高岩，曾涛，张树林,李宏海，袁伟，罗毅

(1.公安部交通管理科研所，江苏无锡 214151；2.国家道路交通管理工程技术研究中心，江苏无锡 214151；3.广东省公安厅交通警察管理局，广州 510440；4.安徽三联学院交通安全应用技术协同创新中心，合肥 230601；5.国家车辆驾驶安全工程技术研究中心，合肥 230088；6.交通运输部公路科学研究所，北京 100008；7.国家智能交通系统工程技术研究中心，北京 100008；8.长安大学，西安 710064)

1 引言

国际标准化组织(ISO)提出，驾驶分心是指驾驶人在驾驶时注意力分配到正常驾驶不相关的活动上而导致驾驶操作能力下降的现象[1]；澳大利亚道路安全委员会将驾驶分心定义为：驾驶人自愿或非自愿地转移驾驶任务(与酒精、药物及生理疲劳等因素无关)到与驾驶无关的人、事件或物件上面，导致其环境感知、决策和操作能力的下降[2]。归纳来说，驾驶分心可以表述为：由于受到外界因素干扰，驾驶人将注意力从驾驶操作的主要任务分配到与驾驶无关的次要任务上，从而导致驾驶人对环境感知能力和车辆操控能力的下降。

驾驶分心对于交通安全有着非常恶劣的影响，根据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)最新发布的数据显示，2013年，美国国内由驾驶分心导致的交通事故共造成3154人死亡，占交通事故死亡总人数的9.6%，受伤人数424000，占交通事故受伤总人数的18%；其中驾驶人占总死亡人数的60%，乘客占25%，行人占15%[3]。国内尚未有相关的统计数据，但可以预期的是，驾驶分心无论对于驾驶人、车内乘客或者行人都存在着极大的危害，驾驶分心行为也成为近年来国内外学者的研究热点。

随着近年来智能手机等移动智能终端市场的高速发展以及辅助驾驶系统的普及，车载智能终端使用导致的交通事故已经成为不可忽视的交通安全问题。针对这一现状，本文以不同的车载智能终端为目标，系统介绍了国内外相关的研究状况及法规政策，针对不同设备提出相应的研究策略，并对研究方法和内容进行概述。

2 车载智能终端分类及驾驶分心类型

NHTSA对车辆内部可能导致驾驶人注意力分散的分心源做了具体的划分，包括通讯设备、辅助驾驶装置、车载娱乐设备、乘客交谈、饮食、取放物件以及车外吸引源等[4]。本文中的车载智能终端是指通讯设备中手机、辅助驾驶装置中的导航设备、以及车载娱乐设备中的收音机及CD播放器。

常见的驾驶分心行为可以分为4种类型：视觉分心、听觉分心、认知分心和操作分心，其中视觉分心是由于驾驶人视线从前方道路上转移引起的，听觉分心是指驾驶人被声音源吸引而导致注意力分散，认知分心是指驾驶人思维停顿而产生的分心，操作分心是由于驾驶人进行其它操作任务而产生的。表1列举了确定的四种车载智能终端的典型操作内容及其导致的驾驶分心类型。

表1 车载智能终端操作内容及其分心类型

表1可知，车载智能终端的使用往往导致不止一种分心类型，比如最常见的开车打手机，拨打电话的过程涉及视觉分心与操作分心，接听电话的过程涉及听觉分心与操作分心，而对话过程中的思考又可以归类为认知分心，多种分心类型的共同作用导致开车打手机极易引发交通事故，也使其成为驾驶分心的研究热点。

3 国外研究现状

不同车载智能终端会对驾驶人造成不同程度、不同类型的驾驶分心，产生的危害大小也不同。本文从不同的车载智能终端类型出发，概述了国内外相关的研究内容与成果，国外针对车载智能终端使用对于驾驶行为的研究较早，研究内容也较详实。

3.1 手机与驾驶分心

在所有车载智能终端中，手机的使用频率最高，究其原因有两点，一是由于人类的社交需求正不断被激发，二是驾驶人普遍高估自己能够克服接打电话造成的驾驶分心的能力[5]。早期的研究主要集中在开车接打手机的危害程度。如1997年，Redelmeier等就对手机使用与交通事故的内在联系进行探究，通过分析669名驾驶人在14个月内的所有通话记录数据发现，开车时打手机发生交通事故的几率是正常情况的4倍[6]。Violanti等通过分析1992年至1995年间发生的二十多万起交通事故的相关数据发现，使用手机时发生致命交通事故的几率是正常情况下的9倍[7]。Mcevoy等通过对456名发生事故驾驶人的访谈及事故前一周的通话记录数据的分析发现，当驾驶人的通话时长超过10分钟时，发生交通事故的风险会达到正常情况的4倍以上[8]。Farmer等通过对1200名驾驶人的问卷调查发现，驾驶人使用手机的时间约占全部驾驶时间的8%；2008年的相关数据显示，自禁止开车打手机的法规颁布以来，交通事故数减少了22%[9]。以上研究可以看出，开车打手机会大幅增加交通事故的发生几率。这些研究主要来自问卷调查、访谈以及历史数据统计分析，其研究手段、内容及获取的数据都比较单一。近年来，相关研究的内容进一步拓展到具体的操作内容对驾驶分心的影响。

