交通信號燈對駕駛行為啟動效應的實驗研究

王 波

(1.西南交通大學 經濟管理學院， 四川 成都 610031； 2.成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614000)

交通信號燈對駕駛行為啟動效應的實驗研究

王 波1,2

(1.西南交通大學 經濟管理學院， 四川 成都 610031； 2.成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614000)

采用啟動范式和被試內設計，分析了在不同信號燈(紅燈、黃燈、綠燈)啟動詞的條件下，被試對啟動詞與目標詞——8種不同駕駛行為(加速、原速、減速、等待、通過、搶行、避讓、趕超)是否存在邏輯關系的判定情況和反應時間，研究了交通信號燈對駕駛行為的啟動效應。實驗結果表明：紅燈時，被試均傾向于選擇“減速”，不“搶行”，多數女性認為紅燈與“避讓”有關；黃燈時，男性傾向于選擇“加速”、“通過”和“趕超”，女性則更傾向于“減速”和“等待”，絕大多數女性認為黃燈與“趕超”無關；綠燈時，男性傾向于“加速”和維持“原速”，而女性則明顯傾向于保持“原速”；3種不同信號燈條件下，男性被試做出駕駛行為決策的平均反應時均小于女性，提示駕駛行為存在性別差異，男性普遍較女性果斷，但其決策結果往往存在一定的交通安全隱患。

交通運輸工程;城市交通；駕駛行為；啟動實驗；交通信號燈

0 引 言

在城市道路中，交通路口一直是事故頻發的主要路段。我國城市道路車速相對較低，交通事故嚴重程度較其他道路輕，但發生頻率高[1]。道路交通信號燈是交通安全產品中的一個類別，其主要作用是協調交通路口各個方向的交通流，使其在空間與時間上予以分離，從而實現路口通行能力的提升，避免沖突性事故的發生。駕駛人作為交通信號控制信息的接收與執行者，其行為決策結果勢必影響到整個路口的通行能力和安全。在學術界，國內外學者對交通路口信號燈的控制和駕駛人在交通路口的行為開展了多項研究[2-8]。這些研究通過駕駛模擬器或實際交通行為的數據收集，分析了駕駛人在交叉口的行為決策。研究顯示，駕駛人技術指標、攻擊性性格指標以及其他交通參與者等對駕駛人的駕駛行為決策均會產生影響；許多學者引入反應時間[9]、感知誤差[10]以及TPB因素[11]等參數對信號交叉口駕駛人的決策行為進行描述。

對于整個信號周期而言，黃燈作為綠燈轉向紅燈的過渡燈色，黃燈亮起時，駕駛人需要根據車輛位置、車速、周邊環境等信息，結合自身經驗迅速地選擇停車或通過，這是一個復雜的決策過程，會受到多種因素的影響[12]。計算機仿真及對信號交叉口車輛的實地測量均表明：現實中存在著黃燈期車輛加速、減速、勻速和緊急剎車4種典型行為，且實際的觀察和調查都支持機動車黃燈期間的被動越線違規，只有少數是由于駕駛人進退兩難造成的[13]。由于黃燈所對應的駕駛行為規則具有模糊性，使得黃燈期間的事故率居高不下——約占交叉口事故總量的50%[14]。學術界有關信號交叉口駕駛行為的研究也主要集中于黃燈期間。

在實際交通系統尤其是混雜交通系統中，紅燈開始階段的僥幸闖燈、綠燈結束前的加速、黃燈或者綠燈閃爍期間的猶豫，都是較為明顯且客觀存在的現象。已有研究對黃燈期間的決策研究眾多，對綠燈倒計時或紅燈倒計時顯示器對駕駛行為及交叉口安全和效率影響的研究也較為常見[15]。然而，關于綠燈和紅燈期間的駕駛行為研究卻十分鮮見。盡管綠燈和紅燈具有明確的行為控制規則，然而僅明確了是否允許通行的規則(紅燈表示禁止通行、綠燈表示允許通行)，駕駛人在不違反規則的同時，仍有較大的決策空間，如前面所提及的綠燈結束前加速、以及紅燈快結束時提前起步等。那么，為什么有的駕駛人經常在綠燈結束前加速，而有的則選擇減速？有的駕駛人經常闖黃燈，而有的駕駛人卻幾乎沒有？可以推論，這與駕駛人對信號燈的認知及相應的駕駛習慣有關。對此，已有研究考慮得還不充分，未從駕駛認知習慣的角度去考慮，也未討論其存在的性別差異。

