4.3.4 人与汽车安全

更新于 2026年10月13日 版权声明
4.3.4 人与汽车安全

在纷纭复杂的人、车、路、环境与行车安全的诸矛盾中,人是矛盾的主要方面。人是车和路的主导者(设计者、建造者)和使用者,也是汽车安全工程的主要服务对象(财产次之);人既是环境的适应者,也可以是环境的改造者。机动的道路交通非自然现象,是人工创造和参与的结果,如果离开对能动因素的认识去控制交通伤害,焉得要领。车和路要保障行车安全,前提必须适应驾车人和其他道路交通参与人的生理和心理特质。《全球道路安全状态报告2013》提倡的减少伤害的五大措施——控速、禁酒驾、戴摩托车头盔、系安全带、使用儿童安全座椅全都与人的意识和行为有关。弄清我们自身参与道路交通的生理和心理特质对于提高交通安全保障体系的有效性和改善汽车安全性能的基础性和关键性作用无须赘言。以人为本是建设生命保障体系的出发点和归宿点,只有认清了人参与道路交通的种种生理和心理活动的特质,我们建设生命保障体系的一切努力才有了放矢之的,不期而至的道路交通事故才有了预防的基础。生理学研究为设计汽车和一切交通设施提供人类工效学的依据,医学检测为安全性试验提供客观评价的人体生理响应可比参数;生物力学揭示外力在人体内传递和转移的规律,为预防外力对人体的伤害和伤后恢复提供力学理论指导;交通心理学揭示人参与道路交通活动的心理活动规律,为矫正违章心理倾向和培养遵守规则的心理素质提供科学依据;而脑科学、认知科学和行为科学的研究将揭开人类思维之谜、学习之谜、个性之谜、行为之谜,为人群参与交通活动的仿真、人工设计的研究、人工智能的开发提供基础理论和基础数据,最终将人工设计的缺陷降低到极低的概率并建成伤害概率极低的智能交通系统。因此,汽车安全工程必须从认识人类自身开始。

20世纪中叶,心理学开始研究人与汽车安全的关系,后来,汽车工程也把研究人体纳入到自己的学术领域中来。到20世纪末,汽车工程关于人与汽车安全的研究已经小有成果,汽车安全性长足改善正是建立在包括交通心理学、生物力学在内的研究成果之上。汽车工程学将融贯更广泛的学科集群,在更广阔的领域里围绕着汽车安全开展对人的深入研究,在进一步弄清人的生理和心理特性与汽车安全之关系的基础上,找到更为有效的汽车安全措施。

1.视认能力与汽车安全

人体接收的外界信息有80%来自视觉[21],汽车在行驶中,无论是视觉,还是听觉和嗅觉的远距离辨识功能都因相对高速移动而不同程度地减弱了,所以,不能确保良好的视认性无异于盲人骑马,谈何安全。良好的视认能力是首要的主动安全。

眼、视觉通道、视中枢等器官履行视觉功能。视觉包括光觉、色觉和形觉,三者中,光觉是最基本的视觉,只有在具有光觉的条件下,才会产生色觉和形觉。

(1)光觉

光觉指视网膜对光的感受能力。视网膜的光感觉细胞有两种:视锥(cone)和视杆(rod)。这是两种特殊分化的神经上皮细胞,全视网膜有视锥6.3×106~6.8×106个,视杆110×106~125×106个。视锥细胞对强光相对敏感且有很强的辨色功能,主要司明视觉;视杆细胞对弱光相对敏感且色觉迟钝,主要司暗视觉。在某光强度范围内,视锥细胞和视杆细胞可共同参与这一中间光区的活动,称这一中间光区为中央视觉范围(mesopic range)。

人的视力与亮度有关,亮度增大,视力增强。黄昏时光线昏暗,汽车前照灯的亮度与环境的亮度相差小,因此驾驶人不容易看清周围的车辆和行人。2004年,我国发生在夜间的汽车交通事故主要集中在并非出行高峰的凌晨5时至7时、19时至21时,占死亡总数的20.2%,可能跟清晨和黄昏环境与灯光反差小,不易辨别物体有关。

