城市主干路交通標(biāo)志密度閾值研究

趙淑婷

西南交通大學(xué)交通運輸與物流學(xué)院，四川成都 611730

交通標(biāo)志信息密度定義為：單位長度路段內(nèi)駕駛員搜集到的交通標(biāo)志信息數(shù)量[1]。而交通標(biāo)志密度閾值指的是單位長度道路路段內(nèi)駕駛員能處理的最大交通標(biāo)志信息數(shù)量。

目前很多城市路段的交通標(biāo)志布設(shè)間距過小，出現(xiàn)交通標(biāo)志信息密度過大的現(xiàn)象[2]。駕駛員還沒能來得及對上游信息進行處理，下游交通信息就接連出現(xiàn)，影響駕駛員對交通標(biāo)志的正常識認，對行車安全有著十分不利的影響[3]。因此，有必要對城市道路上交通標(biāo)志的密度閾值進行深入研究。

1 單義性和多義性交通標(biāo)志

1.1 單義性交通標(biāo)志

一塊交通標(biāo)志牌上只能傳遞一條信息，一般由通用的圖形、符號、顏色等來表示，這種交通標(biāo)志我們定義為單義性標(biāo)志[4]。一般單義性標(biāo)志包括：禁令標(biāo)志、警告標(biāo)志、指示標(biāo)志、旅游標(biāo)志、道路施工標(biāo)志和可變信息標(biāo)志。

1.2 多義性交通標(biāo)志

一塊交通標(biāo)志牌上能夠傳遞兩條及兩條以上的信息，我們把這種交通標(biāo)志定義為多義性交通標(biāo)志。常見的多義性交通標(biāo)志主要是交通指路標(biāo)志，按照其不同設(shè)置地點可以分為：一般道路指路標(biāo)志和高速公路指路標(biāo)志。

2 交通標(biāo)志信息量計算方式

要計算交通標(biāo)志密度閾值，首先需要計算路段上交通標(biāo)志的信息總量，而目前對信息量的計算方法只是簡單的累加，如式1所示[5]：

式中：Q——一定長度道路路段中各種交通標(biāo)志信息量總數(shù) （條）；

q1——單義性交通標(biāo)志牌數(shù)量 （個） ；

q2——多義性交通標(biāo)志牌數(shù)量 （個） ；

n——多義性交通標(biāo)志牌版面信息數(shù)量 （條） 。

存在問題：多義性指路標(biāo)志版面上的路名條數(shù)雖然多，但駕駛員對指路標(biāo)志的反應(yīng)時間與路名條數(shù)并不成正比例關(guān)系，因此，在單義性和多義性交通標(biāo)志混合的道路情況下，計算交通標(biāo)志密度閾值時不能簡單的把一塊指路標(biāo)志牌上的信息量等同于版面上的路名條數(shù)。需要通過實驗測定指路交通標(biāo)志和其他類型交通標(biāo)志之間信息量的換算系數(shù)，以便在計算交通標(biāo)志密度閾值時使用統(tǒng)一的單位量。

2.1 不同信息量類型分類

實際道路中，單義性交通標(biāo)志時常兩至三個并排出現(xiàn)，如圖1所示，在這種情況下，其信息量不能簡單疊加，因此我們還需要測定這兩種情況下交通標(biāo)志的換算系數(shù)，將不同布設(shè)方式的單義性交通標(biāo)志分為單獨的1個單義性交通標(biāo)志、并排放置的2個單義性交通標(biāo)志和并排放置的3個單義性交通標(biāo)志。

圖1 并排放置的單義性交通標(biāo)志牌

城市主干路還有一個常見的交通標(biāo)志即車道行駛方向標(biāo)志，通常由3～6個箭頭組成，如圖2所示，其信息量類型與其他交通標(biāo)志不同，故單獨分為一類。

圖2 車道行駛方向標(biāo)志

根據(jù)以上分析，可以將交通標(biāo)志分為以下幾類：

（1） 單獨的1個單義性交通標(biāo)志；（2） 并排放置的2個單義性交通標(biāo)志；（3） 并排放置的3個單義性交通標(biāo)志；（4） 有4條路名條數(shù)的指路標(biāo)志；（5） 有5條路名條數(shù)的指路標(biāo)志；（6） 有6條路名條數(shù)的指路標(biāo)志；（7） 有7條路名條數(shù)的指路標(biāo)志；（8） 車道行駛方向標(biāo)志。

