駕駛情景構(gòu)建中期望因素及其作用機(jī)制

趙丹婷，馬 駿，安蕾冰

（中國人民公安大學(xué)，北京 100032）

引言

駕駛情景即駕駛?cè)双@取信息的外部環(huán)境，主要包括道路的設(shè)計(jì)以及各種設(shè)施的分布與配合。在考慮人的因素進(jìn)行駕駛情景構(gòu)建后，駕駛?cè)四芊癜踩行У厥褂们榫耙爻蔀樵u價(jià)駕駛情景優(yōu)劣的新準(zhǔn)則。駕駛情景與期望的一致性是駕駛活動(dòng)良好進(jìn)行的關(guān)鍵。根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的圖式理論，人的知識(shí)是以圖式的形式儲(chǔ)存于長時(shí)記憶中［1］，當(dāng)人執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)時(shí)，圖式影響并指導(dǎo)他們?nèi)绾胃兄c儲(chǔ)存信息，以及如何通過激活圖式來向他們提供過去的經(jīng)驗(yàn)和特定的知識(shí)［2］。期望生成于外部信息對圖式的激活過程，并被用來尋找與匹配特定形式的新信息。與圖式一致的信息由于與期望相匹配，相比那些不一致的信息更容易被讀取。因此，駕駛情景的合理構(gòu)建尤為重要，良好的駕駛情景使駕駛?cè)丝梢砸揽窟^去的經(jīng)驗(yàn)來協(xié)助駕駛?cè)蝿?wù)，在駕駛活動(dòng)過程中只需要處理新的信息，大大減少了工作量，有效避免錯(cuò)誤與事故的發(fā)生。

1 駕駛期望理論初探

在駕駛情景構(gòu)建的相關(guān)理論研究方面，情境意識(shí)理論（SA）和自解釋道路理論（SER）與駕駛期望密切相關(guān)，以這兩個(gè)理論為例，探究駕駛情景構(gòu)建中期望因素的重要性與研究的必要趨勢。

1.1 情境意識(shí)理論

Endsley 提出了情境意識(shí)的“三級(jí)模型”，分別是對環(huán)境中元素的感知、對現(xiàn)狀的理解以及對未來狀態(tài)的預(yù)測［3］。它是一個(gè)反饋回路，駕駛?cè)送ㄟ^感官收集的道路環(huán)境信息反饋給情境意識(shí)，經(jīng)過整合的結(jié)果將用于駕駛?cè)说臎Q策、判斷與行為。

期望對于情境意識(shí)而言，類似于目標(biāo)一樣的存在［4］，駕駛?cè)藢τ谔囟ㄇ闆r的期望可以影響情境意識(shí)形成的方式。在Endsley“三級(jí)模型”中，期望以目標(biāo)預(yù)期的形式作用于情境意識(shí)反饋回路中的整合過程，影響未來狀態(tài)預(yù)測這一層級(jí)以及之后的駕駛?cè)藳Q策，進(jìn)而影響駕駛?cè)诵袨椤Ｒ虼耍榫骋庾R(shí)在駕駛活動(dòng)中的作用形式可以簡要概括為：駕駛?cè)司哂械鸟{駛期望使其可以根據(jù)行進(jìn)過程中的道路條件對前方道路環(huán)境進(jìn)行預(yù)測，并依此形成駕駛計(jì)劃，從而對駕駛活動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)［5］。

在駕駛情景構(gòu)建中，無論道路、設(shè)施還是車輛的設(shè)計(jì)都應(yīng)考慮其是否適應(yīng)駕駛?cè)说那榫骋庾R(shí)，符合其期望。以標(biāo)志設(shè)計(jì)與設(shè)置為例，不僅要考慮信息供給的內(nèi)容、數(shù)量、形式是否符合便于駕駛?cè)俗x取與理解，標(biāo)志設(shè)置位置也應(yīng)予以關(guān)注，避免因位置設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致駕駛?cè)撕雎曰蝈e(cuò)讀信息。除此之外，標(biāo)志設(shè)置的連續(xù)性與一致性也與駕駛?cè)似谕嚓P(guān)，在駕駛?cè)诵纬煞€(wěn)定的期望后不應(yīng)有差異性較大的形式出現(xiàn)標(biāo)志，如通常在右側(cè)的標(biāo)志突然出現(xiàn)在左側(cè)這類情形。

