我國公路指路標(biāo)志信息量研究

李薇 李笑笑 劉穎

隨著干線公路交通問題的不斷突顯,人們對交通外部環(huán)境給予了更多的關(guān)注與期望。干線公路具有車速快、大型車輛較多等特點。如何結(jié)合道路環(huán)境研究出滿足干線公路交通出行需求的交通標(biāo)志,從而合理有效的改善干線公路交通外部環(huán)境條件將是目前我國干線公路亟待解決的問題之一。國內(nèi)學(xué)者對標(biāo)志設(shè)置的內(nèi)容有效性、標(biāo)志前視距離、版面尺寸及標(biāo)志信息的捕捉等進行了研究[1-3],但缺乏基于眼動模擬的標(biāo)志信息量實驗研究。本文應(yīng)用ASL BHS6型眼動儀在河北省邢臺、廊坊境內(nèi)進行了實地實驗,通過對不同駕駛員標(biāo)志視認(rèn)過程眼動行為的測量來分析研究駕駛員視認(rèn)指路標(biāo)志的過程,并確定合理路名信息量及視認(rèn)反應(yīng)時間。

1 實驗儀器與實驗過程

1)實驗儀器簡介。實驗儀器為北京四維宇宙科技有限公司生產(chǎn)的ASL BHS6型眼動儀。主要功能為獲取駕駛員的眼球運動信息,包括視點停留時間、視點運動軌跡等。

2)實驗道路條件。本次實驗選取河北省邢臺和廊坊境內(nèi)的一級公路進行實車實驗。實驗當(dāng)天天氣情況:光線較弱、微風(fēng)、能見度較好、溫度適宜。

3)實驗車輛和儀器。實驗車輛:豐田陸地巡洋艦、豐田皮卡車。輔助設(shè)備:筆記本電腦、車載工作電源、對講機、數(shù)碼相機等。

4)實驗過程。車輛啟動,在行駛到起始點前將車速控制到實驗條件的水平,記錄員坐在副駕駛位置,駕駛員以設(shè)定車速勻速行駛尋找陌生道路,聽從記錄員的提示,看到第一個標(biāo)志牌上指定的信息后,繼續(xù)向前行駛看下一個標(biāo)志牌上指定信息,直至選取路段上最后一個標(biāo)志牌,實驗結(jié)束。

在整個實驗過程中駕駛員須聽從記錄員的指令。眼動儀和錄像會記錄駕駛員眼睛運動的過程和執(zhí)行操作過程。

2 實驗數(shù)據(jù)處理

2.1 實驗數(shù)據(jù)的離散性

實驗數(shù)據(jù)經(jīng)EyeNalAnalysis Software數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)導(dǎo)出并整理發(fā)現(xiàn):實驗數(shù)據(jù)表現(xiàn)出很強的離散性,不同實驗個體對相同信息量指路標(biāo)志的認(rèn)知時間差別很大。

2.2 非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)結(jié)果

實驗中含有目標(biāo)路名的標(biāo)志僅占總標(biāo)志數(shù)量的10%,因此,首先對無目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)結(jié)果進行統(tǒng)計分析,以歸納駕駛員標(biāo)志視認(rèn)的一般規(guī)律。

2.3 標(biāo)志視認(rèn)順序

分別選取不同受試者視認(rèn)過程中10個～15個非目標(biāo)路名標(biāo)志進行分析,并根據(jù)視認(rèn)過程中駕駛員視認(rèn)方位的先后順序,得出視認(rèn)順序權(quán)重及首先視認(rèn)方位比率。

從視認(rèn)順序權(quán)重可知,標(biāo)志方位視認(rèn)優(yōu)先順序為:上方路名、左方路名、右方路名和下方路名,其中上方路名首先視認(rèn)的概率遠(yuǎn)大于其余各方位,左方優(yōu)先視認(rèn)概率顯著大于右方。

2.4 各方位標(biāo)志視認(rèn)時間差異

穩(wěn)健估計理論是在粗差不可避免的情況下,一種使未知量估值盡可能減小粗差影響,以得出正常模式下的最佳估計值的計算方法[4]。本文應(yīng)用穩(wěn)健估計理論對實驗數(shù)據(jù)進行處理和分析,得出標(biāo)志各方位路名視認(rèn)時間,見表 1。

表1 非目標(biāo)路名視認(rèn)時間 s

由表1可知,非目標(biāo)指路標(biāo)志視認(rèn)時間與路名數(shù)成正相關(guān),指路標(biāo)志左方路名視認(rèn)時間明顯比上方、右方和下方短,下方視認(rèn)時間最長。其原因在于下方方位含有較多的圖形信息(方框、箭頭),信息量較大,復(fù)雜程度高,因此,導(dǎo)致視認(rèn)時間比單個路名信息的其余方位時間長。

