交通指路標志信息量化分析

張 偉

(1.北京工業大學城市交通學院，北京100124；2.中鐵第五勘察設計院集團有限公司市政工程設計院，北京102600)

交通指路標志信息量化分析

張 偉1,2

(1.北京工業大學城市交通學院，北京100124；2.中鐵第五勘察設計院集團有限公司市政工程設計院，北京102600)

交通指路標志信息認知的水平直接影響出行者尋路的安全性和舒適性。對不同信息組織形式的交通指路標志進行標志信息理解實驗，發現交通指路標志版面信息的位置及字符排列方向對信息的理解水平存在顯著性影響。當標志上信息的位置與在路網中的相對位置相同，且字符排列方向沒有旋轉、與道路線形保持一致時，信息的理解水平較高；當標志上信息被移動或旋轉時，信息的理解水平將降低42%～66%。

交通工程；指路標志；認知實驗；信息量化

0 引言

交通標志是交通信息的載體，以圖形、文字的形式向出行者(參與交通活動的自然人，主要包括機動車駕駛人、非機動車駕駛人和行人)傳遞信息，以滿足出行者的信息需求，消除疑惑，使其安全、舒適地完成交通行為[1]。交通標志傳遞的信息是否適量、準確，將直接影響出行者完成交通行為的安全性和舒適性。1935年，為滿足出行者對交通標志的巨大需求，美國率先出版了第一版《交通控制設施手冊》(Manual on Uniform Traffic Control Devices,MUTCD)，首次系統規定了交通標志設置應當遵循的要求。交通標志不應包含任何與此目的無關的信息，如廣告信息，同時應能夠引起注意、滿足需求、含義清晰、便于遵守并給予適當的反應時間等[2]。

出行者在完成交通行為時經歷獲取信息、處理信息、選擇行動方案、實施行動方案和觀察決策結果5個階段[3]，其認知交通標志的過程主要分為搜索、識別、閱讀和理解4個階段[4]。在閱讀交通標志時，信息過載導致標志難以閱讀，信息缺失又難以滿足閱讀者的信息需求[5]。在理解交通標志時，多義性無形中增加了標志的理解難度[6]。認知負荷能夠排除外界無關因素的干擾，同時也會影響駕駛人注意力的集中[7]。適度的認知負荷能夠幫助出行者保持良好的駕駛狀態[8]。

根據信息數量的不同，出行者在駕駛時對交通標志傳遞信息的合理接收時間為1.5～4.1 s[9]。在接收信息時，信息的易于理解程度決定其接收難度[10]，縱向排列的信息比橫向排列的信息更加易于接收[11]，圖案化的信息相比文字更加易于理解[12]。

國內外研究交通標志的常用方法有：室內限制標志圖片出現時間的PPT放映方法、室內車輛駕駛模擬方法、交通現場視頻放映方法，這些方法評價標志理解水平的實驗結果相近。其中，限制標志圖片出現時間的PPT放映方法在研究交通標志傳遞的信息質量時較為經濟、可靠，是目前較為可行的方法[13]。

本文針對出行者對道路交叉口交通指路標志版面的認知反應，采用限制標志圖片出現時間的PPT放映方法，研究交通指路標志信息的“理解”問題，量化標志版面上道路信息和地點信息[12]不同組織形式的理解水平，為進一步規范交通指路標志傳遞交通信息的種類和方式進行實驗探索。

1 實驗設計

1.1 實驗對象

實驗選取駕齡不足1年的44名青年駕駛人(平均年齡23歲)，男女各22人[1,14]。

1.2 實驗材料

圖1至圖9是實驗標志代表不同組織形式的版面信息，使用AutoCAD繪制，中文字體為黑體，數字字體為Arial，顏色及形式借鑒《道路交通標志和標線》(GB 5768.2—2009)的 有 關 規 定[15]。 道 路 14，19，20，25，26，31，32和37被挑選作為實驗道路信息設置在實驗標志上。為研究被試者對交通指路標志版面上道路信息不同組織形式的理解水平，建立表達信息組織形式的坐標值并賦予各個實驗標志，其中：I為橫向偏移量，取值范圍道路25向右移動1個單位，故i取值1(見圖2a)；J為縱向偏移量，取值范圍{-1,0,1}，道路25向上移動1個單位，故 j取值1(見圖3a)；K為旋轉量，取值范圍道路14逆時針旋轉個單位，故k取值(見圖4b)。

圖1 實驗標志信息位置與路網位置一致Fig.1 Experimental signs with the same direction and locations as the actual road network

圖2 實驗標志信息位置橫向移動1個單元Fig.2 Experimental signs with the letters moving one unit horizontally

圖3 實驗標志信息位置縱向移動1個單元Fig.3 Experimental signs with the letters moving one unit vertically

