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1、山西农业大学工程技术学院毕业（设计）论文1 绪论1.1 课题研究的背景及其意义机动车辆作为社会发展、人类文明和科学技术进步的产物，为人类文明进步和社会经济发展做出了巨大贡献。然而，随着机动车辆的增加，交通事故发生量有不断增加的趋势。随着我国交通运输业的发展，交通事故的发生也日趋频繁，给人们的生产、生活带来了严重的影响。表1-1是近年来我国道路交通事故发生的统计数据。表 1-1 我国道路交通事故统计表1年份事故次数直接损失（亿元）死亡人数受伤人数10万人口死亡率200061697126.7838534187217.3200175491930.91059305464858.520027731373
2、3.210938156211613.7200366750733.710437249417410.8200451788923.91070774808649.9200545025418.8987384699117.6200637690315.6903214323716.9从上表可以看出，在“十五”(2001-2005)期间，我国的交通事故居高不下。自2005年以来，全国交通事故死亡人数首次回落到10万人以下。公安部交通管理局2004年与2005年的统计结果表明:2004年与2005年的疲劳驾驶直接导致的死亡人数分别为2799和2566，产生的死亡率分别是2.614%和2.599%。但是疏忽大意、判
3、断错误、措施不当三项相加分别是18.8%和20.29%;产生的死亡率是18.6%和20.84%，而这三项事故原因中往往夹杂着驾驶疲劳。1据交通部门统计，我国是道路交通事故死亡人数最高的国家，连续数年一直居世界第一。2001年中国交通事故死亡人数为10.6万人，而同年美国的数字为4万人，日本为1万人。据全球各交通部门的统计，2003年全世界交通事故死亡人数为50万人。其中，中国交通事故死亡人数为10.4万人，美国、俄罗斯的死亡人数分别为4万人和2.6万人。我国的交通事故统计资料显示，交通事故的主要加害者是机动车驾驶员，而行人、乘车人和骑自行车的人是交通事故中的三大受害群体，死亡人数中的四分之三是
4、行人、乘车人和骑自行车的人。这些交通事故给国家财产和人民生命财产安全带来了巨大损失。在每年发生的大量交通事故中，约有三分之二的交通事故责任在驾驶员一方。我国交通事故的致死率也是世界最高的，为27.3%，而美国为1.3%，日本只有0.9%。拿两个规模相当的城市比较，北京的交通事故致死率为14%，东京则为0.7%。2现在，全世界由机动车辆事故导致的受伤人数约有2500万人，而每一年由于交通事故的原因至少使50万人死亡.统计资料表明，全球道路交通事故的总数约占安全事故的90%左右，造成的伤亡人数占所有安全事故伤亡人数的80%以上。在非正常死亡之中，道路交通事故已成为名副其实的“第一杀手”。国外的疲劳
5、驾驶与交通事故研究的统计数据同样令人触目惊心。美国卡内基梅隆大学在驾驶模拟器上研究表明:机动车辆重大事故率9.1%归因于驾驶员驾驶疲劳，而夜晚疲劳驾驶重大事故率达19.9% 。英国交通研究实验室(Transport Research Laboratory)认为驾驶疲劳导致的路面交通事故占全部交通事故率的10%。据澳大利亚联邦议会统计:在2000年，司机疲劳驾驶造成的交通事故占所有交通事故的20%到30%。专家认为这只是保守统计，实际所占的比例可能更大.2004年美国国家交通安全委员会NTSB(The National Transportation Safety Board)检查了107起由驾驶