手机的操作内容大致可以分为拨打电话、接听电话、发送信息以及阅读信息四个方面。通话类型可以分为手持式与免提式，针对两种通话方式对驾驶分心的影响差异，得出的结论有两种：一部分研究认为，手持式与免提式通话对于驾驶人的影响无明显区别：Strayer等通过对48名年龄介于18到30岁的年轻驾驶人进行模拟实验发现，无论是手持式还是免提式通话，都会使驾驶人在通话过程中丢失双倍的交通信息并增加反应时间[10]；Consiglio等通过模拟驾驶实验分别在手持式通话条件和免提式通话条件下对22名驾驶人进行测试发现，两种情况都会大大增加驾驶人的反应时间且影响无显著性差别[11]。而另一部分研究认为，相比于手持式通话，免提式通话对于驾驶人分心的影响更小：Ishida等通过模拟驾驶实验观察50名驾驶人分别在手持式通话与免提式通话条件下的制动反应时间、眼动行为、车间距以及车道保持情况等指标发现，免提式通话的整体表现要优于手持式通话[12]；Törnros等测试了模拟驾驶环境下48名驾驶人拨号和通话时的车辆状态指标，结果显示分别利用手持式和免提式电话进行拨号时，车辆速度都有明显的下降且两者无显著性差别，而当驾驶人只需接听电话时，使用手持式电话的车辆速度下降明显而使用免提式电话的车辆并没有减速，最终得出的结论是在驾驶环境中，免提式电话表现更好[13]。

除了使用手机接打电话以外，收发信息也非常容易导致驾驶分心。Olson等通过模拟驾驶实验并结合实际事故数据发现，驾驶人读写短信时，其视线离开前方道路的平均时间约为4.6s，在这期间发生交通事故的概率是一般情况下的23倍[14]；Drews等通过在模拟驾驶环境下对40名驾驶人进行对比测试发现，开车时收发信息会明显增加驾驶人的制动反应时间，并且降低其对车辆纵向和侧向的操纵能力，影响程度甚至还要超过开车打手机的情况[15]；Yager等通过对42名驾驶人展开自然驾驶实验发现，开车时读写短信，驾驶人的制动反应时间是平常的两倍，且无论是阅读短信还是发送短信，两者的影响大小无明显区别[16]。

通过以上研究可以发现，开车时使用手机对于行车安全有非常大的影响。无论是拨打、接听电话，还是阅读、发送短信，都会导致交通事故发生的几率显著上升。手持式通话和免提式通话都会对驾驶安全造成很大的危害，综合来说，免提式通话由于减少了部分操作负荷，相对而言安全性略高。

目前针对开车使用手机的研究已取得一定的成果，但仍存在几点问题：(1)研究方法多为模拟驾驶实验，较易展开实施，但相比于实际状况，获取的数据以及得出的结论不具备很强的客观说服力，未来需要开展更多的自然驾驶实验，保证实验数据与结论的客观真实性；(2)在研究内容方面，目前的研究仍集中在开车时接打手机对驾驶安全的影响方面，通过前文介绍的研究可以发现，驾驶时读写短信的危害甚至还要高于接打电话。随着人类社交需求不断被开发，市场上出现了许多包括如微信、打车软件及手机导航软件等其它在行车时常用的软件，这些手机软件的使用同样会对驾驶安全造成非常大的影响。因此，相关的研究内容应更加细化，扩展到特定的手机应用对于驾驶安全的影响研究。

3.2 车载导航设备与驾驶分心

随着车载导航装置的普及，驾驶人与导航设备的交互也逐渐成为影响驾驶安全的重要因素。Harms等对职业驾驶人分别进行人工导航、设备导航以及两种方式结合的组合导航测试发现，不同的导航方式对于车辆行驶速度等没有显著影响，但是利用设备导航会延长驾驶人的反应时间[17]；Harbluk等通过分别对语音导航和视觉导航两种导航方式的研究测试发现，驾驶人利用语音导航时分心程度更小，具有更好的整体表现[18]。

