一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法技术

本发明专利技术提供了一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法，包括以下步骤：采集驾驶员在高原公路行驶时的心率指标变化、车辆所处的实时位置、实时速度和海拔高度；将心率指标转换为心率增长率；对公路线形划分，并统计对应的线形指标；将驾驶员的心率增长率、所处路段平均海拔、所处路段的线形指标和车辆行驶的实时速度进行多元回归处理，得到模型；将某段路段的各参数值对应代入模型中以得到驾驶员生心理指标；将上述生心理指标与评价标准中的心率增长率进行比较以判断驾驶员在该路段实时的生心理负荷是否处于安全水平之内。本发明专利技术解决了如何在高原环境下判断驾驶员的生心理负荷程度的问题，进一步提高实际应用的精确度。

A method of mental workload degree representation for plateau highway drivers

The invention provides a plateau highway driver mental workload characterization method, which comprises the following steps: the acquisition driver changes, heart rate in plateau highway vehicle real-time location, real-time speed and altitude; heart rate index into heart growth rate; to highway alignment index and the corresponding statistics division the driver's heart rate; the growth rate, the average elevation of the road, road alignment index and vehicle real-time speed of the multiple regression model, get the parameters; a section of the corresponding value into the model in order to obtain a driver's physiological and psychological indicators; the mental health index and evaluation standard of heart rate increase compared to judge the driver in the section of students' psychological load real-time is in a safe level rate. The invention solves the problem of judging the degree of the mental load of the driver in the plateau environment, and further improves the accuracy of the actual application.

【技术实现步骤摘要】
一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法
本专利技术属于道路安全
，涉及一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法。
技术介绍
目前，驾驶员生心理负荷程度的表征一般通过设计野外实车实验或室内驾驶模拟实验，利用多导电生理记录仪采集驾驶员在公路上行驶时相关生心理特性指标参数，以心率指标最为常见，结合实验车辆实时位置、实时车速以及公路线形指标参数(平曲线半径、纵坡坡度等)，将各变量数据进行多元回归获得模型方程，模型形式为N＝f(R,i,v…)，其中N为驾驶员生心理指标或其变式，可以是心率、心率增长率、血压、呼吸频率等，R、i为公路平曲线半径和纵坡坡度，可取代为其他公路路线指标，v为车辆速度。通过该模型可以在已知公路线形指标和车速取值的情况下，计算出驾驶员生心理指标大小，从而预测和判断驾驶员驾驶过程中负荷程度。在此基础上，现有针对平原公路表征驾驶员生心理符合程度的方法已有很多，对应的预测模型形式五花八门，而高原公路区别于平原公路最大的特点就是高原环境低压缺氧，驾驶员受该环境因素影响较大，因此需要对预测模型进行相应改进，若继续使用平原地区预测模型，最终得到的驾驶员生心理负荷程度较实际情况偏小，从而影响进一步的应用。
技术实现思路
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法，用于判断某段高原公路路线设计指标是否满足驾驶员在安全的生心理负荷状态下进行驾驶行为，或用于对某段高原公路提出合理限速方案以满足驾驶员行驶时生心理负荷保持在安全范围以内。为实现上述目的，本专利技术的解决方案是：提供一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法，包括以下步骤：分别采集驾驶员在高原公路行驶时的心率指标变化、车辆所处的实时位置、实时速度和海拔高度；将心率指标转换为心率增长率；对公路线形划分，并统计对应的线形指标；将驾驶员的心率增长率、所处路段平均海拔、所处路段的线形指标和车辆行驶的实时速度此四个变量数据进行多元回归处理，得到模型N＝f(T,M,v)，式中：N为心率增长率，T为道路的线形指标，M为该路段平均海拔，M取值有一个范围，即M∈(Mmin,Mmax)，v为实时车速；将某段高原公路中某一线形路段的各参数值，即线形指标参数、路段平均海拔和路段设计车速(Tx,Mx,vx)对应代入模型中以得到驾驶员的一个生心理指标Nx；利用一种对高原环境下对心率增长率的评价标准，即：当心率增长率N小于第一数值，其驾驶安全水平判断为好；当心率增长率N小于等于第二数值且大于等于第一数值，其驾驶安全水平判断为中；当心率增长率N大于第二数值，其驾驶安全水平判断为差；将上述所得的生心理指标Nx与所述评价标准中的心率增长率N进行比较以判断驾驶员在该路段实时的生心理负荷是否处于安全水平之内。优选地，对所述路段线形划分包括以下步骤：根据国标的公路安全性指南，将公路划分为平曲线段、纵坡段和弯坡组合段，统计所述线形指标包括平曲线半径R，纵坡坡度i和线形组合值W＝i/R。优选地，进行所述多元回归处理包括以下步骤：将平曲线半径R、心率增长率N、海拔M和车速V四变量按照不同海拔区间和不同种类路段并利用数理统计软件SPSS进行回归分析得到模型公式其中M∈(3567,4057)。优选地，所述第一数值为30％，所述第二数值为40％。优选地，将所述心率指标转换为所述心率增长率包括以下步骤：将心率指标根据公式转换为心率增长率，式中：N为驾驶员在行车过程中某一时刻的瞬时心率增长率，n′为驾驶员在行车过程中某一时刻的瞬时心率，n为驾驶员静态时平均心率。优选地，采集所述驾驶员的心率指标变化、车辆所处实时位置、速度和海拔高度包括以下步骤：利用佩戴于驾驶员身上的多导电生理记录仪采集所述心率指标变化，利用跟车GPS分别采集所述车辆所处实时位置、速度和海拔高度。优选地，所述心率指标替代为血压指标、呼吸频率指标、血氧饱和度指标的其中一种。本专利技术高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法的有益效果包括：采用上述方法，由于加入了道路海拔这一高原特有的影响因素，从而对驾驶员在高原公路行驶时生心理符合程度进行了有效准确的表征评价。附图说明图1为本专利技术高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法的逻辑框图。具体实施方式以下结合附图所示实施例对本专利技术进一步加以说明。如图1所示，本专利技术首先提供了一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法，具体包括以下几个步骤：(1)利用多导电生理记录仪(佩戴于驾驶员身上)和跟车GPS采集驾驶员在高原公路行驶时心率指标变化、车辆所处实时位置和海拔高度、车辆实时速度；(2)将心率指标根据公式转换为心率增长率，式中：N为驾驶员在行车过程中某一时刻的瞬时心率增长率，n′为驾驶员在行车过程中某一时刻的瞬时心率，n为驾驶员静态时平均心率；(3)根据《JTG/TB05-2004公路项目安全性评价指南》中对路段线形划分标准将公路分为平曲线段、纵坡段和弯坡组合段，并统计对应线形指标分别为平曲线半径R，纵坡坡度i和线形组合值W＝i/R；(4)将驾驶员心率增长率、所处路段平均海拔、所处路段线形指标和车辆行驶实时速度四个变量数据按照不同海拔区间和不同种类路段进行多元回归处理，可应用相关数理统计软件完成，得到模型N＝f(T,M,v)，其中N为心率增长率，也可以取代为其他生心理指标，例如血压、呼吸频率、血氧饱和度等，T为道路线形指标，可以是R,i,W中的一种或其变式，M为该路段平均海拔，v为实时车速。(5)最终得到的计算模型N＝f(T,M,v)中M取值有一个范围，即M∈(Mmin,Mmax)，将某段高原公路中某一线形路段的各参数值，线形指标参数、路段平均海拔和路段设计车速(Tx,Mx,vx)代入模型中可以得到驾驶员的一个生心理指标Nx，比如心率增长率。(6)根据现有的研究成果，在道路安全领域内，驾驶员生理指标有各种评价标准，其中一种针对高原环境下对心率增长率的评价标准如表1所示[1]：心率增长率安全评价标准表1可将步骤(5)中计算获得的Nx与评价标准中N进行比较，从而判断驾驶员在该路段以设计车速行驶时生心理负荷是否处于安全水平之内。以下举一个实例，以表征驾驶员在海拔3600m至4100m区间内高原公路行驶时生理负荷程度：为了验证本专利技术所述方法的有效性，本实施例通过采集驾驶员在109国道(海拔3600m至4100m之间)公路上行驶时的心率数据、车速，提取平曲线路段上对应数据得到表：海拔3600m至4100m平曲线路段上各变量数据表2将平曲线半径R、心率增长率N、海拔M和车速V四变量利用数理统计软件SPSS进行回归分析得到模型公式1，取某一段平曲线路段参数(R,M)＝(300,4100.28)，v取设计车速80km/h，计算得到N＝21.22％，将N与表1进行对照发现N＜30％驾驶员生心理负荷较小，道路安全水平良好。完成上述实施过程后，应能体现出本专利技术的以下特点：采用上述方法，由于加入了道路海拔这一高原特有的影响因素，从而对驾驶员在高原公路行驶时生心理符合程度进行了有效准确的表征评价。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和应用本专利技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本专利技术不限于上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法，其特征在于，包括以下步骤：分别采集驾驶员在高原公路行驶时的心率指标变化、车辆所处的实时位置、实时速度和海拔高度；将心率指标转换为心率增长率；对公路线形划分，并统计对应的线形指标；将驾驶员的心率增长率、所处路段平均海拔、所处路段的线形指标和车辆行驶的实时速度此四个变量数据进行多元回归处理，得到模型N＝f(T,M,v)，式中，N为心率增长率，T为道路的线形指标，M为该路段平均海拔，M取值有一个范围，即M∈(M

