通事故提供数据参考。

1 驾驶员疲劳机理

驾驶疲劳与危险性存在并行关系，驾驶员的危险状态是指驾驶实际作业能力降低至低于安全驾驶的能力阀限值，产生了驾驶反应迟钝性和无序性，是可能导致交通事故的一种驾驶状态。在危险状态下，发生事故的可能性高于正常范围[3]。基于疲劳生成机理学说、人体工程学分析方法及驾驶作业的工作性质，在研究驾驶疲劳的生成因素时，驾驶员疲劳影响因素主要有驾驶员情况、工作需求及环境，见图1。驾驶疲劳的产生原因很多，其中在高速公路驾驶中从运营管理者角度来讲，驾驶员的驾驶工作需求是可控的，而驾驶员的情况与环境为不可控因素。针对可控原因来讲，长时间的连续驾驶是驾驶员疲劳的重要原因。故本文主要以连续行驶时间为依据对驾驶员的疲劳状况进行探讨。

2驾驶员疲劳算法设计

根据关于驾驶疲劳连续驾驶时间的研究[1][2]可知：高速公路上驾驶员一次连续驾驶时间不宜超过3.5h，驾驶时间达到3.5h后，应至少休息30min。在这个结论的基础上对高速公路通行车辆驾驶员的疲劳情况进行研究，其中算法设计依据结合车辆实际运行信息与连续驾驶时间对驾驶疲劳的影响，算法思想如图2。

算法思想说明：计算车辆的行驶时间，当行驶时间低于3.5h，驾驶员归为非疲劳驾驶，而行驶时间超过3.5h以上需要进行二次判断；二次判断的依据是车辆是否遵循理论休息次数，即将这些车辆在行驶中实际休息次数与理论休息次数进行比较，实际休息次数大于等于理论休息次数，则认为该车辆的驾驶员为非疲劳驾驶，反之认为该驾驶员为疲劳驾驶。

3 驾驶员算法实现

本文采用Oracle数据库处理车辆行驶时间，以相同线路的客车为例进行研究。车辆行驶信息包含车牌号码、进站编号、出站编号、进站时间、出站时间、车型、车类等。首先以进站编号、出站编号、车型、车类为限制条件提取同一线路的客车。高速公路上驾驶员一次连续驾驶时间不应超过3.5h，驾驶时间达到3.5h后，应至少休息30min。高速公路上车辆行驶最低限速为60km/h，可得到高速公路上出现疲劳驾驶的最小临界里程为210km 。 因此可认为里程在210km以内的路段驾驶员不会出现疲劳，在判断驾驶员是否疲劳时行驶距离在210km以内的车辆行驶数据不进行处理，删除。

行驶时间为出站时间与进站时间之差，车辆行驶总时间不超过3.5h的车辆驾驶员为非疲劳，超过3.5h需计算车辆行驶的实际休息次数、理论应该休息次数，比较实际休息次数与理论休息次数，判断驾驶员是否疲劳。在计算实际休息次数中需要一个行驶时间参考标准，即车辆任意两个站之间不休息时行驶的时间，这里取最小值和上四分位数的平均值定为车辆在该路段车辆行驶的参考时间，并称这个数为最小平均行驶时间。

以陕西省界内京昆线2014年09月份客车为例对算法验证结果表明：客车行驶时间主要集中在0～30min、30～60min、60～90min三个时间段，所占比例分别为67.02%、19.19%、7.54%，三个时间段所占比例总共达到了93.75%，而出现疲劳的情况只占到了1.66%，也说明了陕西省界内京昆线上行驶的客车短途行驶比较多。

4 结语

本文基于高速公路车辆的实际运行信息研究驾驶员的疲劳状况，为驾驶疲劳研究提出了新的方法及思路。在分析驾驶员疲劳机理的基础上设计了驾驶员疲劳的算法，并对算法中关键参数计算方法予以说明，并以陕西省界内京昆线车辆行驶信息对算法验证。当然本文在驾驶员疲劳状况研究中也存在不足之处，如在对车辆运行信息进行清洗时，在尽量保证数据的准备性及完整性的前提下进行，有一定的误差。

参考文献：

[1]马艳丽，裴玉龙.连续驾驶时间对驾驶特性测评指标的影响[J]，中国公路学报，2009-1，20（1）：84-88.

[2]郭牧政，陈崇双，成泽亮等.合理连续驾驶时长量化确定方法研究[J]，北京工业大学学报，2011-6，37（6）：863-868.

[3]李都厚，刘群，袁伟，刘浩学.疲劳驾驶与交通事故关系[J].交通运输工程学报，2010，10（2）：104-109.

作者简介：

许倩 （1990-），女，陕西省西安市，硕士，专业或职业：控制理论与控制工程。