2.5 目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)結(jié)果

剔除少量失效樣本,應(yīng)用穩(wěn)健估計理論對實驗數(shù)據(jù)進行處理和分析,得到含目標(biāo)路名的標(biāo)志視認(rèn)反應(yīng)時間,見表2。

綜合表2可知,在路名數(shù)為2～7時,視點搜索時間(相關(guān)系數(shù)r=0.948 3)、視認(rèn)時間(r=0.970 7)、視認(rèn)反應(yīng)時間(r=0.993 7),均與路名數(shù)存在顯著的概率(p＜0.001)的線性正相關(guān);停留時間(r=0.093 0)、動作時間(r=0.041 0)均與路名數(shù)無顯著線性關(guān)系(p＞0.100);隨著文字?jǐn)?shù)目的增加,標(biāo)志的視認(rèn)難度加大,但是視點停留時間與動作時間相差不大。

3 對比分析

將表1,表2綜合,對目標(biāo)路名與非目標(biāo)路名指路標(biāo)志視認(rèn)時間進行對比,結(jié)果見圖1。由表1,表2及圖1可得如下結(jié)論。

3.1 視認(rèn)時間與路名信息量線性正相關(guān)

指路標(biāo)志路名數(shù)為2～7時,對于目標(biāo)路名與非目標(biāo)路名標(biāo)志,視認(rèn)時間均與路名數(shù)成顯著(p＜0.001)線性正相關(guān)。

3.2 目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時間明顯小于非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時間

目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時間明顯小于非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時間,其差值在0.40 s～0.74 s(平均為 0.56 s)之間。其原因是視認(rèn)過程中,對于目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn),當(dāng)受試者初始視點正好停留在目標(biāo)路名上,或者目標(biāo)路名處于視認(rèn)優(yōu)先性較高的方位時(上方或者左方),將導(dǎo)致受試者不再對余下方位路名信息進行深度加工;對于非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn),則需要對所有路名進行深度加工后才能確定不含有目標(biāo)路名。

3.3 合理路名數(shù)為5

對于目標(biāo)路名及非目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn),路名數(shù)為5時,其視認(rèn)時間只比路名數(shù)為4時略大(差值為0.12 s或 0.17 s);而路名數(shù)為6與路名數(shù)為5的差值顯著增大(0.39 s或0.46 s),因此,路名數(shù)為5時最為合理,此時受試者適度緊張,處于最佳工作狀態(tài)。

當(dāng)路名較多(大于5時),受試者由于信息加工強度加大,導(dǎo)致緊張程度增加,超過駕駛員視認(rèn)能力,視認(rèn)反應(yīng)時間會迅速增加。

對于一級公路,車輛高速行駛時,由于動視力下降,必然導(dǎo)致駕駛員視認(rèn)反應(yīng)時間增加,因此,采用路名數(shù)不大于5時,將使視認(rèn)時間95%分位值及視認(rèn)反應(yīng)時間95%分位值下降0.3 s以上,能極大地降低視認(rèn)難度。

4 結(jié)語

隨后又進行了室內(nèi)實驗,對室外實驗數(shù)據(jù)進行補充,通過對指路標(biāo)志的視認(rèn)實驗研究,本文得出如下結(jié)論:目標(biāo)路名標(biāo)志視認(rèn)時間明顯小于非目標(biāo)路名標(biāo)志;對于目標(biāo)路名指路標(biāo)志及非目標(biāo)路名指路標(biāo)志,駕駛員視認(rèn)反應(yīng)時間與指路標(biāo)志路名數(shù)成顯著線性正相關(guān);合理指路標(biāo)志路名數(shù)不應(yīng)超過5個。將ASL BHS6型眼動儀應(yīng)用到了交通安全的研究領(lǐng)域中來,針對實際項目中發(fā)現(xiàn)的問題,進行了文字型指路標(biāo)志的信息量與認(rèn)知性的關(guān)系研究,研究成果對指路標(biāo)志版面信息量設(shè)計具有很好的參考價值。

[1] 雋志才,曹 鵬,吳文靜.基于認(rèn)知心理學(xué)的駕駛員交通標(biāo)志視認(rèn)性理論分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2005,15(8):8-11.

[2] 鄭安民,牛倬民.高速公路靜態(tài)交通標(biāo)志設(shè)置科學(xué)性分析[J].交通運輸工程學(xué)報,2002,2(4):49-53.

[4] 潘曉東,林 雨,郭雪斌,等.逆光條件下交通標(biāo)志的可視距離研究[J].公路交通科技,2006,23(5):118-120.