筆者采用啟動實驗范式，以不同信號燈作為啟動詞，通過實驗被試對信號燈與不同駕駛行為邏輯關系的判定，研究駕駛人對信號燈與相應駕駛行為的認知情況。研究結果在一定程度上可以補充目前對綠燈和紅燈信號期間交叉口駕駛行為研究不足的現狀，對于理解、解釋駕駛人違規(或非安全性)駕駛行為，預防和減少道路交通違規和事故的發生有著積極的意義。

1 實驗方法

1.1 被 試

20名受試者(男10名，女10名)，其中16名(男8名，女8名)從西南交通大學在校研究生中招募，另外4名為校外招募。所有被試身體健康，右利手，年齡22～33歲，均已通過C1汽車駕駛證科目一考試，部分有一定駕駛經驗，最長駕齡3年，均知情并同意參加實驗，無神經精神疾患及精神病家族史，視力(或矯正視力)正常，無色盲色弱。

1.2 實驗設計及刺激材料

采用啟動實驗研究范式，在計算機顯示器上先后呈現信號燈的詞語(即啟動刺激)和駕駛行為的詞語(即目標刺激)，要求被試盡快判斷啟動詞與目標詞之間是否存在邏輯關系。大量實驗研究表明：與語義無關的啟動-目標詞對比，被試對語義相關的啟動-目標詞做出判斷的速度更快[16]。

啟動詞即3種信號燈：紅燈、黃燈和綠燈；目標詞為8種典型的駕駛行為：加速、原速、減速、等待、通過、搶行、避讓、趕超。每種啟動詞分別與8種駕駛行為配對出現，共24種匹配情況(3種信號燈×8種駕駛行為)，每種匹配情況重復出現6次，整個實驗一共144次測試(24×6)。

采用被試內實驗設計，每個被試均需接受上述144次測試，啟動詞(信號燈)與目標詞(駕駛行為)之間的每種匹配情況計入統計的次數為120次(20名被試×每種情況重復6次)，按性別分類統計時每種匹配情況記入統計的次數為60次，具備一定的統計學意義。

1.3 實驗程序

實驗采用E-Prime軟件編制呈現，主要實驗程序如圖1。

實驗程序自動收集被試對啟動詞和目標詞進行邏輯關系判定的反應時及判定選擇情況。

實驗中，同種啟動詞與目標詞的匹配情況會重復出現6次，可能會導致被試對相同的測試內容出現適應性，從而影響實驗結果。但考慮到144個測試隨機呈現，相較于總的測試數量來說，同種啟動詞與目標詞匹配的情況重復次數少，且順序隨機出現，能大大降低學習效應，加之被試的反應時間很短(1 s左右)，因此，對被試在實驗中可能出現的適應性給以忽略。此外，由于被試可能出現按錯鍵的情況(例如：被試認為兩個詞之間有邏輯關系，該按“S”鍵，結果不小心錯按成“K”鍵)，因此統計數據允許存在一定的誤差。

實驗指導語為：即將呈現的詞與交通信號燈和相應的駕駛行為有關。在注視點“+”后，先出現一個詞，然后呈現第二個詞。假設您是駕駛員，如果您認為兩個詞之間有邏輯關系，則按“S”鍵；如果認為沒有邏輯關系，則按“K”鍵。如果您已理解上述實驗指導語，請按任意鍵開始。

圖1 實驗程序示意Fig.1 Experimental procedure

1.4 實驗設備

實驗在西南交通大學人因認知工程實驗室進行，被試坐在離19英寸顯示器60 cm的正前方，被試的視野中心與顯示器中心平齊。刺激材料呈現于屏幕中央，在安靜微暗的環境下，受試者取舒適體位坐于椅中。

