風險駕駛情境下道路廣告對駕駛行為特性的影響*

秦雅琴 崔晨陽 王圓圓 賈現廣 惠袁媛

(昆明理工大學交通工程學院1) 昆明 650500) (北京交通工程學會2) 北京 100000)

0 引 言

國內外對交通事故成因的統計數據顯示，駕駛人注意力分散是引發道路交通事故的重要原因，而導致駕駛人注意力分散的主要因素是由車外人、物或者其他事件等引起的分心，從而影響行車安全.國內外通過對駕駛人注意力的研究，發現駕駛人注意力是否集中與駕駛安全息息相關.Sodhi等[1]使用頭盔式眼動儀，跟蹤了駕駛人在駕駛過程中的眼動變化，從而對駕駛人在駕駛過程中的注意力集中情況進行了研究.Owens等[2]運用雙任務法對駕駛人駕駛過程中的注意力和駕駛行為進行了研究，并對駕駛人在駕駛過程中對風險情境的反應靈敏性進行了研究歸納.Pecher等[3]通過實驗研究證明，駕駛人在駕駛過程中收聽音樂會分散其駕駛注意力，且駕駛人收聽不同情感的音樂時對風險情境的反應也有所不同.

道路廣告為道路環境影響因素之一，其可以在視覺和認知上影響駕駛人的注意力，國內外研究發現道路廣告會使駕駛人注意力分散，從而影響行車安全.馮忠祥等[4]使用眼動儀研究表明，高速公路路側廣告牌對駕駛人的視覺特性會產生影響.Holahan[5]通過對比不同環境條件下被試按下按鈕的反應時間發現，商業廣告對被試的注意力有一定的影響.Megias等[6]采用眼動儀設備對駕駛人在駕駛過程中的眼動情況研究表明，道路沿路兩側的廣告會影響駕駛人的注意力及駕駛人隨后對風險的反應能力，增加了交通事故發生的概率和隱患.Crundall等[7]通過實驗發現，路邊廣告不同的設置位置對駕駛人注意力的分散程度不同，研究還發現，相比于3 m以上的路邊廣告牌，高度較低的廣告牌對駕駛人的吸引力更大，對駕駛人的注意力影響更大.Young等[8]運用駕駛模擬器分別研究了高速公路、城市道路和鄉村公路環境下，道路廣告對駕駛人的注意力、心理負荷和駕駛行為影響的量化指標.Bendak等[9]對駕駛模擬的研究發現，道路廣告牌對駕駛人駕駛工作的負面影響主要表現為交通標志信息記憶的缺失、頻繁變換車道、更頻繁的注視道路廣告牌等.他們還利用駕駛模擬器評估了道路廣告牌對駕駛人駕駛行為的影響.Chattington等[10-11]通過實驗研究發現，相比于靜態道路廣告，動態的道路廣告更容易吸引駕駛人的注意力，繼而對駕駛人的駕駛行為造成影響.Kaber等[12]通過風險駕駛模擬實驗研究駕駛人認知能力在駕駛過程中的處境意識方面的作用.

有研究結果顯示，駕駛過程中駕駛人情緒的轉變，同樣會影響駕駛人駕駛過程中的行車安全.各種廣告標識因為采用了不同的廣告內容給駕駛人帶來的情緒影響也具有較明顯的差異性，并且對駕駛人在處理駕駛過程中的情緒存在較大影響.Overman等[13]研究發現，哀傷、厭煩等消極情緒會影響駕駛人的駕駛行為，從而增加了交通事故發生的概率.Lansdown等[14]的研究表明駕駛人在駕駛過程中帶有情感色彩的交談會影響其駕駛行為，此外研究人員還發現，不同情感色彩的談話對駕駛人駕駛行為的影響也不同.Isaacowitz[15]通過研究發現，樂觀主義者注視廣告的時間比悲觀主義者長，并且樂觀主義者會避免長時間的注視帶有悲觀情緒的廣告.Chana等[16]研究發現，路邊廣告容易對駕駛人的注意力造成影響，特別是帶有負面情緒的廣告標語，容易導致交通事故的發生.因此通過研究可以對路邊廣告的設置給出合理的建議，尤其是在例如交叉口、彎道或者高流量等高風險路段.同時也可以對駕駛人在駕駛過程中的注意力分散行為起警示作用，減少由廣告造成駕駛人注意力分散而引起的交通事故的發生.

