不同风格音乐对驾驶疲劳缓解实验

音乐是疲劳驾驶的有效对策之一[1]。驾驶员在驾驶过程中普遍具有收听音乐的习惯[2]。许多音乐APP对音乐风格进行了分类并根据驾驶情况为驾驶员进行音乐推送。研究不同风格音乐对驾驶疲劳缓解效果有了现实意义。驾驶疲劳对策研究实验通常采用模拟驾驶的形式。有研究表明瞳孔直径及眨眼时间均值可以用来衡量驾驶疲劳程度, 瞳孔直径大小减小疲劳程度加深, 眨眼时间均值增大疲劳程度加深[3,4]。

一、实验设计

选在实验室环境下搭建的模拟驾驶平台, 取10名3年以上驾龄的驾驶人开展模拟驾驶实验。研究表明驾驶人连续驾驶车辆达到30min时会产生驾驶疲劳[5], 实验中驾驶人连续驾驶车辆达到1h, 认为已经驾驶人已经疲劳, 此时给予某种类型音乐刺激20分钟, 刺激结束后, 驾驶人继续驾驶5min, 本次实验结束。在3天内的同一时间段该驾驶人再次进行实验, 刺激音乐为另一类型音乐。实验中, 采用Tobbi X2眼动仪采集眼部行为数据, 采集瞳孔直径大小和眨眼时间均值两个指标, 其采样频率为40Hz。随机挑选网易云音乐所推荐的摇滚乐与流行乐各7首作为刺激音乐。

二、数据分析

将瞳孔直径大小和眨眼时间均值作为疲劳程度评判指标, 其时间窗分别为10s和30s。用Ergo Lab分析软件进行数据分析, 对10名驾驶人数据进行均值处理。选5min, 55min, 85min三个观测点, 分别对应实验开始5min、音乐刺激前5min和音乐刺激结束后5min, 绘制不同风格音乐的瞳孔直径-时间变化图和眨眼时间均值-时间变化图分别如图1和图2所示。

瞳孔直径显示, 流行乐组和摇滚乐组在实验开始5min时均处于较高位置, 流行乐组高于摇滚乐组;音乐刺激前5min该指标处于最低位置, 且两组数值接近;刺激结束5min后该指标上升, 但低于实验开始时水平, 流行乐组上升幅度略大于摇滚乐组。眨眼时间均值显示, 流行乐组与摇滚乐组存在极高的相似性, 实验开始5min时该指标处于较低位置;音乐刺激前5min该指标上升;刺激结束后5min时该指标降低并接近于实验开始时水平。

三、结论

驾驶疲劳出现后, 给予流行乐或摇滚乐刺激都能对疲劳进行缓解。从瞳孔直径指标来看, 流行乐对驾驶疲劳缓解效果弱优于摇滚乐;从眨眼时间均值来看, 流行乐与摇滚乐对驾驶疲劳的缓解效果差异不大。瞳孔直径变化除驾驶人自身生理影响外还受到环境因素如光照强度突变的影响, 而眨眼时间均值受环境突变因素影响较小, 眨眼时间均值更能反应真实的疲劳状况, 且从瞳孔直径指标看, 流行乐与摇滚乐差异较小, 因此认为流行乐与摇滚乐对驾驶疲劳缓解效果方面无明显差异。

摘要：为研究不同风格音乐对驾驶疲劳缓解效果, 选取10名驾驶员进行模拟驾驶实验, 疲劳时分别给予流行乐和摇滚乐刺激。以瞳孔直径和眨眼时间均值作为疲劳程度评价指标。两指标均显示流行乐与摇滚乐都对驾驶疲劳有缓解作用。瞳孔直径指标显示流行乐对疲劳缓解效果弱优于摇滚乐, 眨眼时间均值指标显示流行乐与摇滚乐对驾驶疲劳缓解效果无明显差异。瞳孔直径受环境因素影响较大, 而眨眼时间均值较为稳定, 因此认为流行乐与摇滚乐对驾驶疲劳缓解效果区别不大。

关键词：人机工效,驾驶疲劳,对策,音乐风格

参考文献

[1] 赵晓华, 房瑞雪, 毛科俊等.基于生理信号的驾驶疲劳声音对策有效性实验[J].西南交通大学学报, 2010, 45 (3) :457-463.

[2] Stutts J, Feaganes J, Reinfurt D.Etal.Driver`s exposure to distractions in their natural driving environment[J].Accident Analysis Prevention, 2005, 37 (6) :1093-1101.

[3] 潘晓东, 李君羡, 徐小冬.基于眼部行为的驾驶疲劳评价指标的阈值[J].同济大学学报:自然科学版, 2011, 39 (12) :1811-1815.

[4] 王雪松, 李飞虎.基于驾驶模拟实验的眼部指标与疲劳分级[J].同济大学学报:自然科学版, 2015, 43 (12) :226-231.

[5] Gillberg M, Kecklund G, Akerstedt T.Sleepiness and performance of professional drivers in a truck simulator—comparisons between day and night driving.Journal of Sleep Research, 1996, 5 (1) :12-15.