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高原公路驾驶员心率变异性分析
发布日期:2019-02-28  来源:综合运输   浏览次数:149
核心提示:张兴雨[作者简介:张兴雨(1992-),女,汉,陕西西安人,硕士,主要从事公路安全研究。](陕西省城乡规划设计研究院,陕西西安710061)摘要:为得到
 张兴雨[ 作者简介:张兴雨(1992-),女,汉,陕西西安人,硕士,主要从事公路安全研究。]
(陕西省城乡规划设计研究院,陕西 西安 710061)
摘要:为得到驾驶员在高原环境下心率变异性特点,利用biopac多导生理仪在高原公路对28位驾驶员进行实地测试,采集驾驶员行车过程中的心电,分析了不同海拔、前后车速度差影响下的驾驶员心率变异性情况,分析了LF/HF在不同状态下的变化趋势,同时建立了LF/HF与上行、下行不同海拔高度和速度差的相关性模型。结果表明:由于驾驶员持续驾驶,人体逐渐疲劳,所以每个驾驶员的心率变异性指标LF/HF均处于升高的趋势;上行过程中又受到海拔升高的双重影响,为了使机体能迅速适应高原缺氧环境,交感神经活动增加,和下行过程相比LF/HF升高的趋势更强烈;前后车速度差越小,LF/HF越高,因为速度差越小驾驶员紧张程度越高,交感神经的活动性越高。
关键词:心率变异性 LF/HF 身体疲劳 海拔高度 速度差
中图分类号:U491 文献标志码:A
Analysis of Heart Rate Variability of plateau highway drivers
ZHANG Xing-yu
(Shaanxi Urban and Rural Planning and Design Institute, Xi an 710061,Shaanxi, China)
Abstract:In order to obtain the driver 's heart rate variability in the high altitude environment, using the biopac multi - guided physiometer test the 28 drivers on the plateau highway, collecting drivers during the driving process of ECG. Analyzing the influence of different altitude and the different speed of the front and the rear car on driver's heart rate variability and the trend of LF / HF in different states, and establishing the correlation model of driver heart rate variability under the influence of elevation and speed difference. In the process of high altitude travel, as the driver continued to drive, resulting in the body gradually tired, the driver's LF / HF as a whole in the rising trend. In the course of the uplink, the height of the LF / HF is affected by the elevation, in order to adapt to the altitude hypoxia environment, sympathetic nerve activity increased, the trend towards LF / HF increases more strongly than the downstream process; the smaller the difference in the speed difference between the front and the rear, the higher the LF / HF, because the higher speed difference, the higher tension of the driver and the higher the activity of the sympathetic nerve.
Key words:Heart rate variability(HRV) LF / HF Physical fatigue Height above sea level Speed difference
驾驶员的心率与心脏的活动性直接相关,能很好地描述机体的生理状态,而且通过心率研究驾驶员疲劳比较成熟,心率发生变化影响因素较少,测量起来出现的误差较少,具有敏感性高、易获得的优点[1]。心率变异性(HRV)能够反映驾驶员的疲劳特性[2],夜间、长时间驾驶会使驾驶人平均心率下降[3],驾驶员的非正常状态与心率失常有关[4,5]。在高原环境下,氧气浓度对驾驶员的心率会产生主要影响,初入高原的青年使用了单兵供氧器后,心率明显降低,从而促进适应高原环境[6],高原习服能够使机体适应高原缺氧环境,能够降低由于高原环境带来的急性病病发率[7,8]。机体突然进入高原环境后,左心室活动增强从而使机体能更快适应缺氧环境[9]。高原公路平曲线复杂度增加,驾驶员紧张程度增加,加之空气中氧气含量降低,心率变化随海拔升高而减弱[10]。本文研究了在高原环境下上行和下行对驾驶员心率变异性LF/HF的影响,以及前后车速度差对心率变异性的影响情况。本文研究了驾驶员在高原上行和下行条件下心率在频域上的变化情况情况,并研究了前后车速度差对驾驶员心率变异性的影响。
一 指标选取
(一) 心率变异性机制
心率变异性Heart rate variability (HRV)是指每次心跳间隔不同的生理现象。它是通过判断心跳间隔的变异来评估的。心率变异性能够反映交感神经和迷走神经对机体共同作用的平衡性,从而判断机体的状态是否良好。心率变异分析方法主要有3中:时域分析、频域分析和非线性分析。其中频域分析能更好的反应机体生理状态,能反映行车过程中交感神经和迷走神经对心率变化的影响,在对驾驶员生理状态方面得到很好的应用。
(二) 频域分析指标及特点
心率变异性频域分析指标主要有低频心率(LF)、高频心率(HF)、低频心率与高频心率的比值(LF/HF),还有一个极低频心率(VLF),这个指标不常用,通常低频心率表达的信息就可以涵盖这个指标的信息了。
LF主要反映交感神经的调节,交感神经的主要功能是心搏加强和肌肉工作能力加强等,交感神经对细支气管平滑肌具有抑制作用,使得支气管扩张,有利于肺部呼吸,可见机体处于紧张状态需要强烈换气的时候交感神经的活动增强。
HF主要反映副交感神经对机体的调节情况,副交感神经的功能与交感神经功能相反,两者共同调节人体的心率、呼吸、腺体分泌等,以及肝脏肾上腺等重要器官的血流量分布等,能够使得机体心跳减慢,血压降低,支气管缩小,从而保证不必要的能量消耗,机体处于安静的状态时,副交感神经的活动增强,但是长时间的这种状态会使机体产生疲劳。可见LF/HF要在一定的范围内不断的变化才能维持人体的健康,人体心脏受到交感神经和迷走神经的双重支配,副交感神经活动强烈的时候,机体会处于安静状态,保证机体功能,相反交感神经活动性强的情况下,机体一般处于激动、紧张、疲劳的状态。
二 实验介绍
为了获得驾驶人在高原环境下的心率变异性特点,选取了青藏公路沿线进行试验,驾驶员分为三组,第一组从海拔3500m-4875m上行行驶,第二组从4800m-3500m进行下行行驶,第三组在海拔3500m处进行试验。第一组10个人,第二组10个人,第三组8个人,共计28个。为了保证试验受到较少的干扰因素,试验保持在2h。如果驾驶过程中出现由缺氧导致的头晕、恶心则停止试验。试验前一天保证充足的睡眠,未饮酒、喝咖啡以及服用相关药物等,身体状况良好。我们用多导生理仪Biopac采集数据,并可以对数据进行初步处理。下图是驾驶员实地试验以及数据采集软件界面。
 
 
 
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