我國(guó)公路指路標(biāo)志信息量研究

李薇 李笑笑 劉穎

隨著干線公路交通問(wèn)題的不斷突顯,人們對(duì)交通外部環(huán)境給予了更多的關(guān)注與期望。干線公路具有車速快、大型車輛較多等特點(diǎn)。如何結(jié)合道路環(huán)境研究出滿足干線公路交通出行需求的交通標(biāo)志,從而合理有效的改善干線公路交通外部環(huán)境條件將是目前我國(guó)干線公路亟待解決的問(wèn)題之一。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)標(biāo)志設(shè)置的內(nèi)容有效性、標(biāo)志前視距離、版面尺寸及標(biāo)志信息的捕捉等進(jìn)行了研究[1-3],但缺乏基于眼動(dòng)模擬的標(biāo)志信息量實(shí)驗(yàn)研究。本文應(yīng)用ASL BHS6型眼動(dòng)儀在河北省邢臺(tái)、廊坊境內(nèi)進(jìn)行了實(shí)地實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)不同駕駛員標(biāo)志視認(rèn)過(guò)程眼動(dòng)行為的測(cè)量來(lái)分析研究駕駛員視認(rèn)指路標(biāo)志的過(guò)程,并確定合理路名信息量及視認(rèn)反應(yīng)時(shí)間。

1 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1)實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介。實(shí)驗(yàn)儀器為北京四維宇宙科技有限公司生產(chǎn)的ASL BHS6型眼動(dòng)儀。主要功能為獲取駕駛員的眼球運(yùn)動(dòng)信息,包括視點(diǎn)停留時(shí)間、視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡等。

2)實(shí)驗(yàn)道路條件。本次實(shí)驗(yàn)選取河北省邢臺(tái)和廊坊境內(nèi)的一級(jí)公路進(jìn)行實(shí)車實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天天氣情況:光線較弱、微風(fēng)、能見(jiàn)度較好、溫度適宜。

3)實(shí)驗(yàn)車輛和儀器。實(shí)驗(yàn)車輛:豐田陸地巡洋艦、豐田皮卡車。輔助設(shè)備:筆記本電腦、車載工作電源、對(duì)講機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等。

4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。車輛啟動(dòng),在行駛到起始點(diǎn)前將車速控制到實(shí)驗(yàn)條件的水平,記錄員坐在副駕駛位置,駕駛員以設(shè)定車速勻速行駛尋找陌生道路,聽(tīng)從記錄員的提示,看到第一個(gè)標(biāo)志牌上指定的信息后,繼續(xù)向前行駛看下一個(gè)標(biāo)志牌上指定信息,直至選取路段上最后一個(gè)標(biāo)志牌,實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中駕駛員須聽(tīng)從記錄員的指令。眼動(dòng)儀和錄像會(huì)記錄駕駛員眼睛運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和執(zhí)行操作過(guò)程。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)EyeNalAnalysis Software數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)導(dǎo)出并整理發(fā)現(xiàn):實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)出很強(qiáng)的離散性,不同實(shí)驗(yàn)個(gè)體對(duì)相同信息量指路標(biāo)志的認(rèn)知時(shí)間差別很大。

2.2 非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中含有目標(biāo)路名的標(biāo)志僅占總標(biāo)志數(shù)量的10%,因此,首先對(duì)無(wú)目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以歸納駕駛員標(biāo)志視認(rèn)的一般規(guī)律。

2.3 標(biāo)志視認(rèn)順序

分別選取不同受試者視認(rèn)過(guò)程中10個(gè)～15個(gè)非目標(biāo)路名標(biāo)志進(jìn)行分析,并根據(jù)視認(rèn)過(guò)程中駕駛員視認(rèn)方位的先后順序,得出視認(rèn)順序權(quán)重及首先視認(rèn)方位比率。

從視認(rèn)順序權(quán)重可知,標(biāo)志方位視認(rèn)優(yōu)先順序?yàn)?上方路名、左方路名、右方路名和下方路名,其中上方路名首先視認(rèn)的概率遠(yuǎn)大于其余各方位,左方優(yōu)先視認(rèn)概率顯著大于右方。

2.4 各方位標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間差異

穩(wěn)健估計(jì)理論是在粗差不可避免的情況下,一種使未知量估值盡可能減小粗差影響,以得出正常模式下的最佳估計(jì)值的計(jì)算方法[4]。本文應(yīng)用穩(wěn)健估計(jì)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,得出標(biāo)志各方位路名視認(rèn)時(shí)間,見(jiàn)表 1。

表1 非目標(biāo)路名視認(rèn)時(shí)間 s

由表1可知,非目標(biāo)指路標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間與路名數(shù)成正相關(guān),指路標(biāo)志左方路名視認(rèn)時(shí)間明顯比上方、右方和下方短,下方視認(rèn)時(shí)間最長(zhǎng)。其原因在于下方方位含有較多的圖形信息(方框、箭頭),信息量較大,復(fù)雜程度高,因此,導(dǎo)致視認(rèn)時(shí)間比單個(gè)路名信息的其余方位時(shí)間長(zhǎng)。

