面向智慧城市的公路限高系統(tǒng)交互設(shè)計研究

章文　陳金龍

摘要：公共限高系統(tǒng)是一個復(fù)雜的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)，為超高車輛的智慧管理提供了物質(zhì)產(chǎn)品和非物質(zhì)服務(wù)為一體的綜合解決方案，對于智慧城市背景下公路設(shè)施設(shè)計提供一定的理論參考和實踐依據(jù)。交互設(shè)計成為構(gòu)建公路限高系統(tǒng)的深層邏輯的關(guān)鍵點，本文研究內(nèi)容包括：構(gòu)建服務(wù)提供者—服務(wù)接收者的契合關(guān)系，以較低的社會成本高效地實現(xiàn)系統(tǒng)決策目標(biāo);以優(yōu)質(zhì)的系統(tǒng)外觀融入城市形象體系，提升人在城市中的駕駛體驗;面向近場事故管理和遠程導(dǎo)航服務(wù)兩個交互場景，基于用戶的行為邏輯合理地規(guī)劃系統(tǒng)的交互過程，構(gòu)建基于先進技術(shù)的系統(tǒng)交互方式，營造更加人性化、安全和精準(zhǔn)的系統(tǒng)交互體驗。

關(guān)鍵詞：智慧城市;公路限高系統(tǒng);交互設(shè)計;行為邏輯;交互場景

中圖分類號：TB472 文獻標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）11-0125-03

電子商務(wù)時代下，公路中出現(xiàn)了越來越多的超高車輛，因此交通管理部門會在部分道路上安裝公路限高桿，防止超高車輛與立體化交通設(shè)施發(fā)生碰撞事故。然而，現(xiàn)有的公路限高桿采用剛性的型材結(jié)構(gòu)，安全性能較差;另外簡陋的警戒色設(shè)計不利于駕駛員在高速行駛中及時而準(zhǔn)確識別限高桿的位置，因此碰撞事故頻發(fā)。一旦發(fā)生撞擊，會造成車毀人亡的惡性事故，如限高門架被撞壞報廢、橋身被剮蹭或碰撞、人員傷亡等。因此，限高設(shè)施是智慧城市背景下公路交通管理亟待解決的痛點。所以研究面向智慧城市的公路限高系統(tǒng)的交互設(shè)計，對于改善現(xiàn)有公路交通設(shè)施的安全問題具有積極意義。

1 相關(guān)理論概述

1.1智慧城市

智慧城市是以物聯(lián)網(wǎng)為核心的新一代信息技術(shù)對城市自然、經(jīng)濟、社會系統(tǒng)進行全面的智能化改造，實現(xiàn)合理分配社會資源、可持續(xù)驅(qū)動組織和社會力量參與、高效產(chǎn)出社會效益和均衡滿足人民需求的系統(tǒng)化城市服務(wù)目標(biāo)。面向智慧城市的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)是以物質(zhì)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，以用戶價值為核心、用戶需求為主導(dǎo)、用戶體驗為重點的系統(tǒng)設(shè)計，為創(chuàng)新城市管理提供了物質(zhì)產(chǎn)品和非物質(zhì)服務(wù)為一體的綜合解決方案。

1.2 公路限高系統(tǒng)的交互設(shè)計

公路限高系統(tǒng)是一個復(fù)雜的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)，具有智能感知的自適應(yīng)特性、移動互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)特性、利益相關(guān)者關(guān)系的契合特性和基于用戶行為邏輯的自然交互特性等。為了保障公路限高系統(tǒng)的合理設(shè)計和高效運營，交互設(shè)計成為構(gòu)建公路限高系統(tǒng)的深層邏輯的關(guān)鍵內(nèi)容，其通過重新確定參與者、定位行為動機、規(guī)劃行為過程、謀求新的手段、營造新的場景和環(huán)境等方法，以公共服務(wù)創(chuàng)新構(gòu)建利益相關(guān)者之間人際交互關(guān)系的契合，以較低的社會成本高效地實現(xiàn)系統(tǒng)決策，以合理的用戶行為邏輯規(guī)劃交互場景中的服務(wù)過程，采用先進技術(shù)支持的自然交互方式，營造良好的城市體驗。

