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自行车骑行者生理、心理与综合负荷感知模型

李聪颖 邵壮壮 封少帅 王晓坤 贾锦绣 谭倩

李聪颖, 邵壮壮, 封少帅, 王晓坤, 贾锦绣, 谭倩. 自行车骑行者生理、心理与综合负荷感知模型[J]. 交通运输工程学报, 2020, 20(1): 181-191. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.01.015
引用本文: 李聪颖, 邵壮壮, 封少帅, 王晓坤, 贾锦绣, 谭倩. 自行车骑行者生理、心理与综合负荷感知模型[J]. 交通运输工程学报, 2020, 20(1): 181-191. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.01.015
LI Cong-ying, SHAO Zhuang-zhuang, FENG Shao-shuai, WANG Xiao-kun, JIA Jin-xiu, TAN Qian. Physiology, psychology and comprehensive loading perception models of cyclists[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2020, 20(1): 181-191. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.01.015
Citation: LI Cong-ying, SHAO Zhuang-zhuang, FENG Shao-shuai, WANG Xiao-kun, JIA Jin-xiu, TAN Qian. Physiology, psychology and comprehensive loading perception models of cyclists[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2020, 20(1): 181-191. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.01.015

自行车骑行者生理、心理与综合负荷感知模型

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.01.015
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51408460

陕西省自然科学基金项目 2017JM5047

陕西省自然科学基金项目 2019JQ-570

详细信息
    作者简介:

    李聪颖(1977-), 女, 陕西西安人, 西安建筑科技大学副教授, 工学博士, 从事慢行交通规划研究

    通讯作者:

    贾锦绣(1977-), 女, 陕西西安人, 西安市政设计研究院高级工程师, 工学博士

  • 中图分类号: U484

Physiology, psychology and comprehensive loading perception models of cyclists

More Information
    Author Bio:

    LI Cong-ying(1977-), female, associate professor, PhD, licongying@126.com

    Corresponding author: JIA Jin-xiu(1977-), female, senior engineer, PhD, 313848588@qq.com
  • 摘要: 为探究自行车骑行者在骑行过程中的生理、心理状态与骑行者个体属性、骑行强度及骑行环境之间的影响规律, 设计并实施了自行车骑行试验; 选取了相对代谢率、心境状态、自感疲劳程度和任务负荷指数等指标, 分析了骑行者生理、心理与综合负荷感知的特性及规律; 以骑行试验数据为基础, 应用偏最小二乘回归方法建立了骑行者生理、心理及综合负荷感知模型, 并对模型预测能力进行评估。研究结果表明: 骑行者个体属性、骑行强度及骑行环境均对骑行者负荷感知有影响, 其中骑行者个体属性因素中, 身体质量指数和基础代谢率作用较为显著, 二者在负荷感知模型中的平均影响因子分别为0.121和0.112;骑行强度因素中骑行时间对于负荷感知影响最大, 其平均影响因子为0.139;骑行环境因素中交叉口数对骑行负荷感知影响最为显著, 其平均影响因子为0.137;各个变量对心理负荷与综合负荷感知的影响趋势相同, 对生理负荷与综合负荷的影响趋势不相同。可见, 关注部分因素以及骑行者心理负荷对于提高骑行服务水平具有一定作用, 研究结果可应用于改善自行车骑行设施环境。

     

  • 图  1  骑行中的平均心率与最高心率

    Figure  1.  Average and maximum heart rates cluring cycling

    图  2  骑行前后心境状态量表评分差值

    Figure  2.  Deviations of mood state scale scores before and after cycling

    图  3  骑行前后瑞士职业疲劳量表评分差值

    Figure  3.  Deviations of Swedish occupational fatigue scale scores before and after cycling

    图  4  t1-t2平面图

    Figure  4.  Plan diagram of t1-t2

    图  5  t1-u1平面图

    Figure  5.  Plan diagram of t1-u1

    图  6  自变量投影重要性指标

    Figure  6.  Projection importance indexes of independent variables

    图  7  w1r1-w2r2平面图

    Figure  7.  Plan diagram of w1r1-w2r2

    图  8  生理负荷对比

    Figure  8.  Physiology loading comparison

    图  9  心理负荷对比

    Figure  9.  Psychology loading comparison

    图  10  综合负荷对比

    Figure  10.  Comprehensive loading comparison

    表  1  骑行影响因素

    Table  1.   Influence factors of cycling

    类别 骑行环境 骑行强度 个体属性
    影响因素 机非隔离形式、自行车道宽度、交叉口数、道路类型、公交站点数、公交线路数 骑行时间、骑行距离、平均速度 身高、体重、年龄、性别、基础代谢率、身体质量指数
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    表  2  骑行道路状况

