Рулевое колесо — это колесо управления, которым водитель управляет.Он содержит выключатель индикатора движения, выключатель света, выключатель стеклоочистителя и т. Д. Его также называют ведущим колесом или маховиком — это тип рулевого управления в транспортных средствах.

Рулевые колеса используются в большинстве современных наземных транспортных средств, включая все автомобили массового производства, а также автобусы, легкие и тяжелые грузовики и тракторы.

Рулевая колонка, также известная как вал, установлена ​​внутри полой рулевой колонки. Когда рулевое колесо поворачивается, рулевой вал также будет вращаться.За счет этого движение передается на рулевой механизм.

Рулевая колонка расположена в верхней части рулевой системы и крепится непосредственно к рулевому колесу. Затем рулевая колонка прикрепляется к промежуточному валу и универсальным шарнирам.

Рычаг шатуна на одном конце имеет шлицевое соединение с коромыслом рулевого механизма, а другой конец соединен с тяговым рычагом с помощью шарового шарнира.

Рулевой редуктор содержит шестерни, которые передают управляющие воздействия водителя на рулевую тягу, которая поворачивает колеса, и умножает изменения рулевого управления, выполняемые водителем, так что передние колеса двигаются больше, чем рулевое колесо.

Когда рулевое колесо поворачивается вправо или влево, подъемник передает движение, которое он получает от рулевого редуктора, на рулевую тягу. «Рычаг самосвала» используется для корректировки рулевого управления, когда автомобиль имеет лифт подвески.

Шаровые шарниры представляют собой сферические подшипники, которые соединяют рычаги управления с поворотными кулаками. Шпилька подшипника имеет коническую форму с резьбой и входит в коническое отверстие поворотного кулака.Защитный кожух предотвращает попадание грязи в узел шарнира.

Перетаскивающее звено преобразует поворотную дугу рулевого рычага в линейное движение в плоскости других рулевых тяг. «Соединительное звено соединяет штангу шатуна с рулевым рычагом или, в некоторых случаях, соединяется с узлом поперечной рулевой тяги.

Рулевой рычаг представляет собой рычаг для передачи поворачивающего усилия от рулевого механизма на тяговое звено, особенно автомобильного транспортного средства.

Основная функция рулевого управления — позволить водителю безопасно и точно управлять автомобилем. Помимо этого, система рулевого управления также позволяет снизить усилия водителя, облегчая управление автомобилем.

Когда рулевое колесо вращается, движение передается на руку шатуна через коробку передач. Это движение передается на перетаскивающее звено. Тормозное звено передает это движение на поворотную ось, которая вращается вокруг шкворня.Это поворачивает правое колесо.

В автомобильной подвеске поворотный кулак — это та часть, которая содержит ступицу или шпиндель колеса и прикрепляется к компонентам подвески и рулевого управления. Его также называют поворотным кулаком, шпинделем, стойкой или ступицей.

Колесо и шина в сборе прикрепляются к ступице или шпинделю поворотного кулака, где шина / колесо вращается, удерживаясь в устойчивой плоскости движения кулаком / подвеской в ​​сборе.

Правая и левая поперечные рулевые тяги соединены друг с другом центральным звеном, которое также крепится к рычагу Pitman на рулевом механизме и рычагу натяжного колеса на рулевом механизме. пассажирская сторона автомобиля.

Реечное рулевое управление в настоящее время является наиболее распространенным из двух систем рулевой тяги.

Что такое система рулевого управления с гидроусилителем?

«Поворот» — это основная функция транспортного средства, которая создается системой рулевого управления, которая изменяет направление транспортного средства путем поворота рулевого колеса, которое дополнительно поворачивает шины.Система рулевого управления с гидроусилителем — это механическое устройство, которое помогает водителю повернуть автомобиль за счет увеличения усилия рулевого управления , необходимого для поворота колес, что упрощает управление или перемещение транспортного средства.

Насос гидроусилителя сжимает и обеспечивает попадание гидравлической жидкости в систему гидроусилителя рулевого управления автомобиля, которая помогает водителю управлять рулевыми колесами автомобиля.

Электрический или гидравлический привод обеспечивает управляемую мощность на рулевое устройство, так что водитель может прикладывать меньше энергии для поворота рулевого колеса при движении с нормальной скоростью или когда транспортное средство неподвижно.

Рулевое управление с гидроусилителем спроектировано таким образом, что они обеспечивают искусственную обратную связь о силах, действующих на колеса. Эта система имела ротор с прорезями, который поворачивается, позволяя жидкости поступать в насос.

По мере того, как жидкость попадает в ротор, он продолжает вращаться, перемещая жидкость к дренажному отверстию. На этом этапе жидкость вводит резервуар в систему рулевого управления, где резервуар помогает рулевому механизму использовать соответствующее давление, чтобы колеса вращались плавно.

Рулевое управление с гидроусилителем транспортного средства является важным компонентом динамики транспортного средства, которое объединяет несколько механических частей под определенными углами поворота ключа для поворота передних колес транспортного средства в ответ на действия пассажира через рулевые колеса.

В настоящее время 80% всех транспортных средств на дорогах имеют системы рулевого управления с усилителем, которые стали неотъемлемым требованием каждого транспортного средства.

Система рулевого управления преобразует вращательное движение рулевого колеса в вращательное движение опорного колеса, так что обода рулевого колеса могут поворачивать на большое расстояние для перемещения опорного колеса на короткое расстояние.

Система рулевого управления с гидроусилителем работает по-разному в зависимости от используемого множителя силы. Поэтому, чтобы понять, как работает гидроусилитель руля, нужно разбираться в следующих методах индивидуально.

В системе рулевого управления с гидроусилителем (HPS) используется гидравлическая система для увеличения входного усилия рулевого управления и плавного поворота передних колес. Эта сила создается цепочкой из различных частей, таких как гидравлическое масло с высокой степенью сжатия, гидравлические линии, гидравлический роторный насос, гидроцилиндр и соединительный механизм, который соединяет гидравлическую систему с системой рулевого управления.

Гидравлическая система рулевого управления работает следующим образом:

• Когда водитель передает сигнал, поворачивая рулевое колесо, гидравлический насос с приводом от двигателя начинает прокачку гидравлического масла под высоким давлением по магистрали.
• Гидравлическое усилие, создаваемое насосом, поступает в цилиндр, который распределяет это давление на поршень гидроцилиндра.
• Поршень высокого давления начинает двигаться от одного конца до другого, проталкивая больше жидкости по линии.По мере движения поршня входная сила привода многократно увеличивается.
• Затем жидкость под высоким давлением, подаваемая цилиндром, оказывает давление на шестерни, соединенные с устройством сцепления, тем самым прикладывая большое усилие к реечной передаче для поворота передних колес.

Для лучшего понимания работы гидравлической системы рулевого управления посмотрите следующее видео:

В типах рулевых систем электроусилитель — это новейшая система рулевого управления с усилителем.Это связано с тем, что в этой системе электродвигатель использует усилие на входе рулевого управления вместо гидравлической жидкости. Работа электрической системы рулевого управления приведена ниже:

• Когда водитель передает данные через рулевое колесо, электронный датчик, установленный на рулевой колонке, обнаруживает эти данные и отправляет их в ЭБУ автомобиля (электрический блок управления).
• ЭБУ автомобиля анализирует вход рулевого колеса и подает сигнал напряжения на электродвигатель на конце рулевой колонки.Шестерни электродвигателя всегда зацепляются с ведущими шестернями.
• Электрический блок управления отправляет сигнал напряжения, чтобы электродвигатель, питаемый от автомобильного аккумулятора, мог запускаться и выдавать определенный крутящий момент на основе значения полученного сигнала напряжения.
• Как только двигатель запускается, шестерни, которые поддерживают постоянное зацепление с шестернями, начинают передавать увеличенный крутящий момент на шестерню, которая передает этот крутящий момент на фиксированную рейку.
• Когда эта шестерня передает крутящий момент на рейку, рейка перемещается, чтобы управлять передними колесами по мере необходимости (через соединенные рулевые тяги).

Чтобы лучше понять принцип работы EPS, посмотрите следующее видео:

Система рулевого управления с гидроусилителем бывает трех типов:

1. Гидравлическая система рулевого управления
2. Электрическая система рулевого управления
3. Тяга гидроусилителя
4. Электрогидравлическая система рулевого управления
5. Встроенный усилитель руля

В системе с гидроусилителем рулевого управления (HPS) используется гидравлическая система для увеличения усилия, прилагаемого рулевым колесом, к рулевому управлению опорным колесом транспортного средства (обычно передними колесами).Гидравлическое усилие обычно создается насосом, который приводится в действие двигателем автомобиля.

Гидравлический цилиндр двойного действия заставляет рулевые механизмы вращать опорное колесо. Эти рулевые колеса используют клапан для управления потоком цилиндра.

Когда водитель прикладывает больший крутящий момент к рулевой колонке и рулевому колесу, клапан увеличивает расход жидкости через цилиндр, и большее усилие будет прилагаться для поворота колес. Когда поршень гидроцилиндра касается конца своего хода, нагнетательный клапан останавливает опасное нарастание давления.

Поскольку насос гидроусилителя рулевого управления представляет собой поршневой насос прямого вытеснения, поток, обеспечиваемый этим насосом, пропорционален частоте вращения двигателя. Это означает, что рулевое управление естественно движется быстрее на высоких оборотах двигателя, чем на низких оборотах двигателя.

Преимущества гидравлической системы рулевого управления: —

• Гидравлическая система рулевого управления не имеет преимуществ в автомобилях.
• Все узлы исправны.
• В случае грузовика дешевле, чем EPS

Недостатки гидравлической системы рулевого управления: —

• Имеет больший вес, чем EPS
• Имеет более высокую цену, чем ППС (для автомобилей)
• Большая задержка отклика по сравнению с EPS (из-за люфта в конструкции)
• Требуется серьезное обслуживание
• При отказе гидроусилителя система оказывается тяжелее, чем ручное рулевое управление.

Знаете ли вы: как работают гибридные автомобили?

Рулевое управление с электроприводом (MDPS) или система рулевого управления с электроусилителем (EPS) использует электродвигатель вместо гидравлической системы, чтобы помочь водителю автомобиля.

Датчики автомобиля определяют крутящий момент и положение рулевой колонки, а модуль AI передает вспомогательный крутящий момент через электродвигатель, который соединяет рулевую колонку или рулевой механизм.Таким образом, вы можете оказывать различные услуги поддержки в зависимости от дорожной ситуации.

Инженеры могут регулировать реакцию рулевого механизма в сборе в соответствии с регулируемой скоростью и переменной скоростью, системой подвески, работой, регулировкой хода, управляемости и рулевого управления любого транспортного средства.

На автомобилях группы Fiat вы можете настроить размер поддержки с помощью кнопки « CITY ». Это позволяет вам переключаться между двумя разными кривыми помощи, и многие другие системы EPS содержат разные функции поддержки.Это очень помогает, когда автомобиль замедляется, и меньше — на высокой скорости.

В MDPS всегда поддерживается механическая связь между рулевым механизмом и рулевым колесом. Механическую связь можно использовать в качестве резервного устройства в случае отказа питания или какой-либо детали, которая не может оказать помощь.

Если система рулевого управления с электроусилителем выходит из строя, водитель оказывается в ситуации, когда для поворота руля требуется большое усилие. Это тяжелое усилие похоже на работу нефункциональной гидравлической системы помощи при рулевом управлении.