(2)色觉

色觉指人眼辨别颜色的能力,即辨别不同波长的光波的能力。色觉是眼睛在明亮处视网膜锥细胞活动时产生的感觉。具有正常色觉的人的视锥细胞具有感受三原色——红、绿、蓝的三种感光素。如果视锥细胞缺少一种感光色素就是色盲;如果一种感光色素不及正常人的水平,就是色弱。驾驶人必须色觉正常,尤其不能是红绿色盲或色弱。人的视觉可见度因颜色不同而异,红色、黄色及白色容易辨识,绿色次之,蓝色最不容易辨识。

(3)形觉

形觉指人眼辨别物体形状的能力,包括中心视力、视野和立体视觉能力。中心视力简称视力,即眼睛分辨最小物象的能力。在空间上,眼睛刚刚能够分辨两个分离点或线在眼结点所对应的最小夹角,称为“可分隔最小限度”(minimum separable)。当这一视觉用以分计算的弧度测量时,其角度的倒数即为视敏度。可分辨的两点或两线的距离越小,即视角越小,视敏度就越高,意味着分辨能力就越强。通常采用5m距离检查国际标准视力表检查驾驶人的视力。视力1.0达到正常的标准,不足1.0者判为视力异常。《机动车驾驶员身体条件及其测评要求》(GB 18463—2001)规定,驾驶员两眼视力(允许矫正)各≥4.9,相当于小数视力0.7。

(4)视野

视野又称“周围视力”,是眼球向正前方凝视不转动时能看到的空间范围。人最敏锐的视野一般在20°的中心视野内,中心视野以外是周边视野,周边视野的主要功能是探测与搜索出现的目标。人坐姿正对前方时,每只眼睛的视野在水平顶点处向前方延伸,向外侧90°,向内侧60°,于是就形成了120°的双眼视野。在正前方处,眼睛的视力最高,越往两侧,眼睛的视力越低。在视野的铅锤面上,双眼视野在视力中心向上约50°~55°,向下约60°~70°。转动眼睛和头可以增加视野。在水平面内,眼球转动的最大角度为左右各30°,最容易转动角度为左右各15°;头转动的最大角度为左右各60°,最容易转动的角度为左右各45°。在铅垂面内,眼球转动的角度为上45°,下65°,最佳转动角度是上下各45°;头转动的最大角度是上下各50°,头容易转动角度是上下各30°。以上数据根据SAE J985。人观察物体的动作顺序是先动眼球,后转头部,或者两者几乎同时转动。

行驶中视野成为动视野。车速和动视野的关系为:车速在40km/h时双眼的视野约为100°,75km/h时约为65°,100km/h时约为40°。动视野随车速的增加而明显变窄的现象称为“隧道效应”。

(5)深视力

人对三维空间远近距离的感知能力称为“立体视觉能力”或“深视力”,即感知深度的能力,亦称“深度感知”。深视力主要是双眼的功能,可用深度知觉仪测定双眼视差的最小辨别阈来判定。深视力表征驾驶人获得相对运动的客体的速度、位置、距离的能力。

(6)动视力

动视力指人与物体处于相对运动时,人眼对运动物体的辨别能力。汽车在行驶中,人的静态视力随观察者和观察对象的相对速度而衰退。这是因为驾驶人在高速行驶的汽车里观察车外物体时,注视车外物体的时间随车速的提高而缩短,获取信息不足所致。研究表明,一个静止视力为1.2的人,当车速达到70km/h左右时,他的视力会下降到0.7左右。这是高速行驶事故增多的原因之一。动视力与静视力、车速、年龄、环境等因素有关。静视力好,动视力也好;年龄越大,动视力越差。