本研究主要分析了消極、積極和中性三種不同情緒畫面的靜態路邊廣告能否通過影響眼睛的運動來調整注意力，并且在風險情境下做出正確的決策反應.實驗應用駕駛模擬系統平臺及眼動儀對被試模擬駕駛時進行駕駛行為特性和眼動測量，通過對駕駛模擬器的速度、軌跡偏差、風險情景下的制動反應時間、眼動軌跡位置分布、眼動時間的分析，研究消極、積極和中性三種不同的情緒畫面的靜態路邊廣告對駕駛人行為特性的影響.

1 實驗設計

1.1 實驗模擬情境設計

根據實驗研究需要，使用實驗室自主研發的三維場景編輯軟件(VS-Design)進行實驗情境設計.實驗模擬情景的道路為由路段和交叉口組成的城市道路，道路全長9 km，路段設計為雙向4車道和雙向2車道，每個車道設計寬度為3.5 m，實驗全程限速60 km/h.實驗開始前分別各選四幅消極情感廣告圖片(M愉悅度=3.68，M喚醒度=5.27)、四幅中性情感廣告圖片(M愉悅度=5.57，M喚醒度=5.38)和四幅積極情感廣告圖片(M愉悅度=6.98，M喚醒度=6.09)，12幅情感廣告圖片均以懸臂式單面廣告牌的形式無序設置在道路中，以此吸引駕駛人的注意力.每幅廣告牌從視野消失后，均設置了突然駛入道路的車輛或者行人等風險場景，12種風險情境的風險等級基本相近.

1.1.1廣告分類

按照廣告情感訴求方式將廣告分文兩類：一種是理性訴求廣告；一種是感性訴求廣告(即情感廣告)，而情感廣告通過對人誘發情緒的不同，又可分為消極、中性和積極三類.研究成果表明，情感圖片有愉悅度(valence)和喚醒度(arousal)兩個評價維度.實驗選取了12幅廣告圖片，其中消極、中性、積極各4幅.表1為實驗情境中所使用廣告圖片的參數及示例.

表1 情感廣告圖片的愉悅度和喚醒度

1.1.2道路風險設計

有研究表明，道路兩旁的情感廣告會吸引駕駛人注意力，從而使得駕駛人在正常駕駛過程中對風險感知能力下降[16].在設計實驗情境時，將不同情感的廣告以懸臂式廣告牌的形式無序布置在道路中，設計道路風險情境緊隨其后.實驗中設計的道路風險情境為突然駛入道路的車輛或橫穿馬路的行人等共12種，每一種道路風險的風險度等級基本相近.包括：城市道路4個交叉口風險和8個左行道路風險.圖1為實驗中出現的部分風險情境.

1.2 實驗對象

實驗隨機選取30名被試(20名男性，10名女性)進行駕駛模擬實驗.被試年齡均在23～52歲(M=34.7，SD=8.5)，所選取被試的視力均正常或者矯正后正常，色覺正常，適合佩戴眼動儀進行實驗.本實驗共采集了其中22名被試的有效數據.

1.3 實驗設備與流程

1.3.1實驗設備

實驗設備主要有：駕駛模擬系統(KMRTDS)和iView XTM HED 4眼動儀.實驗采用昆明理工大學自主開發的駕駛模擬系統(KMRTDS)，該系統主要由駕駛艙和控制臺兩部分組成.駕駛艙為一輛真實的車輛，系統利用傳感器采集被試實驗過程中的駕駛行為參數；控制臺由八臺承擔不同任務的計算機組成.被試可以在虛擬的環境中實現真實的駕駛操作.實驗采用iView XTM HED 4眼動儀，利用BeGaze 3.5軟件進行眼動數據分析.