2 實驗結果及分析

2.1 信號燈與速度決策

在駕駛行為中，有關速度的決策可以分為3類：加速、減速和保持原速。一般情況下，在道路交叉口，綠燈時表示車輛可以通行，但不意味著加速通過(沒有信號燈時應減速慢行)。對于黃燈，事實上國際上絕大多數國家的基本規定都是“黃燈，表示即將亮紅燈，車輛應該停止”，除非是“黃燈剛亮時，已經接近停車線、無法安全制動的車輛，可以開出停車線。”黃燈的確不等于紅燈，但其“警示”作用也絕不是讓車加速通過。當然，紅燈表示禁止通行，那么車輛應該減速停車。

對于信號燈與駕駛速度決策之間的聯系，通過統計被試在不同啟動詞(紅燈、黃燈、綠燈)條件下對速度(加速、減速、原速)的選擇，可以在一定程度上反映被試的選擇是否與交通法規規定一致或者是否符合人們的期望，具體結果見表1。

表1 不同啟動詞條件下的速度決策

2.1.1 紅燈與速度選擇

紅燈時，被試對速度的選擇在性別上具有較高一致性。總體說來，被試傾向于認為紅燈與減速之間存在邏輯關系，而與原速及加速幾乎不存在邏輯關系，說明駕駛人在面對紅燈時，在速度選擇上普遍的反應是“減速”，符合交通安全要求及人們的預期。

2.1.2 黃燈與速度選擇

黃燈時，男性被試傾向于選擇“加速”，約一半的男性則會選擇“原速”，可推知，男性駕駛人可能存在習慣性闖黃燈的現象。看到黃燈亮時，往往采取加速方式，爭取盡快經過路口，易導致交通事故的發生。此外，男性判斷“黃燈”與“原速”之間有或無邏輯關系時，兩種情況的選擇比例各占50%；判斷“黃燈”與“減速”之間有或無邏輯關系時，兩種情況的選擇比例較為接近，分別為41.7%和58.3%。也即黃燈時，男性被試在3種速度決策選擇百分比上的差異不是特別明顯，而女性被試在速度選擇上則具備較強的傾向性，則更傾向于“減速”。

2.1.3 綠燈與速度選擇

綠燈時，男性駕駛人傾向于加速和維持原速，而女性駕駛人則明顯傾向于保持原速。如前所述，在道路交叉口，綠燈時表示車輛可以通行，但不意味著加速通過，因此男性駕駛人的加速決策存在著較大的交通安全隱患。

2.1.4 平均反應時

剔除了平均數正負3倍標準差以外的異常數據，被試在不同啟動詞條件下速度決策的反應時如表2。

表2 不同啟動詞條件下速度決策的反應時

*表示P<0.05，**表示P<0.01。

男性在判斷綠燈與速度選擇時最快，判定紅燈與速度選擇時最慢；女性反之。總體看來，對于不同信號燈條件下的速度決策，男性的反應時均小于女性，T檢驗結果顯示，除紅燈啟動詞下的“加速”和“減速”決策外，其他決策的反應時男性和女性之間的差異均達到統計顯著性水平。結合男性與女性在3種速度選擇比例上的差異(表2)，提示對于駕駛行為中的速度決策而言：男性普遍較女性果斷，但其決策結果往往存在一定的交通安全隱患；女性普遍較男性謹慎，其決策結果較符合交通法規和人們的預期，但其決策時間較長。

2.2 信號燈與通過(“停”或“過”)決策

根據2013年我國《道路交通安全法實施條例》第38條規定：綠燈亮時，準許車輛通行，但轉彎的車輛不得妨礙被放行的直行車輛、行人通行；黃燈亮時，已越過停止線的車輛可以繼續通行；紅燈亮時，禁止車輛通行。根據交通規則，對于信號燈與“停”或“過”之間的關系，紅燈和綠燈是較為明確的。統計被試在不同啟動詞條件下的“停”與“過”決策，結果如表3。

