基于認(rèn)知活動的駕駛員路徑選擇行為影響因素分析

呂丹丹，王曉原，馬立云，陳紹志

（山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院智能交通研究所，山東淄博255091）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市汽車保有量不斷遞增，城市道路負(fù)荷日益加重，交通擁擠、道路阻塞、交通事故、以及由此引起的社會經(jīng)濟(jì)損失、空氣污染等已成為不利于社會發(fā)展的消極因素，嚴(yán)重制約著城市的可持續(xù)發(fā)展．解決這些問題具有重大的社會、經(jīng)濟(jì)意義，城市交通環(huán)境的改善已迫在眉睫．

城市道路交通系統(tǒng)是由人－車－路－環(huán)境組成的復(fù)雜的大系統(tǒng)，而這四者之中，人處于主導(dǎo)地位，其行為直接影響到交通系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行和各種措施實(shí)施的效果，因此，駕駛員路徑選擇行為的研究始終是城市道路交通系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容［1－2]．目前國外學(xué)者在對駕駛員路徑選擇影響因素方面做了很多研究，例如：Choi Woo－Kyung、Kim Seong－Joo基于個人喜好對影響駕駛員路徑選擇的因素進(jìn)行了分析［3]；Eran Ben－Elia、Ido Erev研究了信息和經(jīng)驗(yàn)對駕駛員路徑選擇行為的聯(lián)合影響［4]；Bonsall Peter則考慮了路徑指導(dǎo)建議對路徑選擇行為的影響［5]．國內(nèi)學(xué)者對于交通信息、駕駛員特性（性格、年齡、個人偏好等）、交通政策等因素對駕駛員路徑選擇的影響進(jìn)行了深入研究．例如：林震、楊浩等人在研究出行者的出行心理和出行行為的基礎(chǔ)上，分析了交通信息對出行選擇的影響，并提出在交通信息誘導(dǎo)出行者出行時(shí)，存在信息過剩、過激反應(yīng)和集聚反應(yīng)等問題［6]；張存保、楊曉光等人研究了系統(tǒng)中信息質(zhì)量、信息服務(wù)對象、信息發(fā)布方式和信息發(fā)布位置等問題［7]；王宏仕針對于基于駕駛員偏好的最優(yōu)路徑選擇方法進(jìn)行了研究［8]．本文基于認(rèn)知活動對駕駛員的路徑選擇行為的影響因素進(jìn)行研究，重點(diǎn)對于認(rèn)知過程的影響因素進(jìn)行分析．

1 駕駛員路徑選擇行為的認(rèn)知活動鏈

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為［9]：（1）人不是機(jī)械地接受外界刺激而做出反應(yīng)的被動實(shí)體，而是有選擇地獲取和加工環(huán)境刺激的主動實(shí)體，通過反饋學(xué)習(xí)重新組織自我認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在原有知識經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上積累新知識；（2）人對外界刺激的反應(yīng)不是直接的和一一對應(yīng)的，而是有一定的延時(shí)性和不確定性．因?yàn)轳{駛員需要經(jīng)過一段反應(yīng)時(shí)間后才能對外界刺激做出反應(yīng)，所以反應(yīng)具有延時(shí)性．針對同一刺激，駕駛員所處的駕駛環(huán)境不同或自身狀況不同所采取的反應(yīng)也不同，因此駕駛員的反應(yīng)具有不確定性［10]；（3）運(yùn)用科學(xué)知識和技術(shù)分析行為認(rèn)知結(jié)構(gòu)，通過相應(yīng)的教育和知識來組織、維持和改造人在認(rèn)知過程中的行為，以便進(jìn)一步了解、預(yù)見和指揮人的行為決策．例如，通過交通法規(guī)、交通案例、交通道德等多方面知識的學(xué)習(xí)，駕駛員可以改變自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，樹立嚴(yán)格遵守交通法規(guī)的觀念，養(yǎng)成自覺遵守交通法規(guī)的良好習(xí)慣，從而避免交通事故的發(fā)生．根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的有關(guān)知識［11]，駕駛員的認(rèn)知過程可理解為信息的獲得、貯存、加工和使用的過程．駕駛行為認(rèn)知結(jié)構(gòu)（即信息加工系統(tǒng)）由感受器、效應(yīng)器、加工器和記憶組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示．

