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行業(yè)新聞

王小磊:?基于公交駕駛員生命體征的智能化安全管理

發(fā)布時間:2022-11-09 08:44:38  
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王小磊:高級工程師,中國土木工程學會城市公共交通分會智庫專家,曾經(jīng)任重慶市公共交通控股(集團)有限公司電車公司總工程師、BRT公司書記兼副總經(jīng)理、公交維修公司總經(jīng)理、恒通客車顧問、吉爾吉斯斯坦共和國史德洲(Шыдыр Жол Кей Джи)有限責任公司總機械師等。


基于公交駕駛員生命體征的智能化安全管理

王小磊

前言

隨著計算機的發(fā)展和在各領域的應用,安全管理方面也不例外,1970年波皮(Pope)發(fā)表了“計算機在安全管理中的應用”之后,IT技術的不斷更新和無線通信技術的持續(xù)更迭,公共交通安全管理的智能化也在逐漸深入。在此背景下,本文擬就如何運用主動安全理念通過技術途徑減少交通事故的發(fā)生進行探討。

1. 安全管理理論基礎

在經(jīng)濟發(fā)展的過程中,各種事故對人們工作和生活的影響是不可忽視的。隨著新技術的逐漸加入,安全科學這門年輕的新興的交叉學科也已延伸至各個領域。基于事故預防的安全管理的理論,卻依然是這門新興科學的基礎。

1.1 海恩法則(Heinrich Law)

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赫伯特·威廉·海恩里希(Herbert William Heinrich,1886-1962)是位于康涅狄格州哈特福德(Hartford, CT)的旅行者保險公司(Travelers Insurance Co)工程和檢查部門的助理主管。海恩里希以1931年出版的《工業(yè)事故預防:科學方法(Industrial Accident Prevention: A Scientific Approach,)》一書而聞名,他在書中說,88%的事故是由"不安全的人的行為"造成的,并提出了通常被稱為海因里希事故三角形或金字塔的術語:在330起事故中,300起不會造成人員傷亡,29起將造成輕傷,1起將造成重大傷害。該理論曾被稱做“工業(yè)安全公理(Axioms of Industrial Safety)”。海恩法則被認為主動安全管理理論的鼻祖,運用到行車安全管理中,可以理解為:事故發(fā)生可以是多次不起眼錯誤的累積,即偶然存于必然之中。

1.2 莫非定律(Murphy’s Law)

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1949年,加利福尼亞州愛德華茲空軍基地進行名為MX981的試驗,用一個火箭滑撬來模擬飛機墜毀的力量,滑橇在半英里長的軌道上以每小時200多英里的速度滑行不到一秒鐘就突然停下來。當時的空軍的職業(yè)醫(yī)生約翰·保羅·斯塔普(John Paul Stapp)作為受試者,坐上了滑撬,擔任研究工程師的小愛德華·墨菲(Edward A. Murphy Jr,Jan 11, 1918 - Jul 17,1990),把應力傳感器安裝在安全帶上,以測量火箭突然停止時施加的重力的精確數(shù)據(jù), 哪知實驗結束后,這些傳感器卻沒有記錄任何數(shù)據(jù),墨菲事后檢查,發(fā)現(xiàn)原來是傳感器的線頭接顛倒了。隨后墨菲說出了“一件事情只要有可能做錯,就一定有人把它做錯”的經(jīng)典定律。之后,基于這個事故預防理論,整個項目的實驗因避免失誤而取得了圓滿成功。后來由這段話引伸出的另一段經(jīng)典:“精心而慎重的準備有助于防止災難事故,應始終假定最壞的可能性,并據(jù)此進行準備”。

1.3 傳統(tǒng)文化

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中國文化博大精深,老祖宗們就事故的預防理論也有許多精辟的論述。東漢時期政論家、史學家荀悅在《申鑒·雜言》中有一段話:“進忠有三術:一曰防;二曰救;三曰戒。先其未然謂之防,發(fā)而止之謂之救,行而責之謂之戒。防為上,救次之,戒為下?!币馑际钦f,在事故發(fā)生之前阻止是上策;事故剛發(fā)生時阻止次之;不好的事情發(fā)生后再懲戒為下策。“防為上”。事后控制不如事中控制,事中控制不如事前控制,凡事預則立,不預則廢。老子曾在《道德經(jīng)》中用“其安易持,其未兆易謀,其脆易泮,其微易散。為之于未有,治之于未亂”來詮釋。老子認為,要在事故發(fā)生之前采取措施,做到見微知著,防微杜漸。事故不會突然發(fā)生,在其發(fā)生之前早有所征兆。智者能夠看見事故的隱患而將化解為無形,所謂"君子不立于危墻之下"大致也有此意吧。

