基于認(rèn)知活動(dòng)的駕駛員路徑選擇行為影響因素分析

呂丹丹，王曉原，馬立云，陳紹志

（山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院智能交通研究所，山東淄博255091）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市汽車保有量不斷遞增，城市道路負(fù)荷日益加重，交通擁擠、道路阻塞、交通事故、以及由此引起的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失、空氣污染等已成為不利于社會(huì)發(fā)展的消極因素，嚴(yán)重制約著城市的可持續(xù)發(fā)展．解決這些問(wèn)題具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)意義，城市交通環(huán)境的改善已迫在眉睫．

城市道路交通系統(tǒng)是由人－車－路－環(huán)境組成的復(fù)雜的大系統(tǒng)，而這四者之中，人處于主導(dǎo)地位，其行為直接影響到交通系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行和各種措施實(shí)施的效果，因此，駕駛員路徑選擇行為的研究始終是城市道路交通系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容［1－2]．目前國(guó)外學(xué)者在對(duì)駕駛員路徑選擇影響因素方面做了很多研究，例如：Choi Woo－Kyung、Kim Seong－Joo基于個(gè)人喜好對(duì)影響駕駛員路徑選擇的因素進(jìn)行了分析［3]；Eran Ben－Elia、Ido Erev研究了信息和經(jīng)驗(yàn)對(duì)駕駛員路徑選擇行為的聯(lián)合影響［4]；Bonsall Peter則考慮了路徑指導(dǎo)建議對(duì)路徑選擇行為的影響［5]．國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于交通信息、駕駛員特性（性格、年齡、個(gè)人偏好等）、交通政策等因素對(duì)駕駛員路徑選擇的影響進(jìn)行了深入研究．例如：林震、楊浩等人在研究出行者的出行心理和出行行為的基礎(chǔ)上，分析了交通信息對(duì)出行選擇的影響，并提出在交通信息誘導(dǎo)出行者出行時(shí)，存在信息過(guò)剩、過(guò)激反應(yīng)和集聚反應(yīng)等問(wèn)題［6]；張存保、楊曉光等人研究了系統(tǒng)中信息質(zhì)量、信息服務(wù)對(duì)象、信息發(fā)布方式和信息發(fā)布位置等問(wèn)題［7]；王宏仕針對(duì)于基于駕駛員偏好的最優(yōu)路徑選擇方法進(jìn)行了研究［8]．本文基于認(rèn)知活動(dòng)對(duì)駕駛員的路徑選擇行為的影響因素進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)于認(rèn)知過(guò)程的影響因素進(jìn)行分析．

1 駕駛員路徑選擇行為的認(rèn)知活動(dòng)鏈

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為［9]：（1）人不是機(jī)械地接受外界刺激而做出反應(yīng)的被動(dòng)實(shí)體，而是有選擇地獲取和加工環(huán)境刺激的主動(dòng)實(shí)體，通過(guò)反饋學(xué)習(xí)重新組織自我認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上積累新知識(shí)；（2）人對(duì)外界刺激的反應(yīng)不是直接的和一一對(duì)應(yīng)的，而是有一定的延時(shí)性和不確定性．因?yàn)轳{駛員需要經(jīng)過(guò)一段反應(yīng)時(shí)間后才能對(duì)外界刺激做出反應(yīng)，所以反應(yīng)具有延時(shí)性．針對(duì)同一刺激，駕駛員所處的駕駛環(huán)境不同或自身狀況不同所采取的反應(yīng)也不同，因此駕駛員的反應(yīng)具有不確定性［10]；（3）運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技術(shù)分析行為認(rèn)知結(jié)構(gòu)，通過(guò)相應(yīng)的教育和知識(shí)來(lái)組織、維持和改造人在認(rèn)知過(guò)程中的行為，以便進(jìn)一步了解、預(yù)見(jiàn)和指揮人的行為決策．例如，通過(guò)交通法規(guī)、交通案例、交通道德等多方面知識(shí)的學(xué)習(xí)，駕駛員可以改變自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，樹立嚴(yán)格遵守交通法規(guī)的觀念，養(yǎng)成自覺(jué)遵守交通法規(guī)的良好習(xí)慣，從而避免交通事故的發(fā)生．根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的有關(guān)知識(shí)［11]，駕駛員的認(rèn)知過(guò)程可理解為信息的獲得、貯存、加工和使用的過(guò)程．駕駛行為認(rèn)知結(jié)構(gòu)（即信息加工系統(tǒng)）由感受器、效應(yīng)器、加工器和記憶組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示．

