ATR預(yù)防交通事故出新招，利用傳感器提高駕駛技術(shù)

怎樣才能減少交通事故死亡人數(shù)？

代表性的答案恐怕是令碰撞時可保護乘員的氣囊系統(tǒng)，以及減輕碰撞影響的車體結(jié)構(gòu)等的車輛進步吧。日本國內(nèi)的交通事故死亡人數(shù)逐年減少，2009年減少到了5000人以下，被公認(rèn)是汽車安全系統(tǒng)進步所作的貢獻(xiàn)。2006年1月，由時任日本首相小泉純一郎擔(dān)任本部長的IT戰(zhàn)略本部發(fā)表宣言稱，將以“世界最安全的交通社會”為目標(biāo)，“在2012年度使交通事故死亡人數(shù)減少到5000人以下”，實際上目標(biāo)已經(jīng)大幅提前實現(xiàn)。今后，隨著事前察知因而可減輕事故影響的預(yù)防碰撞安全系統(tǒng)的普及，以及能夠預(yù)防碰撞和追尾的智能交通系統(tǒng)（ITS）的擴大，交通事故死亡人數(shù)還有望進一步減少。

但是，減少交通事故死亡人數(shù)的方法難道只有汽車安全系統(tǒng)嗎？實際上，交通事故的數(shù)量超過70萬起，雖然一時有所減少，但仍處于高水平。致死率（死亡人數(shù)除以傷亡人數(shù)之和）為0.54％，近幾年沒有繼續(xù)下降。如果不減少交通事故的數(shù)量，大幅減少交通事故死亡人數(shù)恐怕相當(dāng)困難。ITS的普及和擴大雖然有望預(yù)防交通事故，但是，如果駕駛員的駕駛技術(shù)進一步提高，交通事故應(yīng)該可以更少。

在這種情況下，國際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所（ATR）開展了一項活動，利用電子技術(shù)定量評價駕駛員的技術(shù)，通過反饋評價結(jié)果，提高駕駛員的預(yù)防安全意識。將包括左右轉(zhuǎn)彎時確認(rèn)左右的確定性（脖子的角度和時間）、轉(zhuǎn)彎時的速度、踩踏油門踏板和剎車踏板的時機等駕駛員正常駕車行駛時的舉動都加以數(shù)值化。并從中找到駕駛員的駕駛習(xí)慣，明確其與理想駕駛的偏差。通過使駕駛員認(rèn)識到客觀評價的結(jié)果，暴露出駕駛“習(xí)慣”中的潛在危險，從而把交通事故消滅在“萌芽”狀態(tài)。日前，記者對2008年實用化以來，應(yīng)用范圍不斷擴大，并一直在踏實收集著驗證數(shù)據(jù)的ATR系統(tǒng)進行了采訪，探索了其對于預(yù)防安全的效果。

利用頭部和右腳的傳感器掌握駕駛員的情況

ATR的系統(tǒng)使用配備3軸加速度傳感器、3軸陀螺儀傳感器，以及因性能規(guī)格不同還配備了3軸地磁傳感器的傳感器模塊。駕駛員戴上安裝有傳感器模塊的帽子，右腳也安裝相同的模塊（圖1）。帽子的傳感器模塊負(fù)責(zé)檢測面部朝向左右的角度等數(shù)據(jù)，右腳的傳感器模塊則檢測腳踩踏的是油門踏板還是剎車踏板等數(shù)據(jù)。模塊的外形尺寸僅為39mm×44mm×12mm，重量只有20g，因此不會妨礙駕駛。系統(tǒng)除了該模塊之外，還使用確定車輛位置的GPS模塊，以及收集保存這些模塊數(shù)據(jù)的小型設(shè)備。傳感器模塊檢測的數(shù)據(jù)經(jīng)藍(lán)牙傳送到小型裝置。

（ａ）安裝有傳感器模塊的帽子

（ｂ）傳感器模塊安裝在右腳上的狀態(tài)

2008年8月投入實用，首先從培訓(xùn)職業(yè)駕駛員開始

檢測系統(tǒng)以ATR的基礎(chǔ)研究為原型，由ATR與山城汽車駕校在2008年合作開發(fā)（業(yè)務(wù)由ATR-Sensetech開展）。該系統(tǒng)作為自動評價駕駛員的駕駛技能、提供改善建議的“Objet系統(tǒng)”，于同年8月開始在山城汽車駕校的職業(yè)駕駛員培訓(xùn)中使用。