Преимущества системы электрического рулевого управления: —

• Имеет меньшую цену, чем ДНС (для легковых автомобилей)
• Простая сборка
• Легкий
• Требует меньшего обслуживания, чем гидравлическая система

Недостатки электрической системы рулевого управления: —

• Максимальное количество не обслуживаемых компонентов.
• Блок гидроусилителя находится на рулевой колонке, так что это тяжелая колонка.

Электрогидравлическая система рулевого управления — это улучшенная версия гидравлической системы, в которой размещен гидравлический насос рулевого управления, который приводится в действие электродвигателем вместо двигателя.

Эта система также известна как гибридная система рулевого управления, поскольку в ней используются электрические и гидравлические компоненты.

Встроенный усилитель рулевого управления используется для получения вспомогательного усилия, когда усилие на ободе рулевого колеса становится от 2 до 5 фунтов. Эта система имеет специальный встроенный редуктор с усилителем, гидравлические трубопроводы и насос гидроусилителя рулевого управления. Он имеет гидравлический поршень, который установлен в коробке передач рулевого управления.

Коробка передач имеет регулирующий клапан, гидравлический поршень, секторную шестерню и обычный червяк.В соответствии со встроенной конструкцией гидроусилителя рулевого управления регулирующий клапан может иметь различную конструкцию, например поворотный или золотниковый.

Обратный контактный клапан соединен с упорным подшипником червячного вала через рычаг привода и тягу. Крутящий момент упорного подшипника приводит в движение регулирующий клапан, открывает и закрывает масляный канал между корпусом клапана и корпусом узла шестерни и шестерни.

В этой системе силовой цилиндр соединен с рулевой тягой.Навесной гидроусилитель рулевого управления имеет гидрораспределитель. Одна сторона этого клапана соединяется с центральным звеном или тяговым звеном.

Рулевой механизм и рулевое колесо посылают входные сигналы на регулирующий клапан.

Клапан реагирует, открывает соединение и направляет гидравлическую жидкость к гидроцилиндру путем поворота вправо или влево. Этот цилиндр соединяется с рулевой тягой. Поток жидкости на одной стороне поршня гидроцилиндра управляет направлением усилия. Основным недостатком этой системы рулевого управления является то, что ее можно легко повредить.

Система рулевого управления состоит из следующих основных компонентов:

1. Насос гидроусилителя
2. Напорная трубка
3. Регулирующий клапан
4. Руль
5. Вал
6. Рулевой механизм

Рулевое колесо также известно как колесо управления, которое водитель использует для поворота автомобиля. У него есть выключатель стеклоочистителя, выключатель света, выключатель светофора и многое другое.Это колесо также известно как ведущее колесо. Маховик — это тоже своего рода рулевое управление для автомобиля.

Рулевые колеса используются почти во всех новейших наземных автомобилях, включая тракторы, тяжелые и легкие грузовики, автобусы, легковые автомобили и т. Д.

Вал, также называемый рулевой колонкой, установлен в полой рулевой колонке. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, рулевая колонка также вращается. Таким образом, движение рулевого колеса передается на рулевые механизмы.

Один конец рычага шатуна имеет шлицевое соединение с коромыслом рулевого механизма, а другой конец соединен с тормозной цепью посредством шарового шарнира.

Рулевой механизм передает входной сигнал рулевого управления водителя на механизм рулевой тяги для поворота колеса транспортного средства. Он также увеличивает изменение направления движения водителя, так что передние колеса могут поворачиваться выше рулевого колеса.

Когда вы поворачиваете рулевое колесо влево или вправо, самосвал передает движение на рулевую тягу, которое он получает от рулевого механизма.Если у автомобиля есть подъемник подвески, то для регулировки рулевого управления используется «опускающийся рычаг».

Шаровая опора — это шарикоподшипник, соединяющий поворотный кулак с рычагом управления. Болты подшипников имеют коническую форму и резьбу и устанавливаются в конические отверстия поворотных кулаков. Защитный кожух не допускает попадания пыли в шарнирный узел.

Этот компонент системы рулевого управления преобразует дугу изгиба рулевого рычага в линейное движение в плоскости других рулевых тяг.Тяги соединяют рулевой рычаг с рычагом подвески или, в некоторых случаях, соединяют с узлом рулевой тяги.

Рычаг рулевого управления — это рычаг, с помощью которого усилие рулевого управления передается от рулевого механизма на тягу.

Основная цель усилителя рулевого управления — дать возможность водителю правильно и безопасно повернуть автомобиль.

При вращении рулевого колеса его движение передается через рулевой механизм на руку шатуна.После этого движение переходит на перетаскивающее звено. А тяговое звено передает это движение на поворотную ось, которая вращается вокруг шкворня. Это повернет правое колесо автомобиля.

В подвеске транспортного средства поворотный кулак — это компонент, который имеет шпиндель или ступицу колеса и соединяется с деталями рулевого управления и подвески. Он также известен как ступица, стойка, шпиндель и поворотный кулак.

Насос гидроусилителя рулевого управления сжимает гидравлическую жидкость и увеличивает давление жидкости.После этого насос рулевого управления нагнетает давление в цилиндр системы рулевого управления.

Ниже перечислены основные симптомы неисправности насоса гидроусилителя рулевого управления:

Жидкость для гидроусилителя руля — важная часть насоса. Следовательно, утечка слишком небольшого количества жидкости гидроусилителя рулевого управления из насоса может вызвать проблемы. Насосы также могут пострадать от физических повреждений из-за износа и старения.

При проверке уровня жидкости в резервуаре для хранения обратите внимание на цвет жидкости рулевого управления с гидроусилителем. Если он серый, это означает, что он ржавый и не может работать должным образом. Слишком много воздуха, попадающего в систему, может вызвать ржавчину из-за неисправного насоса гидроусилителя рулевого управления.

Это знак, указывающий на то, что ремень привода вспомогательных агрегатов был ослаблен, но он также указывает на то, что насос гидроусилителя рулевого управления работает плохо.Перед заменой насоса убедитесь, что натяжение ремня вспомогательного оборудования отрегулировано должным образом.

Если вы слышите скрип при крутом повороте, а не только при запуске, это может указывать на ослабление ремня и неисправность насоса.

Другие необычные звуки могут возникать из-за неисправности насоса рулевого управления с гидроусилителем. Затенение имеет более жестокий шум, чем нытье. Этот шум в основном возникает из-за нехватки соответствующей жидкости, которая может повредить другие компоненты системы рулевого управления с гидроусилителем.Шум также может возникать из-за выбитого подшипника с места.

Воющий шум обычно усиливается по мере увеличения скорости двигателя и поворота рулевого колеса. Если вы слышите такие странные звуки при повороте колеса, перейдите в безопасное место (например, на легкую дорогу) и поезжайте разными способами (ускоряйтесь, поворачивайте, начинайте движение и тормозите под разными углами и т. Д.), Чтобы выяснить причину и ее решение.

Транспортные средства с усилителем рулевого управления должны управляться довольно легко.Если рулевое управление автомобиля плохо поворачивается и усилие рулевого управления увеличивается, то вы должны проверить насос рулевого управления с гидроусилителем.

Если насос гидроусилителя рулевого управления вашего автомобиля поврежден и не подлежит ремонту, его необходимо заменить. Несколько аспектов влияют на стоимость замены насоса рулевого управления с гидроусилителем . Некоторые из этих факторов приведены ниже:

1. Первым и наиболее важным фактором, влияющим на стоимость замены насоса рулевого управления, является тип автомобиля, которым вы управляете.Модель и марка вашего автомобиля существенно влияют на стоимость замены насоса гидроусилителя рулевого управления. Если у вас старая версия автомобиля, техник может взимать высокую плату, потому что механику может быть сложнее найти все детали, которые ему нужны. Кроме того, эти детали могут быть более редкими, чем детали нового автомобиля, и их изготовление может занять больше времени. В этом случае плата за замену будет высокой.
2. Еще одним фактором, влияющим на стоимость замены насоса рулевого управления, является местоположение или район, в котором вы живете.Потому что стоимость всего варьируется в зависимости от района. Прежде чем обращаться к мастеру с просьбой отремонтировать ваш автомобиль, важно получить осмотр и оценку стоимости у технического специалиста. Таким образом, вы сможете лучше понять стоимость замены.

Общие рекомендации по замене насоса рулевого управления с гидроусилителем обычно составляют от $ 200 до $ 350 . В эту цену входит стоимость запчастей и труда. Как мы уже говорили ранее, в зависимости от модели вашего автомобиля и района, в котором вы живете, эта стоимость может быть увеличена.

Система рулевого управления имеет следующие основные преимущества и недостатки:

• Система рулевого управления обеспечивает управляемый и точный поворот на дороге
• Обеспечивает устойчивость и управляемость рулевого колеса для водителя, что очень помогает на мокрой дороге.
• Рулевое управление с усилителем позволяет водителю совершать меньшее круговое движение на более низкой скорости.
• Это очень удобно на дорогах и сложных участках
• Обеспечивает отличную устойчивость по прямой
• Система рулевого управления способна создавать большое усилие
• Эта система обеспечивает легкую смену полосы движения, потому что, если водитель ведет автомобиль на высокой скорости и он хочет быстро сменить полосу движения, то в этом состоянии система рулевого управления помогает быстро сменить полосу движения.

• Система рулевого управления имеет высокую стоимость, поскольку состоит из различных компонентов, таких как насос рулевого управления, вал, рулевое колесо, штанга шаттла, рулевая колонка и т. Д., из-за этого увеличивается его стоимость.
• Поскольку он содержит много компонентов, он всегда имеет много шансов выйти из строя.
• Связь чрезвычайно сложная.

Основное различие между усилителем руля и ручным рулевым управлением приведено ниже:

Раздел часто задаваемых вопросов

Какие бывают типы систем рулевого управления?

Ниже представлены три основных типа рулевых систем:

1. Гидравлическая система рулевого управления с усилителем
2. Система рулевого управления с электронным / электрическим усилителем
3. Электрогидравлическая система
4. Встроенный усилитель рулевого управления
5. Рычажный механизм рулевого управления с усилителем

Какова основная функция рулевого управления с усилителем?

Основная функция системы рулевого управления с гидроусилителем — помочь водителю повернуть автомобиль за счет увеличения усилия рулевого управления, необходимого для поворота колес, что упрощает управление или перемещение автомобиля.

Сколько стоит гидроусилитель руля?

Стоимость гидроусилителя руля варьируется в зависимости от района, в котором вы живете. Средняя стоимость замены насоса ГУР составляет от 480 до 710 долларов.

Сами детали составляют большую часть этого числа, их стоимость составляет от 340 до 510 долларов.

Знаете ли вы?

1. Как работает гибридный автомобиль?
2. Как работает струйный насос?