圖1 駕駛行為認(rèn)知結(jié)構(gòu)

在復(fù)雜的道路交通系統(tǒng)中，駕駛員作為一個(gè)主導(dǎo)者，具有高度完善的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的反饋能力和信息加工能力．在多源信息刺激下，駕駛員通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感受器，感受外界的刺激，并用感覺(jué)的水平登記下來(lái)，即感覺(jué)記憶，這是駕駛員信息處理過(guò)程的感知階段．感覺(jué)記憶儲(chǔ)存時(shí)間短，很快就會(huì)消失，部分在注意的幫助下，進(jìn)入短時(shí)記憶．由于注意資源有限，駕駛員不可能接受所有的外界刺激，也不可能對(duì)所有的信息都進(jìn)行處理，并做出反應(yīng)，所以駕駛員感興趣或者與任務(wù)有關(guān)的感覺(jué)記憶才在注意的自動(dòng)加工和控制加工的幫助下進(jìn)入短時(shí)記憶．自動(dòng)加工總是出現(xiàn)在比較容易的任務(wù)中，或?qū)κ煜ご碳みM(jìn)行加工的過(guò)程．控制加工出現(xiàn)在比較困難的任務(wù)中，或?qū)Σ皇煜ご碳みM(jìn)行加工的過(guò)程中．反映在駕駛員的路徑選擇的影響因素上，就是面對(duì)相同的外界刺激時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員相對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不豐富的駕駛員，在感受刺激、獲取信息的過(guò)程中，自動(dòng)加工較多，而控制加工較少．從而節(jié)約了更多的注意力資源．

信息進(jìn)入短時(shí)記憶后，駕駛員的信息處理過(guò)程也進(jìn)入判斷決策階段．根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的模式匹配理論，這時(shí)作為認(rèn)知個(gè)體的駕駛員就會(huì)將短時(shí)記憶中的信息（如實(shí)時(shí)的交通信息、道路特性等）與長(zhǎng)時(shí)記憶中已經(jīng)形成的模板相比較，找到與之最匹配的，然后按照該模板判斷決策；如果沒(méi)有找到合適的模板，該模式就是一個(gè)新的模式，通過(guò)學(xué)習(xí)，建立新的模板．在駕駛員路徑選擇的認(rèn)知活動(dòng)鏈中，在不能滿足駕駛員出行路徑選擇期望時(shí)，駕駛員就會(huì)將實(shí)時(shí)交通信息、道路特性等信息，與長(zhǎng)時(shí)記憶中的相類似的經(jīng)歷等相比較，從而做出判斷決策，最終決定是否改變行駛路徑．

判斷決策階段之后，駕駛員的信息加工過(guò)程進(jìn)入操作階段，通過(guò)效應(yīng)器，操控車輛，最后實(shí)現(xiàn)車輛行駛狀態(tài)的改變和路徑的改變．

2 駕駛員路徑選擇行為的影響因素分析

在實(shí)際的道路交通系統(tǒng)中，駕駛員的路徑選擇行為是一個(gè)多源信息刺激下的認(rèn)知活動(dòng)鏈，如圖2所示．駕駛員特性在認(rèn)知活動(dòng)鏈中起到了很大的作用，駕駛員的個(gè)人特性不同，同樣的刺激反應(yīng)不相同；同一個(gè)駕駛員在面對(duì)不同的刺激時(shí)，反應(yīng)也不相同．研究表明，人們并不是以一種方式來(lái)進(jìn)行認(rèn)知操作的，一些差異的不同潛在來(lái)源來(lái)自人們?cè)谏钪袘?yīng)對(duì)認(rèn)知任務(wù)的表現(xiàn)上［12]．參照文獻(xiàn)［12] 和駕駛員路徑選擇行為的認(rèn)知活動(dòng)鏈，本文將影響因素分為認(rèn)知因素和非認(rèn)知因素（如圖3所示）．認(rèn)知因素是指對(duì)駕駛員路徑選擇行為產(chǎn)生影響的認(rèn)知活動(dòng)方面因素，包括認(rèn)知能力、性別、年齡、專長(zhǎng)、認(rèn)知風(fēng)格、學(xué)習(xí)風(fēng)格、思維風(fēng)格和情景等；非認(rèn)知因素是指通過(guò)認(rèn)知因素間接對(duì)駕駛員的路徑選擇行為產(chǎn)生影響的因素，包括需要和動(dòng)機(jī)、價(jià)值與態(tài)度、情緒、交通管制、車輛特性、道路情況和天氣等．

