潘曉東杜志剛楊曉光
研究結果表明，跳車嚴重時駕駛員心率比駕駛穩定心率增加了10次·min-1 以上，加重了駕駛員的心理生理負擔，對行車安全產生了較大影響。
橋台與路堤的非均勻沉降，引起路面標高突變，這種路橋銜接處的錯台，導致車輛通過時產生顛簸，這種現象即為橋頭跳車，隨著高等級道路的迅速發展，車輛行駛對「快速、安全、舒適」的要求越來越高，當車輛高速駛過橋頭時，因橋頭跳車引起的顛簸，不但影響駕駛員和乘客的舒適感，甚至造成車輛失控，而且，橋頭跳車還會使橋面及伸縮縫過早破壞，影響橋梁的使用壽命。
如何評價橋頭跳車對行車安全的不良影響，目前還沒有可行的評價指標或方法，因而，利用人機工程學的方法研究橋頭跳車對行車安全影響的評價指標和方法，具有重要的意義。
1 橋頭跳車的危害
導致橋頭跳車的主要因素是剛性支撐的橋台與柔性填築的路堤之間的差異沉降，產生這種差異沉降的原因是多方面的，其中有公路路基的沉降、橋台後填土的沉降、路與橋非同步沉降形成的錯台等。橋頭跳車造成的危害主要表現在以下幾個方面：
1．1 對行車安全的影晌
當車輛行至橋頭錯台時，為防止車輛的猛烈跳動，一般駕駛員會被迫剎車減速，如此不但可能會引起追尾事故，有時還會因為自身車輛剎車輪的不均衡受力，使車輛嚴重偏離行車軌跡，造成重大的交通事故。
1．2 對駕駛行為的影響
車輛通過橋頭陡坎引起跳車，使得車輛顛簸，引起乘客及駕駛員不適，會對駕駛員產生不利的心理影響，嚴重時會影響正常的駕駛行為，造成行車事故。
1．3 對橋梁結構的影響
車輛通過橋頭時產生的跳動和衝擊，對橋梁和道路造成附加的衝擊荷載，加速了橋台、橋頭搭板、支座和伸縮縫的損害，特別是支座和伸縮縫的破壞，同時也加速了車輛機件和輪胎的磨損，縮短了車輛的使用壽命。
2 加速度和駕駛員心率變化的特性
通過詢問調查，在通過橋頭的行車過程中，受跳車產生的加速度振動刺激的影響，許多駕駛員不同程度承受了心理生理上的負擔．本研究選取車輛在橋頭的加速度變化和對應的駕駛員的心率變化，作為橋頭跳車對駕駛行為及行車安全影響的評價指標。
2．1 心率的特性
在安靜狀態下成年男子的心率是6o～75次·min-1，受行走、跑動等負荷增加的影響，其心率可達100次·min-1或更高．這種心率的公升高，與人的作業強度、緊張程度成正比，且與呼吸、迴圈機能有著密切關係。針對某一種作業，研究其作業環境、作業強度及生理上的負擔程度時，多採用觀測心率的變化進行分析。心率是用來衡量人心理生理負擔的重要指標，對於汽車駕駛員而言，過高的心理生理負擔將使人容易疲勞、緊張，導致錯誤的駕駛行為，極大地影響行車安全。
2．2 加速度的特性
在汽車行駛過程中，人、車、路形成乙個有機的系統，通過適時測量行進中汽車的加速度，不僅可以反映道路環境狀況、汽車的效能，也可用來分析駕駛員的駕駛特性以及受到道路條件影響的程度，進而評價其心理生理的負荷強度，從另乙個角度反映道路交通環境的宜人性。
在行車過程中，當汽車加速度絕對值較大時，表明汽車振動的加速度幅值大，當加速度變化快時，表明汽車振動的頻率快。當汽車以較大的加速度迅速振動時，人的負荷強度也會迅速增加，因此，加速度的幅值和振動週期是衡量人心理生理負擔的重要指標。
3 行車實驗
將工學與醫學相結合，把行車中的車輛加速度變化和駕駛員的心率變化作為評價尺度，定量評價橋頭跳車對駕駛員心理生理的影響。
實驗儀器採用的心率記錄儀為polar (博能)s810i型心率表，加速度測試採用的是自主開發的車輛三軸加速度採集儀，實驗車輛為海馬公司生產的mpv型普力馬(排放量1．8l)，實驗駕駛員為有13年以上駕齡的男性教師。
實驗路段為滬青平高速公路a9收費站到朱家角路段，路段長約27 km，調查物件橋頭28處，為使實驗結果能客觀反映實驗道路的運營情況，實驗行車速度在該道路的管理速度範圍內，介於90～120km·h-1 之間。
3．1 心率的變化