Устройство управления ЖК-лучом на основе субволновой структуры дифракционных оптических элементов

Аннотация

Был проведен теоретический анализ жидкокристаллических (ЖК) структур управления лучом на основе субволновых дифракционных оптических элементов.Строгий дифракционный анализ показывает значительное увеличение дифракционной эффективности до 40% при использовании субволновых ЖК-структур по сравнению с обычными структурами ДОЭ. Однако из-за эффектов пограничного поля формирование структуры решетки с высоким показателем дифракционной эффективности внутри жидкокристаллического слоя возможно только в том случае, если соотношение сторон пикселя решетки (высота к ширине) намного меньше единицы (приблизительно 0,1). Это, в свою очередь, требует использования ЖК-ячейки с малым аспектным отношением. Однако моделирование поведения директора ЖК показывает, что такие ультратонкие ЖК-ячейки не смогут обеспечить фазовую модуляцию 2 (пи), необходимую для эффективного управления лучом.Одним из возможных решений этой проблемы является создание светящейся фазовой решетки внутри несимметричного отражающего резонатора Фабри-Перо. Такая конфигурация по существу позволяет увеличить величину фазовой модуляции за счет очень высокой чувствительности такой структуры к изменениям толщины жидкого кристалла, что было подтверждено компьютерным моделированием. Второе возможное решение — формирование стека каскадных дифракционных решеток на основе ультратонких слоев ЖК. Эти решетки одинаково воспроизводятся в каждой из-за эффекта Тальбота.Мы исследовали каскадную систему, состоящую из четырех ультратонких жидкокристаллических слоев, разделенных стеклянными пластинами. Результаты показывают, что толщина каждого слоя в каскаде уменьшается пропорционально количеству слоев с последующим увеличением поглощения. Интересной особенностью каскадной структуры является дискретный набор возможных направлений управления лучом, которые определяются ограничениями эффекта Тальбота.

© (2001) АВТОРСКОЕ ПРАВО Общество инженеров по фотооптическому приборостроению (SPIE).Скачивание тезисов разрешено только для личного использования.

SpinnerDevices (by CCI) — Принадлежности для рулевого управления

Рулевые устройства бывают разных стилей, в том числе:
Поворотная ручка | Кольцо для ампутантов | Пальма Сцепление | Tri-Pin | V-образная рукоятка | LogiTouch

СПИННЕР РУЧКА

• Для водителя с полное использование рулевой руки и руки.

Для уверенного управления рулевым управлением одной рукой колесо. Ручка спиннера остается в фиксированном положении. положение с помощью двух поддерживающих ремней, выходящих из фиксированная база, которая прикреплена к рулевому управлению колесо.Наше самое популярное рулевое управление, шариковая ручка плотно прижимается к ладони руки, придавая вам дополнительную силу и управление для легкого вождения. Например, ваш установщик может выбрать подходящий угол наклона ручки ваше предпочтение. Положение базы по внутренняя часть руля регулируется согласно способностям человека.Если у вас высокий рост, его можно повернуть вокруг вашего ногу, чтобы вы могли достичь полного ускорения. Если у вас не получается добраться до указателя поворота. Ручка легко регулируется ближе к повороту сигнальный рычаг.

КОЛЬЦО АМПУТЕ

• Для использования с крючки.

Кольцо для инвалидов подходит для большинства водителей с протезным крюком на рулевом (-ых) рычаге (-ах) (типично с двумя пальцами).Один палец идет на внешней стороне кольца другой палец помещается внутри, надежно удерживая вас на рулевом колесе колесо для плавного управления. Изготовлен из прочного сталь. Кольцо инвалида можно надеть на большинство места на колесе. Протез должен имеют клещи с мягкой поверхностью.

ЛАДОНИ ЗАХВАТ (РУЛЕВАЯ МАНЖЕТА)

• Для рук с умеренный тензорный контроль.

Это рулевое устройство предназначено для водителей с отсутствие захвата и / или снижение устойчивости запястья.

Шина для запястья с прикрепленным штифтом в вертикальном или горизонтальном положении. это идеально подходит для людей без рук и функция запястья или те, кто не может использовать над рулевыми устройствами.

Можно разместить в любом месте на колесе по рецепту вождения и личному комфорт. Поставляется с мягкой вставкой.

Короткая штанга с замком помещается в основание. руля возле ладони рука, чтобы позволить человеку управлять.

TRI-PIN GRIP

• Для рук без тензорный контроль.

Это рулевое устройство предназначено для водителей с отсутствие захвата и / или снижение устойчивости запястья. Тройной штифт надежно поддерживается надежной база расположена внутри рулевого управления колесо. Каждая булавка покрыта пеной, чтобы обеспечить водитель с максимальным комфортом и пеной легко заменяется.Ваша рука и запястье удобно защищены с этим легким трехконтактная рукоятка. Штифты полностью регулируются, чтобы вы могли легко найти свой индивидуальный комфорт параметр. Также доступен противовес. который уменьшает вес Tri-pin Grip, так что вы можете установить его по обе стороны от свой руль.

V-образная рукоятка

• Регулируется для толщина руки.

Рулевое устройство v-grip для водителей. с минимальным сцеплением, стабилизирует вождение рука надежно.Защищенная база также регулируется по индивидуальным способностям. С одинарная ручка с пенопластом и алюминий с поролоновым покрытием бинт, обеспечивающий поддержку наотмашь, рука надежно и удобно остается на месте. Ты можно легко отрегулировать одиночный штифт, чтобы найти рулевое управление, которое подходит именно вам.Легко заменяемый поролоновый чехол для комфорта.

Поворотная ручка LogiTouch

• Кнопка быстрого освобождения.

Для уверенного управления рулевым управлением одной рукой колесо.Этот блок разработан с кронштейном для удержания блока управления LogiTough. Элементы управления LogiTouch Controls просто защелкиваются на кронштейне, чтобы разместить второстепенные функции прямо у вас под рукой. Ручка спиннера остается в фиксированном положении. положение через фиксированное основание, которое крепится к рулевому управлению колесо. Использование для правшей или левшей.

Устройство поворота луча

Заказы на закупку: Заказы на закупку принимаются в письменной форме, по факсу и электронной почте.Все заказы требуют немедленного письменного подтверждения.

Гарантия на продукцию: Наша гарантия на все наши механические компоненты и системы составляет ОДИН год с даты отгрузки. Ремонт или замена будут производиться бесплатно для продуктов с дефектами материалов и изготовления в течение этого периода. Гарантия на наши оптические компоненты составляет 30 дней с даты отгрузки. Неисправные элементы будут заменены бесплатно. Заказчик должен уведомить о любых дефектах оптических компонентов в течение 48 часов с момента получения.При любой замене по гарантии к возвращенным деталям требуется письменное заявление с авторизованной подписью с указанием причины отказа с приложением отчетов об испытаниях. Все дефектные товары должны быть возвращены в оригинальной транспортной таре в течение 10 дней с даты отгрузки.

Котировки: Все расценки действительны в течение 90 дней с даты выставления.

Оплата: 100% предоплата перед отправкой. Клиенты, осуществляющие платежи международным банковским переводом, должны предоплатить все банковские сборы, включая все сборы, взимаемые банками-корреспондентами или посредниками.

Отгрузка и доставка: Стоимость доставки, таможенные пошлины и любые (если) налоги на посадку и т. Д. Будут дополнительными. Дата доставки является приблизительной, и мы не несем ответственности за позднюю или частичную доставку. мы можем отказаться от любого заказа по любой причине. Товары по каталогу обычно отправляются сразу со склада. В случае, если товар отсутствует на складе, предполагаемая дата доставки указывается во время заказа. Большинство товаров могут быть отправлены в течение 45 дней.

Установка: Возможна установка нашего оборудования на месте за счет покупателя.

Технические характеристики: HOLMARC оставляет за собой право изменять, изменять или иным образом улучшать все элементы в технических характеристиках каталога без предварительного уведомления.

Налоги: Мы взимаем общий налог с продаж с поставок, если покупатель не предоставит нам подписанное официальное свидетельство об освобождении от налога с продаж вместе с заказом. Покупки, совершенные за пределами нашего региона, облагаются государственным или местным налогом с продаж / использования, если таковой имеется, и другими налогами, подлежащими уплате в связи с этой транзакцией.

Ремонт: Если на ваше устройство не распространяется гарантия, но требуется ремонт, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить подробности о повреждении.

границ | Сила сцепления на рулевом колесе как мера напряжения

Введение

«Придется ли мне научиться водить машину?» — спросила недавно 10-летняя дочь одного из авторов. Хотя широко распространено мнение, что в ближайшие несколько лет преобладают автономные автомобили, более вероятным ответом является то, что ей придется научиться водить машину, если она не хочет полагаться исключительно на общественный транспорт. По словам Литмана (2019), полностью автономные автомобили, в которых не требуется участие человека (известный как уровень 5 в шкале автономного вождения, определенной Международным обществом автомобильных инженеров), появятся только в 2050-х годах.До этого момента производительность водителя будет оставаться критически важной для безопасности дорожного движения.

Расследование дорожно-транспортных происшествий (Hendricks et al., 2001) и наблюдательные исследования (Dingus et al., 2016) показывают, что около 90% всех дорожно-транспортных происшествий являются результатом человеческой ошибки. Для повышения безопасности дорожного движения важно распознавать факторы, влияющие на работу водителя, в частности, факторы, которые можно смягчить, чтобы повысить производительность водителя и безопасность дорожного движения. В этой статье основное внимание уделяется одному из таких факторов — временному стрессу водителя.

Стресс определяется как «… реальная или интерпретируемая угроза физиологической или психологической целостности человека, которая приводит к физиологическим и / или поведенческим реакциям» (McEwen, 2000). Согласно транзакционной модели, стресс является результатом оценки требований и личной компетентности вместе со стратегией выживания, которая является посредником между внешними требованиями (Lazarus and Folkman, 1984). Процессы оценки порождают различные результаты или симптомы стресса: физиологические, эмоциональные и поведенческие (Matthews, 2001).Макграт (1976) заявил, что стресс является результатом взаимодействия трех элементов: воспринимаемого спроса, воспринимаемой способности справляться и воспринимаемой важности совладания со спросом.

Понятие «стресс» часто используется как синоним концепции «умственной нагрузки» (Staal, 2004). Соответственно, умственная рабочая нагрузка также называется транзакционной концепцией, поскольку она представляет собой взаимодействие между умственными способностями и требованиями задачи (Dehais et al., 2020). Кроме того, согласно некоторым определениям стресса, стресс представляет собой более высокую умственную нагрузку (Brookhuis and De Waard, 2010; Hou et al., 2015).

Дополнительное определение Малдера и Морея (1979) предполагает, что умственная нагрузка — это «… предполагаемая конструкция, которая является посредником между сложностью задачи, навыками оператора и наблюдаемой производительностью» (Mulder and Moray, 1979; стр. 443). Таким образом, на основании определения умственной нагрузки Малдера и Морея (1979) и упомянутого определения стресса МакГрата (1976), основное различие между умственной нагрузкой и стрессом проистекает из воспринимаемой способности справляться с требованиями, а именно, в отличие от умственной нагрузки. (Mulder and Moray, 1979), стресс вызван предполагаемыми последствиями невыполнения требований (McGrath, 1976).

Действительно, путаница между терминами «рабочая нагрузка» и «стресс» является запутанной проблемой, поскольку эти термины еще не получили адекватного определения и однозначного различия в литературе. Кроме того, проявления стресса и рабочей нагрузки через симпатическую нервную систему схожи и могут быть неразличимы (Alsuraykh et al., 2019). Эта путаница не будет разрешена в рамках настоящего исследования, и в дальнейшем для простоты мы будем использовать только термин «напряжение».

Одно из распространенных описаний взаимосвязи между производительностью и стрессом основано на выводах, сделанных более века назад Йерксом и Додсоном (1908), позже описанных как «перевернутая U-образная кривая». Согласно перевернутой U-образной кривой, верхний и нижний уровни напряжения дают неудовлетворительную производительность, в то время как средний уровень дает наилучшую производительность (Hancock, 1989; Hancock and Szalma, 2008). Что касается вождения, более высокий уровень стресса вреден для работы водителя (Qu et al., 2016). На другом конце шкалы было обнаружено, что очень низкий уровень стресса, названный Хэнкоком и Сальмой (2008) «недостаточной стимуляцией», снижает производительность водителя (Joosen et al., 2017).