1.3.2實驗流程

首先通過對每名被試進行“狀態-特質焦慮”問卷測試，確定被試的狀態均符合實驗條件.隨后對30名被試隨機排序，首先讓第一名被試熟悉駕駛模擬器，而后為其佩戴眼動儀，并在校準完眼動儀后開始此次模擬駕駛實驗，每名被試在結束實驗后，收集并儲存實驗數據，然后換下一名被試.實驗過程中不要求被試必須注意實驗情境中道路兩側的廣告，被試按實驗要求安全駕駛即可.實驗過程采集駕駛模擬器車輛的速度、行駛軌跡和被試的眼動數據.

2 道路廣告對駕駛行為特性的影響

2.1 駕駛速度

本次實驗共采集了其中22名被試的有效數據，轉換和處理實驗中從駕駛模擬器中采集的車輛動態參數數據，得到每一位被試基于道路樁號變化的速度值，再取得所有被試的速度平均值.計算所有被試在同一類型情感廣告牌下的平均速度和標準差，被試的平均速度描述統計結果見表2.

表2 車輛平均速度描述統計 km/h

實驗要求被試在通過三類情感道路廣告區域時的車速維持在60 km/h內，由表2可知，通過中性廣告區域的速度均值最低(45.32 km/h)，積極廣告區域的速度均值次之(45.57 km/h),而被試通過消極廣告區域的速度均值最高(45.93 km/h).被試在通過三種情感廣告區域的速度均值幾乎相同，表明被試在三種廣告類型條件下的平均行駛車速沒有顯著差異，符合本研究要求,被試需盡量保持相同安全行駛速度的實驗控制條件.

2.2 駕駛人注意力及制動反應

為了分析情感道路廣告對駕駛人駕駛注意力的影響，本研究通過眼動儀輸出的視頻文件及數據文件分析了駕駛人對兩個興趣區域(ROI):道路相關區域和情感廣告區域的注視時間，見圖1.在沒有外界因素干擾的情況下，駕駛人的注視區域主要集中在道路相關區域(圖3中大虛線框所示)，包括車輛前部和左、右外側區域，該區域與安全行車息息相關，而情感廣告區域(圖3小虛線框)則基本不吸引駕駛人注意力，現實駕駛過程中駕駛人具備此種注視特性.

圖1 注視點分布示意圖

實驗中所選取的道路廣告的表現形式以靜態圖片廣告為主，實驗過程中采集被試對道路廣告的眼動數據及對風險的反應時間.其中風險反應時間是指在駕駛過程中，車輛行駛到道路風險源觸發點(此時立即觸發道路風險情境)到被試對該風險做出制動反應之間的時間差.相關研究表明，駕駛人對道路風險反應時間的長短，取決于駕駛人注意力是否集中在與駕駛相關的任務上.如果駕駛人將注意力集中在非道路相關區域，當其遇到風險情境時，其反應時間會增加，從而影響行車安全.在本研究的實驗過程中，被試對道路廣告注視時間越長，表明此類情感內容道路廣告對駕駛人的注意力影響越大，當隨后的風險情境來臨時，駕駛人的反應時間會增加，使得相應的汽車反應距離、制動距離會增加.

使用 Kruskal-Wallis H方法對被試的注視時間和制動反應時間進行差異性檢驗，檢驗結果顯示注視時間和制動時間的P值均小于0.05，小于顯著性水平.因此可以認為受試者對三類廣告(消極、中性、積極)的注視時間存在顯著性差異，見圖2.

圖2 基于不同類型廣告的注視時間及風險反應時間

圖2中注視時間表明，消極、中性及積極類型廣告牌上的平均注視總時間分別為452，253 和329 ms.三種情感廣告都吸引了駕駛人較多注意力，但是駕駛人對消極和積極情感廣告的平均注視時間與中性情感廣告相比較長，因此，當隨后的風險來臨時，三種廣告條件下被試的制動反應時間呈現明顯差異.其中，中性廣告對應的平均制動反應時間最短(526 ms)，其次為積極廣告(550 ms)，消極廣告條件下被試的平均制動反應最慢(728 ms).

2.3 駕駛車輛的軌跡偏差分析

車輛軌跡偏差是指在車輛運行過程中，車輛所在位置偏離它所在行駛車道的中心線的距離[18]，見圖3.