    Table  2.   Cycling road conditions

    OD编号 骑行路径 路段编号 机非隔离形式 路段长度/km 自行车道宽度/m
    OD-1 A A-1 物理隔离 0.6 2.0
    A-2 标线隔离 4.0 3.0
    A-3 标线隔离 0.2 1.5
    A-4 标线隔离 0.5 2.0
    B B-1 物理隔离 0.6 2.0
    B-2 标线隔离 4.3 3.5
    B-3 标线隔离 0.5 2.0
    B-4 物理隔离 0.6 2.0
    C C-1 标线隔离 2.9 3.5
    C-2 标线隔离 0.7 2.0
    C-3 标线隔离 1.3 1.5
    C-4 标线隔离 0.1 2.0
    OD-2 D D-1 物理隔离 2.8 2.0
    D-2 标线隔离 2.0 2.5
    D-3 物理隔离 1.8 2.0
    E E-1 物理隔离 1.4 2.5
    E-2 物理隔离 0.8 3.0
    E-3 标线隔离 1.1 2.5
    F F-1 物理隔离 2.9 2.0
    F-2 物理隔离 2.0 3.0
    F-3 标线隔离 0.5 2.5
    OD-3 G G-1 标线隔离 0.9 3.0
    G-2 物理隔离 2.2 3.0
    G-3 物理隔离 0.7 3.0
    H H-1 标线隔离 2.3 2.5
    H-2 物理隔离 1.5 3.0
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    表  3  实测数据

    Table  3.   Empirical data

    个体属性数据 身高、体重、年龄、性别
    骑行强度数据 骑行时间、骑行距离
    骑行环境数据 机非隔离形式、自行车道宽度、公交站点数、公交线路数、交叉口数、道路类型
    生理负荷评估 心率、相对代谢率、骑行前后疼痛量表评分
    心理负荷评估 骑行前后的任务负荷指数量表评分、心境状态量表评分
    综合负荷评估 骑行前后的自感疲劳程度量表评分、瑞士职业疲劳量表评分
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    表  4  疼痛量表评分显著性检验结果

    Table  4.   Significance test results of pain scale scores

    部位 颈部 肩膀 上臂 下臂 背部上侧 背部中侧 背部下侧 大腿 小腿 臀部 裆部
    F检验值 0.798 1.696 1.946 1.545 0.290 8.670 1.083 0.110 1.342 3.842 0.967 0.630
    显著性 0.454 0.190 0.150 0.220 0.749 0.001 0.344 0.896 0.267 0.026 0.385 0.535
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    表  5  任务负荷指数量表评分显著性检验结果

    Table  5.   Significance test result of task load index scale scores

    OD编号 F检验值 显著性
    OD-1 0.323 0.727
    OD-2 0.184 0.832
    OD-3 0.803 0.383
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    表  6  自感疲劳程度量表评分显著性检验结果

    Table  6.   Significance test result of self-induced fatigue degree scale scores

    统计项 OD-1 OD-2 OD-3
    骑行前 骑行后 骑行前 骑行后 骑行前 骑行后
    显著性 0.389 0.224 0.973 0.624 0.502 0.411
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    表  7  建模变量

    Table  7.   Modeling variables

    变量类型 变量属性 变量
    自变量 个体属性 性别
    身体质量指数
    基础代谢率
    骑行强度 骑行时间
    骑行环境 机非隔离形式
    自行车道宽度
    公交站点数
    公交线路数
    交叉口数
    道路类型
    因变量 生理负荷 相对代谢率
    心理负荷 任务负荷指数
    综合负荷 自感疲劳程度
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    表  8  独立样本显著性检验

    Table  8.   Significance test of independent samples

    模型 方差 莱文方差等同性检验 平均值等同性t检验
    F检验值 显著性 t检验值 显著性(双侧) 均值差值 标准误差
    生理负荷感知模型 假定等方差 9.470 0.005 0.744 0.463 0.357 0.479
    不假定等方差 0.744 0.465 0.357 0.479
    心理负荷感知模型 假定等方差 5.926 0.022 0.791 0.436 0.322 0.408
    不假定等方差 0.791 0.439 0.322 0.408
    综合负荷感知模型 假定等方差 2.485 0.126 0.500 0.621 0.313 0.626
    不假定等方差 0.500 0.623 0.313 0.626
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    表  9  各模型自变量标准化系数

    Table  9.   Standardized coefficients of independent variables in models

    自变量 标准化系数
    生理负荷感知模型 心理负荷感知模型 综合负荷感知模型 均值绝对值
    个体属性 性别 0.019 0.126 0.131 0.092
    身体质量指数 0.124 -0.119 -0.119 0.121
    基础代谢率 0.033 0.149 0.155 0.112
    骑行强度 骑行时间 -0.097 0.159 0.161 0.139
    骑行环境 机非隔离形式 0.007 -0.067 -0.069 0.048
    自行车道宽度 -0.083 -0.072 -0.077 0.077
    公交站点数 0.021 0.133 0.139 0.098
    公交线路数 -0.172 -0.057 -0.064 0.098
    交叉口数 -0.080 0.164 0.167 0.137
    道路类型 -0.175 0.009 0.004 0.063
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-21
  • 刊出日期:  2020-02-25

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