Конструкция стресса подразделяется на хронический и острый стресс (Segerstrom and Miller, 2004). Под хроническим стрессом понимается постоянное состояние, выходящее за рамки конкретной дорожной ситуации. Под острым стрессом понимается единичное кратковременное событие или «микро-событие» (Meyer et al., 2010). В контексте вождения краткосрочные события, которые могут вызвать стресс, являются неожиданными событиями, которые, в свою очередь, требуют внезапных и незапланированных реакций (Davies and Underwood, 2000).Вождение, вызывающее стресс, требует от водителя двух основных маневров: манипулирования рулевым колесом и торможения. В исследованиях стресса водителя использовались такие манипуляции, как вождение через лабиринт или слалом, чтобы заставить водителя манипулировать рулевым колесом (Zontone et al., 2020), а пешеходов или другие объекты, вырывающиеся на дорогу, заставляли водителя резко тормозить (Daviaux и др., 2020).

Острый стресс во время вождения вызывает высокую умственную нагрузку (Wiberg et al., 2015) и побочные эффекты (Frasson et al., 2014), что может снизить производительность водителя (Brookhuis and De Waard, 2010; Rastgoo et al., 2019). Добавление автоматизации не обязательно предоставит водителям менее трудоемкую рабочую среду (Botzer et al., 2016). Однако обнаружение острого стресса во время вождения может позволить принять различные меры, которые снизят потенциальные риски. Примером такого применения являются адаптивные к стрессу автомобильные системы, которые изменяют параметры систем помощи водителю в автомобиле в зависимости от уровня стресса водителя (Collet and Musicant, 2019).Еще одно применение — это оперативные вмешательства по управлению стрессом в автомобиле (например, умеренная температура и музыка, интерфейсы с биологической обратной связью и чат-боты), применяемые, когда уровень стресса слишком высок (Balters et al., 2019).

Острый стресс физиологически проявляется симпатической нервной системой, которая стимулирует реакцию организма «бей или беги». Этот ответ антагонистичен парасимпатической нервной системе, которая снижает стресс (Contrada and Baum, 2011). Эти реакции можно измерить разными способами, например, максимальную частоту сердечных сокращений (ЧСС) (Kudielka et al., 2004), спектры мощности в определенных частотных диапазонах сигнала вариабельности сердечного ритма (ВСР) (Allen et al., 2014), кожно-гальванической реакции (GSR) (Al-Fudail and Mellar, 2008), измерения, связанные с глазами (Matthews et al., 2015) и уровень кортизола (Yamaguchi et al., 2006).

При анализе ВСР сердечный сигнал делится на три компонента: VLF (очень низкая частота, 0–0,04 Гц), LF (низкая частота, 0,04–0,15 Гц) и HF (высокая частота, 0,15–0,4 Гц) (Малик , 1996). Измерение LF отражает симпатическую систему (и, следовательно, связано со стрессом), тогда как измерение HF отражает парасимпатическую систему (Sztajzel, 2004).Отношение LF / HF указывает на баланс между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы и также используется в качестве меры стресса (Kristal-Boneh et al., 1995; McCraty et al., 1995).

Упомянутые выше меры страдают рядом практических недостатков. Анализ уровня кортизола не подходит во время выполнения задачи, поскольку его нелегко измерить непрерывно. Измерения GSR, ЧСС и ВСР могут быть неудобными для использования в реалистичных сценариях вождения (Healey and Picard, 2005) и даже могут считаться навязчивыми (Dinges et al., 2005). Эти меры также страдают от задержек в измерении (промежуток времени между стрессовым событием и наблюдаемой реакцией). Задержки GSR составляют от 2 до 11 секунд (Kucera et al., 2004; Dawson et al., 2007; Bruun, 2018), и для достоверного анализа изменений ВСР может потребоваться непрерывный сигнал длительностью 4-5 минут (Nickel и Nachreiner, 2003). Измерение кортизола реагирует на стрессоры с задержкой в ​​несколько минут, иногда до получаса (Kirschbaum and Hellhammer, 1994).

Измерения, связанные с глазами, например расширение зрачка (Palinko et al., 2010), длительность фиксации (Matthews et al., 2015), частота саккад и сдвиги взгляда (Tomer et al., 2018), а также диапазон саккад (May et al., 1990) были представлены как показатели умственного развития. нагрузка. Имеются ограниченные доказательства того, что офтальмологические измерения как индикаторы стресса, и большинство результатов относятся к расширению зрачков (Pedrotti et al., 2014). Хотя введение стрессора приводит к расширению зрачка, размер зрачка зависит от интенсивности света и требует среды с контролируемым освещением, что непрактично для внелабораторных применений (Pedrotti et al., 2014). Хотя уровень закрытия глаз полезен для измерения сонливости (Grimberg et al., 2020), он также бесполезен для измерения стресса. Наконец, GSR и HRV не всегда сильно коррелируют со стрессом, ни индуцированным (например, Rohleder et al., 2006; Zhai and Barreto, 2006), ни измеренным с помощью хорошо установленных показателей, таких как уровень кортизола (например, Healey and Picard, 2005).

Таким образом, может быть полезно разработать дополнительные меры стресса, которые помогут решить проблемы, обсужденные ранее.Одной из таких возможных мер является сила захвата, которая позволяет быстро и неинвазивно измерять напряжение.

Непрерывные и повторяющиеся измерения напряжения с использованием неинвазивных методов вызывают большой интерес в последние годы. Эрнандес и др. (2014) измерили силу, приложенную к компьютерной клавиатуре и мыши. Хотя он не подходит для использования при вождении, он показывает, что измерение тонуса мышц руки может быть признаком стресса. Wahlström et al.(2002) исследовали влияние факторов стресса (например, цейтнот и словесная провокация) на различные факторы, включая силу захвата компьютерной мыши. Сила захвата увеличивалась при использовании стрессорных факторов. Однако этот эффект был связан как со стрессом, так и со скоростью работы мыши. В другом исследовании, в котором использовалась сила захвата компьютерной мыши, Liao et al. (2006) обнаружили большую силу захвата в ответ на большее давление времени. Следует отметить, что в этих исследованиях манипулировали умственной нагрузкой, а не стрессом, поскольку прямых последствий для результатов с низкой производительностью не было.В этих двух исследованиях также использовались статические задачи (например, математические задачи и задачи по набору текста), что затрудняло распространение их результатов на другие контексты, такие как задачи вождения.

Wagner et al. (2015) исследовали возможность использования силы захвата в качестве меры стресса в задачах слежения. Сила захвата была выше при наличии напряжения. Это исследование предоставляет первоначальные доказательства различия между стрессовыми и нестрессовыми состояниями во время выполнения задач по отслеживанию движения путем измерения силы захвата. Недавно эти находки были успешно реконструированы (Botzer et al., 2020). Mühlbacher-Karrer et al. (2017) использовали измерение силы сцепления водителя с рулевым колесом как часть системы оценки напряжения. Однако вклад силы захвата в расчет уровня напряжения составил всего 10%. Еще одним ограничением этого исследования является то, что оно проводилось только на симуляторе, а не в режиме реального вождения, игнорируя влияние других факторов на силу сцепления, кроме напряжения (например, ускорения транспортного средства). Кроме того, известно, что простое вождение реальной машины в эксперименте вызывает состояние стресса (Balters et al., 2019), поскольку последствия своей работы ощутимы, в отличие от участия в эксперименте, проводимом на тренажере.

Мы стремимся изучить взаимосвязь между силой сцепления и другими более распространенными показателями стресса, а именно, физиологическими показателями и показателями производительности во время краткосрочного вождения. Цель исследования, который, как мы надеемся, является его основным вкладом, состоит в том, чтобы предоставить первоначальные эмпирические данные о том, что сила сцепления является показателем стресса при вождении. С этой целью следует определить соответствующие события вождения, которые вызывают острый стресс.В предыдущем исследовании было обнаружено, что принудительные изменения в поведении при вождении вызывают стресс (Росс и Бернетт, 2001; Ли и Уинстон, 2016; Саксена, 2017). Такие изменения могут быть следствием дорожных условий и неожиданных факторов, вынуждающих к экстренным маневрам (например, знак торможения или врезание фигуры в дорогу). В частности, было обнаружено, что остановка в ответ на знак СТОП во время вождения и необходимость торможения вызывают стресс в экспериментальном контексте (Min et al., 2002; Collet et al., 2014; Prasolenko et al., 2017; Sugiono et al., 2019).

Таким образом, в этом исследовании мы использовали различные измерения частоты сердечных сокращений, чтобы показать, что события торможения приводят к более высокому стрессу, что проявляется в психофизиологических изменениях измерений сердца. Манипулируя вызывающими стресс событиями вождения и измеряя их влияние на сердце, а также измеряя силу сцепления, мы стремимся проверить использование силы сцепления в качестве действительной меры стресса во время вождения.

В текущем исследовании показатели силы сцепления и частоты сердечных сокращений (ВСР и ЧСС) регистрировались во время вождения и торможения с различной интенсивностью (в ответ на знак СТОП), как описано в разделе «Экспериментальная установка и методы».«Мы предположили, что интенсивное торможение во время вождения влияет на силу сцепления и выявляет корреляцию между силой сцепления, показателями ВСР и ЧСС. Таким образом, данные о силе захвата были проанализированы как функция интенсивности торможения, и были рассчитаны корреляции между силой сцепления и показателями частоты пульса (ВСР и ЧСС) для проверки меры силы захвата относительно принятой меры стресса (см. Раздел «Результаты»). Данные ВСР и ЧСС также анализировались в зависимости от интенсивности торможения, что служило проверкой манипуляции.

Экспериментальная установка и методы

Участников

В исследовании принял участие 21 участник.Из-за технических проблем (сбой записи данных одного участника) мы использовали данные 20 участников. Все участники были студентами бакалавриата. Все участники были мужчинами в возрасте от 24 до 34 лет (в среднем 28,45, SD 2,18) и имели водительские права на частный автомобиль в течение как минимум 4 лет.

Перед экспериментом участники прошли инструктаж по технике безопасности, включая описание экспериментальной задачи, и заполнили заявление об информированном согласии. Инспектор по безопасности, расположенный на переднем пассажирском сиденье, отвечал за обеспечение безопасности во время эксперимента.

Аппарат

Мобильная лаборатория оснащена датчиками для наблюдения за транспортным средством и дорожной средой, в том числе инерциальными измерительными приборами (лидар, антенны GPS и несколько камер), а также датчиками для отслеживания показателей водителя с помощью мобильного импедансного кардиографа Mindware (измерение сердечной активности). система Модель 50–2303-00, 2014 г., с частотой дискретизации 500 Гц и 24-битной оцифровкой АЦП). Кардиологические данные записывались с электродов, прикрепленных к груди участника.Использовалась система измерения силы захвата собственной разработки (использующая чувствительный к усилию резистивный датчик, измеренный платой Arduino UNO R3). Обе системы были оснащены трехосными акселерометрами. Эксперимент проводился с использованием инструментария Kia Nero (далее «Мобильная лаборатория», рис. 1).

Рисунок 1. Мобильная лаборатория, оснащенная GPS и датчиками, интеллектуальным ПО и датчиками силы захвата, а также дополнительным оборудованием, которое не использовалось в текущем исследовании.

