基于遺忘特性的城市道路指路標(biāo)志設(shè)置

(1.長安大學(xué)公路學(xué)院 陜西 西安 710064，2.北京市政路橋股份有限公司 北京 100037)

據(jù)調(diào)查研究顯示，在駕駛員引發(fā)的交通事故中，由于交通標(biāo)志設(shè)置不合理導(dǎo)致駕駛員操作不當(dāng)和疏忽大意占很大比例。合理設(shè)置道路交通標(biāo)志，尤其是指路標(biāo)志，可以讓司機(jī)和行人形成良好的條件反射，有效減少交通事故并提高道路通行效率。

一、短時記憶衰減模型構(gòu)建

(一)指路標(biāo)志視認(rèn)過程分析。駕駛員在行駛過程中，指路標(biāo)志的視認(rèn)時間，即視距一般分為5個階段：①發(fā)現(xiàn)，在視野內(nèi)覺察有交通標(biāo)志，但看不清標(biāo)志的形狀；②識別，只能夠識別交通標(biāo)志的外形輪廓，看不清具體的內(nèi)容；③認(rèn)讀，能夠看清標(biāo)志的形狀和上面的內(nèi)容；④理解，在認(rèn)讀的基礎(chǔ)上，理解標(biāo)志的含義并作出判斷；⑤行動，根據(jù)第4步的判斷采取行動，加速、減速、轉(zhuǎn)彎、停車等。這5個工程的全部工程中汽車所行駛的距離稱為視距。

(二)模型建立。本文在艾賓浩斯遺忘曲線基礎(chǔ)上研究駕駛?cè)嗽隈{駛行車過程中,對交通標(biāo)志視認(rèn)的記憶量在短時間內(nèi)的衰減情況。構(gòu)建駕駛?cè)藢χ嘎窐?biāo)志標(biāo)志視認(rèn)的短時記憶衰減模型。模型為S=a*t-b，其中S為駕駛?cè)藢χ嘎窐?biāo)志視認(rèn)的記憶量占標(biāo)志總信息量的百分比(%)，t為短時記憶時間(s)，t∈(0～60)。為確定參數(shù)a,b的值，設(shè)定針對性實(shí)驗(yàn)，探究駕駛?cè)顺鞘械缆分嘎窐?biāo)志信息短時記憶量隨時間的變化規(guī)律,驗(yàn)證艾賓浩斯遺忘曲線,進(jìn)而確定出參數(shù)a、b的值。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計及實(shí)施

(一)基本假設(shè)。設(shè)置指路標(biāo)志的目的是為了增強(qiáng)行車的安全性和時效性。在實(shí)際行車過程中，駕駛?cè)耸艿揭幌盗幸蛩氐挠绊?，對指路?biāo)志的短時記憶有不同程度的衰減。本研究采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法，分析駕駛?cè)硕唐谟洃浀乃p規(guī)律，實(shí)驗(yàn)中假設(shè)出行天氣良好、駕駛員情緒較好，暫不考慮交通流、駕駛?cè)俗⒁饬?、性格、文字、注意力、視覺及其他干擾因素等對短時記憶的影響。

(二)人員選擇。由于指路標(biāo)志對于不熟悉路況以及駕駛經(jīng)驗(yàn)不足的駕駛?cè)藖碚f意義更為重要，因此，選取的實(shí)驗(yàn)對象應(yīng)該是對所采用的指路標(biāo)志和道路環(huán)境不熟悉的低駕齡駕駛?cè)恕１緦?shí)驗(yàn)選取了67名被試駕駛?cè)?，其?組數(shù)據(jù)作廢，實(shí)驗(yàn)人員男34名，女26名，實(shí)驗(yàn)者均有一定的駕駛經(jīng)驗(yàn)，且駕齡均小于4年，年齡介于20～35歲之間的新手駕駛?cè)?，視?校正視力)均在0.8以上。

(三)信息量化方法。①行駛方向標(biāo)志。一般與地名、道路編號等組合使用，傳遞一條信息或多條信息。標(biāo)志中“道路編號+方向”、“道路名稱+方向”兩條信息。②交叉路口標(biāo)志。一般由“地名+方向”或“地名+方向+距離”構(gòu)成一條信息,此標(biāo)志一般傳遞多條信息。③地點(diǎn)、距離標(biāo)志。一般由“地名+距離”構(gòu)成一條信息,此標(biāo)志一般傳遞多條信息。