圖2 駕駛員路徑選擇行為的認(rèn)知活動(dòng)鏈

2．1 認(rèn)知因素

2．1．1 認(rèn)知能力

個(gè)體在認(rèn)知能力，尤其是在認(rèn)知速度、儲(chǔ)存能力和注意廣度等方面存在著個(gè)體差異．在認(rèn)知速度上，存在反思型和沖動(dòng)型之分；這些差異會(huì)導(dǎo)致我們?cè)谔幚砗筒僮髡J(rèn)知任務(wù)時(shí)方式方法的不同［13]．

作為認(rèn)知個(gè)體的駕駛員，在交通系統(tǒng)這個(gè)復(fù)雜的大環(huán)境中，會(huì)接受到各種各樣多源信息的刺激，如道路狀況、實(shí)時(shí)交通信息、廣播和可變信息標(biāo)志等．信息從駕駛員的接受、處理再到反應(yīng)輸出，都與駕駛員的認(rèn)知能力有關(guān)．認(rèn)知能力強(qiáng)的駕駛員，注意廣度大，會(huì)同時(shí)接受較多的信息，進(jìn)入感覺(jué)記憶，在較快的認(rèn)知速度下，將信息傳入短時(shí)記憶，同時(shí)再?gòu)拈L(zhǎng)時(shí)記憶中提取相關(guān)信息，如該道路的以往經(jīng)驗(yàn)信息以及其他備選路徑以往的經(jīng)驗(yàn)信息和預(yù)測(cè)等，認(rèn)知能力強(qiáng)的駕駛員的儲(chǔ)存能力強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)記憶中相關(guān)的信息也就更多．提取的信息和感知的信息在工作記憶中被處理，駕駛員由此進(jìn)行判斷、決策，從而決定是否改變路徑．

2．1．2 性別

關(guān)于認(rèn)知的性別差異研究十分活躍，現(xiàn)在比較普通的觀點(diǎn)是，除了一些特定任務(wù)，就能力而言，男性女性的表現(xiàn)類型的相似之遠(yuǎn)大于差異，認(rèn)知上的性別差異非常?。?/p>

2．1．3 年齡

認(rèn)知過(guò)程中與年齡相關(guān)的變化并未在青春期后就完全消失；不同年齡的成人在認(rèn)知表現(xiàn)上呈現(xiàn)了系統(tǒng)的差異．皮亞杰描述了認(rèn)知能力發(fā)展的四個(gè)主要時(shí)期：感知運(yùn)動(dòng)階段、前運(yùn)算階段、具體運(yùn)算階段、形式運(yùn)算階段．此外年齡大的成年人在有關(guān)注意分配和工作記憶的任務(wù)中表現(xiàn)稍微不如年輕人，這可能是由于信息加工速度下降引起的［12]．因此年齡大的駕駛員接受外界刺激比年輕駕駛員較少，信息的加工速度較慢，做出判斷決策的時(shí)間較長(zhǎng)，較謹(jǐn)慎，可能會(huì)喪失及時(shí)改變路徑的機(jī)會(huì)，更加傾向于保持原來(lái)的路徑．

2．1．4 專長(zhǎng)

人的專長(zhǎng)能夠影響其處理專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)知任務(wù)的方式．專家能獲得更多的特征信息并能用和新手不同的方式建構(gòu)信息．專家能用他們的專業(yè)知識(shí)來(lái)組織信息，從而更有效地運(yùn)用記憶內(nèi)容．專家／新手區(qū)別的發(fā)現(xiàn)表明了這樣一個(gè)論點(diǎn)：個(gè)體在特殊領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識(shí)水平將影響到個(gè)體在該領(lǐng)域內(nèi)的認(rèn)知加工，諸如對(duì)信息的知覺(jué)、再認(rèn)、編碼、分類和歸納以及問(wèn)題的解決、推理和決策制定等許多領(lǐng)域的認(rèn)知過(guò)程都會(huì)受其影響［12]．專長(zhǎng)在駕駛員的特性上反映在駕駛員的經(jīng)驗(yàn)，專長(zhǎng)的差異也可以理解為駕駛員經(jīng)驗(yàn)的差異．經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員在模式識(shí)別的過(guò)程中，對(duì)于信息的自動(dòng)加工比經(jīng)驗(yàn)少的駕駛員較多，而控制加工較少，這樣會(huì)更多的節(jié)約有限的注意力資源，從而可以對(duì)信息刺激做出更好的判斷、決策，更快的解決路徑的選擇問(wèn)題．