Nes等通过对21名驾驶人进行为期5周的自然驾驶实验发现，使用导航装置时，驾驶人与导航装置界面40%的交互时间超过了15s[19]。Morris等通过对10名驾驶人进行实车实验，通过对手动导航装置和人工语音导航两种导航方式进行对比发现，当使用手动导航装置时，驾驶人视线离开前方路面的时长约为正常情况的两倍，且部分注视时长超过两秒，对于驾驶安全有着一定程度的影响[20]。

Knapper等利用摄像头和传感器收集了21名驾驶人为期一个月的自然驾驶数据，通过分析发现，驾驶人在行车过程中使用导航装置的行程约占总行程的23%，绝大部分需要与导航装置进行操作的行为发生在行程的前10%或者行程中车辆保持静止或车速低于10 km/h的情况下，此研究结果表明驾驶人对导航装置的使用普遍非常谨慎[21]。

通过对相关的研究进行分析可以得出结论：(1)相比语音导航方式，手动设置的导航设备会产生部分操作分心和视觉分心，更容易分散驾驶人的注意力，对行车安全有更大的影响；(2)绝大部分驾驶人在使用导航装置时较为谨慎，但因操作过程需要较长的时间，所以对驾驶安全有一定的影响。美国汽车工程师协会(SAE)针对车载装置制定了限时15s标准，即在车辆静止时，驾驶人对相关设备的操作任务应控制在15 s以内。NHTSA对车载设备注视要求规定：操作任务的平均单次注视时长不得超过2 s，任务期间视线离开路面的总时长不得超过12s[3]。目前国内尚未有相关的准则，需要相关机构针对驾驶人与导航设备的交互内容与形式制定合理的交互标准。

3.3 车载收音机、CD播放器与驾驶分心

行车过程中驾驶人打开收音机收听节目、使用车载CD播放器播放音乐都是极为常见的操作，许多研究已经表明，行车过程中收音机及CD播放机等车载智能终端的使用也会使驾驶人注意力分散而导致交通事故的发生。

Sagberg等通过保险公司对9000名发生过因为驾驶分心导致事故发生的挪威驾驶人进行邮件调查发现，收音机和CD播放机的使用导致的交通事故还要多于因为手机使用引起的事故[22]；Siebert等通过驾驶模拟实验发现，驾驶过程中调节收音机会导致驾驶人对车辆操控能力下降，产生明显的横向车道偏离[23]。除此之外，还有研究表明驾驶人收听的音乐类型和音量大小对于驾驶行为也有一定的影响，轻音乐可以让驾驶人精神得到放松，重音乐的播放会提升驾驶人出现超速、闯红灯等违法行为的几率[24]。

总体来说，针对车载收音机及CD播放机使用对于驾驶行为的影响研究较少，但已有研究结果显示其存在一定的安全隐患，这是由于操作收音机和车载CD播放器时，调节收音机频道、音量以及取放CD盘碟等行为会导致驾驶人的操作分心及视觉分心，而收听节目和音乐也有可能导致驾驶人认知分心，此外音乐类型等因素也会对驾驶行为产生一定影响，需要引起广大驾驶人的注意。同时，与导航装置一样，目前仍缺乏科学合理的标准对收音机、CD播放器的操作及交互形式进行规范。

4 国内相关研究现状

国内针对车载智能终端使用导致的驾驶分心行为的研究工作起步较晚，近年来相关研究逐渐开展。2007年清华大学的武安娜等利用模拟驾驶器测试了36名驾驶人在不同干扰程度、不同通讯方式下完成不同驾驶任务的影响，实验结果显示：干扰的脑力需求程度会直接影响驾驶绩效，手机干扰并不是由其带来的体力分配而导致危险，车载设备等无需手持的干扰与手持通讯设备具有几乎同样的不良影响[25]。2010年，李平凡等基于驾驶模拟平台对3名驾驶人分别在正常驾驶和拨打手机驾驶条件的脑力负荷及驾驶行为表征指标进行监测，通过实验数据分析发现，在驾驶人认知资源有限的情况下，驾驶中拨打手机使得驾驶人脑力负荷大幅增加，造成驾驶人在信息获取、转向灯使用、档位变换和车速保持等方面的能力有不同程度的下降，进而对驾驶行为产生了诸多负面影响，给交通安全带来了隐患[26]。2011年，李丽等通过编程模拟驾驶人使用车载导航系统的驾驶任务，对试验数据进行比较分析发现：车载导航系统的使用在一定程度上加大了驾驶人的脑力负荷，并随驾驶难度的增加而加剧；任务难度、工作时间及驾驶经验等因素都对使用车载导航系统的驾驶人的脑力负荷产生影响[27]。2014年，王颖等人以驾驶模拟器和眼动仪为实验平台，测试了12名驾驶人在同时完成跟车和语音导航地址输入的双任务过程中的驾驶绩效和视觉注意信息。结果表明：语音导航地址输入任务使驾驶人道路注视百分比下降20%，对车辆的纵向和横向控制均有影响，且地址查询难度与导航工具放置位置之间存在交互效应[28]。2015年，中国香港Yan等通过对26名驾驶人进行模拟驾驶测试发现，读写短信对于驾驶人的反应时间、车道保持能力和车速变化均有显著影响，其中发送短信的影响程度大于阅读短信，影响程度与用中文发送还是英文发送无关[29]。