驾驶人在行车中获得的视觉信息几乎都是动态信息,动视力差的驾驶人不能准确瞭望距离,及时发现危险,因此,驾驶人的动视力比静视力更重要。

(7)暗适应与亮适应

从日常的体验得知,由亮处进入暗处,视力需要逐渐恢复,眼睛的这种特征叫暗适应;由暗处进入亮处,视力也需要恢复,眼睛的这种特征叫亮适应。暗适应比亮适应需要更长的时间。正常人暗适应过程表现为,最初5min对光敏感度提高很快,以后渐慢,至8~15min,对光的敏感度又增加,至30min左右,光敏感度可达最高。人的亮适应能力较强,一般由黑暗到光亮的环境,只需要几秒到一分钟的适应时间。人眼虽然在几万勒克斯(Lx)的白天和0.1Lx的夜间同样有效,但汽车行驶在明暗急剧变化的道路上,由于视觉不能立即适应,容易因视力下降而酿成危险。

2.驾驶操控与汽车安全

驾驶操控性指驾驶人按照自己的意志控制汽车的有效性,属主动安全范畴。驾驶人是车与路、环境相适应的操控者,而汽车的操控机构是人与车相互作用的交互界面,所以操控机构必须满足人体操控的空间和力学需求,以使驾驶人能够高效而舒适地工作,以减轻疲劳,策保安全。

操控的信息来自车外环境和车况,且信息瞬息变化,驾驶人对信息进行处理后,对汽车实施实时操控,以应对车外环境和车况的变化。驾驶信息的收集和反馈流程如图4-16所示。图中的箭头表示信息和指令传递的方向。人的感觉器官感知到需要调整车况的刺激信息,经过神经传递到中枢神经,经中枢神经与既定的计划比照,进行判断,做出决策。然后,把操控指令传达到手、脚等执行器官,操纵操控部件对汽车实施操控。汽车行驶状态的改变,又通过人体的感觉器官(刺激信息来自仪表的显示和人体的感知)反馈给中枢神经,中枢神经做出判断后,发出修正或停止某一操作动作的指令,由执行器官执行。实际上,对环境,特别是路况与车况的反应与驾驶人的情绪、身体本能、疲劳程度、疾病、服用药物、操控装置的设置有着密切的关系。为了保障行车安全,除了驾驶人要注意调整自己的生理和心理状态之外,汽车操控装置的设计对操控的有效性起着作重要的作用。

图示

图4-16 驾驶信息的收集和反馈

操控装置的布置应以为驾驶人营造舒适、方便、愉悦的操控环境为目的,以人类工效学理论为指导,以驾驶人为中心展开。各种标准体系里已经纳入了一些规范驾驶人前方视野和操作位置的标准,如ISO 7397、ISO 3958、SAE J287、GB 11562、GB/T 15705、GB/T 23915等,可在规范的指导下做视野和操控装置的布置设计。驾驶人在不移动头部的情况下,应能看清车速里程表、转速表、电流表的全部,以及燃油表、机油压力表、水温表的临界值。报警灯应布置在视认性良好的位置。仪表的读数与显示应照明清晰且不炫目,显示应注意符合人的普遍视认习惯,如采用数值标识,数值由小至大应按由下至上、由视认的左方至右方排列,采用指针显示,应顺时针旋转表示增加,逆时针旋转表示减少等。

面前显示技术已经由航空器引入汽车。通过电子光源和光学系统在驾驶人挡风玻璃前方投射出仪表显示的虚像,驾驶人只要注视前方即可读取仪表的显示,免除了驾驶人注意力在正视路况和低头读表之间转换,使驾驶变得轻松。

3.人体素质与汽车安全

(1)反应特性

人的感觉器官接受到刺激信息产生感觉,传入大脑,经中枢神经处理后向执行器官发出指令,直至产生操控动作,这段时间称为“人的反应时间”(reaction time)。反应时间又分简单反应时间和选择反应时间。对于一种刺激信息,只有一个既定的反应动作可做,完成这个动作所需的时间就叫简单反应时间。过十字路口时,看到绿色交通信号灯,只要做出起步的操控动作即可,这段时间就是简单反应时间。对于刺激信息,可采取一个以上的既定反应动作所需的时间叫选择反应时间。发现前方有行人横穿马路,采取绕行通过,停车让行,还是减速让行,完成选择和动作所需的时间就称选择反应时间。一般而言,简单反应时间较短。反应时间与刺激的种类、强度及个体因素(生理素质、熟练程度、适应水平、疲劳、注意力集中度、情绪和环境等)有关,在表4-3的几种刺激中,人对声音的刺激反应最短。反应时间还与反应动作的器官有关,手比脚的反应速度快,见表4-4。刺激的强度也影响反应时间,对在环境中对比鲜明的色彩显示反应时间短,对色相接近的显示反应时间长。反应时间还与人的生理状况有关,一般而言,老人、儿童、妇女的反应时间较青壮年男子长。