2.2 交通標(biāo)志信息量統(tǒng)一計算式

通過實驗可測定8種交通標(biāo)志的平均反應(yīng)時間分別為：1090、1518、2218、1328、1523、1611、1613、642 （ms） 。

設(shè)第一類交通標(biāo)志為單位1，可以得出其他七類的換算系數(shù)Ki為 ：K2=1.393，K3=2.035，K4=1.218，K5=1.397，K6=1.478，K7=1.480，K8=0.589。

根據(jù)各類的換算系數(shù)，可以得出信息類型統(tǒng)一后的信息量Ki的計算公式：

式中：Ni——第i類信息類型的交通標(biāo)志數(shù)量 （個） 。

3 交通標(biāo)志密度閾值實驗

本實驗是給定交通標(biāo)志信息量的情況下，記錄被試者正確識別完所有交通標(biāo)志的最快反應(yīng)時間，在城市主干路60km/h的速度下，可計算出最短反應(yīng)距離，從而轉(zhuǎn)換得到單位長度下駕駛員最多可以有效識別交通標(biāo)志信息量的多少，即交通標(biāo)志密度

閾值。

3.1 實驗設(shè)計

本實驗是在給定交通標(biāo)志信息量的情況下，記錄被試者正確識別完所有交通標(biāo)志的最快反應(yīng)時間，在給定的速度下，根據(jù)最快反應(yīng)時間可計算出最短反應(yīng)距離，因此，可以轉(zhuǎn)換得到單位長度下駕駛員最多可以有效識別交通標(biāo)志信息量的多少，即交通標(biāo)志密度閾值。

調(diào)查可知，實際道路中，一段路上通常多義性交通指路標(biāo)志牌較其他單義性交通標(biāo)志牌更少，因此，準(zhǔn)備4組Microsoft PowerPoint演示材料，分別為單義性交通標(biāo)志和不同路名條數(shù)的指路標(biāo)志的組合，每組演示材料中共20張實驗幻燈片，每組中的幻燈片隨機調(diào)換順序又可得到4個演示材料，共16個實驗材料。

被試者為22名有駕駛證的西南交大學(xué)生。實驗開始時計時，依次播放幻燈片，當(dāng)被試者說出畫面中交通標(biāo)志名稱后，快速切換到下一張幻燈片，直到看完全部20張幻燈片。以此類推，直到被試者測試完16個實驗材料。

實驗記錄者需記錄實驗組別、被試者反應(yīng)正確與否、每個實驗材料結(jié)束后的反應(yīng)時間。3.2 實驗結(jié)果分析

每個被試者進行4組實驗，每組得到4個反應(yīng)時間，共16個反應(yīng)時間數(shù)據(jù)，22個被試者共有16×22=352條數(shù)據(jù)。將反應(yīng)出現(xiàn)錯誤的實驗數(shù)據(jù)作為無效數(shù)據(jù)去除后，共得到335條有效數(shù)據(jù)。

根據(jù)式 （2） ，可以得到各實驗組的信息量Q1=24.94條，Q2=25.66條，Q3=25.98條，Q4=25.99條。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得到各組的平均反應(yīng)時間：T1=41.16，T2=40.68，T3=40.86，T4=39.54。根據(jù)

可以得出各組的密度閾值：ρ1=36.38，ρ2=37.87，ρ3=38.14，ρ4=39.45 （條/km） 。

各組取平均值后可得到交通標(biāo)志密度閾值ρ'約為38條/公里，即：

4 結(jié)語

通過室內(nèi)仿真實驗可以得出：在1km路段內(nèi)，各種交通標(biāo)志換算后的統(tǒng)一信息量不能超過38條。該結(jié)論為交通管理者在設(shè)置交通標(biāo)志時給出了建議密度閾值，也能對已設(shè)置的交通標(biāo)志信息密度進行合理性分析。

[1] 王建軍，王娟，吳海剛. 道路交通標(biāo)志信息過載閾值研究[J]. 長安大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009 （6） ：174-180.

[2] 楊冰浩. 交通指路標(biāo)志的極限信息量與最大前置距離研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2014.

[3] 林雨，潘曉東，方守恩.指路標(biāo)志信息量與認知性關(guān)系研究[J].交通運輸工程與信息學(xué)報，2005，9 （3） ：49-53.

[4] 劉小明，王蔚，姜明，等. 組合交通標(biāo)志信息量閾值研究[J]. 交通運輸工程學(xué)報，2016，16 （1） ：141-148.

[5] 戢曉峰，馮川，郭鳳香. ATIS環(huán)境下駕駛員認知負荷研究進展[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報，2015，15 （3） ：82-88.