自發(fā)光人行橫道對減少機動車“搶行”的效果研究

石 京，木拉迪里江·拜克居力，潘 璇

(清華大學(xué)土木工程系交通研究所，北京 100084)

0 引言

我國道路交通供需矛盾突出，交通控制設(shè)施不足以調(diào)節(jié)道路上人與車的關(guān)系，尤其在沒有信號燈的路口、人行橫道上，“人車沖突”現(xiàn)象嚴重，事故屢見不鮮.

機動車與行人間的沖突，除了交通控制設(shè)施設(shè)備不合理等原因，更多的是人因[1].機動車駕駛員的“搶行”問題，即交通參與者違反交通法規(guī)爭搶道路通行權(quán)的行為[2]，往往是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要原因.有研究顯示，造成交通事故的主要原因當(dāng)中 ,機動車駕駛員“搶行”居于首要地位[3-4].對于這一問題，我國在《中華人民共和國道路交通安全法(2018年修訂)》里第四十七條中規(guī)定“機動車行經(jīng)人行橫道時，應(yīng)當(dāng)減速行駛；遇行人正在通過人行橫道，應(yīng)當(dāng)停車讓行.機動車行經(jīng)沒有交通信號的道路時，遇行人橫過道路，應(yīng)當(dāng)避讓”.但在現(xiàn)實當(dāng)中，無視此規(guī)定的行為屢屢發(fā)生，在沒有交通信號的人行橫道處，很少有機動車會主動停車，減速來避讓行人，行人和車輛往往各自尋覓可穿越空擋通過，對于行人、自行車等交通中的弱勢群體的交通安全產(chǎn)生了很大的威脅，也使得城市交通秩序難以保持穩(wěn)定[5].本文在上述背景下研究機動車對行人過街的“搶行”行為的矯正方法和矯正效果.

白云[3]針對北京市機動車“搶行”行為進行研究，編制了“搶行”行為量表，通過回歸分析等方法說明相比于人口統(tǒng)計信息，駕駛者的態(tài)度和駕駛技術(shù)對“搶行”行為更具影響.

Rekha[6]等研究視錯覺減速標(biāo)線在控制車速過程中的重要程度.研究表明，通過施放視錯覺減速標(biāo)線，車輛行駛速度可以得到有效降低，特別是在干線公路上，施放的視錯覺減速標(biāo)線取得了更好的實驗成果.

石京等[7]通過錄像觀測和介入型實驗結(jié)合的方法研究“搶行”行為，記錄車輛“搶行”數(shù)據(jù)以及相應(yīng)行人過街行為特征.結(jié)果表明，女性駕駛員更加趨向于選擇“搶行”，而駕齡超過 10 年的被試者記錄到的“搶行”行為最少；此外，車輛在人行橫道前的減速對減少“搶行”行為有明顯作用.

時亞群[8]以蘇州市典型無信號燈控制人行橫道為研究對象，對人車沖突現(xiàn)象及讓行決策展開研究.結(jié)果表明，在過街交通設(shè)施方面，地面“車讓人”文字對機動車讓行決策的影響最為顯著，減速丘次之.

本文在以往研究的基礎(chǔ)上，將使機動車駕駛者在人行橫道前減速視為減少“搶行”的重要手段，采用虛擬實驗平臺和問卷調(diào)查相結(jié)合的方法，探索自發(fā)光人行橫道對減少“搶行”的作用.設(shè)計合理的交通控制設(shè)施，減少“搶行”行為的發(fā)生，對于改善交通安全狀況，保護交通弱勢群體，保持合理的城市交通出行結(jié)構(gòu)有重要的意義.

1 虛擬駕駛實驗平臺構(gòu)建

鑒于虛擬實驗平臺成本低、可重復(fù)性高等特點，本研究采用 3Dmax 進行仿真設(shè)計.首先設(shè)計道路模型，建立道路環(huán)境；隨后模擬駕駛員視角，建立駕駛員環(huán)境；最終設(shè)計不同場景，并渲染成動畫，實現(xiàn)被試者在虛擬實驗中“駕駛車輛”的效果.利用計算機屏幕進行駕駛模擬實驗.