表4-3 反应时间与刺激的关系

图示

注:数据引自《汽车安全工程》表2-17。

表4-4 反应动作器官种类与反应时间

图示

注:数据引自《汽车安全工程》表2-18。

人的感受性是对于刺激信息的感觉能力,用感觉阈限来量度。能引起生理感觉的最小刺激量称为“感觉阈限”。并不是任何刺激都能引起感觉,要产生感觉,不仅刺激的强度必须达到一定的量值,还需要持续一定时间。因此感觉阈限是刺激强度和持续时间的函数,凡未达到这一量值的刺激都不足以引起人的感觉。在刺激物引起感觉之后,如果刺激的量值发生变化,也并不是任何变化都能引起感觉上的变化,这正如让人掂量1000g和1001g重量一样,一般人觉察不出重量的变化,一定要增加到某个阈值,人才能感觉到重量的改变。

(2)注意力

注意指人的心理活动对事物的有选择的集中。由于这种选择和集中,人才能够离开某些事物而敏捷地对关注的事物做出反应。很多事故都是由于“没有注意”引起的。驾驶人的注意力指行车途中,其心理活动有选择地指向并保持集中于有效的对象,控制自己“心无旁骛”的能力。驾驶人的注意力主要体现在如下的控制能力:

①注意广度。也称“注意范围”,指在同一时间内能关注到的范围。驾驶人面临大量的对象,他必须保持注意广度,才不致放过有用的信息。

②注意分配。同时把注意指向不同的对象,就是注意的分配。驾驶人必须恰当地把注意指向多个对象,才能适时做出有效反应,注意分配代表了驾驶人对当前境况作出评估后对注意指向的调整。

③注意稳定。指注意持续指向某一或某些对象。驾驶人需要注视并预测交通状况的变化,需要在一定时间内持续集中注意于特定的对象,跟踪其变,以及时做出准确的反应,所以驾驶人必须具备注意稳定的能力。(https://www.daowen.com)

④注意转移。指能动、有效地把注意从关注的对象转移到另外的对象之上。它不同于注意分配,是在需要的时候有目的地把注意转向别的对象,使一种心理活动的指向合理地被另一种心理活动指向替代。虽然注意的对象有所改变,但保障行车安全的目的不能变。驾驶人只有合理转移注意,才能获取有效信息。

(3)智力水平

智力是人正常生活、学习和工作最基本的心理基础,包括观察力、记忆力、理解力、想象力、思维力和判断力,思维力是智力的核心能力。心理学研究认为,道路交通事故多发生在智力较低的驾驶人中,由于这个人群的判断能力相对低下,对外界信息把握不准确,注意力转移缓慢,临事不能迅速做出准确的判断,致使该人群事故多发。美国和日本的研究曾指出,高出智商平均值20%的人也同样是事故的多发者,这个人群因不满足于现状或对自己的驾驶技术过于自信,也容易造成道路交通事故。有人认为,职业驾驶员的智商以中等水平较为宜[22]。

(4)心理素质

大多数人在驾驶汽车时,潜意识里存在的尽快到达目的地的欲望容易使其产生排他心理,使他对红灯和占道的车辆和行人本能地产生厌恶感,甚至产生一闯而过的冲动。这种本能的自我中心意识是潜在于我们意识深处的安全隐患。一名训练有素的驾驶人应该具有高度的责任感和良好的心理素质,在任何紧急的情况下都表现出冷静的应激状态与良好的自控能力,理性地使用车辆和道路。日本1994—2003十年的道路交通死亡事故统计表明,因超速行驶导致的死亡事故件数在死亡事故总数中所占的比例从1994年的21.7%降至2003年的13.5%,表明10年中日本人自觉遵守交通规则的意识增强了。虽然无视交通信号造成的死亡事故件数也呈下降趋势,但在死亡事故总数中所占比例10年来却一直在4.7%~5.5%之间小幅摆动,反映了改变少数人强烈的自我中心意识秉性的艰巨性。