国内关于车载智能终端使用造成的驾驶分心影响研究起步较晚，内容较为零散，总体上尚未形成系统的研究框架，且研究方法过于单一，基本都是通过驾驶模拟实验获取数据，缺乏实车测试数据，而国外的相关研究中，集成了包括问卷调查、访谈、模拟实验与实车实验等多种方法，研究内容也比较全面系统。

总结国内外针对车载智能终端对于行车安全影响研究的方法，可以分为问卷访谈法、历史数据收集法、模拟实验与实车实验等四种方法，其具体内容与优缺点可见表2所示。而用于衡量驾驶人分心程度的指标又大致可以分为两类：(1)驾驶人生理心理指标：主要包括驾驶人的制动反应时间、注视扫视等眼动行为信息以及生理指标如脑电、心电等；(2)车辆状态指标：主要包括车辆速度、加速度、车间距、车辆横向偏移情况、方向盘调整状况等。研究通过以上的一种或多种方法结合，对获取到的表征驾驶人分心程度的指标数据进行分析挖掘，得到不同的车载智能终端使用对于行车安全的具体影响。

表2 驾驶分心研究方法分类

5 车载智能终端使用导致的驾驶分心应对策略研究

针对车载智能终端使用导致的驾驶分心事故频发的现象，目前主要有法律法规限制和分心警示产品两种应对策略。

目前全球已有超过50个国家明令禁止驾驶时拨打手持电话。早在2003年，英国就已宣布“开车打手机”属于违法行为，开车打电话最高可判入狱2年，如因发短信造成致死车祸，肇事司机将面临最高14年的监禁。截止2012年，美国已经有39个州禁止开车打手机和发短信，其中10个州明令禁止开车使用任何类型的手机，部分州将开车时操作GPS导航设备、收发电子邮件等行为定义为危害公共安全罪，每次罚款120美元。

在新加坡，对开车打电话的初犯者最高可罚款1000新元(约合700美元)，监禁6个月，对再犯者最高可罚款2000新元，监禁1年。在日本，驾驶机动车时不仅禁止接打电话和读写短信，就连触碰手机都被视为违法行为进行罚款。我国《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》中第六十二条明确规定，驾驶机动车有拨打、接听手持电话等妨碍安全驾驶的行为的，对违反的司机处罚款200元、驾驶证扣2分的处理。

为了能够在行车过程中对驾驶人分心行为进行即时的提醒，目前市场上已有一些分心行为警示产品，如一款名为CarSafe的手机应用程序，可以通过手机的前置和后置摄像头检测到驾驶人脸的朝向、眼睛状态、跟车距离和车道线等信息，通过算法计算驾驶人是否处于分心状态，如果分心，则报警提示[30]。除此之外，还有如车道偏离检测等辅助驾驶装备可在驾驶人分心时进行提示。

目前针对由车载智能终端带来的驾驶分心的应对措施仍以法律法规限制为主，通过强制禁止手机等相关设备的使用来避免可能带来的交通安全问题。但由于缺乏有效的监管手段，未使驾驶人引起足够的警惕，开车接打手机等现象屡见不鲜。相关机构部门还应从驾驶人的安全意识出发，通过有效的宣传教育手段，让广大驾驶人意识到行车时使用智能终端带来的危害，自觉遵守相关法律法规。此外，目前仍匮乏能够对驾驶人的分心状态进行准确识别且安装便捷的产品，旨在对驾驶行为进行有效干预，保证行车安全。

6 结论

通过不同车载智能终端对行车安全影响研究的归纳与分析发现，行车时使用车载智能终端的事故几率是正常情况的4 -23倍，不同操作内容影响程度也不同，视觉分心与操作分心最容易导致事故发生。未来需要针对各类车载智能终端制定科学合理的标准与规范，对产品的操作、界面等内容进行标准化，确保行车过程中驾驶人与设备的交互安全可靠。