持续任务参与下的行车途中晕车发作与车内有限恢复

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《Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting》：On-Road Motion Sickness Onset and Limited In-Vehicle Recovery Under Sustained Task Engagement

【字体：大中小】 时间：2026年08月31日 来源：Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting

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　　摘要自动驾驶汽车可能会增加乘客参与视觉任务的程度，但目前缺乏足够的道路实测数据来说明晕动症的发展速度或症状在行驶过程中是否会恢复。我们分析了109名成年人作为前乘客乘坐一辆配备仪器的轿车在城市或高速公路上行驶时的晕动症发作、累积和恢复情况。参与者完成了无任务条件和手持设备任务

摘要

自动驾驶汽车可能会增加乘客参与视觉任务的程度，但目前缺乏足够的道路实测数据来说明晕动症的发展速度或症状在行驶过程中是否会恢复。我们分析了109名成年人作为前乘客乘坐一辆配备仪器的轿车在城市或高速公路上行驶时的晕动症发作、累积和恢复情况。参与者完成了无任务条件和手持设备任务条件（包括阅读、视觉搜索和文本输入），晕动症程度按0–10 UMTRI晕动症量表进行一分钟内报告。在任务会话期间，58%的城市路线参与者和21%的高速公路路线参与者达到了2分及以上的评分，而无任务会话期间分别为30%和8%。评分在多次驾驶过程中持续上升，单次驾驶过程中的持续恢复有限；在仅9%的城市和4%的高速公路任务会话中出现了至少两分的下降。这些发现表明，视觉要求较高的设备使用会加剧晕动症，且一旦症状出现，可能持续存在。

引言

随着车辆自动化技术的进步，乘员越来越需要从主动驾驶者转变为被动乘客。这种转变从根本上改变了人们体验车辆运动的方式以及他们利用旅途时间的方式。乘客更可能从事非驾驶任务，包括视觉要求较高的活动和与手持设备的交互，而研究表明这些活动会加剧晕动症（Jones et al., 2019b；Metzulat et al., 2024）。因此，即使在中间水平的自动化阶段，晕动症正逐渐成为自动驾驶汽车（AVs）接受度的关键障碍（Diels et al., 2022）。

自动驾驶汽车设计中的一个核心问题是，一旦症状开始累积，晕动症能否得到有效缓解。许多已提出的缓解策略假设晕动症可以实时检测，并在发作后进行缓解。然而，目前缺乏足够的实证数据来确定在现实道路条件下车辆行驶中是否可能实现有意义的恢复。本研究通过检查扩展的、自然主义的道路暴露期间乘客晕动症的发作、累积和恢复情况，填补了这一空白。

背景

与车辆设计相关的大多数晕动症研究依赖于模拟器或具有规定运动轨迹的运动平台（Diels & Bos, 2016）。虽然这些环境具有价值，但它们往往无法捕捉现实驾驶中的复杂性，包括纵向和横向加速度的组合、真实的事件序列以及乘客自然的姿势和注视行为。先前的研究表明，车辆在行驶中的晕动症反应在个体之间差异很大，且具有多维特性，除了恶心之外，还包括不适、不安和疲劳等（Jones et al., 2019a）。

先前的研究表明，车辆动态和乘客行为（特别是参与非驾驶任务）强烈影响晕动症的发作和严重程度（Jones et al., 2019b；Metzulat et al., 2024）。与模拟器和运动平台的研究结果一致，本研究的道路实测结果显示，视觉要求较高的乘客任务会增加晕动症风险；然而，真实的道路环境增加了与路线相关的加速度模式、姿势、注视行为以及症状波动的机会，这些在模拟器研究中难以复现。对于晕动症在较长道路旅行过程中如何随时间累积以及乘客在感觉出现后是否经历恢复，了解较少。理解恢复动态对于指导基于检测的缓解策略和定义自动驾驶汽车中适当的干预时机至关重要。