容易肇生道路交通事故的心理倾向有:

①麻痹心理——驾车缺乏安全意识,失去对事故的警觉,无意识地肇生事故;

②侥幸心理——明知行为违法违规,也明知可能发生危害社会和他人的严重后果,甚至明知可能危害自己的生命,却抱着“不可能发生在自己身上”的心态,殊不知,正是侥幸没有发生事故而纵容起来的对危险丧失警惕,最终酿成了对他人和自己的伤害;

③逆反心理——对交通管理人员的工作作风、工作态度和处罚不满,故意不服从管理以泄愤懑;

④逞强心理——持强逞能,斗气好胜,受这种心理的支配容易冲动,不计后果,做出不理智的行为;

⑤靠山心理——这种心理倾向产生在小部分拥有权势的人群中,他们行车有恃无恐,无视法律和规则,认为靠权力和金钱就能逃避责任和处罚;

⑥保险心理——认为买了保险就免除了风险,出了事故由保险公司赔偿,只要不出人命,就不用承担责任;

⑦惧怕心理——惧怕风险的心理倾向使对自己的判断缺乏信心,遇事优柔寡断,就在迟疑之间,事故已经发生。

(5)不良行为

驾驶人的不良行为也是肇生事故的重要原因。这些不良行为涉及日常生活习惯和驾驶习惯。疲劳驾驶、睡眠不足、酒后驾车、服用兴奋剂或镇静剂驾车、驾车看电视、驾车时吸烟、驾车时使用移动电话、驾车不系安全带、超速、超载、违规超车、随意变道、随便停车等都在矫正与克服之列。这些不良行为或者使驾驶人反应迟钝、思维和判断能力衰退、情绪激动、注意力分散,或者失去被动安全保护措施,或者制造、增大事故风险。因此,有目的地进行驾驶人的心理指导,在驾驶人中开展自我驾驶心理修炼,培养谦和礼让的性格、沉着稳定的心理素质和良好的生活习惯对于营造和谐的交通环境,减少交通事故都大有裨益。

预防交通伤害的心理干预不惟适用于驾驶人,而应该着眼于提高参与交通的所有人群的心理健康水平。而今,仍有相当部分的人还没有树立道路交通风险意识和自我防范意识,出行中不注意交通状况,不遵从交通信号的指挥;很多人对事故都存有侥幸心理,从而产生违章的冲动。上述驾驶人易肇生交通事故的心理倾向在行走和驾驶非机动车时同样存在,如麻痹心理、逞强心理,有的人尤显严重,一部分行人和非机动车驾驶人同样具有事故倾向性。

