一种铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统的制作方法

本发明属于轨道交通安全技术领域，具体涉及一种铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统。

背景技术：

据统计，铁路行车死伤事故中超过60%是人为因素造成的，以冒进信号事故为例，因司机走神不瞭望造成的约占54%，打瞌睡造成的占13%，制动设备使用不当造成的占16.5%，误认信号造成的占12%。实践证明，在铁路及城市轨道交通运营过程中，机车司机作为铁路运输系统的直接参与者与控制者，在长时间、远距离的工作条件以及持续车载振动和噪声干扰的工作环境下，较难避免发生失误，多表现为分心、焦虑、疲劳等作业能力明显下降的不良驾驶状态。

为了防止机车司机因驾驶状态不良造成事故，目前机车内所配备的监控设备主要有机车运行监控记录装置（简称“运记”或lkj装置，采集数据需要通过ic卡存储）、摄像头、录音笔、防猝死“警惕”装置（deadman系统，要求司机定时按压警惕键）等，lkj装置、摄像头、录音笔等只能通过后期分析才能进行驾驶状态反馈，多用于事故原因分析，而deadman系统的操作本身就对司机驾驶操作产生影响，这些设备都无法提供实时检测与实时反馈，特别是在司机驾驶状态不良而极有可能造成操作失误引发事故时，现有设备更无法及时诊断报警来避免驾驶事故的发生。因此，调查机车司机的作业方式与作业特点，分析其不良驾驶状态的表现方式，研究一套智能化的铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统并投入实际应用，成为提高铁路行车安全的必经之路，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为满足铁道运行安全保障的更高要求，以及机务管理部门对司机驾驶状态评估相关理论、技术和监管设备的迫切需求，本发明从司机驾驶状态的各种表现特征入手，结合多信息融合技术，对司机驾驶状态实时检测与预警开展理论和实验研究，并最终研发便携式信息收集装置和状态分析检测预警系统，从而形成司机驾驶状态实时检测及预警系统，应用于实践。

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统，以解决现有技术中还没有一种监测预警设备能够对司机的不良驾驶状态主动进行预警，从而避免驾驶事故的发生等问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案能够实现实时监测机车司机的驾驶状态信息，并对司机的不良驾驶状态主动进行预警，从而避免驾驶事故发生，显著提高行车安全，实用性好等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统，包括用于收集机车驾驶员的驾驶表现特征信息的信息收集装置和对信息收集装置收集到的驾驶表现特征信息进行分析处理预警的状态分析监测预警系统；

所述驾驶表现特征信息指司机在驾驶过程中的注视时间、访问时间、访问次数、瞳孔指标等眼动指标和心率变异性、肌电等生理指标；

所述信息收集装置包括眼动仪和生物反馈仪，所述眼动仪能够检测到的信息包括司机的注视/访问时间、注视/访问次数、注视/访问时长、眼跳轨迹；所述生物反馈仪能够检测到的信息包括脑电波、肌电波、皮电反应、心率、体温、呼吸频率；

所述状态分析监测预警系统包括数据处理模块、数据分析模块、控制模块和预警模块；

所述数据处理模块用于对信息收集装置收集到的驾驶表现特征信息进行处理；

所述数据分析模块用于对数据处理模块处理后的数据信息进行分析；

所述控制模块用于根据数据分析模块分析后的数据信息控制预警模块工作。

作为本案的重要设计，所述数据分析模块包括spss13.0软件。

作为本案的优化设计，所述眼动仪包括镜框式眼动仪。

作为本案的优化设计，所述生物反馈仪包括穿戴式生物反馈仪。

作为本案的优化设计，所述状态分析监测预警系统设置在机车驾驶室内。

作为本案的优化设计，所述状态分析监测预警系统和信息收集装置的数据传输连接方式为无线传输连接。

作为本案的优化设计，应用spss13.0软件对数据处理模块处理后的数据信息进行统计学处理时,连续型变量为t检验、离散型变量采用x2检验。

采用以上技术方案，本发明通过利用便携的信息收集装置对司机的行为特征、生理特征进行特征收集，然后运用状态分析监测预警系统对收集的特征进行分析与处理，并对司机的不良驾驶状态主动进行预警，从而避免驾驶事故发生，实现对铁道机车司机驾驶状态实时检测与预警。

有益效果在于：本发明所述的一种铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统能够实现实时监测机车司机的驾驶状态信息，并对司机的不良驾驶状态主动进行预警，从而避免驾驶事故发生，显著提高行车安全，实用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统的组成框图；

图2是本发明的信息收集装置的组成框图；

图3是本发明的状态分析监测预警系统的组成框图；

图4是本发明的行为特征的组成框图；

图5是本发明的生理特征的组成框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1所示，本发明提供的一种铁道司机驾驶状态实时检测及预警系统，包括用于收集机车驾驶员的驾驶表现特征信息的信息收集装置和对信息收集装置收集到的驾驶表现特征信息进行分析处理预警的状态分析监测预警系统；