2．1．5 認(rèn)知風(fēng)格

在認(rèn)知風(fēng)格（cognitive style）上，即加工認(rèn)知任務(wù)時(shí)的習(xí)慣或偏好的方法上，不同的認(rèn)知個(gè)體存在著差異．人們?cè)谔幚聿煌娜蝿?wù)時(shí)會(huì)采用不同的認(rèn)知方式或認(rèn)知風(fēng)格．有很多分類理論，如：場(chǎng)依存／場(chǎng)獨(dú)立性（field dependence／field independence，簡(jiǎn)稱FD／FI）和反思／沖動(dòng)型風(fēng)格（reflectivity／impulsivity）等．場(chǎng)依存風(fēng)格是依存于外部環(huán)境的，傾向于把外在的參照系作為認(rèn)知的依據(jù)，他們?nèi)菀资艿礁郊哟碳さ母蓴_；而場(chǎng)獨(dú)立性是獨(dú)立于外部環(huán)境的，傾向于更多地利用內(nèi)在參考，不容易受到外來(lái)事物的干擾，能夠獨(dú)立地對(duì)事物作出判斷［12]．在駕駛員對(duì)路徑選擇時(shí)，場(chǎng)依存認(rèn)知風(fēng)格的駕駛員可能更加注意外界的刺激，對(duì)信息投入較多的注意力資源進(jìn)行處理，從而更容易接受誘導(dǎo)；相反場(chǎng)獨(dú)立性認(rèn)知風(fēng)格的駕駛員可能接受外界刺激較場(chǎng)依存風(fēng)格駕駛員較少，更多的是依據(jù)以往的長(zhǎng)時(shí)記憶中的相關(guān)模式進(jìn)行判斷，決策．

2．1．6 學(xué)習(xí)風(fēng)格

學(xué)習(xí)風(fēng)格（learning style）與認(rèn)知風(fēng)格密切相關(guān)．它有兩重含義，第一種含義是個(gè)體在學(xué)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的相對(duì)穩(wěn)定的行為方式；第二種含義和認(rèn)知風(fēng)格相同．學(xué)習(xí)風(fēng)格可以分為全面型、深層整體型、深層序列型、表面型［12]．不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格的駕駛員對(duì)信息的處理不同，從而對(duì)路徑選擇問(wèn)題做出的判斷決策不同．

2．1．7 思維風(fēng)格

斯騰伯格（Sterberg，1997）提出了關(guān)于思維風(fēng)格的概念和理論，為我們系統(tǒng)地研究思維與人格的關(guān)系提供了重要的基礎(chǔ)．他認(rèn)為，思維風(fēng)格是指人們所偏好的進(jìn)行思考的方式．思維風(fēng)格不是一種能力，而是一種傾向性．能力相同的人可以具有完全不同的思維風(fēng)格［12]．在駕駛員的路徑選擇的決策中，思維風(fēng)格不同對(duì)路徑選擇的影響，表現(xiàn)在駕駛員偏好不同對(duì)路徑選擇的影響，其路徑選擇的結(jié)果亦不同．

2．1．8 情境

在模式識(shí)別中，環(huán)繞在刺激模式周圍的各種刺激物—情境（context），它具有重要的作用．情境可能與當(dāng)前要識(shí)別的模式有關(guān)系，也可能沒(méi)有關(guān)系．在模式識(shí)別中，情境既可能起促進(jìn)作用，也可能起抑制作用．當(dāng)情境與刺激模式關(guān)系一致時(shí)，情境能促進(jìn)對(duì)模式的識(shí)別，可以較少地依賴由刺激模式直接提供的信息；相反當(dāng)兩者關(guān)系不一樣時(shí)，情境也可能干擾模式的識(shí)別，使人對(duì)模式識(shí)別發(fā)生錯(cuò)誤，這時(shí)由于情境的干擾，人必須從刺激模式中獲得較多的知識(shí)，才能排除干擾形成正確的知覺(jué)［14]．