圖1 駕駛行為認(rèn)知結(jié)構(gòu)

在復(fù)雜的道路交通系統(tǒng)中，駕駛員作為一個主導(dǎo)者，具有高度完善的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的反饋能力和信息加工能力．在多源信息刺激下，駕駛員通過視覺、聽覺、觸覺等感受器，感受外界的刺激，并用感覺的水平登記下來，即感覺記憶，這是駕駛員信息處理過程的感知階段．感覺記憶儲存時(shí)間短，很快就會消失，部分在注意的幫助下，進(jìn)入短時(shí)記憶．由于注意資源有限，駕駛員不可能接受所有的外界刺激，也不可能對所有的信息都進(jìn)行處理，并做出反應(yīng)，所以駕駛員感興趣或者與任務(wù)有關(guān)的感覺記憶才在注意的自動加工和控制加工的幫助下進(jìn)入短時(shí)記憶．自動加工總是出現(xiàn)在比較容易的任務(wù)中，或?qū)κ煜ご碳みM(jìn)行加工的過程．控制加工出現(xiàn)在比較困難的任務(wù)中，或?qū)Σ皇煜ご碳みM(jìn)行加工的過程中．反映在駕駛員的路徑選擇的影響因素上，就是面對相同的外界刺激時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員相對于經(jīng)驗(yàn)不豐富的駕駛員，在感受刺激、獲取信息的過程中，自動加工較多，而控制加工較少．從而節(jié)約了更多的注意力資源．

信息進(jìn)入短時(shí)記憶后，駕駛員的信息處理過程也進(jìn)入判斷決策階段．根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的模式匹配理論，這時(shí)作為認(rèn)知個體的駕駛員就會將短時(shí)記憶中的信息（如實(shí)時(shí)的交通信息、道路特性等）與長時(shí)記憶中已經(jīng)形成的模板相比較，找到與之最匹配的，然后按照該模板判斷決策；如果沒有找到合適的模板，該模式就是一個新的模式，通過學(xué)習(xí)，建立新的模板．在駕駛員路徑選擇的認(rèn)知活動鏈中，在不能滿足駕駛員出行路徑選擇期望時(shí)，駕駛員就會將實(shí)時(shí)交通信息、道路特性等信息，與長時(shí)記憶中的相類似的經(jīng)歷等相比較，從而做出判斷決策，最終決定是否改變行駛路徑．

判斷決策階段之后，駕駛員的信息加工過程進(jìn)入操作階段，通過效應(yīng)器，操控車輛，最后實(shí)現(xiàn)車輛行駛狀態(tài)的改變和路徑的改變．

2 駕駛員路徑選擇行為的影響因素分析

在實(shí)際的道路交通系統(tǒng)中，駕駛員的路徑選擇行為是一個多源信息刺激下的認(rèn)知活動鏈，如圖2所示．駕駛員特性在認(rèn)知活動鏈中起到了很大的作用，駕駛員的個人特性不同，同樣的刺激反應(yīng)不相同；同一個駕駛員在面對不同的刺激時(shí)，反應(yīng)也不相同．研究表明，人們并不是以一種方式來進(jìn)行認(rèn)知操作的，一些差異的不同潛在來源來自人們在生活中應(yīng)對認(rèn)知任務(wù)的表現(xiàn)上［12]．參照文獻(xiàn)［12] 和駕駛員路徑選擇行為的認(rèn)知活動鏈，本文將影響因素分為認(rèn)知因素和非認(rèn)知因素（如圖3所示）．認(rèn)知因素是指對駕駛員路徑選擇行為產(chǎn)生影響的認(rèn)知活動方面因素，包括認(rèn)知能力、性別、年齡、專長、認(rèn)知風(fēng)格、學(xué)習(xí)風(fēng)格、思維風(fēng)格和情景等；非認(rèn)知因素是指通過認(rèn)知因素間接對駕駛員的路徑選擇行為產(chǎn)生影響的因素，包括需要和動機(jī)、價(jià)值與態(tài)度、情緒、交通管制、車輛特性、道路情況和天氣等．