圖3 車輛軌跡偏差

車輛軌跡偏差的計算為

Di=|Riri|=

(1)

式中：Di為車輛在道路樁號i處的車道軌跡偏差，m；Ri(x,y,z)和ri(x,y,z)分別為車輛在道路樁號i處的位置坐標和車道中樁坐標.

通過對駕駛模擬器中的車輛運行狀態位置信息的收集處理，利用式(1)計算得到被試實驗過程中基于道路里程樁號的車輛軌跡偏差D.車輛軌跡偏差D也反映了被試駕駛車輛偏離道路中心線程度.在情感廣告的影響下，D越大，表明此路段上駕駛人注意力需求較高，即該路段情感廣告對駕駛人注意力影響較大，反之亦然.圖4為基于不同道路廣告類型下的車輛軌跡偏差.

圖4 三類情感道路廣告影響下的軌跡偏差

由圖4可知，三類情感道路廣告影響下的側向軌跡偏差均值相差不大，消極、積極和中性情感道路廣告影響下的側向軌跡偏差分別為0.94，1.04,和0.92 m.結果表明，與消極和中性廣告相比，在積極情感廣告影響下，車輛側向軌跡偏差更大.在中性廣告影響下，側向軌跡偏差均值較小，說明中性廣告對駕駛人注意力的需求較少.

3 討 論

研究分析了風險情境下被試在相同安全速度的控制條件下對消極、中性、積極三類情感道路廣告的注視時間、制動反應時間和行駛軌跡偏差等與安全相關參數的變化趨勢，研究被試在不同類別廣告下的風險駕駛行為特征.結果表明，被試駕駛車輛通過不同情感廣告區域的平均速度相差無幾，沒有顯著性差異，通過消極、中性、積極廣告區域的速度分別為45.93 ，45.32和45.57 km/h，均在安全速度(60 km/h)內，滿足被試需在相同安全速度下行駛的實驗控制條件.

實驗過程中，當被試駕駛車輛接近廣告區域時，被試的注視點會集中到情感廣告區域，且保持較長注視時間，這表明道路廣告會分散駕駛人注意力.通過對被試眼動特性數據的分析發現，不同類型的情感廣告被試的注視時間具有顯著差異：被試對消極類型廣告的平均注視時間最長，為452 ms；對中性類型廣告的平均注視時間最短，為253 ms.說明三種類型廣告中，中性情感類型廣告對被試的注意力影響最小.

當駕駛人駕駛車輛在安全速度下行駛時，注意力的分散會引起駕駛行為的改變.實驗過程中，分析駕駛模擬器數據可以得到被試駕駛行為的改變.通過建立模型，計算出被試駕駛模擬器通過廣告區域時的車輛軌跡偏差均值，結果表明中性廣告影響下的車輛軌跡偏差最小.說明相比于消極、積極情感廣告，中性情感廣告對被試的駕駛行為影響最小，較為安全.

實驗中當風險情景來臨時，被試會進行制動反應.實驗結果表明，被試在不同類型情感廣告影響下，制動反應時間不同.結果表明，被試在消極、中性、積極情感廣告影響下的制動反應時間分別為728，526 和550 ms.這反映出當風險來臨時，被試在中性情感廣告影響下的反應最快，表明中性情感廣告對駕駛行為影響最小，較為安全.

研究得出情感廣告對駕駛人注意力的影響，其中消極情感廣告對駕駛人的注意力影響最大，當風險情境出現時，最容易造成道路安全事故；而中性情感廣告較其他兩種情緒廣告來說，對駕駛人注意力的影響最小，更好的保證駕駛安全.

4 結 論

1) 駕駛人對不同類型情感廣告的注視時間具有顯著差異，其中對消極情感廣告的注視時間最長，中性情感廣告的注視時間最短.不同類型情感廣告對駕駛人注意力影響的順序由大到小依次為：消極、積極和中性情感廣告.

2) 車輛軌跡偏差和制動時間的數據可以表明，中性情感廣告影響下的車輛軌跡偏差最小，制動反應時間最短.表明中性情感廣告對駕駛行為影響最小，較為安全.