4.事故倾向性与驾驶适性

(1)事故倾向性

从英国学者格林伍德(Greenwood)和伍兹(Woods)1919年的研究到现代交通伤害流行病调查,都发现了事故在人群中非均匀分布的事实,即事故总是相对集中在少数人身上。美国康涅狄格州对29531名驾驶人在六年中的道路交通事故记录进行调查,发现3.9%的驾驶人发生的事故占事故总数的36.4%[23]。金会庆根据日本平凡社出版的《世界大百科事典》指出,1910年英国研究者首先使用“事故倾向性”(AP)这一术语,以指称禀性上潜在着事故多发因素的人群。1964年,Suchman和Kleim把事故倾向性解释为具有容易发生事故的长期的、稳定的人格特征[24]。金会庆在车祸流行病学调查中证实了我国驾驶人群中确实存在着事故倾向的驾驶人,并将事故倾向性定义为:在“一定时期内特定环境下,具有潜在的诱发事故心理、生理因素素质特征”,同时指出,事故倾向性既是稳定的,也是可变的。金先生的研究指出,事故倾向性驾驶员存在比例为6%~8%,他们引发道路交通事故的比例在30%以上[25]。金会庆对合肥、济南、西安三市运输企业共594名机动车驾驶员发生交通事故的频次进行了调查分析,结果发现,分别占16.8%、19.7%和19.6%的发生三次及三次以上事故的驾驶员发生的事故总数占被调查的事故总数的35.0%、37.6%和37.9%,说明职业驾驶员肇生事故的频次存在明显的差异。随后又分1983—1987、1988—1992两个五年期对三市部分单位的1545名驾驶员发生交通事故的频次进行调查,并按前五年期里发生的事故频次分组比较,结果发现,在后五年期内平均每人发生事故的频次和在前五年期里发生的事故频次正相关,即前五年期里发生的事故频次高,后五年期内平均每人发生事故的频次也高,前五年期无事故的951名驾驶员(占总数的61.6%)在后五年期内平均每人发生事故0.43~0.50起(分城市统计),而占总数的7.3%的113名发生三次及三次以上事故的驾驶员平均每人发生事故2.46~2.78起。为了验证事故多发者在前、后五年期行为的一致性,又对三市事故多发驾驶员(五年内发生三次及三次以上事故者)与无事故驾驶员按照前后五年的交通肇事频次分类比较,结果显示,三市前后五年均为事故多发驾驶员的一致性分别为80.9%、83.8%、81.8%,而前五年事故多发驾驶员中,只有19.1%、16.2%、18.2%的人在后五年中表现为不发生事故或少发生事故,从而证实了事故多发驾驶人群具有一定的长期稳定的特征。金会庆根据自己的研究,结合国外的研究,把驾龄满五年或五年以上,连续五年内驾车,五年内发生三次或三次以上责任事故的驾驶员(人)定义为“事故倾向驾驶员”(人)[26]。

为了进一步揭示事故倾向驾驶员(人)的心理和生理特质,金先生采用预防医学的病例对照研究法,在西安、济南、杭州、合肥选择500名事故倾向性驾驶员为“病例”组,按1∶1比例配对,选择具有个体可比性的500名安全驾驶员为“对照”组,进行了生理、心理、神经生化的个人可比变量进行测量和比较,结果证实了事故倾向驾驶员与安全驾驶员相比,具有多发事故的生理、心理特质[27]。

综合对事故多发驾驶员(人)生理、心理特质的研究,证明事故倾向性是在一定时期特定的环境下,具有潜在的诱发心理、生理素质特征,它是性格—环境—时间三维模型,即:一定诱发事故的心理、生理素质是稳定的;在一定时期、特定环境下此性格特征被激活;一定环境中特定时期内这种性格特征被高度激发而诱发事故[28]。

但有的实验却发现,事故率的降低并不总受事故多发者的影响。有人对事故非均匀分布提出了质疑,一些研究表明,风险经历是事故的重要原因,但并非个体体内的事故倾向性的作用。持不同观点的学者认为事故倾向性不由个人的内在因素所决定,也不能归咎于人格特征,更不同意事故倾向性具有长期稳定性。

无论如何,事故倾向性这一现象得到了心理学者的一定认同,我们也能从生活中感知到,一些人总是超乎常人地好闯祸。尽管受到质疑,事故倾向性研究在安全工程中仍然很受关注[29]。至于对产生这一现象的原因持有不同见解,反映了即使在人类能够干预基因的今天,对于自身心理和生理的认识,依然还知之不多。