檢測數(shù)據(jù)為將右腳位置（位于油門踏板、剎車踏板，還是不穩(wěn)定）、頸部扭轉(zhuǎn)角度、車輛速度3個項目，按時間的變化來表示（圖2）。據(jù)稱僅用區(qū)區(qū)3個項目，就能夠知道轉(zhuǎn)彎時頸部扭轉(zhuǎn)角度是否足以確認(rèn)左右、確認(rèn)時間是否充分、車輛降速是否足夠、改踩油門踏板的時機是否恰當(dāng)?shù)?。結(jié)合直行時和左右轉(zhuǎn)彎時等個別情況的評價，對整體駕駛情況以分?jǐn)?shù)（滿分100分）或5個級別進行評價。

圖2：駕駛技能評價示例（通過路口時）

藍(lán)色波形為左右轉(zhuǎn)頸的動作，紅色波形為行駛速度，圖下部紅色帶狀部分為右腳踩踏油門踏板，藍(lán)色部分代表踩踏剎車踏板。

假如轉(zhuǎn)頸不足10度，就不足以確認(rèn)左右，即使轉(zhuǎn)頸幅度大，如果確認(rèn)左右的時間短，也談不上充分（圖3）。駕駛員如果猶豫“是走還是停”，就會出現(xiàn)腳位置不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。只需觀察波形，則不只是駕駛員的駕駛習(xí)慣，就連轉(zhuǎn)彎時“看不見人影，不用太注意吧？”等“駕駛員的想法也能看出來”（ATR智能機器人研究所環(huán)境智能研究室野間春生）。包括轉(zhuǎn)彎時的速度、在視野較差的路口直行時的減速程度等存在個人差異的數(shù)據(jù)都能如實獲知（山城汽車駕校把這種因人而異的速度叫做個人的“持有速度”）。

圖3：駕駛技能評價示例（路口左轉(zhuǎn)時）

由藍(lán)色波形變化小可知，駕駛員轉(zhuǎn)頸動作少，左右確認(rèn)不充分。

除了檢測數(shù)據(jù)，從檢測數(shù)據(jù)中看出的特征還將以簡潔的文字展示給駕駛員（圖4）。通過把駕駛員的駕駛習(xí)慣和心理狀態(tài)數(shù)值化，通俗易懂地向駕駛員展示短評，使駕駛員能夠輕易地注意到自身的危險性。檢測數(shù)據(jù)的評價方式是準(zhǔn)備多種駕駛員安全駕駛的行為模式作為參考，通過將其與檢測數(shù)據(jù)對比，提取駕駛員的特征。短評可以按照“略微注意”、“注意”、“需要改善”的危險程度，給出細(xì)致的評價。山城汽車駕校表示，通過每隔3～6個月利用Objet系統(tǒng)進行一次駕駛評價，駕駛員已經(jīng)養(yǎng)成了安全的駕駛方法。

提請駕駛員注意到對自己“技術(shù)好”的盲目自信

2008年投入實用以來，Objet系統(tǒng)的應(yīng)用范圍在擴展。Objet系統(tǒng)評價過的駕駛員超過了3000人。

采用的駕校增加到了11個府縣的16所。某出租車公司利用其培訓(xùn)出租車駕駛員，京都府和奈良縣的卡車協(xié)會利用其向會員企業(yè)提供培訓(xùn)服務(wù)。京城市交通局和名古屋市交通局也在公交車駕駛員的培訓(xùn)中采用該系統(tǒng)，JR西日本巴士則將其應(yīng)用到了培訓(xùn)長途客車駕駛員之上。除了培訓(xùn)職業(yè)駕駛員，京都府和岐阜縣還把使用Objet系統(tǒng)的培訓(xùn)認(rèn)定為面向老年人的認(rèn)證課程。

據(jù)稱，效果十分明顯。例如，某出租車公司在利用Objet系統(tǒng)培訓(xùn)發(fā)生事故的駕駛員之后，接受二次培訓(xùn)的駕駛員（即接受培訓(xùn)后，因發(fā)生事故再次接受培訓(xùn)的駕駛員）人數(shù)減少了約20％。由此可見，對于自信駕駛技能不錯的職業(yè)駕駛員，在指出其缺點時，拿出數(shù)值這種客觀數(shù)據(jù)十分有效。

就指出自信的駕駛員的缺點而言，在以老年人為對象的培訓(xùn)中同樣有效。ATR表示，在對自己的駕駛技能分成5級（5為最佳）評價的結(jié)果，中年人略低于4，而老年人則略高于4。而Objet系統(tǒng)對314位老年人實際評價的結(jié)果顯示，在5級評價中，最差技能的比例約占整體的2成，是普通駕駛員的3倍以上。ATR表示，老年人雖然以安全速度行駛，遵守暫時停車，右左轉(zhuǎn)彎時確認(rèn)安全的時機也很準(zhǔn)確，但左右轉(zhuǎn)彎時的轉(zhuǎn)頸角度和確認(rèn)時間不足，這種情況明確體現(xiàn)在了檢測數(shù)據(jù)中。通過向其展示實際技能，很多老年人都發(fā)現(xiàn)了自已的實際車技與主觀認(rèn)為的差距。
還能用來設(shè)計安全道路