2 公路限高系統(tǒng)交互設(shè)計現(xiàn)狀分析

2.1 研究現(xiàn)狀分析

諸多工程領(lǐng)域的學(xué)者對公路限高系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)和實踐開展了相關(guān)研究，其內(nèi)容也涉及到公路限高系統(tǒng)的交互設(shè)計。有些學(xué)者面向以人為本的交通危情管理模式，提出基于數(shù)字電子技術(shù)的系統(tǒng)交互創(chuàng)新，如趙廣秀的電子限高門架系統(tǒng)、蔡誠昊的城市智能限高控制與信息發(fā)布系統(tǒng)，設(shè)置了超高車輛的檢測、警告、抓拍、識別、違章記錄等功能，通過拓寬駕駛員的交互通道來預(yù)防事故的發(fā)生;有些學(xué)者提出基于機械結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)交互創(chuàng)新，如汪超提出在橫梁上設(shè)置可潰裝置，使碰撞時橫梁能斷開而形成門式結(jié)構(gòu);鐘翔從危險發(fā)生的過程出發(fā)，不僅設(shè)計了面向駕駛員安全的門式結(jié)構(gòu)，還針對維修人員易操作的需求，將限高部件和立柱的連接部件設(shè)置成易替換結(jié)構(gòu)，具有經(jīng)濟、安全和易用的優(yōu)點;徐戚從事前預(yù)防、事中保護和事后疏導(dǎo)的過程管理出發(fā)，通過結(jié)構(gòu)、材料、色彩和操作方式等要素，提出了一種升降式的橫桿構(gòu)件，橫桿末端采用橡膠輪防止升降時卡死，下部采用易斷裂的工程塑料，橫桿色彩具有警示效果，并采用可前、后端手動、遙控或遠程控制等操作方式，符合人機工程學(xué)要求。

2.2 現(xiàn)有問題分析

目前，公路限高系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)由工程技術(shù)團隊主導(dǎo)，尚未被設(shè)計師關(guān)注，處于設(shè)計空白的狀態(tài)。公路限高系統(tǒng)交互設(shè)計主要遵循物理邏輯――對“物”的自身屬性（功能、色彩、材料和結(jié)構(gòu)等）進行合理組織，盡管上述研究涉及到人機交互的內(nèi)容，但研究成果未成體系，存在諸多局限：

1） 系統(tǒng)交互設(shè)計契合度不高。現(xiàn)有產(chǎn)品缺乏對服務(wù)提供者和服務(wù)接收者的需求關(guān)系的分析。碰撞事故不僅威脅駕駛員的人身安全，也會增加交管人員的工作負(fù)荷，使服務(wù)的提供方和接收方均產(chǎn)生負(fù)面情緒。任何一方的負(fù)面情緒都會影響公共服務(wù)效益。

2）外觀設(shè)計不符合城市形象。現(xiàn)有產(chǎn)品主要采用門架結(jié)構(gòu)和警戒色的色彩，造型簡陋，使公路限高系統(tǒng)難于融入現(xiàn)代化的城市形象體系。

3）系統(tǒng)交互設(shè)計信息化程度低。現(xiàn)有產(chǎn)品缺乏對駕駛行為邏輯的分析，忽略了超高車輛的駕駛員在交互過程中容易出現(xiàn)僥幸心理或誤操作的情形，而剛性材料攔截方式安全性差、隱患大。

綜上，智慧城市背景下技術(shù)、駕駛行為和交管模式均發(fā)生重大變革，公路限高系統(tǒng)的開發(fā)亟需設(shè)計思維的介入，從利益相關(guān)者的關(guān)系質(zhì)量、行為邏輯出發(fā)，分析不同交互場景中的人—人交互、物—物交互和人—機交互等內(nèi)容，將交互設(shè)計作為規(guī)劃系統(tǒng)深層邏輯的策略來應(yīng)對城市發(fā)展新挑戰(zhàn)。

3 面向智慧城市的公路限高系統(tǒng)的交互設(shè)計策略

3.1基于契合關(guān)系的系統(tǒng)交互目標(biāo)

作為面向公共事務(wù)的服務(wù)設(shè)施，公路限高系統(tǒng)是服務(wù)提供者—服務(wù)接收者（即人—人）的服務(wù)交互界面。因此，公路限高系統(tǒng)交互設(shè)計應(yīng)以人—人的契合關(guān)系為目標(biāo)，分析從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到管理、維護、使用、回收等整個生命周期中服務(wù)提供者—服務(wù)接收者的服務(wù)交互關(guān)系，從公共利益出發(fā)劃分關(guān)系的優(yōu)先級，權(quán)衡關(guān)系質(zhì)量的影響因素，確定系統(tǒng)的目標(biāo)，創(chuàng)新公共服務(wù)模式。