表3 不同啟動詞條件下的“停”或“過”決策

(續表3)

判定情況男性有無女性有無黃燈與搶行之間的邏輯關系判定38．361．711．788．3黃燈與通過之間的邏輯關系判定71．728．35050綠燈與等待之間的邏輯關系判定11．788．38．391．7綠燈與搶行之間的邏輯關系判定33．366．758．341．7綠燈與通過之間的邏輯關系判定83．316．71000

2.2.1 紅燈與通過決策

男性和女性均認為，紅燈與搶行之間沒有邏輯關系，即認為紅燈不能搶行；其次，紅燈禁止通行在女性的意識中更加根深蒂固(女性被試100%認為“紅燈”與“通過”無邏輯關系)。令人奇怪的是，男性認為紅燈與等待之間沒有邏輯關系的占多數，和“紅燈與通過”的邏輯關系判定相互矛盾。根據表3中數據分析發現，在多數男性的駕駛邏輯中，“等待”與信號燈均無關系，他們認為，等待≠停車，“停車”才是與“通過”相對立的駕駛行為。

2.2.2 黃燈與通過決策

男性被試傾向于認為黃燈與通過之間存在著邏輯關系，而女性則傾向于認為黃燈與等待之間存在著邏輯關系。女性判斷“黃燈”與“通過”之間有或無邏輯關系時，兩種情況的選擇比例各占50%，提示女性對于“停”或“過”決策較為猶豫。此外，由于“搶行”本身存在一定的貶義，因此男女被試都傾向于黃燈與搶行沒有邏輯聯系。結合前面有關速度的選擇，男性黃燈時傾向于“加速”，且“通過”，因此在實際駕駛行為中出現“搶行”的概率應該會比較高。

2.2.3 綠燈與通過決策

男女被試均認為綠燈與通過之間存在著高的邏輯聯系。

2.2.4 平均反應時

剔除了平均數正負3倍標準差以外的異常數據，被試在不同啟動詞條件下“停”或“過”決策的反應時及性別的差異顯著性檢驗結果見表4。

表4 不同啟動詞條件下“停”或“過”決策的反應時

(續表4)

統計值被試男性/ms女性/msP值黃燈綠燈等待932．5±280．71245．3±539．40．019?搶行871．5±244．01051．0±273．90．025?通過918．3±410．11437．0±759．20．006??等待958．4±408．91261．5±514．40．029?搶行997．1±494．61246．4±529．90．102通過742．2±169．6880．7±236．50．028?

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01。

在各種配對條件下，很一致地，男性的反應時均小于女性，其中，“黃燈”啟動詞條件下，男性與女性在“搶行”、“通過”和“等待”3種決策上的反應時均差異顯著。不同信號燈情況下，對于是否通過道路交叉口，男性似乎更果斷，能更快速地做出選擇。

2.3 信號燈與“避讓”或“趕超”決策

“避讓”主要與其他交通參與者(如其他車輛、行人等)相關，與交通信號燈關系不大，被試一般判斷為不存在邏輯關系，僅女性被試傾向認為紅燈與避讓相關，這也進一步體現了女性駕駛人的謹慎與保守。

“趕超”，指追上并超越，雖和信號燈沒有直接聯系，但與“加速”直接相關。分析發現，男性和女性被試在判斷信號燈與“趕超”的邏輯關系時，其結果與判斷信號燈與“加速”之間的結果是一致的，見表5。

表5 不同啟動詞條件下的“避讓”或“趕超”決策

被試在不同啟動詞條件下“避讓”或“趕超”決策的反應時及性別的差異顯著性檢驗結果見表6。在各種配對條件下，與速度決策和“停”“過”決策類似，男性的反應時均小于女性，其中，“黃燈”啟動詞條件下，男性與女性在“避讓”與“趕超”兩種決策上的反應時均差異顯著。