圖2 駕駛員路徑選擇行為的認(rèn)知活動鏈

2．1 認(rèn)知因素

2．1．1 認(rèn)知能力

個體在認(rèn)知能力，尤其是在認(rèn)知速度、儲存能力和注意廣度等方面存在著個體差異．在認(rèn)知速度上，存在反思型和沖動型之分；這些差異會導(dǎo)致我們在處理和操作認(rèn)知任務(wù)時(shí)方式方法的不同［13]．

作為認(rèn)知個體的駕駛員，在交通系統(tǒng)這個復(fù)雜的大環(huán)境中，會接受到各種各樣多源信息的刺激，如道路狀況、實(shí)時(shí)交通信息、廣播和可變信息標(biāo)志等．信息從駕駛員的接受、處理再到反應(yīng)輸出，都與駕駛員的認(rèn)知能力有關(guān)．認(rèn)知能力強(qiáng)的駕駛員，注意廣度大，會同時(shí)接受較多的信息，進(jìn)入感覺記憶，在較快的認(rèn)知速度下，將信息傳入短時(shí)記憶，同時(shí)再從長時(shí)記憶中提取相關(guān)信息，如該道路的以往經(jīng)驗(yàn)信息以及其他備選路徑以往的經(jīng)驗(yàn)信息和預(yù)測等，認(rèn)知能力強(qiáng)的駕駛員的儲存能力強(qiáng)，長時(shí)記憶中相關(guān)的信息也就更多．提取的信息和感知的信息在工作記憶中被處理，駕駛員由此進(jìn)行判斷、決策，從而決定是否改變路徑．

2．1．2 性別

關(guān)于認(rèn)知的性別差異研究十分活躍，現(xiàn)在比較普通的觀點(diǎn)是，除了一些特定任務(wù)，就能力而言，男性女性的表現(xiàn)類型的相似之遠(yuǎn)大于差異，認(rèn)知上的性別差異非常小．

2．1．3 年齡

認(rèn)知過程中與年齡相關(guān)的變化并未在青春期后就完全消失；不同年齡的成人在認(rèn)知表現(xiàn)上呈現(xiàn)了系統(tǒng)的差異．皮亞杰描述了認(rèn)知能力發(fā)展的四個主要時(shí)期：感知運(yùn)動階段、前運(yùn)算階段、具體運(yùn)算階段、形式運(yùn)算階段．此外年齡大的成年人在有關(guān)注意分配和工作記憶的任務(wù)中表現(xiàn)稍微不如年輕人，這可能是由于信息加工速度下降引起的［12]．因此年齡大的駕駛員接受外界刺激比年輕駕駛員較少，信息的加工速度較慢，做出判斷決策的時(shí)間較長，較謹(jǐn)慎，可能會喪失及時(shí)改變路徑的機(jī)會，更加傾向于保持原來的路徑．

2．1．4 專長

人的專長能夠影響其處理專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)知任務(wù)的方式．專家能獲得更多的特征信息并能用和新手不同的方式建構(gòu)信息．專家能用他們的專業(yè)知識來組織信息，從而更有效地運(yùn)用記憶內(nèi)容．專家／新手區(qū)別的發(fā)現(xiàn)表明了這樣一個論點(diǎn)：個體在特殊領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識水平將影響到個體在該領(lǐng)域內(nèi)的認(rèn)知加工，諸如對信息的知覺、再認(rèn)、編碼、分類和歸納以及問題的解決、推理和決策制定等許多領(lǐng)域的認(rèn)知過程都會受其影響［12]．專長在駕駛員的特性上反映在駕駛員的經(jīng)驗(yàn)，專長的差異也可以理解為駕駛員經(jīng)驗(yàn)的差異．經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員在模式識別的過程中，對于信息的自動加工比經(jīng)驗(yàn)少的駕駛員較多，而控制加工較少，這樣會更多的節(jié)約有限的注意力資源，從而可以對信息刺激做出更好的判斷、決策，更快的解決路徑的選擇問題．