在駕駛員的路徑選擇的過(guò)程中，駕駛員首先要接受外界刺激模式的各種信息的刺激，進(jìn)行模式識(shí)別，然后再將信息進(jìn)行加工，并與長(zhǎng)時(shí)記憶中的相關(guān)模式進(jìn)行匹配，在工作記憶中進(jìn)行判斷決策，決定是否改變現(xiàn)有路徑．由此可見(jiàn)，外界刺激的模式識(shí)別在駕駛員路徑選擇過(guò)程中起到了非常重要的作用．駕駛員所處的交通系統(tǒng)，是一個(gè)由人－車－路－環(huán)境組成的復(fù)雜的大系統(tǒng)，駕駛員面臨的是一個(gè)各種各樣的多源信息刺激的復(fù)雜環(huán)境．駕駛員在出行過(guò)程中，當(dāng)對(duì)道路滿意度不高時(shí)，就會(huì)考慮路徑變換的問(wèn)題，這時(shí)不僅要受到多源信息刺激的影響，還會(huì)受到情境的影響．當(dāng)周圍情境利于駕駛員獲得信息，則對(duì)其起促進(jìn)作用，幫助駕駛員從外界環(huán)境中獲得有利的信息，做出正確的路徑選擇決策；當(dāng)周圍情境不利于駕駛員獲得信息，則對(duì)其阻礙作用，不利于駕駛員做出正確的路徑選擇決策．

圖3 駕駛員路徑選擇行為影響因素分析

2．2 非認(rèn)知因素

駕駛員的路徑選擇行為除了受各種認(rèn)知因素的直接影響外，還受到一些非認(rèn)知因素的影響．

需要和動(dòng)機(jī)方面。駕駛員的出行目的在路徑選擇問(wèn)題中起到了非常重要的作用，是駕駛員影響路徑選擇的首要條件，它決定了駕駛員出行時(shí)初始的路徑選擇．駕駛員的出行目的按重要程度可分為重要、一般．例如上班、趕飛機(jī)等是屬于重要類的出行目的，如果不能達(dá)到駕駛員的滿意程度，就會(huì)造成較大的損失；而購(gòu)物、赴宴等就屬于一般類的出行目的，如果駕駛員不能在滿意的程度內(nèi)完成出行，不會(huì)造成大的損失．

價(jià)值與態(tài)度方面。駕駛員是一個(gè)高度自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的認(rèn)知個(gè)體，具有各自的價(jià)值觀、審美觀、道德觀，這些是受駕駛員的受教育水平影響的．駕駛員的價(jià)值與態(tài)度對(duì)駕駛員路徑選擇會(huì)產(chǎn)生了一定的影響．

情緒方面。駕駛員在出行過(guò)程中，會(huì)由于外界環(huán)境的狀況的影響產(chǎn)生情緒的波動(dòng)，這也會(huì)直接影響到駕駛員的認(rèn)知活動(dòng)，從而間接的影響其對(duì)路徑選擇問(wèn)題的決策．

交通管制方面。駕駛員出行過(guò)程中，交通管制會(huì)對(duì)路徑選擇產(chǎn)生很大的影響．交通管制具有強(qiáng)制性，在一定情況下，駕駛員必須按照其改變行駛路徑，如行駛過(guò)程中遇到禁止左轉(zhuǎn)等．

車輛特性方面。車輛自身的特性，如車型、車輛性能等都影響著駕駛員出行的路徑選擇．

除此之外，實(shí)時(shí)的交通信息、道路情況、天氣狀況等，也都會(huì)通過(guò)駕駛員的認(rèn)知活動(dòng)間接的影響駕駛員的路徑選擇行為。非認(rèn)知因素都是通過(guò)認(rèn)知因素間接對(duì)駕駛員的路徑選擇產(chǎn)生影響的．

3 結(jié)束語(yǔ)

道路交通系統(tǒng)是一個(gè)融合人、車、路、環(huán)境四要素的復(fù)雜系統(tǒng)，這幾個(gè)要素間的不協(xié)調(diào)或沖突是導(dǎo)致交通事故或者行車延誤的根本原因．車輛是由人駕駛的，道路是由人來(lái)使用的．在復(fù)雜的道路交通系統(tǒng)中，車輛和道路是客觀的，無(wú)意識(shí)的，而人是主動(dòng)的，有意識(shí)的．駕駛員作為一個(gè)主導(dǎo)者，具有高度完善的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的反饋能力和信息加工能力．在路徑選擇的認(rèn)知活動(dòng)鏈中，駕駛員作為認(rèn)知個(gè)體，感受外界刺激，接受外界信息，并對(duì)信息進(jìn)行判斷、處理，最終做出決策．本文從認(rèn)知心理學(xué)的角度，基于認(rèn)知活動(dòng)，對(duì)駕駛員路徑選擇的影響因素進(jìn)行了分析，為深入研究駕駛員路徑選擇問(wèn)題的模型建立和仿真提供了理論基礎(chǔ)．

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