3.2面向城市形象體系的系統(tǒng)外觀設(shè)計

隨著城市規(guī)劃和建設(shè)的日益完善，公路限高系統(tǒng)作為城市的公共交通設(shè)施和信息平臺，不僅具有物質(zhì)功能，也是展示城市形象的 “門戶”。因此，公路限高系統(tǒng)應(yīng)從人—城市交互的層面，考慮如何使公路限高系統(tǒng)的外觀設(shè)計能更加系統(tǒng)、和諧、有序地納入到城市形象體系建設(shè)中，使人們獲得更好的城市駕駛體驗。

3.3基于先進技術(shù)的系統(tǒng)交互方式

基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、無線通信、全球定位、智能終端設(shè)備、信息網(wǎng)絡(luò)平臺等先進技術(shù)手段的多通道模式，通過各種傳感器和控制器代替人的視覺信息通道，擴寬交互信息帶，精準(zhǔn)地感知車輛、道路和環(huán)境的信息;并根據(jù)人的認(rèn)知特征，通過聲音、視覺通道合理地反饋系統(tǒng)信息，是公路限高系統(tǒng)理想的自然交互形式。自然交互能高效而精準(zhǔn)地應(yīng)對各種突發(fā)險情，提升駕駛體驗和管理工作體驗，體現(xiàn)了以人為中心的交互思想。

3.4基于行為邏輯的系統(tǒng)交互過程

公路限高系統(tǒng)的交互設(shè)計應(yīng)以人為本地深入研究駕駛過程，劃分不同的交互場景，并分析場景中人—桿交互過程，結(jié)合人的認(rèn)知特征和行為邏輯，采用以智能限高設(shè)施和信息服務(wù)管理平臺相結(jié)合的系統(tǒng)框架，實現(xiàn)智能化危情管理和超高車輛導(dǎo)航服務(wù)，有效預(yù)防災(zāi)情和保障交通安全，符合智慧城市管理的目標(biāo)。

4 面向智慧城市的公路限高系統(tǒng)交互設(shè)計實踐

公路限高系統(tǒng)包括用戶、管理人員、智能限高桿、限高服務(wù)APP、環(huán)境和技術(shù)等交互要素，面向智慧城市的公路限高系統(tǒng)交互設(shè)計實踐包括四部分內(nèi)容：基于服務(wù)提供者—服務(wù)接收者的契合關(guān)系確定系統(tǒng)交互目標(biāo)、面向城市形象體系設(shè)計系統(tǒng)外觀、基于先進技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)交互方式和基于行為邏輯規(guī)劃系統(tǒng)交互過程。

4.1 基于契合關(guān)系確定的系統(tǒng)交互目標(biāo)

如表1所示，交通管理員和貨車司機是系統(tǒng)重要的服務(wù)提供者—服務(wù)接收者的關(guān)系。通過訪談、問卷、行為聚焦和情境分析等方法記錄了二者的心理特征和行為過程，歸納出二者的需求和痛點。公路限高系統(tǒng)作為服務(wù)提供者—服務(wù)接收者的人際交互的界面，其作用在于代替彼此的角色，匹配對方在交互過程中的需求點，解決對方的痛點，有助于建立二者的契合關(guān)系。

根據(jù)上述人際交互關(guān)系研究的結(jié)果，首先，確定出智能路線規(guī)劃與導(dǎo)航、車輛高度測量與判斷、易識別的警示提醒、安全碰撞裝置、違章記錄與處罰等系統(tǒng)目標(biāo)事件;其次，界定目標(biāo)事件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，分析各事件中司機駕駛行為和交通管理行為，構(gòu)建出公路限高系統(tǒng)的關(guān)系框架圖（如圖1），通過疏導(dǎo)式限高服務(wù)保障駕駛者的安全，減輕交管人員的工作負(fù)荷，提高執(zhí)法效率，提高雙方對于公共事務(wù)的滿意度和投入度。

4.2面向城市形象體驗的系統(tǒng)外觀設(shè)計

智能限高桿作為代表執(zhí)法部門的公共服務(wù)設(shè)施，其造型可參考工業(yè)設(shè)備的硬朗風(fēng)格，突出限高桿的裝備感，給用戶帶來穩(wěn)定可靠的心理感受;其色彩采用交通設(shè)施或標(biāo)志的標(biāo)準(zhǔn)用色，在符合國家關(guān)于交通工具法規(guī)的基礎(chǔ)上，可以提高公路限高桿在各種時間段和天氣條件下的易識別性。根據(jù)上述分析，經(jīng)過頭腦風(fēng)暴得到草圖方案，篩選出如圖2所示的最終外觀方案。界面設(shè)計采用簡約的風(fēng)格，視覺化設(shè)計方案如圖3所示。