2.5 目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)結(jié)果

剔除少量失效樣本,應(yīng)用穩(wěn)健估計(jì)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,得到含目標(biāo)路名的標(biāo)志視認(rèn)反應(yīng)時(shí)間,見(jiàn)表2。

綜合表2可知,在路名數(shù)為2～7時(shí),視點(diǎn)搜索時(shí)間(相關(guān)系數(shù)r=0.948 3)、視認(rèn)時(shí)間(r=0.970 7)、視認(rèn)反應(yīng)時(shí)間(r=0.993 7),均與路名數(shù)存在顯著的概率(p＜0.001)的線性正相關(guān);停留時(shí)間(r=0.093 0)、動(dòng)作時(shí)間(r=0.041 0)均與路名數(shù)無(wú)顯著線性關(guān)系(p＞0.100);隨著文字?jǐn)?shù)目的增加,標(biāo)志的視認(rèn)難度加大,但是視點(diǎn)停留時(shí)間與動(dòng)作時(shí)間相差不大。

3 對(duì)比分析

將表1,表2綜合,對(duì)目標(biāo)路名與非目標(biāo)路名指路標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)圖1。由表1,表2及圖1可得如下結(jié)論。

3.1 視認(rèn)時(shí)間與路名信息量線性正相關(guān)

指路標(biāo)志路名數(shù)為2～7時(shí),對(duì)于目標(biāo)路名與非目標(biāo)路名標(biāo)志,視認(rèn)時(shí)間均與路名數(shù)成顯著(p＜0.001)線性正相關(guān)。

3.2 目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間明顯小于非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間

目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間明顯小于非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間,其差值在0.40 s～0.74 s(平均為 0.56 s)之間。其原因是視認(rèn)過(guò)程中,對(duì)于目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn),當(dāng)受試者初始視點(diǎn)正好停留在目標(biāo)路名上,或者目標(biāo)路名處于視認(rèn)優(yōu)先性較高的方位時(shí)(上方或者左方),將導(dǎo)致受試者不再對(duì)余下方位路名信息進(jìn)行深度加工;對(duì)于非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn),則需要對(duì)所有路名進(jìn)行深度加工后才能確定不含有目標(biāo)路名。

3.3 合理路名數(shù)為5

對(duì)于目標(biāo)路名及非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn),路名數(shù)為5時(shí),其視認(rèn)時(shí)間只比路名數(shù)為4時(shí)略大(差值為0.12 s或 0.17 s);而路名數(shù)為6與路名數(shù)為5的差值顯著增大(0.39 s或0.46 s),因此,路名數(shù)為5時(shí)最為合理,此時(shí)受試者適度緊張,處于最佳工作狀態(tài)。

當(dāng)路名較多(大于5時(shí)),受試者由于信息加工強(qiáng)度加大,導(dǎo)致緊張程度增加,超過(guò)駕駛員視認(rèn)能力,視認(rèn)反應(yīng)時(shí)間會(huì)迅速增加。

對(duì)于一級(jí)公路,車輛高速行駛時(shí),由于動(dòng)視力下降,必然導(dǎo)致駕駛員視認(rèn)反應(yīng)時(shí)間增加,因此,采用路名數(shù)不大于5時(shí),將使視認(rèn)時(shí)間95%分位值及視認(rèn)反應(yīng)時(shí)間95%分位值下降0.3 s以上,能極大地降低視認(rèn)難度。

4 結(jié)語(yǔ)

隨后又進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn),對(duì)室外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充,通過(guò)對(duì)指路標(biāo)志的視認(rèn)實(shí)驗(yàn)研究,本文得出如下結(jié)論:目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間明顯小于非目標(biāo)路名標(biāo)志;對(duì)于目標(biāo)路名指路標(biāo)志及非目標(biāo)路名指路標(biāo)志,駕駛員視認(rèn)反應(yīng)時(shí)間與指路標(biāo)志路名數(shù)成顯著線性正相關(guān);合理指路標(biāo)志路名數(shù)不應(yīng)超過(guò)5個(gè)。將ASL BHS6型眼動(dòng)儀應(yīng)用到了交通安全的研究領(lǐng)域中來(lái),針對(duì)實(shí)際項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,進(jìn)行了文字型指路標(biāo)志的信息量與認(rèn)知性的關(guān)系研究,研究成果對(duì)指路標(biāo)志版面信息量設(shè)計(jì)具有很好的參考價(jià)值。

[1] 雋志才,曹 鵬,吳文靜.基于認(rèn)知心理學(xué)的駕駛員交通標(biāo)志視認(rèn)性理論分析[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2005,15(8):8-11.

[2] 鄭安民,牛倬民.高速公路靜態(tài)交通標(biāo)志設(shè)置科學(xué)性分析[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào),2002,2(4):49-53.

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