方法

一项道路实验研究在109名成人参与者中进行，他们坐在配备仪器的人力驾驶轿车的前乘客位置。参与者包括60名女性和49名男性，年龄从18岁到89岁不等，自我报告的晕动症易感性范围广泛。每位参与者被分配到城市路线或高速公路路线中，旨在反映真实的美国驾驶条件。城市路线包括频繁的制动和转弯事件，而高速公路路线强调较高速度且横向加速度很小。每条路线持续约52分钟；城市路线包括更高频率的制动和转弯事件，而高速公路路线则提供了更长时间的相对稳定的车辆运动。

参与者在不同天完成两个实验会话：无任务条件和涉及手持设备任务的条件，后者包括阅读、视觉搜索和文本输入活动。在任务条件下，参与者在手持设备上被呈现一系列问题。参与者控制每个问题的显示时间，并可以选择是否提供回答。没有限制查看问题的数量。如果参与者选择不回答，任务立即进入下一个问题，使参与者能够脱离主动回答，同时仍暴露在视觉任务环境中。

晕动症评分在一分钟间隔内进行口头报告，并且在参与者感知到感觉增加或减少时进行报告，使用0–10 UMTRI晕动症量表。分析重点关注与自动驾驶汽车中晕动症缓解相关的两个问题：（1）在现实道路条件下晕动症的发作时间和累积情况，以及（2）车辆内恢复的普遍性和持续性，定义为参与者在达到报告的最高评分后晕动症评分量表下降至少两分。在本分析中，晕动症发作被操作化为首次报告轻度及以上的晕动症，定义为UMTRI晕动症量表评分达到2分或更高。发作和恢复的百分比以完成相应路线/任务条件的所有参与者为分母进行计算，而不仅仅是达到晕动症发作阈值的子集。本文总结了关键描述性发现；详细的推断性分析和建模结果在其他地方报告。

结果

晕动症的发作和累积受到路线特征和乘客任务参与度的强烈影响。当参与者执行手持设备任务时，晕动症迅速发展，尤其是在以频繁制动和转弯事件为特征的城市路线上。在这些条件下，50%的参与者在大约9分钟内报告了轻度及以上的晕动症，而高速公路路线上则需要大约22分钟。在无任务条件下，发作速度较慢，且在两条路线上受影响的参与者比例较小。由于发作定义为参与者自我报告的从中性转变为轻度及以上晕动症，达到这一阈值反映了主观乘坐体验从中性行驶到明显不适的恶化。

在所有路线和任务条件下，车辆内恢复的情况很少见。完成特定路线/任务条件的参与者中，不到22%在行驶的任何时候晕动症量表下降了两个或更多点。当恢复确实发生时，它通常是短暂的，很少持续到路线结束。恢复在高速公路驾驶期间最少见，在城市驾驶期间最为明显，尽管仍然有限。由于恢复百分比是相对于每个条件下的所有参与者进行计算的，路线差异应与首次出现症状的参与者比例一起解释；城市驾驶中较高的恢复率可能部分反映了在该条件下更多参与者达到了轻度及以上的晕动症。重要的是，尽管参与者可以调节其任务参与程度并随时停止主动回答，但恢复仍然很少见，这表明一旦晕动症感觉出现，在车辆持续运动期间有意义的恢复不太可能发生。

结论

这些发现表明，一旦晕动症感觉在车辆持续运动期间出现，乘客不太可能在行程结束前经历有意义或持续的缓解，这对依赖发作后干预的缓解策略构成了根本性挑战。在现实道路条件下，乘客晕动症往往迅速累积，特别是在常见的基于设备的活动期间，而旅途中的恢复很少见。从乘客体验的角度来看，晕动症的早期发作可能会降低舒适度，限制参与基于设备的活动的意愿，并破坏有效利用自动驾驶汽车旅行时间的能力。

对于人体因素与工效学（HFES）社区而言，本研究强调了在生态效度环境中研究人类反应的重要性，以及重新思考关于实时缓解的假设。未来的工作将通过建模努力、易感性特异性分析、发作和恢复时间与路线段和车辆动态的事件水平分析，以及评估旨在预防自动移动系统中晕动症的对策策略来扩展这些发现。对于自动驾驶汽车开发者而言，这些发现表明，晕动症缓解应被视为一个主动设计问题，而非被动舒适性功能：车辆控制策略、路线规划、乘客任务界面和车内警报可能需要减少症状出现前的诱发暴露，而不是依赖发作后的恢复。