(四)實(shí)驗(yàn)方法。采用PPT制作成影像，通過電腦自動放映。實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)者視認(rèn)交通標(biāo)志的時間取3.5秒，即指路標(biāo)志的認(rèn)知時間。離屏幕的距離按照人機(jī)工程學(xué)的理論確定。

在駕駛員分別看完上述1組交通標(biāo)志5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、45s、55s后，對剛才看到的交通標(biāo)志進(jìn)行回憶，依次描述，記錄駕駛員記憶的準(zhǔn)確性。行車記錄儀記錄的視頻在駕駛狀況良好的情況下錄制的，錄制人員所乘車輛為小客車。

三、數(shù)據(jù)分析與模型標(biāo)定

(一)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。實(shí)驗(yàn)共采集了67名被試駕駛?cè)硕虝r記憶的數(shù)據(jù)，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中7組數(shù)據(jù)作廢，有效數(shù)據(jù)60組，其中男34名，女26名。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)所對應(yīng)的時刻(5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、45s、55s)分為9個階段，計算每個階段數(shù)據(jù)的平均值，并計算該階段均值占對應(yīng)指路標(biāo)志總信息量的百分比。

(二)駕駛?cè)硕虝r記憶衰減模型。經(jīng)分析并參考方差分析表與參數(shù)估計值,得到回歸方程:

S=1.8575×t-0.349

為了判斷模型是否可用,用檢驗(yàn)統(tǒng)計量R、P的值對模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)證該模型R2=0.8327，R=0.9125，P<0.05知模型具有顯著回歸性。

圖1 駕駛?cè)藢χ嘎窐?biāo)志視認(rèn)的短時記憶綜合模型

由此可以得出以下結(jié)論，駕駛?cè)酥嘎窐?biāo)志信息記憶量隨時間變化呈現(xiàn)出衰減規(guī)律，衰減呈現(xiàn)出先快后慢的規(guī)律，驗(yàn)證了艾賓浩斯遺忘曲線適合城市道路駕駛?cè)说亩虝r記憶。

(三)指路標(biāo)志設(shè)置間距的確定。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)建立駕駛員短期記憶衰減指數(shù)模型，確定城市道路指路標(biāo)志的合理間距，該結(jié)論可以直接應(yīng)用并指導(dǎo)城市道路的指路標(biāo)志的設(shè)置過程。

其中：S-指路標(biāo)志設(shè)置間距；v-城市道路設(shè)計車速；t-穩(wěn)定記憶量時間。

利用公式計算得到時間t為32.70s。即駕駛?cè)艘曊J(rèn)指路標(biāo)志后在32.70s時間內(nèi)，駕駛?cè)四軌蚋鶕?jù)之前接受的標(biāo)志信息而做出正確判斷。

通過觀察模型可以看出20s之前駕駛?cè)诵畔⑦z忘速率很快，保持信息量急劇下降，所以可以在此處設(shè)置標(biāo)志以加強(qiáng)駕駛?cè)说挠洃?。所以依?jù)20s～32.70s，計算得到指路標(biāo)志縱向設(shè)置的間距。

表 縱向設(shè)置間距表

四、結(jié)語

基于駕駛?cè)硕虝r記憶衰減模型的構(gòu)建，采用室內(nèi)模擬駕駛的實(shí)驗(yàn)方法，探究了駕駛?cè)藢Τ鞘械缆分嘎窐?biāo)志短時記憶的衰減規(guī)律。并依此給出了指路標(biāo)志路徑指引標(biāo)志設(shè)置的距離和路段指路標(biāo)志設(shè)置間距的建議值。本研究驗(yàn)證了駕駛?cè)硕虝r記憶的規(guī)律符合艾賓浩斯遺忘曲線，為城市道路指路標(biāo)志的設(shè)置和設(shè)計提供有力的理論支撐。

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[2]楊少偉.道路勘測設(shè)計[M].北京：人民交通出版社,2004.

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