4.3基于先進技術(shù)構(gòu)建的系統(tǒng)交互方式

智能限高桿是公路限高系統(tǒng)的關(guān)鍵交互要素。公路限高系統(tǒng)的自然交互設(shè)計體現(xiàn)在基于視覺、聽覺通道的預(yù)警交互上。如圖4所示，智能限高桿的自然交互是基于攝像頭、通信模塊、紅外線測高模塊、太陽能電板和交通信號燈等硬件元件，實現(xiàn)監(jiān)視、測高、判定、傳輸和取證等功能，其中通信模塊是系統(tǒng)的中樞，首先要調(diào)度太陽能面板向系統(tǒng)提供電源，紅外測高模塊采集車輛尺寸數(shù)據(jù)，攝像頭記錄車輛的通行信息和抓拍超高車輛的違章行為。通信中樞依據(jù)感知和識別到的環(huán)境信息和車輛尺寸進行智慧執(zhí)法決策，再傳輸給交通信號模塊，并指揮模塊通過易識別的視覺和聲音通道將通行信息反饋給司機，有效提高智能限高桿的辨識度和應(yīng)急事件管理的精準(zhǔn)度。公路限高系統(tǒng)的自然交互設(shè)計也體現(xiàn)在材料和結(jié)構(gòu)等硬件設(shè)計上，例如，采用片狀的橡膠緩沖材料和活動連接結(jié)構(gòu)來減少車輛與限高桿碰撞時的人員傷害，保護限高桿的主體結(jié)構(gòu)，減少經(jīng)濟損失。

4.4 基于行為邏輯規(guī)劃的系統(tǒng)交互過程

面向突發(fā)應(yīng)急事件管理和疏導(dǎo)服務(wù)兩個交互場景，智能限高系統(tǒng)的人—車—桿交互過程包括基于限高桿的近場交互和基于手機APP的遠程交互兩方面。

4.4.1基于智能限高桿的近場交互過程

當(dāng)車輛靠近時，智能限高桿實時感知車輛的高度信息，經(jīng)后臺程序判定后，通過多交互通道向駕駛?cè)藗鬟f通行信息，用戶參照信息對車輛執(zhí)行相應(yīng)操作;最后，自動啟動智能限高桿的功能模塊，獲取和記錄用戶駕駛信息，判定駕駛行為的合法性，將管理決策發(fā)送給后臺的交通管理人員審核。限高任務(wù)的故事板如圖5所示。

4.4.2 基于服務(wù)APP的遠程交互過程

用戶可通過服務(wù)APP查詢城市限高設(shè)施的位置，根據(jù)載貨車輛規(guī)格合理地規(guī)劃駕駛路線，完成實時導(dǎo)航服務(wù)，即基于APP實現(xiàn)人—車—桿的遠程交互。

APP的功能框架如圖6所示，用戶通過登錄頁面進入APP主頁后，完成個人信息管理和個性化路線導(dǎo)航任務(wù)。個人信息包括個人車輛尺寸和車輛違章等信息，個性化路線導(dǎo)航包括限高設(shè)施位置查詢、目的地選擇、路線規(guī)劃和導(dǎo)航服務(wù)。由于安全駕駛的需要，駕駛員在車輛行駛時采用以語音交互為主，以視覺交互為輔的方式。

5結(jié)語

公路限高系統(tǒng)的交互設(shè)計，有助于理清智慧城市背景下復(fù)雜系統(tǒng)的深層邏輯，如有效地匹配服務(wù)提供者—服務(wù)接收者的需求關(guān)系，自然地應(yīng)對公路限高管理的復(fù)雜場景，安全且精準(zhǔn)地實現(xiàn)交互目標(biāo)等。本研究提出的公路限高系統(tǒng)交互設(shè)計策略和實踐案例，能夠改進目前同類產(chǎn)品的設(shè)計理念，實現(xiàn)以公共設(shè)施為服務(wù)界面，構(gòu)建和諧的服務(wù)提供者—服務(wù)接收者關(guān)系以及實現(xiàn)高效的城市公共服務(wù)效益的設(shè)計目標(biāo)。