路網交通標志信息系統量化評價研究

■祝可為　林庚釵　林　毅

（1.福建省交通質量安全監督局,福州　350001；2.福州大學土木工程學院，福州　350108）

路網交通標志信息系統量化評價研究

■祝可為1林庚釵2林毅2

（1.福建省交通質量安全監督局,福州350001；2.福州大學土木工程學院，福州350108）

針對目前規范中路網交通標志信息系統尚無統一量化標準問題，本文從交通標志信息的合理性、連續性和準確性三個方面構建了網路交通標志信息系統量化評價模型，重點引進信息聯合熵理論對交通標志進行量化建模，并給出相應的評價標準，案例分析結果表明，該模型可以對區域路網交通標志的信息過載、信息的不連續性和不準確性進行量化評價。研究成果可為相關決策提供技術支持和理論支撐。

交通工程交通標志信息量聯合熵評價

路網交通標志是道路交通中的 “無聲電子警察”，是為駕駛員提供路徑指引、危險警告信息等的重要交通設施之一，其設置的合理性和科學性直接影響到駕駛安全和出行效率。目前，大多數國家頒布了交通標志設計的相關規范和標準。然而，對于路網標志信息系統的量化評價計算，目前仍無統一標準［1-3］。本文從交通標志信息系統的合理性、連續性和準確性三個方面對路網交通標志信息系統進行建模和量化評價研究。

1　評價原則

現有規范對道路交通標志的設計設置已經做了很大的改善，但交通標志信息設計仍存在極大的模糊性，甚至隨意性。為了更好地評價交通標志信息系統，根據交通標志信息系統可知原理［4］，路網交通標志信息系統量化評價原則如下：

（1）交通標志信息量的合理性

交通標志信息量的合理性，既要保證單塊交通標志信息量符合駕駛員的視認特性，即單塊版面信息內容，或同一地點、短距離內設置多塊標志時，交通標志信息量不大于駕駛員的可接受范圍，同時也要保證使駕駛員在實際視認距離可識讀全部標志信息也應防止交通標志信息密度過載。

（2）交通標志信息的連續性

要求從整體路網、空間布局考慮，保證信息連續，防止出現信息斷鏈、自相矛盾等現象。指引信息的連續性是有效誘導的前提，是影響出行便利性的重要因素。

（3）交通標志信息的準確性

為使交通標志能向駕駛員提供及時有效的標志信息，必須保證交通標志信息內容準確、無歧義。

2　評價模型

路網交通標志信息系統量化評價模型分布從標志信息的合理性、連續性和準確性三方面進行建模，模型如下：

式中：E——路網交通標志信息系統總評價指標；

Ei、Em、Ec——分布為路網交通標志信息系統合理性、連續性和準確性評價指標；

wi、wm、wc——標志信息系統各評價指標貢獻率，采用專家評估。

（1）路網交通標志信息系統合理性評價

路網交通標志信息系統合理性評價主要根據交通標志信息量過載情況進行評判。交通標志由中文集、英文集等子集組成，同時交通標志子集間信息之間存在一定的關聯性，通常用聯合熵H（Xl；Xl+z）表示，由于在視認過程中，駕駛員對交通標志不同子集的關注度存在差異［5-8］，用參數關注度λl表征，因此，交通標志X的信息量，等于交通標志子集Xl中獨立子集的離散信息量H（Xl）獨與關注度λl的乘積，加上該標志中存在統計關聯的子集間的聯合熵H（Xl；Xl+z）譯，即