Процедура

Участники выполнили 12 экспериментальных заездов по вождению. Каждая тренировка включала в себя движение по прямой длиной примерно 200 м на одной из двух обязательных скоростей (50 или 60 км / ч) и торможение на различных обязательных дистанциях (15, 20, 25, 30, 35 или 40 м), как показано. на рисунке 2. Каждый участник выполнял сеансы вождения со всеми комбинациями скорости и тормозного пути (две скорости × шесть расстояний = 12 условий) в случайном порядке. Каждый участник выполнил две тренировки продолжительностью около 2 минут (во время которых они познакомились с экспериментальным путем) и 12 сеансов экспериментального вождения (по одной для каждого условия), которые в целом длились около 20 минут.После каждого сеанса экспериментального вождения участнику предлагалось оставить автомобиль в неподвижном состоянии на 15 с.

Процедуры подготовки и анализа данных

Чтобы проанализировать данные из обеих используемых систем сбора данных (интеллектуальное ПО и система измерения силы захвата собственной разработки), сначала мы синхронизировали данные (см. Раздел «Синхронизация данных»). После синхронизации данных мы использовали данные ускорения для определения максимального замедления для каждой сессии вождения. Каждый сеанс характеризовался статической фазой (не менее 15 с), фазой ускорения и фазой замедления (как показано на рисунках 3, 4), в отличие от других данных ускорения (например.g., данные тренировок), которые были менее организованными. Позже были рассчитаны показатели сердечного ритма и силы сжатия (см. «Расчет показателей пульса» и «Подготовка и расчет данных о силе захвата») и проанализированы (см. Раздел «Анализ данных»). На рисунке 5 представлена ​​схема этих процессов.

Рис. 2. Общая схема экспериментального вождения. Экспериментальные манипуляции: знак обязательной скорости (одна из двух скоростей: 50 или 60 км / ч) и знак СТОП (на разных дистанциях: 15, 20, 25, 30, 35 или 40 м).Каждый участник выполнял заезды со всеми комбинациями скоростей и тормозного пути в произвольном порядке.

Рис. 3. Синхронизированные векторы ускорения обоих акселерометров (системы Mindware — черным цветом — и собственной системы измерения силы сцепления — красным цветом) в направлении движения транспортного средства во время трех последовательных экспериментальных сессий вождения. одиночный участник.

Рисунок 4. Пример события торможения, выраженного различными записанными измерениями.Одиночное событие торможения участника номер 1. Ось X представляет время (с), графики (сверху вниз): ускорение (g), усилие захвата (Н), необработанный сигнал ЭКГ (мВ), ЧСС (уд. / Мин.) ), ВСР-НЧ (мс ² ), ВСР-ВЧ (мс ² ) и соотношение ВСР-НЧ / ВЧ.

Синхронизация данных

Данные о сердечной деятельности и данные о силе захвата были синхронизированы постфактум , согласно данным акселерометров (от обеих измерительных систем), с использованием алгоритма динамического переноса времени (DTW).Обе системы сбора данных (Mindware для данных HRV и система измерения силы сцепления собственной разработки) были оснащены трехосными акселерометрами (X, Y и Z), которые были прикреплены к шасси автомобиля. Данные об ускорении записывались каждой системой синхронно с физиологическими данными (данные ВСР и ЧСС в системе Mindware и данные силы захвата в системе измерения силы захвата).

Во-первых, частота дискретизации системы силы захвата была неравномерной и составляла от 80 до 120 мс (8–12 Гц).Поскольку предварительным условием процедуры DTW является то, что «данные должны отбираться в эквидистантные моменты времени» (Сенин, 2008), стандартным методом решения этого требования является повторная выборка данных, как это было сделано в текущем исследовании. Передискретизированные данные силы захвата имели частоту дискретизации 10 Гц. Система Mindware имела частоту дискретизации 500 Гц.

Затем для каждой системы отдельно был вычислен единый вектор трех осей (X2 + Y2 + Z2) с использованием скользящего окна длительностью 1 с. Наконец, алгоритм DTW был использован для синхронизации этих векторов ускорения от обеих систем.Аналогичный метод синхронизации был использован Mantilla et al. (2017) для обнаружения временной синхронизации. Доказано, что DTW является надежной мерой расстояния для временных рядов, позволяя сопоставить похожие графики, даже если они не совпадают по фазе на временной оси (Keogh and Ratanamahatana, 2005).

Расчет пульса

Для правильного расчета показателя НЧ ВСР и отношения НЧ / ВЧ требуется минимальный размер скользящего окна 30 с (De Rivecourt et al., 2008; Wang et al., 2009). Обычно размер окна ВСР составляет от 20 с до нескольких минут. Например, Mulder et al. (2009) использовали окно 300 с, тогда как Хили и Пикард (2005) использовали окна 100 и 300 с. Следует отметить, что решение о размере окна часто бывает произвольным.

Небольшого размера окна в 30 с достаточно в сочетании с кратковременным преобразованием Фурье (Li et al., 2019). Поэтому в текущем исследовании для кардиологических данных было реализовано скользящее окно с размером окна 30 с для вычисления показателей НЧ и ВЧ ВСР и соотношения НЧ / ВЧ, а также для частоты сердечных сокращений.Центр окна определялся в соответствии с максимальным замедлением при торможении. Поскольку после каждого события торможения были паузы продолжительностью 15 с (как описано в разделе «Процедура»), не могло быть никакого другого экспериментального воздействия на физиологические сигналы в течение всего окна, кроме эффекта самого события принудительного торможения. Кроме того, чтобы учесть распределение хи-квадрат значений ВСР и частоты сердечных сокращений (Van Roon et al., 2004), к этим показателям было применено преобразование в натуральный логарифм.

Подготовка и расчет данных о силе захвата

Данные о силе захвата ниже порога 5 Н (ньютон) считались в основном белым шумом из-за их близости к нижней границе чувствительности силы захвата. Соответственно, данные о силе захвата ниже 5 Н. были исключены. Данные о силе захвата были собраны и повторно дискретизированы с частотой 10 Гц (как подробно описано в разделе «Синхронизация данных»). Меры силы хвата были рассчитаны для изучения различных аспектов силы хвата по отношению к другим показателям. Рассчитанные меры силы захвата были средним, максимальным (макс.) И стандартным отклонением (sd).

Эти меры силы сцепления были рассчитаны с использованием 2-секундного временного окна, сосредоточенного вокруг пикового замедления каждого события торможения. Из-за того, что это исследование носит предварительный характер, не существует общепринятых рекомендаций, на которые можно было бы положиться для определения размера окна силы захвата при измерении напряжения. При определении временного окна мы ссылались на предварительные результаты текущего исследования по этому вопросу, которое показывает первоначальную склонность к использованию узкого временного окна менее 5 с при расчете силы захвата в качестве измерения напряжения (Botzer et al. al., 2020). Кроме того, мы основали это решение на показаниях, полученных в результате анализа, подробно описанного в Приложении A.

На основе психофизических и физиологических отчетов и моделей стресса (Liu and Ulrich, 2014) ожидаются экспоненциальные логарифмические или сигмовидные функции преобразования, а не линейные функции. Например, сообщается, что электромиография имеет логарифмическую передаточную функцию (Rezazadeh et al., 2012). Поэтому к расчетным показателям силы захвата было применено преобразование натурального бревна, поскольку верхний предел силы захвата ограничен максимальной силой захвата (для каждого индивидуума).

Анализ данных

Линейная смешанная модель (LMM) была выбрана для анализа влияния интенсивности торможения на различные физиологические показатели, в первую очередь из-за ее пригодности для моделей с повторными измерениями (Peat and Barton, 2014). В этом методе внутрисубъектные корреляции моделируются с использованием ковариационной структуры, основанной на дисперсии результатов измерения в каждый момент времени и на корреляциях между измерениями, выполненными в разное время у одного и того же участника (Peat and Barton, 2014).

Метод метаанализа был использован для анализа корреляции показателей силы захвата с показателями ЧСС и ВСР. Корреляции между этими показателями для каждого участника служили входными данными для метаанализа. Эта процедура позволила рассмотреть межличностные различия (более подробное описание см. В разделе «Результаты»).

Результаты

Чтобы проверить нашу гипотезу о том, что принудительное торможение во время вождения вызывает корреляцию измеренных моделей силы сцепления и частоты сердечных сокращений, мы сначала исследовали влияние событий торможения на силу сцепления.Все три LMM были подогнаны к данным с допущением о линейной зависимости, чтобы изучить характер взаимосвязи между тремя мерами силы захвата (т. Е. Преобразование Ln среднего, максимального и sd силы захвата) и D параметр максимального замедления (т.е. интенсивности торможения). Максимальное замедление (D) было включено в модель в качестве прогнозирующего фактора, а сила захвата измеряет как прогнозируемые переменные (см. Строки 1-3 в Таблице 1 для формального описания этих трех смешанных моделей эффектов и рисунки 6A – C для их визуального изображения. ).

Таблица 1. Сводка анализа линейной смешанной модели для различных моделей.

Рисунок 5. Процедуры подготовки и анализа данных: описание рабочего процесса процедур подготовки данных, процедуры синхронизации данных и использованного анализа данных.

Рисунок 6. Графики иллюстрируют основные модели LMM, описанные в таблице 1. Более высокие значения оси x (-g) представляют более высокую интенсивность торможения на этом рисунке. (A – C) Ln-преобразованная сила захвата [Ln (N)], (A) средняя сила захвата, (B) максимальная сила захвата и (C) стандартное отклонение силы захвата, как функция интенсивности торможения (–g). (D) Ln-преобразованная ЧСС [Ln (BPM)] как функция интенсивности торможения (–g). (E) Ln-преобразованная ВСР LF / HF как функция интенсивности торможения (–g). Серые точки представляют наблюдения. Черные точки представляют собой среднее значение каждой группы наблюдений (в соответствии с замедлением) с доверительным интервалом 95%.Синяя линия представляет сглаженные условные средние с использованием сглаживания lm.

Значительные основные эффекты были обнаружены для максимального замедления на всех трех преобразованиях силы захвата ( p <0,001; см. Строки 1-3 в Таблице 1). На основании коэффициентов моделей (строки 1-3 в таблице 1 и на рисунках 6A – C) и в соответствии с нашей гипотезой, результаты показывают, что более высокое замедление (интенсивность торможения) предсказывает большую силу сцепления (т.е. среднюю и максимальную силу сцепления) и большие изменения силы захвата (т.е., усилие захвата sd).

Был проведен дополнительный анализ с четырьмя LMM, чтобы исследовать, вызывают ли события торможения стресс, как проявляется измерениями ВСР и ЧСС (модели описаны в строках 4-7 таблицы 1). Четыре дополнительных LMM включают параметр D для максимального замедления (т. Е. Интенсивность торможения) в качестве прогнозирующего фактора, а также показатели ВСР с преобразованием Ln (LF, HF и соотношение LF / HF) и HR в качестве прогнозируемых переменных (см. Строки 4-7. в Таблице 1 для формального описания этих трех моделей смешанного эффекта).

Дополнительный LMM-анализ показал основной эффект максимального замедления на частоту сердечных сокращений ( p <0,001; строка 6 в таблице 1 и на рисунке 6D), и умеренная тенденция к значимости была также обнаружена на соотношении LF / HF ВСР ( p = 0,069; строка 4 в таблице 1 и на рисунке 6E). LMM для максимального замедления на LF и HF ВСР не были значимыми ( p = 0,262 и p = 0,424, соответственно). На основе коэффициентов дополнительных моделей для максимального замедления по соотношению LF / HF и ЧСС ВСР (строки 4 и 6 в таблице 1 и на рисунках 6D, E) и в соответствии с утверждением, представленным во введении (т.е., что события торможения вызывают стресс), более высокая декларация (интенсивность торможения) предсказывала большее соотношение LF / HF ВСР и ЧСС.