圖4 實驗標志字符排列方向旋轉π/2Fig.4 Experimental signs with the letters rotating π/2

如圖9所示，飛機場被挑選作為實驗地點信息，分別設置在實驗標志右上方4個象限中。

2 實驗方法

依據9組實驗標志(圖1～圖9，共41塊標志)的信息數量(道路信息或地點信息個數的總和)，設置PPT放映實驗標志出現的時間依次為1.5 s(信息數量為1)、3 s(信息數量為2)、4.5 s(信息數量為3)。要求44名被試者在認真觀察每塊標志后將其給出的道路或地點信息標記到空白路網(見圖10)中[14]。

對比含道路信息路網(見圖11a)和含地點信息路網(見圖11b)，實驗組織者統計41塊實驗標志給出的道路或地點信息分別被正確標記的數量，并計算各自的正確概率(理解正確率)[14]。

3 數據分析

當實驗標志上的道路信息位置與實驗路網中的位置相同，且字符排列方向沒有旋轉時，道路信息最容易被標記正確，平均正確率高達85%(見表1)。當實驗標志上的道路信息位置被橫向和縱向移動且旋轉π/2時，平均正確率降至1%(見表1)。

設置在實驗標志右上方4個象限中的地點信息(以飛機場為例)被標記正確的概率為9%～91%(見表2)。由于實驗標志右上方第三象限最接近飛機場在實驗路網中的位置，故設置在實驗標志右上方第三象限中的飛機場的正確率最高。

通過單因素方差分析得出實驗標志上的道路信息位置和字符排列方向對道路信息標記正確率有顯著影響(p＜0.05)。橫向移動、縱向移動、旋轉實驗標志上的道路信息將分別降低此條信息的平均標記正確率43%，42%和66%(見表3)。

交通指路標志的多義性使其難以理解。基于被試者對交通指路標志信息的理解實驗，得出以下分析結果：

1）交通指路標志版面信息的位置及字符排列方向對信息的理解水平存在顯著影響；

2）當標志上信息的位置與路網中的相對位置相同，且字符排列方向沒有旋轉、與道路線形保持一致時，被試者更加容易理解其期望表達的含義[16]，信息的理解水平較高，可達85%；

3）當標志上信息被移動或旋轉一次時，信息的理解水平將降低42%～66%。

4 結語

本文對不同信息組織形式的交通指路標志進行理解實驗，明確了標志版面信息的位置及字符排列方向與信息理解水平的關系。實驗發現，當標志上信息的位置與在路網中的相對位置相同，且字符排列方向沒有旋轉、與道路線形保持一致時，信息的理解水平較高。這可為進一步優化交通指路標志版面形式及內容提供理論基礎，在提高道路交通服務水平方面發揮積極作用。

圖6 實驗標志信息位置橫向移動1個單元且字符排列方向旋轉π/2Fig.6 Experimental signs with the letters moving one unit horizontally and rotating π/2

圖7 實驗標志信息位置縱向移動1個單元且字符排列方向旋轉π 2Fig.7 Experimental signs with the letters moving one unit vertically and rotating π/2

圖8 實驗標志信息位置橫向和縱向各移動1個單元且字符排列方向旋轉π 2Fig.8 Experimental signs with the letters moving one unit horizontally and vertically,and rotating π/2

圖9 實驗標志“飛機場”位于實驗標志右上方4個象限Fig.9 Experimental signs of airport with the signal on the four phases of the sign

圖10 空白實驗路網Fig.10 Roadway network without proposed experiments

圖11 實驗路網Fig.11 Experimental roadway network

表1 實驗道路信息的標記正確率Tab.1 Accuracy rate of successfully marking experimental road information%

表2 實驗地點信息的標記正確率Tab.2 Accuracy rate of successfully marking experimental location information%

表3 95%置信水平下顯著性影響分析(單因素方差分析)Tab.3 Significance at 95%confidence level(one-wayANOVA)

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Quantitative Analysis of Guide Signs Information

Zhang Wei1,2
(1.College of Metropolitan Transportation,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China;2.Municipal Engineering Design Institute,China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.Ltd.,Beijing 102600,China)

The cognitive level to guide signs makes directly impact on road safety and convenience of travelers.Through a series of experiments for understanding the information on guide signs with different organization forms,the paper reveals that the position and orientation of the information presented on the signs have a significant impact on information understanding.A high level of cognition is targeted in case of a consistency between information position on the signs and corresponding position within the real network,and a consistency between the arrangements of letters on signs and the moving direction of traffic,otherwise,the cognitive level would decrease by 42%to 66%.

traffic engineering;guide signs;cognition experiment;information quantization

1672-5328（2017）01-0072-06

U491.5+2

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2017.0111

2015-01-28

國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)“城市交通行為過程的基礎理論研究”(2012CB723303)

張偉(1988—)，男，北京人，碩士，主要研究方向：交通運輸規劃與管理。

E-mail:zhangwei1003@126.com