2．1．5 認(rèn)知風(fēng)格

在認(rèn)知風(fēng)格（cognitive style）上，即加工認(rèn)知任務(wù)時(shí)的習(xí)慣或偏好的方法上，不同的認(rèn)知個體存在著差異．人們在處理不同的任務(wù)時(shí)會采用不同的認(rèn)知方式或認(rèn)知風(fēng)格．有很多分類理論，如：場依存／場獨(dú)立性（field dependence／field independence，簡稱FD／FI）和反思／沖動型風(fēng)格（reflectivity／impulsivity）等．場依存風(fēng)格是依存于外部環(huán)境的，傾向于把外在的參照系作為認(rèn)知的依據(jù)，他們?nèi)菀资艿礁郊哟碳さ母蓴_；而場獨(dú)立性是獨(dú)立于外部環(huán)境的，傾向于更多地利用內(nèi)在參考，不容易受到外來事物的干擾，能夠獨(dú)立地對事物作出判斷［12]．在駕駛員對路徑選擇時(shí)，場依存認(rèn)知風(fēng)格的駕駛員可能更加注意外界的刺激，對信息投入較多的注意力資源進(jìn)行處理，從而更容易接受誘導(dǎo)；相反場獨(dú)立性認(rèn)知風(fēng)格的駕駛員可能接受外界刺激較場依存風(fēng)格駕駛員較少，更多的是依據(jù)以往的長時(shí)記憶中的相關(guān)模式進(jìn)行判斷，決策．

2．1．6 學(xué)習(xí)風(fēng)格

學(xué)習(xí)風(fēng)格（learning style）與認(rèn)知風(fēng)格密切相關(guān)．它有兩重含義，第一種含義是個體在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出來的相對穩(wěn)定的行為方式；第二種含義和認(rèn)知風(fēng)格相同．學(xué)習(xí)風(fēng)格可以分為全面型、深層整體型、深層序列型、表面型［12]．不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格的駕駛員對信息的處理不同，從而對路徑選擇問題做出的判斷決策不同．

2．1．7 思維風(fēng)格

斯騰伯格（Sterberg，1997）提出了關(guān)于思維風(fēng)格的概念和理論，為我們系統(tǒng)地研究思維與人格的關(guān)系提供了重要的基礎(chǔ)．他認(rèn)為，思維風(fēng)格是指人們所偏好的進(jìn)行思考的方式．思維風(fēng)格不是一種能力，而是一種傾向性．能力相同的人可以具有完全不同的思維風(fēng)格［12]．在駕駛員的路徑選擇的決策中，思維風(fēng)格不同對路徑選擇的影響，表現(xiàn)在駕駛員偏好不同對路徑選擇的影響，其路徑選擇的結(jié)果亦不同．

2．1．8 情境

在模式識別中，環(huán)繞在刺激模式周圍的各種刺激物—情境（context），它具有重要的作用．情境可能與當(dāng)前要識別的模式有關(guān)系，也可能沒有關(guān)系．在模式識別中，情境既可能起促進(jìn)作用，也可能起抑制作用．當(dāng)情境與刺激模式關(guān)系一致時(shí)，情境能促進(jìn)對模式的識別，可以較少地依賴由刺激模式直接提供的信息；相反當(dāng)兩者關(guān)系不一樣時(shí)，情境也可能干擾模式的識別，使人對模式識別發(fā)生錯誤，這時(shí)由于情境的干擾，人必須從刺激模式中獲得較多的知識，才能排除干擾形成正確的知覺［14]．