Наша гипотеза рассматривала связь между силой захвата и ВСР и ЧСС как преобладающими показателями стресса. В частности, гипотеза нацелена на то, чтобы служить дополнительной связью между силой захвата и напряжением. Чтобы проверить эту гипотезу, корреляции Пирсона были рассчитаны отдельно для каждого участника с последующей процедурой метаанализа. Эта интеграция двух процедур (т.е., отдельные корреляции с последующим метаанализом) был разработан для включения участников в качестве случайного эффекта, частично аналогичного использованию LMM. Были проведены отдельные корреляции между измерениями сердца (ВСР и ЧСС) и показателями центральной тенденции силы захвата (то есть средней и максимальной силой захвата), как упоминалось выше.

Процедура метаанализа была применена для отдельных корреляций с использованием «мета» пакета R. Мета-анализ изучил все возможные корреляции между каждым измерением сердца и каждым измерением силы захвата.Величины эффекта были преобразованы в стандартные значения с использованием преобразования Фишера r в z (Rosenthal, 1991). Результат преобразования z имеет стандартную ошибку 1 (n-3), где n — количество событий торможения для каждого участника. Обратный к этой ошибке был использован в качестве веса для каждой индивидуальной z -преобразованной оценки, так что участникам с меньшими стандартными ошибками уделялось больше внимания. После этого взвешивания значения всех участников были агрегированы путем усреднения их z -преобразованных оценок.Розенталь (1991) предлагает это как консервативную процедуру. Наконец, z -преобразованные оценки были переведены обратно в r значений. Мета-анализ был применен к показателям центральной тенденции силы захвата и измерениям частоты сердечных сокращений (ВСР LF, HRV HF, HRV LF / HF ratio и HR). Кроме того, для всех измерений частоты сердечных сокращений и силы сжатия использовалось естественное логарифмическое преобразование. Таблица 2 содержит описание корреляций и значений коэффициентов метаанализа.

Таблица 2. Сводка метаанализов корреляций для всех k = 20.

Шесть из восьми корреляций были значимыми, и направление корреляций соответствовало нашей гипотезе (т. Е. Значимые положительные корреляции для силы захвата с соотношением LF / HF ВСР и с ЧСС; значимые отрицательные корреляции силы захвата с отрицательными значениями ВЧ ВСР представляют тормозной паттерн парасимпатической системы во время стрессовых ситуаций). Направление корреляции между средней силой захвата и LF ВСР не соответствовало гипотезе, а корреляция между максимальной силой захвата и LF ВСР не была значимой ( p = 0.892). Хотя четыре из шести значимых корреляций были высокозначимыми ( p <0,001), размер их эффекта был относительно небольшим (т.е. меньше 0,3, Cohen, 1992).

Обсуждение

Основная цель этого исследования заключалась в изучении возможности обнаружения стресса водителя путем измерения силы сцепления в реальных сценариях вождения. Соответственно, основная цель исследования — показать, что сила сцепления может служить мерой стресса при вождении — была в основном достигнута.

Утверждение, что торможение как реакция на знак СТОП вызывает стресс, имеет широкую поддержку (например,г., Мин и др., 2002; Collet et al., 2014; Прасоленко и др., 2017; Sugiono et al., 2019). Соответственно, анализ LMM, проведенный в текущем исследовании, показал, что во время торможения в ответ на знак СТОП максимальное замедление оказало очень значительное влияние на показатель ЧСС. Кроме того, была обнаружена умеренная тенденция к значимости в отношении влияния максимального замедления на показатель соотношения LF / HF ВСР. Поскольку эти показатели (соотношение LF / HF и ЧСС ВСР) называются показателями стресса (Kristal-Boneh et al., 1995; McCraty et al., 1995; Sztajzel, 2004; Allen et al., 2014), этот вывод предлагает дополнительную поддержку торможению как стрессовому событию вождения.

Интенсивность торможения оказала очень значительное влияние на все показатели силы сцепления. Этот вывод в сочетании с повторно подтвержденным утверждением, что события торможения вызывают напряжение, приводит к возможному выводу, что сила сцепления представляет собой показатель напряжения. Однако, в отличие от ЧСС и ВСР, сила сцепления также может зависеть от самой задачи во время торможения.Следовательно, другое возможное объяснение для рассмотрения состоит в том, что во время событий торможения на силу сцепления могла влиять только задача торможения или совместное воздействие напряжения и задачи торможения.

Анализ также показал корреляцию ВСР HF и соотношения LF / HF с преобразованиями силы захвата. Корреляции ВСР HF с трансформацией силы захвата имели отрицательное направление, соответствующее тормозному паттерну парасимпатической системы во время стрессовых ситуаций (Hall et al., 2004; Hjortskov et al., 2004; Вуксанович и Гал, 2007). Корреляция отношения LF / HF ВСР с трансформацией силы захвата имела положительное направление, как и следовало ожидать, поскольку известно, что отношение LF / HF ВСР увеличивается во время стрессовых ситуаций. Эти результаты могут служить дополнительным скромным подтверждением силы захвата как меры напряжения. Следует отметить, что эти корреляции были слабыми. Однако это может быть результатом использования разных систем сбора данных (Milstein and Gordon, 2020). Кроме того, слабая корреляция между различными физиологическими показателями психических состояний — явление не незнакомое (Contrada and Baum, 2011).

В этом исследовании участники должны были тормозить в ответ на знак СТОП, который, как известно, вызывает стресс, реакция, которая также была обнаружена здесь, выраженная влиянием интенсивности торможения на ЧСС и на соотношение LF / HF ВСР. На величину силы сцепления также влияла интенсивность этих событий торможения — открытие, которое частично подтверждает нашу гипотезу о том, что сила сцепления является показателем напряжения во время вождения. Эта гипотеза получила дальнейшее подтверждение благодаря корреляции силы захвата и показателей ЧСС и ВСР.Следовательно, возможно, что сила сцепления может использоваться как мера напряжения при торможении во время фактического вождения. Эти результаты могут способствовать дальнейшим исследованиям, необходимым для установления этого относительно нового показателя стресса, особенно в условиях вождения.

Как было обнаружено в текущем исследовании, физиологическая реакция на фактор стресса во время вождения может быть обнаружена с помощью силы захвата на рулевом колесе, даже при небольшом временном окне в 2 секунды. По сравнению с другими более устоявшимися мерами стресса, такими как ВСР, которые требуют гораздо больших временных окон, узкое окно силы захвата может позволить «в реальном времени» оценить влияние стрессовых ситуаций на водителя.

Согласно результатам текущих исследований, сила захвата может рассматриваться как один из показателей стресса в мобильной среде, например в транспортных средствах. Измеряя уровень стресса водителя в «реальном времени», можно применять различные меры для предотвращения возникновения бедствий из-за плохой работы человека в стрессовых условиях. Использование неинвазивных мер стресса, которые не мешают работе пользователя, позволяет получить доступ к информации в реалистичной среде транспортных средств, несмотря на присущие ей ограничения.

Измерение стресса в транспортном средстве полезно не только для автомобилей, управляемых человеком, но и для беспилотных транспортных средств. Понятно, что в таких сценариях измерение силы сцепления будет производиться не на рулевом колесе, а в разных точках сцепления в транспортном средстве или на мобильных устройствах, удерживаемых пассажирами, таких как смартфоны и планшеты. Информация об уровнях стресса пассажиров может помочь системе управления транспортным средством скорректировать его поведение, чтобы минимизировать стресс и, таким образом, улучшить взаимодействие с пользователем.Более того, измеряя силу захвата, прилагаемую к поверхности неработающего средства, измерение напряжения может отражать более точную индикацию напряжения без возможных влияний силы захвата, связанной с выполнением задачи.

Текущее исследование имеет некоторые ограничения. Во-первых, из-за сложности отличить стресс от связанных терминов (Alsuraykh et al., 2019) следует отметить, что манипуляции, использованные в текущем исследовании (т. Е. Знак СТОП в качестве обязательной позиции остановки), возможно, не применялись. исключительно как стресс со стороны участников.Во-вторых, в этом исследовании изучался ограниченный круг возможных стрессовых ситуаций вождения. Дополнительные события вождения, такие как переход полосы движения, обгон или вождение в условиях интенсивного движения, также следует оценивать аналогичным образом, чтобы получить более полное представление о возможности использования дорожных происшествий в качестве факторов стресса. Это также может помочь выяснить, была ли сила сцепления результатом напряжения, возникшего во время торможения.

Третье ограничение — это использование однородного населения, состоящего только из студентов мужского пола, с ограниченным диапазоном возрастов.Эта единообразная выборка ограничивает внешнюю валидность этого исследования, и дальнейшие исследования следует проводить с использованием более гетерогенных образцов. Наконец, «шумный» сигнал измеренной силы сцепления (как показано на рисунке 4) может мешать анализу состояния водителя. Следовательно, следует рассмотреть другие методы обработки данных (например, быстрое преобразование Фурье), если требуется оценка в реальном времени (Zak et al., 2020).

Заключение

Основная цель и вклад настоящего исследования — предоставить первоначальные эмпирические данные о том, в какой степени сила сцепления может служить дополнительным показателем стресса при вождении, и его подтверждение с использованием показателей ЧСС и ВСР.На показатели сердца влияло торможение, это открытие согласуется с результатами предыдущих исследований и подтверждает утверждение о том, что события торможения вызывают стресс. Изменения силы сцепления в результате этих вызывающих стресс событий торможения подтверждают его пригодность для измерения напряжения в сценариях вождения. Корреляция силы сжатия и измерения сердца подтверждает утверждение о том, что, как и в случае измерения сердца, сила сжатия является подходящей мерой стресса.

Способность определять конкретное изменение стресса во время сценария вождения с помощью неинвазивного инструмента измерения, прозрачного для конечного пользователя, дает возможность вовремя внедрять в автомобиле меры по управлению стрессом.Это также может помочь разработать систему адаптации автомобиля к стрессу, которая может корректировать свое поведение в соответствии с текущим уровнем стресса водителя. Дальнейшие исследования могут помочь в описании взаимосвязи силы сцепления и стресса при вождении, а также в других задачах.

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Заявление об этике

Исследования с участием людей были рассмотрены и одобрены Комитетом по этике человека Университета Ариэль.Пациенты / участники предоставили письменное информированное согласие на участие в этом исследовании.

Авторские взносы

YS под руководством MW и SS разработали концепцию исследования и выбрали теоретическую основу. YS, OM, TE и TH разработали и провели эксперимент, выбрали методы и собрали данные. OM, TE и TH получили одобрение этического комитета. YS, OM и TE проанализировали данные. Е.С. написал рукопись. MW, SS, OM и TE несколько раз читали и редактировали рукопись.Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

Список литературы

Аль-Фудаил, М., и Меллар, Х. (2008). Изучение стресса учителя при использовании технологий. Comput. Educat .51, 1103–1110. DOI: 10.1016 / j.compedu.2007.11.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аллен А. П., Кеннеди П. Дж., Крайан Дж. Ф., Динан Т. Г. и Кларк Г. (2014). Биологические и психологические маркеры стресса у людей: сосредоточьтесь на Trier Social Stress Test. Neurosci. Biobehav. Ред. . 38, 94–124. DOI: 10.1016 / j.neubiorev.2013.11.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алсурайх, Н. Х., Уилсон, М. Л., Теннент, П., и Шарплс, С. (2019). «Как связаны стресс и умственная нагрузка», в материалах материалов 13-й Международной конференции EAI по распространенным вычислительным технологиям для здравоохранения (Нью-Йорк: Ассоциация вычислительной техники), 371–376.