6、员造成的卡车交通事故，表明有58%的交通事故与驾驶员疲劳驾驶有关。美国国家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration，NHTSA)最近几年的调查显示:每年平均有56000起车祸与疲劳驾驶相关，造成76000人受伤，1544人死亡(占交通事故死亡总人数的3.7%)，调查还显示有27%的受访者表示有过开车打瞌睡的经历。美国汽车联合会（American Automobile Association，AAA）的交通安全部初步估计41%-59%的重型卡车交通事故与疲劳驾驶有关。3据我国交通部报道，驾驶疲劳造成的交通事故无论是绝对数字还
7、是所占比例都是最高的。从我国历年交通事故的大量案例分析中得出的结论:驾驶员因疲劳驾驶所造成的道路交通事故约占总数的10%至25%，由此可知，驾驶疲劳是造成交通事故的主要原因，也是引发驾驶员职业病的主要原因。因此，开展驾驶疲劳的研究工作意义重大。1.2 疲劳驾驶的定义及其相关问题1.2.1 疲劳与疲劳驾驶疲劳是由于过度的体力或脑力劳动引起的一种复杂的生理现象，它是人体一种正常的生理活动规律。表现在瞌睡、精力不集中，同时人体的正常反应减慢，交感神经活动减弱，副交感神经增强。医学上没有给疲劳以明确的定义，因此，我们平时把疲劳、瞌睡、困倦等同为一个意思。严格地讲，疲劳是一种超过负荷或延长时间的脑力或者
8、体力劳动引起的生理现象，而瞌睡是一种需要睡觉的状态，这种需要是人体本身不能抵制的一种状态。疲劳虽然是一个正常的生理现象，对于从事无危险性简单工作的人来说，除了自我感觉不适外，不会有其它影响，但是对司机这个特殊的群体而言，在疲劳状态下行车即疲劳驾驶就可能引起严重的后果，甚至危及生命。1.2.2 疲劳驾驶产生的原因 (1)睡眠不足。人在正常情况下，每昼夜需要约8h的睡眠，实验证明每晚睡眠少于4h，人的肌肉反应速度、警惕性就会降低。而司机如长途运输，昼夜兼程，夜间出车，不能熟睡、睡眠环境差等则可造成睡眠不足。 (2)工作模式。持续或者延长时间的工作都是产生疲劳的一个原因，一个健康的驾驶员如果一天连续
9、行车8小时，既使途中饮食正常并有短暂休息，也会出现暂时性疲劳。如果连续数天持续行车，极易造成积累性疲劳，从而导致人体生物钟紊乱需要较长时间的调整才能完全恢复，因此工作的性质也是产生疲劳的重要原因。 (3)睡眠质量。睡眠方面的疾病是影响睡眠质量的重要原因，睡眠呼吸暂停综合症(SAS)是一种发病率很高的疾病，这种疾病的特征是在床上睡眠的总时间很长，甚至比正常人的睡眠时间长，但是，由于在睡眠过程中有呼吸暂停，因此易被憋醒，所以在睡眠过程中，深睡期(睡眠分期中的3、4期睡眠)很短，大脑和肌肉不能得到充分的恢复。因此，在白天的工作中表现为嗜睡，这种病人驾车是十分危险的。(4)睡眠周期。据研究表明，正常人
10、的睡眠、清醒周期是一致的，大多数人在48、1416时之间容易发生瞌睡，因此，重要的工作应该避开这些时间段。(5)复杂的道路，如在人群拥挤、狭窄的街道以及山区行车时，要求司机注意力高度集中，动作准确敏捷，不能有任何疏忽大意，在这种情况下极易造成疲劳。(6)车况不良，如转向盘、离合器踏板、变速档杆沉重发笨，发动机噪音刺激，挡风玻璃不清晰等均可造成驾驶员体力、心理或视觉疲劳。(7)天气变化，如盛夏行车时气温高，驾驶室内缺氧，阴雨连绵又使人的心情变坏，精神压抑、心烦意乱等亦可造成疲劳。4 51.2.3疲劳驾驶的表现及其与道路交通安全的关系 (1)自我感觉全身疲倦无力，麻木、呆滞、肌肉痉挛等。对驾驶车辆
11、缺乏信心，驾驶车辆能力下降。总觉得应该休息，不想继续驾车。但由于各种原因所致，不继续驾驶又不行，只好硬顶下去。(2)注意的分配发生困难，注意的范围变小，注意力不稳定，注意的转移迟缓，注意的集中性也下降。在驾车过程中经常考虑与行车无关的问题，即思想开小差，精力不集中。(3)感觉方面不协调，不准确，思维迟缓，感觉器官的功能发生减退和紊乱。如视觉模糊，出现错觉，判断错误，听觉不准确，迟钝。触觉和动作的机敏度下降，反应速度降低。(4)驾驶车辆的动作失调，操纵的动作准确性下降，手脚不灵，动作迟缓，生硬呆板不协调，甚至有时产生错误的动作。(5)过度疲劳会导致驾驶员在驾车过程中打瞌睡，如果人在打瞌睡时，人的