(2)驾驶适性

由事故倾向性引出的实用性问题是驾驶适性(driving adaptation),即甄别驾驶人是否具有安全驾驶机动车的素质。20世纪60年代中期,日本学者就在神经医学领域里探讨驾驶适性。宇留野藤雄指出,所谓适性,通常系指对于某种作业具有圆满执行无误的资质。对于驾驶适性的定义,他指出,第一,指执行业务必备的身体、心理的最低特性,如对申请驾照者的最低视力要求;第二,从事故的角度观察,指某人在作业上发生的错误或事故的频次低于其所在人群的均值,如均值发生变化,此人是否仍具有适性,事实上难以判断;第三,以上考察均应以个人具有安全的意愿为前提[30]。驾驶适性评价应包括两方面的内容:①对于申请驾照的人,评价其从事驾驶的适宜性;②对于已经取得驾照的人,评价其安全驾车的素质和能力。目的是从两个人群中甄别出严重事故倾向的人,有针对性地对其进行生理和心理矫正。应该禁止不适于驾驶的人从事驾驶,以把住驾驶人的安全素质关。2009年6月30日因醉驾在南京街头致五死一夭(死者中有一孕妇)四伤的张明宝从2006年8月到2009年4月不到三年的时间里就有80次违法违规记录,张明宝这样的人很可能就是驾驶适性筛查的对象。

德国已立法检测驾驶适性,由专门的机构负责诊断,根据法律决定是否发放驾照。受检的对象是新申请驾驶许可的下列人员:①身体或精神缺陷者;②年轻人;③50岁以上者;④大客车和出租汽车驾驶许可申请者;⑤7.5t以上货车驾驶申请者;⑥多次触犯刑法和交通法规者。为预防有犯罪倾向的人驾车制造惨案,德国的第六类甄别对象值得各国借鉴。

日本于1973年公布了自动车事故对策中心法,同时成立了自动车事故对策中心,至1976年形成了全国范围内50个支所的网络,形成了一整套完整的检测系统。该中心的主要业务是:①对运输企业的管理干部进行指导性讲座培训;②对驾驶人进行适性诊断,对不合格者,主要给予驾驶建议,最后由单位决定是否留用。该中心自建立以来,诊断驾驶人事故多发者的准确度和由此促进道路交通事故下降的作用,已得到日本社会的公认。

美国目前不主张驾驶适性检测。在平均每个成人都拥有一辆汽车的背景下,美国把道路交通安全保障体系的重点放到了改善安全设施和进行安全教育上,相对而言,美国没有把事故倾向性理论研究放在迫切需要解决的位置上。

国家质监局于2001年批准发布了《机动车驾驶员身体条件及其测评要求》(GB 18463—2001),提出了机动车驾驶员应具备的基本心理素质的测评指标和测评方法,测评指标包括速度估计、复杂反应判断、操纵技能、夜视力、动视力及深视力。可以用大数据统计求证事故倾向性是否存在,如其存在,应对客车、危险品运输车、重型汽车的驾驶员进行驾适性甄别,以减少重、特大交通事故发生。

5.伤害生物力学(injury biomechanics)

亚里士多德写过一本被认为是第一本有关生物力学的书——De Motu Animalium(《论动物的运动》),1880年,O.Messerer发表了Über Elastizität und Festigkeitder menschlichen Knochen(《人骨的韧性和强度》),早期的生物力学研究成果证明,人类早就开始关注自身的伤害力学机理。人体伤害的生物力学研究为改进车辆安全性能设计提供了重要的理论根据和量化参数。碰撞生物力学研究的主要课题涵盖识别伤害的机理、生物对碰撞反应的力学量化分析、揭示伤害过程中组织损伤的特点、决定耐受性参数和人体耐受能力随碰撞载荷的变化范围、制定伤害标准,以及研发安全保护设施的伤害评价技术,为救治和康复治疗提供依据。

至迟在20世纪60年代的SAE刊物上,就刊载了生物力学论文。1964年,SAE批准了人体工程和机动车安全委员会(BEASC)的报告,在此基础上,由人体生物力学小组委员会的人体伤害标准任务组完成了碰撞伤害标准的修订,于1986年7月发布了第一个生物力学标准——Human Toleranceto Impact Condition sa sRelated to Motor Vehicle Design-SAE J885 JUL86(《与汽车设计有关的在冲击情况下的人体耐受性标准》),J885为汽车设计和试验提供了人体在冲击载荷下的强度数据。以后又制定了Human Mechanical Impact Response Characteristics—Dynamic Response of the Human Abdomen-SAE J1460-1 OCT95(《人体对力学冲击的反应特性——腹部的动态反应》)和Human Mechanical Impact Response Characteristics—Response of the Human Neck to Inertial Loading by the Head for Automotive Seated Postures-SAE J1460-2 JAN98(《人体对力学冲击的反应特性——颈部对头因在机动车上的坐姿施加的惯性载荷的反应》)。