1.2 自解釋道路理念

自解釋道路理念起源于荷蘭，認(rèn)為道路應(yīng)該是可以自我解釋的，即通過自身設(shè)計(jì)就能夠引導(dǎo)駕駛?cè)说陌踩{駛行為［6］。在駕駛活動(dòng)中，駕駛?cè)说墓δ懿粦?yīng)僅僅局限于被動(dòng)地進(jìn)行信息接收與處理，相反，他們應(yīng)該積極參與信息互動(dòng)。根據(jù)圖式理論可以得知［1］，駕駛活動(dòng)的順利進(jìn)行一方面依賴于外部信息的輸入，另一方面依賴于駕駛?cè)说恼J(rèn)知圖式。自解釋道路的作用就在于通過激活駕駛?cè)说恼J(rèn)知圖式，從而引導(dǎo)其產(chǎn)生正確的駕駛行為。因此，它的實(shí)現(xiàn)要求道路環(huán)境一直以符合駕駛?cè)似谕男问匠霈F(xiàn)，需要考慮到駕駛?cè)嗽谶M(jìn)行道路活動(dòng)時(shí)應(yīng)予以關(guān)注的因素，使其能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，有時(shí)間與精力進(jìn)行處理。

2 駕駛期望的復(fù)雜性

駕駛期望與駕駛?cè)蝿?wù)、信息處理以及駕駛?cè)隋e(cuò)誤的產(chǎn)生等方面有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，通過對駕駛期望的復(fù)雜性進(jìn)行梳理，可以幫助我們更好地把握駕駛?cè)笋{駛期望的作用要點(diǎn)，為更好地進(jìn)行駕駛情景構(gòu)建提供理論支撐。

2.1 駕駛期望與駕駛?cè)蝿?wù)

ALEXANDER 等［7］提出了駕駛?cè)蝿?wù)三層次的概念模型，分別是運(yùn)行層、指引層、控制層。運(yùn)行層是指駕駛?cè)藢钠瘘c(diǎn)到目的地的行程中所涉及的活動(dòng)進(jìn)行計(jì)劃與執(zhí)行。指引層是指駕駛?cè)颂幚砼c環(huán)境以及其他道路使用者之間的相互作用，如超車、停車、讓行等交通行為。控制層是指駕駛?cè)伺c其所駕駛車輛之間的交互，體現(xiàn)在駕駛?cè)送ㄟ^方向盤、油門、制動(dòng)和變速桿等部件對車輛進(jìn)行操縱。

從駕駛?cè)蝿?wù)模型中可以看出，信息交流分布在駕駛過程的每個(gè)層級(jí)，根據(jù)層級(jí)的不同，進(jìn)行信息處理的頻率和難易程度也不同。從控制到指引再到運(yùn)行，復(fù)雜程度不斷增加，同時(shí)優(yōu)先順序則逐漸降低。

期望的作用分布在駕駛?cè)蝿?wù)的各個(gè)層級(jí)。在控制層級(jí)，期望主要體現(xiàn)在駕駛?cè)藢囕v操縱性能的熟悉程度。在指引層級(jí)，期望則與道路設(shè)計(jì)和交通運(yùn)行緊密相關(guān)，道路形態(tài)的合理性、道路設(shè)施（主要包括交通標(biāo)志標(biāo)線、交通信號(hào)以及安全設(shè)施）等能否有效發(fā)揮作用都會(huì)影響駕駛?cè)说鸟{駛行為。在運(yùn)行層級(jí)，期望體現(xiàn)在出行計(jì)劃的實(shí)行過程，涉及駕駛?cè)藢ζ鹗嘉恢玫亩ㄎ唬徊婵诨蛟训莱隹诘倪x擇，對起到引導(dǎo)作用的標(biāo)志標(biāo)線的使用情況等。

2.2 駕駛期望與信息處理

信息處理在駕駛?cè)说鸟{駛活動(dòng)中是持續(xù)進(jìn)行的。從駕駛?cè)蝿?wù)模型中可以歸納出每個(gè)層級(jí)都有信息需求，為了滿足這些需求，駕駛?cè)吮仨毑粩嗟馗兄h(huán)境，檢測信息，并安全有效地進(jìn)行使用。駕駛?cè)私邮芎吞幚硇畔⒌倪^程包含信息搜索、檢測、識(shí)別和使用過程。在搜索和檢測過程中，駕駛?cè)送ㄟ^感官掃描環(huán)境并在短時(shí)間內(nèi)對可用信息進(jìn)行采集，當(dāng)檢測到潛在需要的信息，駕駛?cè)藭?huì)連續(xù)或間歇性地對其進(jìn)行關(guān)注，直到信息被識(shí)別為止。被識(shí)別的信息由駕駛?cè)藖頉Q定是否需要，被需要的信息會(huì)以閱讀(如口頭或符號(hào)類型的信息)，或其他方式被機(jī)體感知，作用于反饋過程，指引決策與行為。未立即使用的相關(guān)信息會(huì)存儲(chǔ)在短期記憶中，而期望的構(gòu)建就來源于短期存儲(chǔ)的信息被強(qiáng)化或重復(fù)而轉(zhuǎn)化為長期記憶的過程。那些被立即使用的信息，會(huì)與長期存儲(chǔ)中的先驗(yàn)知識(shí)和期望進(jìn)行比較，以此進(jìn)行決策并采取相應(yīng)的行為措施。