除了汽車，該系統(tǒng)還能用來實施自行車安全行駛培訓(xùn)，并且根據(jù)數(shù)值化的駕駛員行為優(yōu)化ITS提供信息的方法，甚至用來設(shè)計不易發(fā)生交通事故的道路。

在ITS中的應(yīng)用已經(jīng)使用阪神高速公路，在路車協(xié)調(diào)型ITS信息提供服務(wù)驗證實驗“京阪神地區(qū)智能道路驗證實驗”中得到了驗證。在路車協(xié)調(diào)型服務(wù)中，該系統(tǒng)能夠按照道路狀況，發(fā)送“前方堵車，注意追尾”、“右側(cè)有合流車輛，請注意”等信息，通過在車載導(dǎo)航儀上顯示信息，提醒駕駛員注意，預(yù)防事故的發(fā)生。ATR與大阪大學(xué)在驗證實驗中，詳細(xì)調(diào)查了駕駛員得到信息后采取的行動。

實驗對象是公開征集的32名20～50歲的駕駛員。他們頭戴安裝有傳感器模塊的帽子，右腳裝配相同的模塊，調(diào)查了看到路況信息后的行為。在側(cè)道車輛從右側(cè)匯入干線的地點，實驗結(jié)果顯示，駕駛員在看到“右側(cè)有合流車輛，請注意”的信息后，在放慢油門的0.23秒前（平均值），都與注視右側(cè)方向的行動。當(dāng)前進方向堵車時，駕駛員在看到堵車信息后，平均在1.77秒后放松了油門踏板。根據(jù)這些結(jié)果，ATR將在今后調(diào)查發(fā)出信息的時機、顯示位置、顯示內(nèi)容等對于駕駛員視線移動和踏板操作的影響，從而使ITS信息提供服務(wù)更加有效。

關(guān)于道路設(shè)計，ATR與從事道路設(shè)計的修成建設(shè)顧問聯(lián)手進行了驗證。使用Objet系統(tǒng)，調(diào)查了駕駛員手腳、脖子的動作是否適應(yīng)道路結(jié)構(gòu)和交通規(guī)則等道路環(huán)境。

驗證在三重縣松坂市普通公路上側(cè)道與干線合流的地點進行。調(diào)查了佩戴Objet系統(tǒng)的駕駛員的車輛從側(cè)道向干線合流時的行為，結(jié)果顯示，很多駕駛員在“暫時停車”地點沒有完全停車，雖然有確認(rèn)右側(cè)（干線方向）的行動，但油門踏板沒有松開，右腳從剎車踏板移動到油門踏板的時間早等。根據(jù)這一結(jié)果，就可以采取拓寬停車位置、設(shè)置路樁、調(diào)整側(cè)道合流道路上的標(biāo)識等解決暫時停車不徹底和左右確認(rèn)不充分問題的對策。

從“個別”到“社會”

ATR為了進一步擴大Objet系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，預(yù)定于2011年10月28日舉辦研討會。希望為個別采用Objet系統(tǒng)的用戶和研究者創(chuàng)造交流的平臺，廣泛征求意見，推動Objet系統(tǒng)的發(fā)展。ATR正在研究在今后向普通駕駛員推廣該系統(tǒng)的策略。例如，隨著Objet系統(tǒng)知名度的提高，如果保險公司對其產(chǎn)生興趣，便會推出與駕駛技術(shù)掛鉤的自愿保險。那樣的話，普通駕駛員利用Objet系統(tǒng)的機會就有望增加。

而且，評價系統(tǒng)也需要發(fā)展?，F(xiàn)有系統(tǒng)雖然體積小，但每次駕駛時都必須設(shè)置傳感器模塊。這一不便可能會令用戶望而卻步。這一問題可以通過使用光學(xué)技術(shù)和攝像技術(shù)檢測脖子和右腳行為的方式解決。如果安裝了評價系統(tǒng)的車輛大量上路，估計就可以讀取駕駛員的行為和路況的變化。還將考慮在地圖上標(biāo)識駕駛員行駛困難、容易導(dǎo)致慌亂的路段等用途。“Objet系統(tǒng)已經(jīng)做到了對每個人逐一做出相當(dāng)好的評價。下一階段是收集大量駕駛員的行為，將其運用于社會服務(wù)”