2. 駕駛員行為與生命體征的關聯(lián)

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駕駛員的行為受心理、生理、社會和環(huán)境等因素的影響,生命體征則是其受影響的基本的表象之一。生命體征包括呼吸、體溫、脈搏、血壓四大體征,在對駕駛員的行為影響大致有:

2.1 呼吸和體溫

駕駛員呼吸頻率變快,其生理原因一般是由于情緒緊張、天氣比較異?;蛘弑容^炎熱、還有就是受到刺激。病理性的原因是出現(xiàn)了發(fā)熱,也會容易引起人體內的代謝率升高,產生呼吸加快。呼吸頻率減低,則可能是神經(jīng)系統(tǒng)的疾病,特別是導致呼吸中樞出現(xiàn)障礙引起的。

2.2 心率

心率有可能會導致人血液動力學不穩(wěn)定,引起頭暈,甚至暈厥,尤其是出現(xiàn)心悸,有的可能會出現(xiàn)胸悶,導致駕駛員焦慮,緊張;

2.3 血壓

血壓異常則可能會誘發(fā)心梗、腦梗、腎衰以及心衰等;情緒過度激動、身體疲憊可能引起駕駛員脈搏異常。

2.4 駕駛員生命體征與安全

由上可知,人的生命體征與行為是直接關聯(lián)的。公交車駕駛員是車輛的操控者,其行為也要受生命體征影響。生命體征的異??赡軐е埋{車過程中的知覺或統(tǒng)覺障礙,影響駕駛員在行車過程中的反應速度,例如:在行車中不能集中精力、心不在焉,影響對某些障礙和事件危險性的認識和理解,產生統(tǒng)覺障礙,從而產生知覺延時——不能提前控制車輛,甚至可能因失去安全駕駛的能力而發(fā)生交通事故的發(fā)生,所以監(jiān)測生命體征的變化是預防行車事故的方法之一。

2.5 生命體征數(shù)據(jù)采集

長期以來,生命體征數(shù)據(jù)對行駛安全的影響一直是交通安全研究的課題之一,對此的研究成果及產品也不少。但是受當時技術環(huán)境的限制,在數(shù)據(jù)的采集方法及過程繁復,采集方案的局限性因素太多,技術成果的實際應用并不十分理想。駕駛員生命體征數(shù)據(jù)采集技術的真正突破,還是借了智能化可穿戴設備(如智能手表等)和人工智能技術的普及的東風,才得以使在駕駛員身上廣泛應用。目前通過智能手(表)環(huán)采集駕駛員生命體征數(shù)據(jù)是相對方便和準確的方法,并且已經(jīng)在許多城市開展起來,因此,結合安全管理理論和駕駛行為進行智能化事故預防的技術也逐步發(fā)展起來。

3. 安全管理的技術創(chuàng)新

安全的對立面是事故。以往的安全事故或重大事故隱患分析時,智能管理平臺所呈現(xiàn)的只是與車輛相關的機械和行駛數(shù)據(jù),沒有與事件直接關聯(lián)的駕駛行為數(shù)據(jù),因缺少事故中駕駛員行為數(shù)據(jù),往往會給事故分析帶來瑕疵或產生誤判。而今通過技術創(chuàng)新,把駕駛員實時采集的生命體征數(shù)據(jù),按照采用上述安全理論,根據(jù)防微杜漸、不放過細節(jié)的原則,通過安全管理智能系統(tǒng),用人工智能技術對所有同步采集到的數(shù)據(jù)與車輛及運營的相關數(shù)據(jù),經(jīng)人工智能技術進行綜合分析,可及時對駕駛員進行相對精準的畫像,智能系統(tǒng)可以主動觸發(fā)應對措施,避免因各種涉及安全行車的行為所導致事故的發(fā)生,同時,也為駕駛員的分級管理提供了充分的數(shù)據(jù)支持。另外,車輛發(fā)生交通事故的事后分析是安全管理部門的主要工作之一。除了對事故的所有資料進行常規(guī)的分析外,還可結合事故發(fā)生前后駕駛員的生命體征數(shù)據(jù),通過人工智能技術結合駕駛員在事故期間的生理特征,可以相對準確、快捷的還原事故的場景,同時,還能夠做出該駕駛員的安全駕駛行為評估。由于駕駛員、車輛、道路的所有數(shù)據(jù)都是與時間和定位坐標同步采集的,就能夠在同一時空下進行事故現(xiàn)場還原,在此相對充分條件下的得出的事故結論,將會與事故的真實性差距更小,更有利于采取相應的措施防止同類事故的發(fā)生。