式中，λl、λ2分別表示駕駛員對獨立子集、關聯子集的關注度，可由專家評估法確定。

路網合理性評價指標：

不同車速情況下，單塊交通標志信息量閾值H（x）閾值，如表1所示。

表1　　不同車速下單塊交通標志信息量閾值［9］

（2）路網交通標志信息系統連續性評價

根據路網銜接段內交通標志的布設情況，指引信息的連續性其計算式如下：式中：Ec——標志信息連續性評價指標，取值范圍為［0，1］；

S（Oi）——指引信息連續性個數；

N——指引信息總個數。

（3）路網交通標志信息系統準確性評價

交通標志信息的準確性計算式如下所示。式中：Em——標志信息內容準確性評價指標，取值范圍為［0，1］；

Nfc——標志信息單元內容設計正確個數；

Nft——標志信息單元內容總個數；

z——交通標志有無被遮擋，分別取值為0或1。

3　評價標準

根據路網交通標志信息系統評價模型，可以初步將評價等級分為優、良、中、差四個等級，每個等級對應不同的區間值如表2所示。

表2　不同車速情況下單塊交通標志信息量閾值

4　評價方法

調查路網中相關道路和交通標志原始數據，收集交通流三參數及該區域內駕駛員出行、駕駛特性等數據；然后，進行數據處理，得到不同功能的路網、不同類別的交通標志信息、該區域內交通流三參數特征和駕駛員出行的共同屬性，并繪制出已分層、分類的路網和交通標志信息系統；其次，根據交通標志各指標的評價方法，得到交通標志信息量、信息連續性和準確性的指標值，并運用交通標志信息系統評價模型，對路網內標志信息進行評價；最后，發現該路網內交通標志現存的問題，并提出相應的改善意見。詳見圖1。

圖1　路網交通標志信息系統評價方法

5　案例分析

案例分析選擇了福州閩侯大學城周邊區域，區域內共有315塊標志牌，其信息量值的分布如圖2所示。

圖2　福州閩侯大學城周邊區域交通標志信息量

根據式（3）交通標志信息合理性評價指標值為：

運用信息連續個數流程圖統計區域內交通標志指路信息、旅游等指引信息連續個數，參照規范理論上應該設置的標志牌數量，得出路網交通標志信息連續性評價指標值為

根據單塊交通標志信息準確性統計分析，計算路網交通標志信息準確性評價指標值為

根據交通標志信息系統評價模型，令wi=0.5、wc= 0.35、wm=0.15，根據式（1），計算路網交通標志信息評價指標為

綜上所述，福州閩侯片區路網交通標志信息系統整體屬于良級別，但存在部分指路或旅游信息不連續、個別交通標志信息過載等原因，導致該處交通標志信息系統仍存在不完善地方。

案例分析結果表明，路網交通標志信息量量化模型可以對區域路網的交通標志進行有效評判，并具備了發現現有路網中存在的交通標志信息量過載、不連續和不準確現象，可為路網交通標志的完善提供理論依據。

6　結論與建議

本文研究主要結論：

（1）應用交通標志信息聯合熵理論可以較好量化交通標志信息量，交通標志的合理性用交通標志信息過載進行表征是合適的。

（2）構建網路交通標志信息系統量化評價模型可以對區域路網交通標志的信息過載、連續性和準確性給出較為合理的量化評價結果。

（3）關注度等駕駛員參數和模型的評價標準仍然有待進一步深入研究。

［1］中華人民共和國行業標準.JTG D82-2009，公路交通標志和標線設置規范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］中華人民共和國國家標準.GB 51038-2015，城市道路交通標志和標線設置規范［S］.北京：中國計劃出版社，2015.

［3］中華人民共和國國家標準.GB 5768-2009，道路交通標志和標線［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［4］王建軍，王娟，吳海剛.道路交通標志信息過載閾值研究［J］.公路，2009（4）：174-180.

［5］Al-Madani H，Al-Janahi A R.Role of drivers'personal characteristics in understanding traffic sign symbols［J］.Accident analysis& prevention，2002，34（2）：185-196.

［6］Ng AWY，Chan AHS.The effects of driver factors and sign design features on the comprehensibility of traffic signs［J］.Journal of safety research，2008，39（3）：321-328.

［7］Spyropoulou I，Antoniou C.Determinants of driver response to variable message sign information in Athens［J］.IET Intelligent Transport Systems，2014，9（4）：453-466.

［8］Ou YK，Liu YC.Effects of sign design features and training on comprehension of traffic signs in Taiwanese and Vietnamese user groups［J］.International Journal of Industrial Ergonomics，2012，42（1）：1-7.

［9］林庚釵.路網銜接段交通標志信息量化及評價研究［D］.福州大學碩士論文，2016.5.