1.1 道路環(huán)境模擬

機動車對行人的“搶行”行為在無信號控制路段尤為嚴重，故將雙向兩車道上的此類路段作為道路模型的設(shè)計目標(biāo).根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ37—2012》，取單車道寬度為3.5 m，路緣石寬度為0.4 m，故道路總寬度為7.8 m.根據(jù)本課題組研發(fā)的組合式太陽能發(fā)光版[9]的設(shè)計，將其發(fā)光部位置于人行橫道白色斑馬線上，4 m長、60 cm寬、間距60 cm，共有13條斑馬線放置在道路上.在此基礎(chǔ)上，根據(jù)規(guī)范創(chuàng)建各類基礎(chǔ)設(shè)施，完成道路環(huán)境的布置.

1.2 駕駛員環(huán)境模擬

首先，通過在場景內(nèi)創(chuàng)建虛擬攝像機模擬駕駛員視角，為其添加運動軌跡；其次，通過創(chuàng)建好的運動軌跡，完成車輛的動畫效果；最終，調(diào)整車輛行駛速度.試驗中，被試者可通過鍵盤上下箭頭鍵對車速進行分度值較小的實時調(diào)整，以實現(xiàn)駕駛車輛的減速效果，并將車速顯示于屏幕左下角用于模仿實車表盤部分功能，也便于駕駛員判斷自身所處的速度區(qū)間.由于為無信號控制路段，限速為40 km/h，而3Dmax中速度輸入方式為m/s，故車速取最為接近限速的11 m/s(39.6 km/h).

1.3 場景設(shè)計

在夜晚，置于人行橫道上的發(fā)光裝置對駕駛員的視覺影響最大，也能充分體現(xiàn)發(fā)光帶是否發(fā)揮作用，故將所有實驗時間均定為黑夜時分.本文設(shè)計4種不同場景進行檢驗與對比，以探索最佳的減少“搶行”的方案，見表1.

表1 各場景分組情況

1)第1場景.將無發(fā)光裝置的普通人行橫道設(shè)為第1場景，與具有人行橫道發(fā)光帶的其他3個場景進行對比.

2) 第2、3場景.通常，有警示作用的燈光被設(shè)為黃色或紅色光，但考慮到紅色光會引起駕駛員的不適，故將其設(shè)置為黃色光帶.李毅等[10]研究駕駛員對不同光色的反應(yīng)差別，得到人眼對黃色光靈敏度隨亮度下降而顯著降低，而對藍色光的反應(yīng)卻大大提高，故將藍色人行橫道發(fā)光帶作為第3場景，與黃色發(fā)光帶(第2場景)進行比較，如圖1.

3)第4場景.為達到更好的提示效果，將人行橫道提示標(biāo)志也設(shè)計成閃爍狀態(tài)，與黃色人行橫道發(fā)光帶進行組合，設(shè)為第4場景，見圖2.

圖1 藍色光帶

2 實驗與結(jié)果

本研究將虛擬實驗平臺與問卷調(diào)查相結(jié)合，被試者參與一系列虛擬駕駛實驗后對其進行視認性主觀評價試驗.一共有52名被試者參加實驗，包括36名男性與16名女性，參與試驗的男女比例與全國駕駛員男女比例相近[11]；其中，26～40歲的群體最多(70%)，駕齡在3 a以內(nèi)的比例最高(46%)，超過7 a的占38%；從統(tǒng)計分析來看，取樣較為合理，具有一定的代表性.

圖2 閃爍提示標(biāo)志

2.1 減速幅度結(jié)果

構(gòu)建虛擬駕駛實驗?zāi)Ｐ停O(shè)計制作了4種不同場景，供被試者模擬駕駛實驗.實驗中，被試者可通過鍵盤的上、下箭頭鍵對視頻里的車速進行實時的調(diào)整，以實現(xiàn)“駕駛車輛”的減速效果，記錄駕駛員在各場景下“駕車駛過”人行橫道前的速度，與試驗?zāi)J初始速度進行比較，并檢測其減速幅度，檢驗自發(fā)光人行橫道對于車輛減速的效果，見表2.由表2可見，具有發(fā)光帶的場景使得駕駛員更趨向于在人行橫道前采取減速措施，均對駕駛員的減速行為有所提升，尤其是藍色人行橫道發(fā)光帶的減速效果最為明顯.