12、觉醒水平就会显著下降，反应迟钝，判断失误。在上述不正常的状态驾驶车辆，是很容易造成交通事故的。其特点一般是:1、事故多发生在深夜和凌晨。2、事故的现象多表现为坠车、翻车、追尾。3、向静止的物体冲撞.4、重大交通事故多，死亡率高。5、事故的责任绝大多数是驾驶疲劳是单方面造成的。驾驶员在较长时间的驾驶过程中，其疲劳程度可以分成三种水平:清醒阶段，这时驾驶员基本没有疲劳。有一点疲劳阶段，这时驾驶员感到非常困，从而减少了对安全的注意，眼光是随意的飘动而不是注意特别的点;汽车不是随着路况的不同而改变速度，而是保持恒定不变。高度疲劳阶段，这时驾驶员意识水平非常低，眨眼也急剧减少，驾驶操作也比第二阶段显得更
13、加不慌不忙;但是驾驶员对汽车的控制极其困难，他们会之字型驾车，并且他们所驾驶的汽车往往会横过道路的中线，甚至会冲出路面。疲劳驾驶所产生的交通事故往往比较严重，典型的表现是:正面相撞、汽车冲出路面，碰撞前没有紧急刹车的痕迹。说明在疲劳的时候，驾驶员不能及时回避瞬间出现的意外情况。61.3 疲劳驾驶检测的研究现状 近年来 ，“如何检测驾驶疲劳”问题越来越受到人们的关注，各国研究人员都在努力开发出一个能实时监视驾驶警觉水平，并在任何不安全状态下能对驾驶员进行预警的系统，疲劳检测技术自然成为首要解决的问题.1.3.1 国外研究现状 早期的驾驶疲劳测评主要是从医学角度出发，借助医疗器件进行的。这些研究可
14、以追溯到1935年美国交通部管辖的洲际商业协会ICC(the Interstate Commerce Commission)要求美国公共卫生服务署USPHS(the United States Public Health Service)对城市商业机动车驾驶员服务时间(the hours of service)管理条例的合理性所进行的调查，但是对驾驶疲劳的实质性的研究工作是从20世纪80年代由美国国会批准交通部实施驾驶服务时间(HOS)改革，研究商业机动车驾驶和交通安全的关系，并健全卡车和公共汽车安全管理条例开始的。这样美国把驾驶疲劳的研究提到立法高度，保证了开展驾驶疲劳研究的合法性、有效性和
15、持续性。20世纪90年代，疲劳程度测量方法的研究有了很大的进展，许多国家已开始了驾驶疲劳车载电子测量装置的开发研究工作，尤以美国的研究发展较快。现有的研究成果中具代表性的产品有：(1)美国研制的打瞌睡驾驶员侦探系统DDDS(The Drowsy Driver Detection System)。它是采用多普勒雷达和复杂的信号处理方法，可获取驾驶员烦躁不安的情绪活动、眨眼频率和持续时间等疲劳数据，用以判断驾驶员是否打瞌睡或睡着。该系统可制成体积较小的仪器，安装在驾驶室内驾驶员头顶上方，完全不影响驾驶员正常的驾驶活动。(2)方向盘监视装置S.A.M. (steering attention monitor)。一种监测方向盘非正常运动的传感器装置，适用于各种车辆。方向盘正常运动时传感器装置不报警，若方向盘4s不运动，S.A.M就会发出报警声直到方向盘继续正常运动为止。S.A. M被固定在车内录音机旁，方向盘下面的杆上装有一条磁性带，用以监测方向盘的运动。使用S.A.M并不意味延长驾驶时间，而是要提醒驾驶员驾车时不要打瞌睡。另外，S.A.M.与录像机配合使用可以为保险公司提供证据。(3)DAS 2000型路面警告系统(The DAS 2000 Road Alert System)。一种设置在高速公路上用计算机控制的红外线监测装置，当行驶车辆摆过道路中