【技术特征摘要】
1.一种高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法，其特征在于，包括以下步骤：分别采集驾驶员在高原公路行驶时的心率指标变化、车辆所处的实时位置、实时速度和海拔高度；将心率指标转换为心率增长率；对公路线形划分，并统计对应的线形指标；将驾驶员的心率增长率、所处路段平均海拔、所处路段的线形指标和车辆行驶的实时速度此四个变量数据进行多元回归处理，得到模型N＝f(T,M,v)，式中，N为心率增长率，T为道路的线形指标，M为该路段平均海拔，M取值有一个范围，即M∈(Mmin,Mmax)，v为实时车速；将某段高原公路中某一线形路段的各参数值，即线形指标参数、路段平均海拔和路段设计车速(Tx,Mx,vx)对应代入模型中以得到驾驶员的一个生心理指标Nx；利用一种对高原环境下对心率增长率的评价标准，即：当心率增长率N小于第一数值，其驾驶安全水平判断为好；当心率增长率N小于等于第二数值且大于等于第一数值，其驾驶安全水平判断为中；当心率增长率N大于第二数值，其驾驶安全水平判断为差；将上述所得的生心理指标Nx与所述评价标准中的心率增长率N进行比较以判断驾驶员在该路段实时的生心理负荷是否处于安全水平之内。2.根据权利要求1所述的高原公路驾驶员生心理负荷程度表征方法，其特征在于，对所述路段线形划分包括以下步骤：根据国标的公路安全性指南，将公路划分为平曲线段、纵坡段和弯坡组合段...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳本民，竺灵杰，郭忠印，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31