基于遺忘特性的城市道路指路標志設置

(1.長安大學公路學院 陜西 西安 710064，2.北京市政路橋股份有限公司 北京 100037)

據(jù)調(diào)查研究顯示，在駕駛員引發(fā)的交通事故中，由于交通標志設置不合理導致駕駛員操作不當和疏忽大意占很大比例。合理設置道路交通標志，尤其是指路標志，可以讓司機和行人形成良好的條件反射，有效減少交通事故并提高道路通行效率。

一、短時記憶衰減模型構(gòu)建

(一)指路標志視認過程分析。駕駛員在行駛過程中，指路標志的視認時間，即視距一般分為5個階段：①發(fā)現(xiàn)，在視野內(nèi)覺察有交通標志，但看不清標志的形狀；②識別，只能夠識別交通標志的外形輪廓，看不清具體的內(nèi)容；③認讀，能夠看清標志的形狀和上面的內(nèi)容；④理解，在認讀的基礎上，理解標志的含義并作出判斷；⑤行動，根據(jù)第4步的判斷采取行動，加速、減速、轉(zhuǎn)彎、停車等。這5個工程的全部工程中汽車所行駛的距離稱為視距。

(二)模型建立。本文在艾賓浩斯遺忘曲線基礎上研究駕駛?cè)嗽隈{駛行車過程中,對交通標志視認的記憶量在短時間內(nèi)的衰減情況。構(gòu)建駕駛?cè)藢χ嘎窐酥緲酥疽曊J的短時記憶衰減模型。模型為S=a*t-b，其中S為駕駛?cè)藢χ嘎窐酥疽曊J的記憶量占標志總信息量的百分比(%)，t為短時記憶時間(s)，t∈(0～60)。為確定參數(shù)a,b的值，設定針對性實驗，探究駕駛?cè)顺鞘械缆分嘎窐酥拘畔⒍虝r記憶量隨時間的變化規(guī)律,驗證艾賓浩斯遺忘曲線,進而確定出參數(shù)a、b的值。

二、實驗設計及實施

(一)基本假設。設置指路標志的目的是為了增強行車的安全性和時效性。在實際行車過程中，駕駛?cè)耸艿揭幌盗幸蛩氐挠绊?，對指路標志的短時記憶有不同程度的衰減。本研究采用室內(nèi)實驗的方法，分析駕駛?cè)硕唐谟洃浀乃p規(guī)律，實驗中假設出行天氣良好、駕駛員情緒較好，暫不考慮交通流、駕駛?cè)俗⒁饬Α⑿愿瘛⑽淖帧⒆⒁饬?、視覺及其他干擾因素等對短時記憶的影響。

(二)人員選擇。由于指路標志對于不熟悉路況以及駕駛經(jīng)驗不足的駕駛?cè)藖碚f意義更為重要，因此，選取的實驗對象應該是對所采用的指路標志和道路環(huán)境不熟悉的低駕齡駕駛?cè)?。本實驗選取了67名被試駕駛?cè)?，其?組數(shù)據(jù)作廢，實驗人員男34名，女26名，實驗者均有一定的駕駛經(jīng)驗，且駕齡均小于4年，年齡介于20～35歲之間的新手駕駛?cè)?，視?校正視力)均在0.8以上。

(三)信息量化方法。①行駛方向標志。一般與地名、道路編號等組合使用，傳遞一條信息或多條信息。標志中“道路編號+方向”、“道路名稱+方向”兩條信息。②交叉路口標志。一般由“地名+方向”或“地名+方向+距離”構(gòu)成一條信息,此標志一般傳遞多條信息。③地點、距離標志。一般由“地名+距離”構(gòu)成一條信息,此標志一般傳遞多條信息。

(四)實驗方法。采用PPT制作成影像，通過電腦自動放映。實驗過程中實驗者視認交通標志的時間取3.5秒，即指路標志的認知時間。離屏幕的距離按照人機工程學的理論確定。

在駕駛員分別看完上述1組交通標志5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、45s、55s后，對剛才看到的交通標志進行回憶，依次描述，記錄駕駛員記憶的準確性。行車記錄儀記錄的視頻在駕駛狀況良好的情況下錄制的，錄制人員所乘車輛為小客車。

三、數(shù)據(jù)分析與模型標定

(一)實驗數(shù)據(jù)分析。實驗共采集了67名被試駕駛?cè)硕虝r記憶的數(shù)據(jù)，整理實驗數(shù)據(jù)，其中7組數(shù)據(jù)作廢，有效數(shù)據(jù)60組，其中男34名，女26名。

實驗數(shù)據(jù)根據(jù)所對應的時刻(5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、45s、55s)分為9個階段，計算每個階段數(shù)據(jù)的平均值，并計算該階段均值占對應指路標志總信息量的百分比。

(二)駕駛?cè)硕虝r記憶衰減模型。經(jīng)分析并參考方差分析表與參數(shù)估計值,得到回歸方程:

S=1.8575×t-0.349

為了判斷模型是否可用,用檢驗統(tǒng)計量R、P的值對模型進行顯著性檢驗。經(jīng)驗證該模型R2=0.8327，R=0.9125，P<0.05知模型具有顯著回歸性。

圖1 駕駛?cè)藢χ嘎窐酥疽曊J的短時記憶綜合模型

由此可以得出以下結(jié)論，駕駛?cè)酥嘎窐酥拘畔⒂洃浟侩S時間變化呈現(xiàn)出衰減規(guī)律，衰減呈現(xiàn)出先快后慢的規(guī)律，驗證了艾賓浩斯遺忘曲線適合城市道路駕駛?cè)说亩虝r記憶。

(三)指路標志設置間距的確定。通過室內(nèi)實驗建立駕駛員短期記憶衰減指數(shù)模型，確定城市道路指路標志的合理間距，該結(jié)論可以直接應用并指導城市道路的指路標志的設置過程。

其中：S-指路標志設置間距；v-城市道路設計車速；t-穩(wěn)定記憶量時間。

利用公式計算得到時間t為32.70s。即駕駛?cè)艘曊J指路標志后在32.70s時間內(nèi)，駕駛?cè)四軌蚋鶕?jù)之前接受的標志信息而做出正確判斷。

通過觀察模型可以看出20s之前駕駛?cè)诵畔⑦z忘速率很快，保持信息量急劇下降，所以可以在此處設置標志以加強駕駛?cè)说挠洃?。所以依?jù)20s～32.70s，計算得到指路標志縱向設置的間距。

表 縱向設置間距表

四、結(jié)語

基于駕駛?cè)硕虝r記憶衰減模型的構(gòu)建，采用室內(nèi)模擬駕駛的實驗方法，探究了駕駛?cè)藢Τ鞘械缆分嘎窐酥径虝r記憶的衰減規(guī)律。并依此給出了指路標志路徑指引標志設置的距離和路段指路標志設置間距的建議值。本研究驗證了駕駛?cè)硕虝r記憶的規(guī)律符合艾賓浩斯遺忘曲線，為城市道路指路標志的設置和設計提供有力的理論支撐。

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