表2 各場景減速幅度

2.2 主觀評價實驗結(jié)果

模擬駕駛實驗結(jié)束后，被試者填寫主觀性評價問卷.每個問題借鑒心理學(xué)問卷調(diào)查的方法，將駕駛員減速意愿、標(biāo)志醒目程度、經(jīng)過人行橫道時的緊張程度和標(biāo)志辨認度均分為5個等級以供選擇，見表3.

表3 主觀性評價問卷

針對駕駛員減速意愿，所有被試者均認為自發(fā)光人行橫道對于駕駛員經(jīng)過人行橫道的減速意愿有較大的作用，見表4.

表4 自發(fā)光人行橫道對駕駛員減速意愿的作用

考慮到夜間普通的人行橫道會難以察覺，問卷中對于駕駛員對人行橫道的察覺程度，以及注意到人行橫道時的緊張程度進行調(diào)查，結(jié)果見表5和表6.

表5 普通人行橫道察覺程度

表6 注意到普通人行橫道時的緊張程度

由表5、6可見，超過40%的被試者認為昏暗場景下的人行橫道較難察覺，36.54%被試者反映經(jīng)過人行橫道時比較緊張.這些影響因素會使駕駛員駛?cè)肴诵袡M道時無法及時采取減速操作，從而增加“搶行”發(fā)生的可能性.調(diào)查問卷中，有一位被試者曾經(jīng)因為人行橫道難以察覺而發(fā)生過車禍.

2.3 各場景對比結(jié)果

為了充分對比自發(fā)光人行橫道的效果，找出最佳的減少機動車“搶行”設(shè)施的布置方法，讓每一位被試者參與4個實驗，體驗不同場景的效果.在第2、3和第4模擬駕駛實驗中讓被試者經(jīng)歷2段人行橫道，第1段為無發(fā)光帶的普通人行橫道，第2段為具有發(fā)光帶的人行橫道，即將場景一分別置于場景2、3和4之前.隨后的問卷中，對各個場景進行比較，將評價結(jié)果整合，取平均分，做為最終評價指標(biāo)，如表7所示.分數(shù)越低，則分別代表越能引起駕駛員注意，更容易察覺人行橫道，感覺更為輕松，對行車的幫助越大.

表7 各場景數(shù)據(jù)對比

從均分來看，自發(fā)光人行橫道各方面都優(yōu)于普通人行橫道，其中藍色發(fā)光帶的效果比黃色發(fā)光帶更好.絕大多數(shù)被試者反應(yīng)，由于整體光照較暗，駕駛員對藍色發(fā)光帶的敏感程度要高于黃色，也驗證了創(chuàng)建場景時的判斷，藍色人行橫道發(fā)光帶的作用更大.第4組實驗的各項得分說明，閃爍提示標(biāo)志提高了發(fā)光帶的作用效果.

綜合考慮各場景能夠給駕駛員帶來的視覺效果，在人行橫道上鋪設(shè)藍色發(fā)光帶，并結(jié)合閃爍提示標(biāo)志的作用對于駕駛者能夠有效的降低其經(jīng)過人行橫道前的速度，從而達到減少機動車“搶行”的效果.

3 結(jié)束語

研究采用3Dmax建立虛擬實驗平臺，檢測駕駛員在人行橫道處的減速效果，同時運用心理測量常用的問卷，調(diào)查被試者的減速意愿，探究人行橫道發(fā)光帶在減少機動車“搶行”中所起到的作用，對本課題組針對太陽能發(fā)光板研究進行補充.設(shè)計的自發(fā)光人行橫道使得駕駛員更加趨向于在人行橫道前采取減速措施，從而減少機動車對行人過街的“搶行”行為，并在辨認度和對行車的幫助上均取得駕駛實驗者良好的評價，在幫助駕駛員進行行車判斷方面具有重要的應(yīng)用價值.然而，本文中創(chuàng)建的虛擬試驗平臺在模型和場景方面仍然具有很大的提升空間，需提高與主觀評價試驗的結(jié)合度，得到更有說服力的結(jié)論.