Google Scholar

Балтерс, С., Бернштейн, М., и Паредес, П. Э. (2019). «Анализ дорожного стресса для вмешательства в автомобиле во время поездки», в Extended Abstracts of the 2019 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems , (New York: Association for Computing Machinery).

Google Scholar

Ботцер А., Мейер Дж. И Пармет Ю. (2016). Влияние сигналов в задаче двоичной категоризации на выполнение двойной задачи, умственную нагрузку и усилия. J. Exp. Psychol. 22: 350. DOI: 10.1037 / xap0000095

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ботцер А., Сахар Ю., Вагнер М. и Эльбаум Т. (2020). ^∗ Анализ силы захвата людей за короткие промежутки времени в задаче, управляемой джойстиком, с манипуляцией стрессом и без него.Рукопись отправлена ​​в печать.

Google Scholar

Брукхейс, К. А., Де Ваард, Д. (2010). Мониторинг умственной нагрузки водителей на симуляторах вождения по физиологическим показателям. Accid. Анальный. Пред. 42, 898–903. DOI: 10.1016 / j.aap.2009.06.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бруун, А. (2018). «Это несложно: исследование неспециалистов, анализирующих данные датчиков GSR для обнаружения событий, связанных с пользовательским интерфейсом», в материалах Proceedings of the 10th Nordic Conference on Human-Computer Interaction , (New York: Association for Computing Machinery), 170–183 .

Google Scholar

Коэн, Дж. (1992). «Вещи, которые я узнал (до сих пор)», в Ежегодном съезде Американской психологической ассоциации, 98 августа 1990 г., Бостон, Массачусетс, США; Представлено на вышеупомянутой конференции , (Вашингтон, округ Колумбия: Американская психологическая ассоциация).

Google Scholar

Колле, К., и Музыкант, О. (2019). Связывание автоматизации транспортных средств с системами оценки функционального состояния водителей: вызов безопасности дорожного движения в будущем. Фронт. Гм. Neurosci. 13: 131. DOI: 10.3389 / fnhum.2019.00131

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Колле, К., Сальвия, Э. и Пети-Буланже, К. (2014). Измерение нагрузки с электродермальной активностью при обычных тормозных действиях. Эргономика 57, 886–896. DOI: 10.1080 / 00140139.2014.899627

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Contrada, R. J., and Baum, A. eds (2011). Справочник по науке о стрессе: биология, психология и здоровье. Берлин: Спрингер.

Google Scholar

Давио, Ю., Боном, Э., Иверс, Х., де Севен, Э., Микуло-Франки, Ж. А., Биулак, С., и Альтена, Э. (2020). Связанная с событием электродермальная реакция на стресс: результаты реалистичного сценария симулятора вождения. Гум. Факт. 62, 138–151. DOI: 10.1177 / 0018720819842779

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвис М. Н. и Андервуд Г. (2000). Познание и стресс. Энцикл. Напряжение 1, 478–483.

Google Scholar

Доусон М. Э., Шелл А. М. и Филион Д. Л. (2007). Электродермальная система. Handb. Психофизиол . 2, 200–223.

Google Scholar

Де Ривекур, М., Куперус, М. Н., Пост, В. Дж., И Малдер, Л. Дж. М. (2008). Сердечно-сосудистая и глазная активность — это показатели мгновенных изменений умственных усилий во время имитации полета. Эргономика , 51, 1295–1319. DOI: 10.1080/00140130802120267

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дехаис, Ф., Лафон, А., Рой, Р., и Фэйрклаф, С. (2020). Подход нейроэргономики к умственной нагрузке, вовлеченности и производительности человека. Фронт. Neurosci . 14: 268. DOI: 10.3389 / fnins.2020.00268

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Динджес, Д. Ф., Райдер, Р. Л., Дорриан, Дж., МакГлинчи, Э. Л., Роджерс, Н. Л., Джизман, З., и Метаксас, Д.Н. (2005). Оптическое компьютерное распознавание выражений лица, связанных со стрессом, вызванным требованиями к производительности. Авиат. Космическая среда. Мед . 76, B172 – B182.

Google Scholar

Дингус, Т.А., Го, Ф., Ли, С., Антин, Дж. Ф., Перес, М., Бьюкенен-Кинг, М., и Хэнки, Дж. (2016). Факторы риска ДТП и оценка их распространенности с использованием натуралистических данных о вождении. Proc. Natl. Акад. Sci . 113, 2636–2641. DOI: 10.1073 / pnas.1513271113

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрассон, К., Brosseau, P.O., и Tran, T.H.D. (2014). «Виртуальная среда для мониторинга эмоционального поведения при вождении» на Международной конференции по интеллектуальным системам обучения. eds S. Trausan-Matu, K.E. Бойер, М. Кросби и К. Панургиа, (Cham: Springer), 75–83 DOI: 10.1007 / 978-3-319-07221-0_10

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гримберг Э., Боцер А. и Музыкант О. (2020). Смартфоны и бортовые системы сбора данных как инструменты для естественных исследований вождения: сравнительный обзор. Сейф. Sci. 131: 104917. DOI: 10.1016 / j.ssci.2020.104917

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холл, М., Васко, Р., Байсс, Д., Омбао, Х., Чен, К., Кашемир, Дж. Д., и Тайер, Дж. Ф. (2004). Острый стресс влияет на вариабельность сердечного ритма во время сна. Psychos. Med. 66, 56–62. DOI: 10.1097 / 01.psy.0000106884.58744.09

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хэнкок, П. А., и Сальма, Дж. Л. (ред.). (2008). Работоспособность в условиях стресса. Фарнхэм: Ashgate Publishing Ltd.

Google Scholar

Хили, Дж., И Пикард, Р. У. (2005). Обнаружение стресса во время реальных задач вождения с помощью физиологических датчиков. IEEE Trans. Intell. Трансп. Syst. 6, 156–166. DOI: 10.1109 / tits.2005.848368

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хендрикс Д. Л., Фридман М. и Фелл Дж. К. (2001). Относительная частота действий, связанных с небезопасным вождением при серьезных дорожных авариях (№ DOT-HS-809-206). Вашингтон, округ Колумбия: Национальная администрация безопасности дорожного движения.

Google Scholar

Эрнандес Дж., Паредес П., Розуэй А. и Червински М. (2014). «Под давлением: ощущение стресса у пользователей компьютеров», в материалах Труды конференции SIGCHI по человеческому фактору в вычислительных системах , (Нью-Йорк: ACM), 51–60.

Google Scholar

Хьортсков Н., Рисен Д., Блангстед А. К., Фаллентин Н., Лундберг У. и Согаард К. (2004). Влияние умственного напряжения на вариабельность сердечного ритма и артериальное давление во время работы за компьютером. евро. J. Appl. Physiol. 92, 84–89. DOI: 10.1007 / s00421-004-1055-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хоу Х., Лю Ю., Сурина О. и Мюллер-Виттиг В. (2015). «CogniMeter: визуальный мониторинг эмоций, умственной нагрузки и стресса на основе ЭЭГ», Международная конференция по кибермирам 2015 г. (CW) , (Нью-Йорк: IEEE), 153–160

Google Scholar

Йоосен, П., Эксадактилос, В., Тельман, Дж., И Беркманс, Д.(2017). «Влияние отдельных стрессовых зон на характеристики автогонок», , 2017 г., 14-я Международная конференция IEEE по переносным и имплантируемым телесным сенсорным сетям (BSN) , (Нью-Йорк: IEEE), 79–82.

Google Scholar

Кео Э. и Ратанамахатана К. А. (2005). Точная индексация динамического искажения времени. Knowl. сообщить. Syst. 7, 358–386. DOI: 10.1007 / s10115-004-0154-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Киршбаум, К., и Хеллхаммер, Д. Х. (1994). Кортизол слюны в психонейроэндокринных исследованиях: последние разработки и приложения. Психонейроэндокринология , 19, 313–333. DOI: 10.1016 / 0306-4530 (94) -2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кристал-Бонех Э., Райфель М., Фрум П. и Рибак Дж. (1995). Вариабельность сердечного ритма при здоровье и болезни. Сканд. J. Work Environ. Здоровье 21, 85–95.

Google Scholar

Кучера П., Гольденберг З., и Курка, Э. (2004). Симпатическая кожная реакция: обзор метода и его клинического использования. Братисл. Лекарс. Листы 105, 108–116.

Google Scholar

Куделька Б. М., Шоммер Н. К., Хеллхаммер Д. Х. и Киршбаум К. (2004). Острые реакции оси HPA, частота сердечных сокращений и изменения настроения на психосоциальный стресс (TSST) у людей в разное время суток. Психонейроэндокринология , 29, 983–992. DOI: 10.1016 / j.psyneuen.2003.08.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лазарь, Р.С., Фолкман С. (1984). Стресс, оценка и преодоление трудностей. Springer: Нью-Йорк.

Google Scholar

Ли, Ю. К., и Уинстон, Ф. К. (2016). Методы индукции стресса в симуляторе вождения и реакции новых водителей. Transp. Res. Часть F 42, 44–55. DOI: 10.1016 / j.trf.2016.06.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ляо, В., Чжан, В., Чжу, З., Цзи, К., и Грей, В. Д. (2006). К теории принятия решений для распознавания аффектов и помощи пользователю. Внутр. J. Hum. Comput. Шпилька . 64, 847–873. DOI: 10.1016 / j.ijhcs.2006.04.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Литман Т. (2019). Прогнозы внедрения автономных транспортных средств. Канада: Институт транспортной политики Виктории.

Google Scholar

Малик, М. (1996). Вариабельность сердечного ритма: стандарты измерения, физиологической интерпретации и клинического использования: рабочая группа Европейского общества кардиологов и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии. Анна. Noninvas. Электрокардиол . 1, 151–181. DOI: 10.1111 / j.1542-474x.1996.tb00275.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мантилья Дж., Удре Л., Барруа Р., Вьенн А. и Рикар Д. (2017). «Шаблон-DTW на основе инерционных сигналов: предварительные результаты для описания ступеней», 2017 39-я ежегодная международная конференция IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) 2267-2270) , (Нью-Йорк: IEEE).

Google Scholar

Мэтьюз, Г.(2001). Транзакционная модель стресса водителя. Флорида: Университет Центральной Флориды, 133–163

Google Scholar

Мэтьюз Г., Райнерман-Джонс Л. Э., Барбер Д. Дж. И Абич Дж. IV (2015). Психометрия умственной нагрузки: несколько показателей чувствительны, но расходятся. Гум. Факт . 57, 125–143. DOI: 10.1177 / 0018720814539505

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мэй, Дж. Г., Кеннеди, Р. С., Уильямс, М.К., Данлэп У.П. и Браннан Дж. Р. (1990). Показатели движения глаз при умственной нагрузке. Acta Psychol . 75, 75–89. DOI: 10.1016 / 0001-6918 (90)

-p

CrossRef Полный текст | Google Scholar

МакКрэти, Р., Аткинсон, М., Тиллер, У. А., Рейн, Г., и Уоткинс, А. Д. (1995). Влияние эмоций на краткосрочный анализ спектра мощности вариабельности сердечного ритма. г. Дж. Кардиол . 76, 1089–1093. DOI: 10.1016 / s0002-9149 (99) 80309-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

МакИвен, Б.С. (2000). Определения и понятия стресса. Энцикл. Напряжение 3, 508–509.

