Study on Evaluation and Influencing Factors of Cognitive Driving Ability in Elderly Drivers

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.230579

Abstract

Abstract:

The number of elderly drivers in China continues to grow, and the changes in the driver structure pose challenges to traffic safety. Compared to drivers in other age groups, elderly drivers’ psychological function gradually declines and they are more prone to traffic accidents. Cognitive function is significantly correlated with driving safety performance. Based on the driving characteristics of elderly people, this article started from three cognitive functional areas of attention response ability, executive processing ability, and spatial perception ability, and designed driving simulation experiments to obtain cognitive driving behavior data. It analyzed the differences in driving behavior characteristics among young people, middle-aged people, and elderly people. By combining subjective and objective methods to determine indicator, weights, a method for calculating the cognitive driving behavior index was proposed. A generalized linear mixed model was established with driver attributes and cognitive function as independent variables and cognitive driving behavior index as dependent variable to explore the impact of different factors on cognitive driving ability. The results showed that age, weekly driving frequency, self-regulation, and TMT-B (Trail Making Test-B) were significantly correlated with cognitive driving behavior index, with MMSE (Mini-mental State Examination) showing marginal significant correlation. The cognitive driving behavior index of elderly drivers was greatly influenced by individual traits. Compared to the elderly, the cognitive driving behavior index of young people was worse, while that of middle-aged people was better. People with lower weekly driving frequency had better cognitive driving behavior index than those with higher weekly driving frequency. Drivers with low and medium self-regulation frequencies have better cognitive driving behavior indices than those with high self-regulation frequencies. TMT-B measurement showed that the cognitive driving behavior index of drivers with normal cognition was better than those with cognitive impairment. Starting from the perspective of human factors in traffic accidents, this study explored the cognitive challenges faced by elderly drivers, proposed a calculation method for the cognitive driving behavior index of elderly people, and analyzed the influencing factors, providing reference for simplifying the evaluation process of elderly driving suitability and formulating driving safety intervention strategies.

Key words: elderly driver, cognitive function, driving behavior, safety evaluation, traffic management

CLC Number:

U491.2⁺54

CHEN Bingshuo, LI Yang, ZHAO Xiaohua, et al. Study on Evaluation and Influencing Factors of Cognitive Driving Ability in Elderly Drivers[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2024, 52(9): 142-152.

Figures/Tables 17

Fig.1

Fig.2

Table 1

Table 2

Experimental events and research indicators"

事件

事件内容

考察功能

分析指标

参考文献

前车突然变道

城市道路上，当实验车行驶在指定路段上，与冲突车的碰撞时间为2.5 s时，右前方的冲突车突然向左变道到实验车正前方车道上

注意反应能力：驾驶人及时注意到前车变道的风险并迅速做出反应的能力

刹车反应时间：从前车左转向灯亮到被试踩下刹车的时间间隔

参考文献［29］，可用被试点击按键的反应时间评估注意反应能力

参考文献［27］、［28］，前车突然变道是我国城市道路典型危险交通事件

按50 km/h

行驶

城市道路上，当实验车行驶到该事件路段区域的起点时，导航语音提醒驾驶人“前方道路请按50 km/h的速度行驶”。当实验车驶出该事件路段区域时，导航语音提醒驾驶人“前方道路解除50 km/h的速度要求”

执行处理能力：驾驶人实现预定目标（按50 km/h速度驾驶）的控制操作能力

实际驾驶速度：在指定按50 km/h速度行驶的路段，被试实际的行驶速度

参考文献［30］，典型的执行功能任务可以定义为将注意力保持在当前任务上的能力，只对正确的刺激做出反应

参考文献［2］，老年驾驶人的直行匀速行驶呈现出高事故率、高死亡率特点

参考文献［31］，在城市道路上开展模拟驾驶测试，老年驾驶人和青年驾驶人的平均速度分别为44.03 km/h和58.38 km/h。本研究取两者的平均整数值，将50 km/h作为速度控制值

路侧占道晒粮

农村道路上，当实验车行驶到指定路段上，发现右前方有一片占道晾晒的粮食，仅剩下一段狭窄的道路空间可驾驶通过

空间感知能力：驾驶人识别和解释感官信息，感知空间环境（车辆通过时不压到路面晾晒的谷物）的能力

横向安全距离：被试驾驶通过时，车轮距离路面晾晒的谷物的最小距离值

参考文献［32］，空间感知能力包括物体的距离、大小、方向和速度等信息。

参考文献［2］，老年驾驶人在窄路上的事故率是全体驾驶人7.27倍

Table 2

Fig.3

Table 3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Table 4

Table 5

Table 6

Table 7

Table 8

Table 9

Table 10

Table 11

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人口属性		青年人		中年人		老年人
人口属性		数量	比例/%	数量	比例/%	数量	比例/%
性别	男性	9	75	4	50	15	83.33
性别	女性	3	25	4	50	3	16.67
年龄/岁	18~24	9	75
	25~34	3	25
	35~44			4	50
	45~54			4	50
	60~64					8	44.44
	65~69					7	38.89
	70~74					3	16.67
驾龄/a	<3	4	33.33
	4~5	6	50.00
	6~10	2	16.67	2	25
	>10			6	75	18	100
教育水平	初中及以下					5	27.78
	高中			7	87.50	9	50.00
	大学	4	33.33	1	12.50	3	16.67
	研究生及以上	8	66.67			1	5.55

步骤	内容
1	驾驶人填写知情同意书
2	驾驶人填写自我调节、TMT A/B和MMSE量表
3	驾驶人试驾以熟悉驾驶模拟器操作
4	正式驾驶实验测试
5	实验结束

指标	权重
指标	主观	客观	综合
注意反应能力	0.63	0.16	0.37
执行处理能力	0.26	0.43	0.24
空间感知能力	0.11	0.41	0.39

变量	认知驾驶行为指数值
变量	子分类	最小值	最大值	平均值	标准差
年龄	青年人	0.009	0.351	0.150	0.117
	中年人	0.080	0.332	0.205	0.078
	老年人	0.000	0.473	0.182	0.155
周驾驶频率	低	0.000	0.473	0.125	0.149
	中	0.000	0.332	0.076	0.099
	高	0.080	0.230	0.046	0.065
自我调节	低	0.000	0.473	0.118	0.147
	中	0.000	0.351	0.093	0.113
	高	0.000	0.305	0.090	0.110
TMT A	认知正常	0.000	0.391	0.174	0.106
TMT A	认知障碍	0.000	0.473	0.192	0.202
TMT B	认知正常	0.009	0.473	0.099	0.125
TMT B	认知障碍	0.000	0.332	0.120	0.141
MMSE	认知正常	0.000	0.473	0.095	0.119
MMSE	认知障碍	0.000	0.473	0.137	0.183

效应类型	指标	水平
固定效应	年龄	1表示青年，2表示中年，3表示老年
	周驾驶频率	1表示低，2表示中，3表示高
	自我调节	1表示低，2表示中，3表示高
	TMT A	1表示认知正常，2表示认知障碍
	TMT B	1表示认知正常，2表示认知障碍
	MMSE	1表示认知正常，2表示认知障碍
随机效应	年龄、周驾驶频率、自我调节、TMT A/B、MMSE
响应变量	驾驶能力	认知驾驶行为指数