驾驶表现特征信息指司机在驾驶过程中的注视时间、访问时间、访问次数、瞳孔指标等眼动指标和心率变异性、肌电等生理指标，上述驾驶表现特征信息是根据大量国内外研究文献资料拟定的，此外，依照被试实验后访谈与心理状态测评，对能够反映不良驾驶状态的特征参数进行分析和筛选，通过统计学分析手段验证各特征参数与不良驾驶状态之间的相关性，并得出各特征参数在不同不良驾驶状态下的变化规律供状态分析监测预警系统参考使用；

参见图2所示，信息收集装置包括眼动仪和生物反馈仪，这样设计，首先是因为铁道司机驾驶状态可通过行为特征、生理特征等进行观测，因此采用眼动仪和生物反馈仪分别对司机的行为特征、生理特征进行实时监测，其次，传统的对驾驶状态的客观测量多采用生理信号、眼部特征、语音特征等特征进行分析判断，这种判断方法基本上都仅限于不良驾驶状态的一种表现特征进行研究，而单方面数据信息存在片面性，易受外界环境干扰，以致检测效果不够稳定，因此，本发明采用眼动仪和生物反馈仪分别对司机的行为特征、生理特征进行实时监测，从而实现多种表现特征信息融合形成对驾驶状态的一致性判断，其判断结果优于单一表现特征，此外，以往研究中，对铁道司机的状态检测仅集中于疲劳状态，而在实际铁道驾驶中不良状态还包括因压力带来的焦虑状态、因个人因素导致的抑郁状态、因操作不熟悉而导致的反应延迟状态、由于外部环境刺激造成的分心等等,这些司机状态都会影响安全驾驶，故在本发明中采集多种类型的驾驶表现特征信息，以便能够更好的进行全面的监控与预警。

参见图4所示，眼动仪能够检测到的信息包括司机的注视/访问时间、注视/访问次数、注视/访问时长、眼跳轨迹；生物反馈仪能够检测到的信息包括脑电波、肌电波、皮电反应、心率、体温、呼吸频率。

参见图3所示，状态分析监测预警系统包括数据处理模块、数据分析模块、控制模块和预警模块，这样设计，能够将各驾驶表现特征信息的初步判断结果融合为最终的一致性判断结果，从而实现多信息融合的驾驶状态监测和预警。

数据处理模块用于对信息收集装置收集到的驾驶表现特征信息进行处理；数据分析模块用于对数据处理模块处理后的数据信息进行分析；控制模块用于根据数据分析模块分析后的数据信息控制预警模块工作。

作为可选的实施方式，数据分析模块包括spss13.0软件。

眼动仪包括镜框式眼动仪，它包括头戴设备和记录仪两个部分，利用机车电脑控制软件进行操作。

生物反馈仪包括穿戴式生物反馈仪，它包括脑电探头、肌电探头、皮肤电探头、心率变异性探头、皮肤温度探头、呼吸频率以及数据处理系统，这样设计，方便司机将生物反馈仪穿戴在头部、胸部及手部，在以往由于信息收集装置体积较大较昂贵，故而无法应用在实际驾驶场景中，本发明的信息收集装置体积小、穿戴方便，便于在实际驾驶场景中各生理指标的收集。

状态分析监测预警系统设置在机车驾驶室内，这样设计，方便预警模块及时对司机进行预警，提醒司机注意驾驶。

状态分析监测预警系统和信息收集装置的数据传输连接方式为无线传输连接，这样设计，方便司机穿戴眼动仪和生物反馈仪后仍能在机车驾驶室内正常行走，没有导线拉拽的束缚。

应用spss13.0软件对数据处理模块处理后的数据信息进行统计学处理时,连续型变量为t检验、离散型变量采用x2检验，这样设计，方便快速、准确的分析出不良驾驶状态。

采用以上技术方案，本发明通过利用便携的信息收集装置对司机的行为特征、生理特征进行特征收集，然后运用状态分析监测预警系统对收集的特征进行分析与处理，并对司机的不良驾驶状态主动进行预警，从而避免驾驶事故发生，实现对铁道机车司机驾驶状态实时检测与预警；此外，本发明还可用于铁道司机培训的理论参考，并针对良好状态的各特征进行针对性训练，从中得出司机驾驶状态的表现特征参数，方便对每一个司机学员进行针对性指导，有助于培养合格的铁道司机，其中，通过对在岗优秀机车司机代表的访谈与问卷分析，构建了铁路系统司机岗位员工胜任特征心理素质模型，并针对对岗位胜任心理素质模型研发出在校机车驾驶专业学生心理素质培养方案，通过该方案目前已培养出大批司乘专业毕业生，收到良好社会效益，课题组联合教育网络公司开发出的“校园心理健康辅导app系统”，利用手机app的便捷性与高效性，提升了校园心理辅导工作的效率，其功能蕴含了心理测评、心理咨询预约、心理信息传播、心理论坛互动等多功能，并提出了学生自评与辅导员他评相融合的学生心理健康指数模型，能够对学生心理健康状况进行动态监测。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。