研究證實(shí)，人可以從一個(gè)信息通道快速轉(zhuǎn)移到另一個(gè)信息通道，但不能同時(shí)接受來自多個(gè)通道的輸入［8］。也就是說，駕駛?cè)嗽谟邢薜臅r(shí)間內(nèi)能夠接受用于處理的信息量是有限的。因此，在進(jìn)行駕駛情景構(gòu)建時(shí)，要注意信息的合理供給，減少無用信息，防止出現(xiàn)駕駛?cè)素?fù)荷過載的現(xiàn)象。

2.3 駕駛?cè)隋e(cuò)誤的產(chǎn)生

除了酒后駕駛、疲勞駕駛等駕駛?cè)俗陨碓驅(qū)е碌鸟{駛錯(cuò)誤，一些由于外部信息供給不良的情況也會(huì)導(dǎo)致駕駛錯(cuò)誤的產(chǎn)生，如所提供的道路信息內(nèi)容不清或缺失；標(biāo)志或標(biāo)線布設(shè)位置不佳、被遮擋阻隔；由于設(shè)計(jì)問題（尺寸、對比度等）導(dǎo)致的信息不易識(shí)認(rèn)等。這些情形違反了駕駛?cè)说钠谕瑳]有以他們認(rèn)為的合理方式正確地提供信息，增加了駕駛?cè)说墓ぷ髫?fù)荷，使他們在原本應(yīng)該正常進(jìn)行的駕駛活動(dòng)中需要花費(fèi)額外的精力來對這些不符合期望的場景進(jìn)行認(rèn)識(shí)與反應(yīng)。STAHL 等［9］的研究顯示，有預(yù)期的事前行動(dòng)的時(shí)間收益為提高駕駛安全性提供了潛在的可能。也就是說，駕駛?cè)巳绻芗霸缯J(rèn)識(shí)到道路狀況的變化，會(huì)有更多的時(shí)間和空間來采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。反之，違反期望場景的出現(xiàn)引發(fā)的反應(yīng)行為可能導(dǎo)致不良后果的發(fā)生。

3 駕駛期望概念

駕駛期望概念的提出基于駕駛?cè)蝿?wù)以及駕駛?cè)私邮蘸褪褂玫缆废到y(tǒng)向其提供的各類信息，它允許駕駛?cè)藢︸{駛行為進(jìn)行過程中未來形勢的需求、潛在危險(xiǎn)的發(fā)展以及可能需要的行為做出期望。TANIDA 與POEPPEL［10］研究指出，駕駛是由預(yù)期的神經(jīng)程序控制的，期望是駕駛?cè)诵袨榈暮诵母拍睢TAHL［9］將駕駛期望定義為一種感知和解釋熟悉線索的高級(jí)認(rèn)知能力，可以預(yù)測未來的交通狀態(tài)。國內(nèi)學(xué)者通過結(jié)合駕駛情景狀態(tài)的改變，將期望進(jìn)行了新的定義：在完成一個(gè)特定駕駛操作任務(wù)時(shí)，駕駛?cè)嗽诋?dāng)前駕駛狀態(tài)下提前形成對下一時(shí)刻駕駛狀態(tài)的期待［11］。

在駕駛活動(dòng)的相關(guān)研究中，期望因素的重要性與日俱增。TANIDA 等［10］通過用認(rèn)知嵌入構(gòu)建期望的方式對比了駕駛?cè)嗽诓煌{駛情景中的駕駛感受，得出有預(yù)期的環(huán)境給予駕駛?cè)烁孢m的駕駛體驗(yàn)，提升了他們的駕駛能力。在STAHL 等［12］的研究中發(fā)現(xiàn),新手與有經(jīng)驗(yàn)的駕駛?cè)说膾咭暷Ｊ讲町愶@著，并提出期望能力可以通過駕駛?cè)嗽谑录l(fā)生前所做動(dòng)作的數(shù)量與掃視模式來體現(xiàn)。期望還被用于分心駕駛的研究，NADJA 等［13］針對駕駛次要任務(wù)中的期望過程開展研究，證實(shí)駕駛?cè)四軌蚋鶕?jù)當(dāng)前和期望中的駕駛情況，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整他們的次要任務(wù)表現(xiàn)、駕駛行為和視覺行為。