在駕駛員的路徑選擇的過程中，駕駛員首先要接受外界刺激模式的各種信息的刺激，進(jìn)行模式識別，然后再將信息進(jìn)行加工，并與長時(shí)記憶中的相關(guān)模式進(jìn)行匹配，在工作記憶中進(jìn)行判斷決策，決定是否改變現(xiàn)有路徑．由此可見，外界刺激的模式識別在駕駛員路徑選擇過程中起到了非常重要的作用．駕駛員所處的交通系統(tǒng)，是一個由人－車－路－環(huán)境組成的復(fù)雜的大系統(tǒng)，駕駛員面臨的是一個各種各樣的多源信息刺激的復(fù)雜環(huán)境．駕駛員在出行過程中，當(dāng)對道路滿意度不高時(shí)，就會考慮路徑變換的問題，這時(shí)不僅要受到多源信息刺激的影響，還會受到情境的影響．當(dāng)周圍情境利于駕駛員獲得信息，則對其起促進(jìn)作用，幫助駕駛員從外界環(huán)境中獲得有利的信息，做出正確的路徑選擇決策；當(dāng)周圍情境不利于駕駛員獲得信息，則對其阻礙作用，不利于駕駛員做出正確的路徑選擇決策．

圖3 駕駛員路徑選擇行為影響因素分析

2．2 非認(rèn)知因素

駕駛員的路徑選擇行為除了受各種認(rèn)知因素的直接影響外，還受到一些非認(rèn)知因素的影響．

需要和動機(jī)方面。駕駛員的出行目的在路徑選擇問題中起到了非常重要的作用，是駕駛員影響路徑選擇的首要條件，它決定了駕駛員出行時(shí)初始的路徑選擇．駕駛員的出行目的按重要程度可分為重要、一般．例如上班、趕飛機(jī)等是屬于重要類的出行目的，如果不能達(dá)到駕駛員的滿意程度，就會造成較大的損失；而購物、赴宴等就屬于一般類的出行目的，如果駕駛員不能在滿意的程度內(nèi)完成出行，不會造成大的損失．

價(jià)值與態(tài)度方面。駕駛員是一個高度自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的認(rèn)知個體，具有各自的價(jià)值觀、審美觀、道德觀，這些是受駕駛員的受教育水平影響的．駕駛員的價(jià)值與態(tài)度對駕駛員路徑選擇會產(chǎn)生了一定的影響．

情緒方面。駕駛員在出行過程中，會由于外界環(huán)境的狀況的影響產(chǎn)生情緒的波動，這也會直接影響到駕駛員的認(rèn)知活動，從而間接的影響其對路徑選擇問題的決策．

交通管制方面。駕駛員出行過程中，交通管制會對路徑選擇產(chǎn)生很大的影響．交通管制具有強(qiáng)制性，在一定情況下，駕駛員必須按照其改變行駛路徑，如行駛過程中遇到禁止左轉(zhuǎn)等．

車輛特性方面。車輛自身的特性，如車型、車輛性能等都影響著駕駛員出行的路徑選擇．

除此之外，實(shí)時(shí)的交通信息、道路情況、天氣狀況等，也都會通過駕駛員的認(rèn)知活動間接的影響駕駛員的路徑選擇行為。非認(rèn)知因素都是通過認(rèn)知因素間接對駕駛員的路徑選擇產(chǎn)生影響的．

3 結(jié)束語

道路交通系統(tǒng)是一個融合人、車、路、環(huán)境四要素的復(fù)雜系統(tǒng)，這幾個要素間的不協(xié)調(diào)或沖突是導(dǎo)致交通事故或者行車延誤的根本原因．車輛是由人駕駛的，道路是由人來使用的．在復(fù)雜的道路交通系統(tǒng)中，車輛和道路是客觀的，無意識的，而人是主動的，有意識的．駕駛員作為一個主導(dǎo)者，具有高度完善的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的反饋能力和信息加工能力．在路徑選擇的認(rèn)知活動鏈中，駕駛員作為認(rèn)知個體，感受外界刺激，接受外界信息，并對信息進(jìn)行判斷、處理，最終做出決策．本文從認(rèn)知心理學(xué)的角度，基于認(rèn)知活動，對駕駛員路徑選擇的影響因素進(jìn)行了分析，為深入研究駕駛員路徑選擇問題的模型建立和仿真提供了理論基礎(chǔ)．

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