4. 不放過小事故

安全是由細節(jié)保證的,目前公交車駕駛員上崗前都經(jīng)過了嚴格的培訓和實習,安全行車的法律法規(guī)應該是熟記于心的,為什么還會出現(xiàn)因“操作不當”發(fā)生各種看似不起眼的“小事故”?事實上,雖看似與大事故無關,但是若按照安全管理理論,就可以通過安全管理智能系統(tǒng),對與車輛運營數(shù)據(jù)同步的生命體征數(shù)據(jù),對一些公交常見的“小事故”中駕駛員的行為進行分析,找出其中的真正誘因(隱患),及早采取措施(安全教育談話、或調離崗位等等),盡可能避免類似事件或更大的事故發(fā)生。

4.1 急減速

公交車的急剎車(急減速)是導致車內乘客受傷的主要原因,一般情況下,發(fā)生此類事故均屬車方的責任。由于準確的采集了道路、加速度、時間和駕駛員的生命體征的同步數(shù)據(jù),根據(jù)行為與生命體征關聯(lián)原理,平臺可以準確的判定駕駛員是屬于正常的應急處置,還是因“斗氣車”或違法、違規(guī)駕駛行為所致。

4.2 過彎道未提前減速

由于離心力的作用,公交車在轉彎時,原分布在車輪上的載荷將重新分配,結果導致整車的車輪的載荷不平衡,彎道外側的前輪載荷最大,彎道外側的后輪和彎道內側的前輪載荷居中,最小的則是彎道內側的后輪。如果此時遇到緊急情況需要緊急制動,在慣性力的作用下,勢必將加重車輪載荷不平衡的現(xiàn)象,加重彎道外側前輪的偏磨,更有甚者側由于超出其承受能力而導致爆胎,甚至可能側翻,因此,提前減速是進入彎道時必須的操作。管理平臺在智能化監(jiān)控時,如果公交車未在進入彎道前減速,即使沒有發(fā)生交通事故,也會按照前述安全理論主動觸發(fā),根據(jù)所記錄的坐標軌跡、車速、道路、生命體征等數(shù)據(jù)分析駕駛員的行為是主觀意識或客觀條件限制所引起,并且作為不安全行為錄入管理檔案。

4.3 堵車

城市道路因為種種原因出現(xiàn)道路擁堵幾乎是常態(tài)化的,公交車作為大型車輛經(jīng)常被小客車“包圍”,雖然在日常的安全教育中,告誡駕駛員不要“爭道搶行”,還是有駕駛員經(jīng)常“見縫插針”加入擁擠的行列。由此可能造成兩種結果:

因視線不良或車輛較大不靈活避讓不及等原因,進而產生擦掛等小型事故。

駕駛員“見縫插針”的拼命的往前擠,但無奈道路交通流大、被小汽車“欺負”,行駛依然緩慢,但后續(xù)班次則陸陸續(xù)續(xù)的往前趕,導致公交車“串車”長龍,擾亂了正常的班次,甚至引起乘客投訴。

危險路段在運營安全管理中,一般事故多發(fā)的路段稱為危險路段。雖然如此,并不是所有駕駛公交車行駛在這些路段的駕駛員都會發(fā)生事故。安全管理平臺會主動可以把所采集的數(shù)據(jù)匯集起來進行大數(shù)據(jù)分析。這些數(shù)據(jù)除了道路、車輛的數(shù)據(jù),還包含同步采集的影響駕駛員行為的生命體征數(shù)據(jù),以及與時間、氣候等關聯(lián)的數(shù)據(jù),用人工智能技術對通過該路段時,車輛狀態(tài)與駕駛員的行為進行分析,找出事故誘因,為該路段的安全行車提供從心理疏導到控車策略的預防措施,以此來建立預防事故的對策。

5. 結語

在公共交通安全管理可控要素中,駕駛員可能是最不可控的管理要素。駕駛員行為是與法律、生理(心理)健康、技能等多方面因素所關聯(lián)的。其中,技能是可以通過培訓等辦法來提高的,違法駕駛和生理(心理)健康則是不可控因素的核心。通過技術創(chuàng)新,把駕駛員的生命體征數(shù)據(jù)納入安全管理平臺,就可以使“人、車、路”這個安全管理鏈,用數(shù)據(jù)連接起來形成閉環(huán)管理,可大幅度降低這類不可控因素的影響。就公交駕駛員智能化安全管理這個課題而言,本文討論的僅是冰山一角,完整的智能管理系統(tǒng)還應包括諸多小概率發(fā)生的邊緣事件的預防及應對,以及公交駕駛員的心理健康檔案等內容。相信通過隨著可穿戴設備、現(xiàn)代通信技術以及心理學在公共交通行業(yè)的應用,公交安全管理系統(tǒng)的智能化會取得更大的進步。

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