4 駕駛情景構(gòu)建的一致性考慮

良好的駕駛情景應(yīng)具有一致性，包括道路整體表象的一致性與駕駛情景要素的一致性，它幫助駕駛?cè)艘揽窟^去的經(jīng)驗(yàn)來協(xié)助駕駛?cè)蝿?wù)，可以對駕駛的未來狀態(tài)進(jìn)行合理預(yù)測，有效維護(hù)道路交通的效率與安全。

4.1 道路整體表象一致性

道路整體表象一致性涉及道路分類的理念。在不同的道路外觀下，道路特征和對應(yīng)的駕駛行為會(huì)被駕駛?cè)诉M(jìn)行主觀分類并形成期望。由于駕駛行為受駕駛期望影響，所以主觀的道路分類引導(dǎo)并控制著行為［12］。在對我國駕駛?cè)诉M(jìn)行主客觀道路分級(jí)的對比分析中發(fā)現(xiàn)，官方道路分級(jí)與駕駛?cè)酥饔^道路分級(jí)存在一定差異,說明我國道路的“自解釋性”不理想［13］。因此，提升對道路分類的關(guān)注度并針對不同類別的道路進(jìn)行易于識(shí)別、區(qū)分與理解的設(shè)計(jì)是十分有必要的，無論是從道路安全還是效率層面都有積極作用。（1）路面和標(biāo)線是形成駕駛?cè)似谕耐怀龅缆芬兀?3］,通過對道路路面和標(biāo)線以及整體色調(diào)的有效設(shè)計(jì)可以幫助駕駛?cè)烁玫貙Φ缆愤M(jìn)行分類，減少駕駛?cè)诉M(jìn)入不同道路駕駛狀態(tài)的適應(yīng)時(shí)間。（2）道路功能系統(tǒng)也應(yīng)保證穩(wěn)定與連續(xù)一致的體現(xiàn)，如在道路分向行駛指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，指示系統(tǒng)標(biāo)線的設(shè)計(jì)是否能清晰地向駕駛?cè)藗鬟f道路分向信息，分向行駛指示標(biāo)志是否能符合駕駛?cè)似谕螅蛊溆谐渥銜r(shí)間進(jìn)行變道任務(wù)，這些設(shè)計(jì)要點(diǎn)涉及指示系統(tǒng)作用效果的評價(jià)，也是駕駛情景構(gòu)建應(yīng)著重考慮的一項(xiàng)內(nèi)容。

4.2 駕駛情景要素的一致性

同質(zhì)性、可預(yù)測性從根本上來說是駕駛情景中單一要素保持一致性的需求。如道路線形、斷面以及標(biāo)志、標(biāo)線等設(shè)施，這些單一要素形成了駕駛情景的特征，參與駕駛?cè)似谕男纬蛇^程。因此，單一要素的一致性設(shè)計(jì)可以幫助駕駛?cè)烁玫貙ξ磥硎录M(jìn)行預(yù)測，避免經(jīng)常因?yàn)椴环像{駛期望信息的出現(xiàn)而導(dǎo)致注意力分散或反應(yīng)時(shí)間延長。駕駛情景要素的一致性可以從三個(gè)方面進(jìn)行考慮。（1）道路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)需合理。通過對道路基礎(chǔ)設(shè)施（路肩等）的設(shè)計(jì)可以向駕駛?cè)藗鬟_(dá)速度信息，使其在特定道路條件下自主調(diào)節(jié)速度以實(shí)現(xiàn)速度控制［14］。（2）道路線形組合需合理。例如，在一段長直線形后突然接一段小半徑曲線，則破壞了道路的一致性，也不符合駕駛?cè)似谕＃?）標(biāo)志標(biāo)線的合理設(shè)置。視覺搜索的效果依賴于環(huán)境所誘導(dǎo)的期望，駕駛?cè)藭?huì)依據(jù)搜索任務(wù)的要求而不是信息目標(biāo)的顯著程度進(jìn)行搜索，因此標(biāo)志標(biāo)線的設(shè)置在數(shù)量、位置方面應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)把控，相似的道路條件應(yīng)保持相同的駕駛情景，適應(yīng)駕駛?cè)说恼J(rèn)知圖式，從而更好地指引駕駛行為。

5 結(jié)語

為降低事故發(fā)生的潛在可能性，維護(hù)交通系統(tǒng)的效率與安全，應(yīng)根據(jù)駕駛?cè)说钠谕麃順?gòu)建駕駛情景。駕駛情景的構(gòu)建不應(yīng)只是單純要素的羅列，要真正理解并發(fā)掘“以人為本”的理念，讓駕駛?cè)伺c外部環(huán)境緊密結(jié)合，相輔相成，形成良好的共同發(fā)展體系，推動(dòng)道路交通良性動(dòng)態(tài)循環(huán)，這是交通管理的新思路。