圖1是駕駛員在20 s時間內分別在靜止狀態、普通路段行駛狀態、橋頭跳車狀態下的心率變化曲線，從圖1可得，靜止時心率在7o～74次·min-1 之間變化，變化幅度較小，平均心率為72．5次·min-1 。
當汽車以100 km·h-1的速度行駛時，心率在74~78次·min-1之間變化，變化曲線較為平緩，平均心率為75．8次·min-1，可稱為行車中駕駛員的駕駛穩定心率，駕駛穩定心率表示行駛在某種道路交通環境下，駕駛員的心率穩定在一定範圍內的變化程度，可用行駛區間內心率的平均值表示，駕駛穩定心率一般比靜止時有所提高，而且心率曲線的變化幅度也較靜止時大，表示駕車狀態下緊張程度明顯增加。
駕駛員在到達橋頭跳車段的過程中，心率迅速上公升，由77次·min-1上公升到83次·min-1，處於緊張駕駛狀態，駕駛負擔顯著增加，影響了正常的駕駛行為，過了橋頭後，緊張程度開始降低，心率隨之平穩下降。
3．2 加速度的影響
圖2為行車實驗中，車輛以約115 km．h-1的速度通過某橋頭時的加速度變化趨勢，在通過橋頭之前的正常路段，汽車前進方向和豎直方向加速度變化比較平穩，汽車通過橋頭時候，豎向加速度迅速上公升，在約0．3 s內上公升到3 ．5 m·s-2，並迅速在0．4 s內降到-1．41 m·s-2 ；而前進方向加速度變化幅度相對較小，表明橋頭跳車對汽車豎直方向的運動影響遠比水平方向影響大。在通過橋頭之前，前進方向的加速度一直為負，表明汽車在此過程中，一直做減速運動。
3．3 駕駛舒適性分析
為了方便駕駛舒適性分析，取橋頭跳車時豎向加速度的最大絕對值為加速度幅值，取加速度幅值所在的乙個週期丁(如圖2中的1．36～1．96 s可視為乙個週期)進行振動分析，以具體評價車輛振動對人體舒適性的影響。
由圖2可知，車輛經過橋頭時，豎向加速度幅值遠大於前進方向加速度，而且駕駛員對豎向加速度更為敏感，因此選取豎向加速度為主要研究物件，對人體舒適性進行評價分析。
根據iso 2631-1982中的有關標準，繪製疲勞界限與舒適界限的擬合曲線如圖3所示。其中，舒適界限與保持舒適有關，當人承受的振動強度在這個界限內，人體沒有不舒適的感覺，疲勞界限與保持工作效能有關，在此界限之內時人能準確靈敏反應，根據實驗28個樣本所測得的豎直方向加速度和橋頭跳車振動週期計算的振動點分布如圖3所示，當振動點在舒適界限以下時候，可視為舒適性良好，橋頭跳車程度很低，基本不影響駕駛行為，當振動點在舒適界限和疲勞界限之間時，可視為舒適性一般，橋頭跳車明顯，對駕駛行為有一定的影響，當振動點在疲勞界限以上時，可視為舒適性差，橋頭跳車嚴重，對駕駛行為有相當大的影響，駕駛員高度緊張，影響交通安全。
從圖3還可看出實驗路段上85％的振動點處於舒適線以上，屬駕駛舒適性一般，4處屬於舒適性良好，1處屬於舒適性差。
3．4 結果對比分析
路面高低不平不但產生振動加速度，增加駕駛員的心理生理負荷，而且對駕駛員的視覺刺激和駕駛行為產生較大的影響。長時間行駛在振動加速度變化幅度較大的路段，也極易影響駕駛員的健康。
表1列舉了橋頭跳車行車實驗的結果，跳車不明顯時，與駕駛穩定心率75．8次·min-1相比，駕駛員平均心率沒有明顯變化，而跳車明顯時，駕駛員平均心率增加了4．2次·min-1 ，心理生理負荷有所加大，對駕駛行為有一定的影響，跳車嚴重時，駕駛員心率比駕駛穩定心率增加了10次·min-1以上，可認為對行車安全有較大影響，車輛振動加速度幅值與跳車嚴重程度成正比．在同等振動頻率條件下，車
輛振動加速度幅值越大，即跳車嚴重程度越高，駕駛員更容易緊張疲勞，嚴重時可誘發交通事故。
4 結論
橋頭跳車現象在高等級公路上非常普遍，不但對行車安全產生不利影響，而且產生的衝擊對橋涵和車輛都會造成損壞。
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