Google Scholar

МакГрат, Дж. Э. (1976). Стресс и поведение в организациях. Handb. Industr. Организ. Psychol. 1351: 1396.

Google Scholar

Мейер, К., Раш, Т., и Шноц, В. (2010). Влияние скорости представления анимации на восприятие и обучение. ЖЖ. Проинструктируйте . 20, 136–145. DOI: 10.1016 / j.learninstruc.2009.02.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мильштейн, Н., Гордон, И. (2020). Подтверждение показателей электродермальной активности и вариабельности сердечного ритма, полученных с помощью Empatica E4, используемого в исследовательских условиях, которые включают интерактивные диадические состояния. Фронт. Behav. Neurosci . 14: 148. DOI: 10.3389 / fnbeh.2020.00148

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мин, Б. К., Чанг, С. К., Парк, С. Дж., Ким, К. Дж., Сим, М.К., и Сакамото, К. (2002). Вегетативные реакции юных пассажиров в зависимости от скорости и режима движения транспортного средства. Внутр. J. Industr. Эргон. 29, 187–198. DOI: 10.1016 / s0169-8141 (01) 00059-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Модель 50–2303-00 (2014 г.). Модель 50–2303-00. Гаханна, Огайо: Технологии интеллектуального программного обеспечения.

Google Scholar

Мюльбахер-Каррер, С., Моза, А. Х., Фаллер, Л. М., Али, М., Хамид, Р., Зангл, Х., и Кьямакья, К.(2017). Система определения состояния водителя — сочетание емкостного датчика обнаружения рук с физиологическими датчиками. IEEE Trans. Instrum. Measur . 66, 624–636. DOI: 10.1109 / tim.2016.2640458

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Малдер Г. и Морей Н. (1979). Умственная рабочая нагрузка: ее теория и измерение. Нью-Йорк: Спрингер.

Google Scholar

Малдер, Л. Дж. М., Дейкстерхейс, К., Стювер, А., Де Ваард, Д. (2009). Изменения сердечно-сосудистого состояния при выполнении моделируемой задачи диспетчеров скорой помощи: потенциальное использование для адаптивной поддержки. заявл. Эргон. 40, 965–977. DOI: 10.1016 / j.apergo.2009.01.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Никель П., Нахрейнер Ф. (2003). Чувствительность и диагностичность 0,1-Гц составляющей вариабельности сердечного ритма как индикатора умственной нагрузки. Гум. Факт. 45, 575–590. DOI: 10.1518 / hfes.45.4.575.27094

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Палинко О., Кун А.Л., Широков А., и Химан, П. (2010). «Оценка когнитивной нагрузки с использованием дистанционного слежения за глазами в симуляторе вождения», в Proceedings of the 2010 Symposium on Eye-Tracking Research & Applications , (New York: ACM), 41–144.

Google Scholar

Пит, Дж., И Бартон, Б. (2014). Медицинская статистика: руководство по SPSS, анализу данных и критической оценке. Хобокен: Джон Вили и сыновья.

Google Scholar

Педротти, М., Мирзаи, М.А., Тедеско, А., Шардоне, Дж. Р., Мериен, Ф., Бенедетто, С., и Баччино, Т. (2014). Автоматическая классификация напряжения с анализом диаметра зрачка. Внутр. J. Hum. Comput. Взаимодействовать. 30, 220–236. DOI: 10.1080 / 10447318.2013.848320

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прасоленко О., Бурко Д., Халкин А. (2017). Кожно-гальваническая реакция как метод оценки эмоционального состояния водителя. г. J. Sci. Engin. Технол . 2, 50–56.

Google Scholar

Qu, W., Zhang, Q., Zhao, W., Zhang, K., and Ge, Y. (2016). Валидация инвентаризации стресса водителей в Китае: связь с опасным поведением при вождении. Accid. Анальный. Пред. 87, 50–58. DOI: 10.1016 / j.aap.2015.11.019

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Растгоо, М. Н., Накиса, Б., Ракотонирани, А., Чандран, В., и Тьондронегоро, Д. (2019). Критический обзор упреждающего обнаружения уровней стресса водителя на основе мультимодальных измерений. ACM Comput.Surv. 51:88.

Google Scholar

Резазаде, И. М., Фироозабади, М., Ху, Х., и Голпаегани, С. М. (2012). Коадаптивный и эффективный человеко-машинный интерфейс для улучшения тренировочных характеристик виртуального миоэлектрического протеза предплечья. IEEE Trans. Оказывать воздействие. Вычислить . 3, 285–297. DOI: 10.1109 / t-affc.2012.3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роледер, Н., Вольф, Дж. М., Мальдонадо, Э. Ф., и Киршбаум, К. (2006). Повышение альфа-амилазы в слюне, вызванное психосоциальным стрессом, не зависит от скорости слюноотделения. Психофизиология 43, 645–652 DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2006.00457.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Розенталь Р. (1991). Метааналитические процедуры для социальных исследований , Канада: Sage Publications.

Google Scholar

Росс Т. и Бернетт Г. (2001). Оценка человеко-машинного интерфейса к автомобильным навигационным системам как пример повсеместных вычислений. Внутр. J. Hum. Comput. Stud. 55, 661–674.DOI: 10.1006 / ijhc.2001.0495

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саксена, Н. (2017). Моделирование влияния количества остановок и остановок на поведение водителей при выборе маршрута , докторская диссертация, (Сидней: Университет Нового Южного Уэльса).

Google Scholar

Сегерстром, С. К., Миллер, Г. Э. (2004). Психологический стресс и иммунная система человека: метааналитическое исследование 30 лет исследований. Psychol. Бык . 130: 601.DOI: 10.1037 / 0033-2909.130.4.601

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенин, П. (2008). Обзор алгоритма динамической деформации времени. Гонолулу, США: Университет факультета информационных и компьютерных наук, 855, 1–23.

Google Scholar

Стаал, М.А. (2004). Стресс, познание и деятельность человека: обзор литературы и концептуальные основы. Калифорния: Исследовательский центр Эймса.

Google Scholar

Sugiono, S., Видхаянуриаван Д., Андриани Д. П. и Прасетья Р. П. (2019). Исследование влияния расстояния между автомобилями на психофизиологию водителя во время торможения с использованием Eeg: пример вождения в Индонезии. Acta Neuropsychol . 17, 329–339. DOI: 10.5604 / 01.3001.0013.6189

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sztajzel, J. (2004). Вариабельность сердечного ритма: неинвазивный электрокардиографический метод измерения вегетативной нервной системы. Swiss Med.Weekly 134, 514–522.

Google Scholar

Томер Э., Лупу Т., Голан Л., Вагнер М. и Броу Ю. (2018). Слежение за глазами как средство выявления мнимых когнитивных нарушений в тесте на запоминание слов. заявл. Neuropsychol. 27, 49–61 DOI: 10.1080 / 23279095.2018.1480483

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Рун, А. М., Малдер, Л. Дж., Альтхаус, М., и Малдер, Г. (2004). Представляем модель барорефлекса для изучения сердечно-сосудистых эффектов умственной нагрузки. Психофизиология 41, 961–981. DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2004.00251.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вагнер М., Сахар Ю., Эльбаум Т., Боцер А. и Берлинер Э. (2015). Сила сцепления как мера напряжения в авиации. Внутр. J. Aviat. Психол . 25, 157–170. DOI: 10.1080 / 10508414.2015.1162632

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вальстрём, Дж., Хагберг, М., Джонсон, П., Свенссон, Дж., И Ремпель, Д.(2002). Влияние цейтнота и словесной провокации на физиологические и психологические реакции при работе с компьютерной мышью. евро. J. Appl. Physiol . 87, 257–263. DOI: 10.1007 / s00421-002-0611-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, X., Дин, X., Су, С., Ли, З., Рисе, Х., Тайер, Дж. Ф., и Снайдер, Х. (2009). Генетические влияния на вариабельность сердечного ритма в покое и во время стресса. Психофизиология 46, 458–465.DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2009.00793.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Виберг, Х., Нильссон, Э., Линден, П., Сванберг, Б., и Поом, Л. (2015). Психологические реакции, связанные с умеренной умственной нагрузкой при вождении автомобиля в полевых условиях. Biol. Психол . 108, 115–125. DOI: 10.1016 / j.biopsycho.2015.03.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ямагути М., Вакасуги Дж. И Сакакима Дж. (2006).«Оценка стресса водителя с помощью биомаркера в симуляторе вождения автомобиля». in 2006 Международная конференция IEEE Engineering in Medicine and Biology Society , (Нью-Йорк: IEEE), 1834–1837.

Google Scholar

Йеркес Р. М. и Додсон Дж. Д. (1908). Отношение силы стимула к скорости формирования привычки. J. Comp. Neurol. Психол . 18, 459–482. DOI: 10.1002 / cne.920180503

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зак, Ю., Пармет Ю., Орон-Гилад Т. (2020). «Техника субъективной оценки рабочей нагрузки (SWAT) в режиме реального времени: доступная методология для непрерывной оценки рабочей нагрузки операторов», на Международной конференции 2020 IEEE по системам, человеку и кибернетике (SMC) , (Нью-Йорк: IEEE), 2687– 2694.

Google Scholar

Чжай Дж. И Баррето А. (2006). Обнаружение стресса у пользователей компьютеров на основе цифровой обработки сигналов неинвазивных физиологических переменных. Proc. IEEE Annu.Int. Конф . 2006, 1355–1358.

Google Scholar

Зонтоне П., Аффанни А., Бернардини Р., Дель Линц Л., Пирас А. и Ринальдо Р. (2020). Оценка стресса при моделировании автономного и ручного вождения посредством анализа реакции кожного потенциала и сигналов электрокардиограммы. Датчики 20: 2494. DOI: 10,3390 / с20092494

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Приложение А. Определение временного окна силы захвата

Чтобы определить собственное временное окно при расчете меры силы захвата, мы исследовали следующие временные окна: 2, 5, 10, 20 и 30 с.Мы провели процедуру метаанализа, описанную ранее (как подробно описано в разделах «Анализ данных» и «Результаты») для каждого из этих временных окон.

Для каждой комбинации трех преобразованных в Ln преобразований силы захвата (среднее, максимальное и стандартное отклонение) и четырех преобразованных в Ln показателей частоты сердечных сокращений (ВСР LF, HRV HF, HRV LF / HF ratio и HR) мы имеем рассчитали коэффициенты корреляции Пирсона.

Следующий график (см. Рисунок A1) представляет доверительные интервалы коэффициентов корреляции Пирсона для каждого из этих временных окон.

Как показано на графике, для 2-секундного временного окна нижний предел доверительного интервала больше нуля. Из этого кажется, что выбор 2-х секундного временного окна является разумным.

Рисунок A1. Доверительные интервалы коэффициента корреляции Пирсона ( r ) для метаанализов Ln-преобразованных показателей силы сжатия (среднее, максимальное и стандартное отклонение) с Ln-преобразованными измерениями частоты сердечных сокращений (HRV LF, HRV HF, HRV LF / HF и частота сердечных сокращений) для каждого временного окна силы захвата (2, 5, 10, 20 и 30 с).