表6 不同啟動詞條件下的“避讓”與“趕超”決策的反應時

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01。

總體而言，在駕駛行為上，似乎女性比男性表現得更為理性，安全駕駛的意識更高。

3 結 論

采用啟動實驗研究范式，討論了不同信號燈(啟動詞)對駕駛行為(目標詞)選擇的影響，以了解駕駛人對交通信號燈與駕駛行為關系的認知，并推測實際交通情景中駕駛人可能采取的駕駛行為。研究結論如下：

1)人們對于交通信號燈與相應駕駛行為的認知存在差異，主要表現在黃燈、綠燈認知上。其中黃燈尤為明顯：黃燈時，男性傾向于選擇“加速”、“通過”和“趕超”，女性則更傾向于“減速”和“等待”。

2)在不同的交通信號燈啟動詞下，不管是速度決策，“停”與“過”決策，還是“避讓”或“趕超”決策，男性被試決策的平均反應時均小于女性。提示道路交叉口的駕駛行為存在性別差異：男性在駕駛行為決策上普遍較女性果斷，但其決策結果往往存在一定的交通安全隱患；而女性普遍較男性謹慎，其決策結果較符合交通法規和人們的預期，但其決策時間較長。

根據實驗數據及實驗后被試反饋，由于實驗中目標詞呈現時間短，被試的反應時間短，因此，當被試對某種決策不確定時，會出現對同一組啟動詞與目標詞判斷前后不一致的情況，其最終結果在一定程度上反映被試選擇的傾向性，也從側面說明了實驗中被試對隨機出現的同樣測試內容產生適應性效應的程度較低。

根據實驗結果，駕駛人對交通信號燈與相應駕駛行為的認知對其采取的駕駛行為有較大影響，且存在一定的性別差異。由于交通信號燈傳遞信息的有限性，使得駕駛人對它們的認知不盡相同。鑒于此，建議對信號燈的含義做出明確規定，并擴大其概念外延，如目前的“黃燈表示警示”應從速度、車距等方面進行細化和說明，引導駕駛人選擇安全的駕駛行為；同時，對相應的處罰控制策略也應進行補充和明確；最后，可考慮對男性駕駛人進行駕駛認知矯正，同時注重提高女性駕駛人的駕駛技術水平，從而預防和減少信號交叉口的交通違規和事故。

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(責任編輯 劉 韜)

Experimental Research on the Priming Effect ofTraffic Signal Lights on Driving Behaviors

WANG Bo1,2

(1.School of Economics and Management, Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,Sichuan,P.R.China; 2.Engineering & Technical College, Chengdu University of Technology, Leshan 614000, Sichuan,P.R.China)

The effect of traffic signal lights activation on driving behaviors was researched by signal activation mode and test-subjects design. The subjects’ judgments on the logic relationship between signal words (“red light”, “yellow light” and “green light”) and objective words—8 different driving behavors (“accelerate”, “keeping original speed”, “decelerate”, “waiting”, “pass through”, “grab line”, “avoid” and “overtaking”) and their corresponding reacting time. Experimental results indicate that: when red light is on, all subjects were intend to choose “decelerate” instead of “grabing line”, and most female subjects related red light to “avoiding”; When yellow light was on, male subjects intended to choose “accelerate” , “pass through” and “overtaking”, while female subjects intended to choose “decelerate” and “waiting”, vast majority of female subjects did not see any relationship between yellow light and overtaking“; when green light was on, male subjects intended apt to choose ”accelerate and “keeping original speed”, while female subjects intended to choose “keeping original speed”. At sight of three kinds of traffic lights , males spent less time on determining his driving behavior. Therefore it is clear that driving behavior differs by genders: the male are more decisive than females but contain potential safety hazard in their prompt decisions.

traffic and transportation engineering；urban traffic; driving behavior; activating experiment; traffic signal light

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.02.15

2015-09-08；

2015-11-30

王 波(1983—)，女，四川成都人，副教授，博士研究生，主要從事人因工程、交通安全研究方面的研究。E-mail：wangbo41@126.com。

491.1+16

A

1674-0696(2017)02- 085- 06