生物力反应发生在一切改变人体组织的位置和形状的时候,以及在韧带或生理机能受到外力作用的时候。伤害的机理可解释为生理过程,在这一过程中,生物力的反应可能会导致解剖学和功能的损坏。伤害可分为两大类:接触伤害和惯性伤害。接触伤害又可以进一步分为突出物穿入伤害和非穿入伤害。

与伤害相关的物理参数包括以一定形式对人体造成一定伤害的力、变形和加速度。然而,在现实中要面对的大量伤害,都是复杂因素的共同作用的结果,如给人体特定部位或器官造成伤害的严重程度不仅取决于伤害载荷的类型、大小和作用方向,还与受伤的环境和受伤时伤者的姿势、耐受能力有关,这样就使生物力学的研究和实际应用的联系变得复杂起来。

用于研究碰撞反应和伤害的机理,以及评估汽车的保护效应的技术有三种:人尸标本试验、机械假人试验和数学建模。为了弄清特定事故的伤害机理,需要开发各种研究模型和工具,并且模型的生物学精度必须足够高。使用几种相互补充、互相验证的模型非常有益也很有必要,例如在开发一种优化的安全保护系统时,同时使用生物学模型、力学模型和数学模型。

最有助于我们理解人体各部位在汽车碰撞时的反应和伤害机理莫过于生物体试验。生物体试验研究的结果用于确定耐受性参数、定义伤害标准和评价机械假人和数学模型的有效性。然而,由于缺少合适的人尸和高额的试验成本,人尸试验不适宜大量用于安全对策研究,因而开发了各种假人用以评估安全对策。现在,车内置放假人的实车已经普遍成为一些车型市场准入的评定试验。

Hybrid假人、BioRID-Ⅱ假人等都能较好地模拟碰撞对人体的损伤。HybridⅢ假人已经衍生出了假人家族,可代表95%的男性、50%的女性和10岁、6岁、3岁的儿童。

软件和硬件技术的迅速发展使数学模拟在汽车安全领域里的应用日益增长,多体仿真(MBS)和有限元法(FEM)广泛用于这一领域的研究与开发。各种数学模型各具优势亦存不足,因此,人们很自然地想到将两者的优势综合起来的集成建模法。所谓集成法就是把MBS编码的准确、快速的运算能力和FEM的变形元素结合起来。

6.人体耐受性

一切物理伤害的直接原因本质上都是能量转移,会不会造成伤害和伤害的严重程度则取决于发生能量转移的生物力学作用,即能量的种类、能量转移的矢量(模和方向)、能量作用的时间、作用人体的部位等,但并非人体上发生的所有能量转移都会造成伤害。人体不同部位对于不同形式的能量转移载荷的耐受程度不同,人体某部位能够承受的某种形式的能量转移载荷而不产生严重损伤的阈限就是表征耐受性的参数。

人体对每一种能量转移载荷都存在耐受阈,如撞击的动量、温度的高低、坠落的高度、脏器承受的加速度、遭遇挤压发生伤害的最小空间等,因此,耐受阈值的物理量纲是多元的,根据伤害的形式而定。研究耐受性的目的在于确认各种物理伤害的耐受阈值,进而制定人体易受交通伤害机体的耐受性标准,用以科学地评价汽车的被动安全安性能。一旦建立起人体耐受性评价标准,我们就可以把标准引入设计的量化输入,在设计阶段,就可以通过各种事故仿真,以接近真实的物理数据来客观评价某一车型的被动安全水平。

人体的耐受性受年龄、性别、体质、后天等因素的影响。虽然个体的耐受性存在差异,同车遭遇车祸时,个体的差异会显现出来,但总体上,群体对达到某一能量转移载荷的耐受性的差异却不十分明显,或者说,当遭遇严重伤害时,这种差异已不堪一击。

关于人体的冲击耐受性标准,读者可参阅SAE J885 JUL86等。

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