基于視覺理解的高速路網(wǎng)指路情報信息優(yōu)化設(shè)計研究

何立斌?劉劍?廖隆恒

摘要：高速公路情報板是傳播交通路況信息的設(shè)施，但版面信息布局不合理導(dǎo)致的視認性降低等問題仍然存在。針對情報板不同的布局形式開展視覺測試試驗，選取了40名不同測試者，針對不同場景要素，利用駕駛模擬設(shè)備，測試試驗對象對各類情報板布局形式的反應(yīng)時間，以此建立情報板版面形式與視認時間的響應(yīng)關(guān)系，進而獲得最優(yōu)版面結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。

關(guān)鍵詞：高速公路；情報板；布局形式；反應(yīng)時間

一、前言

指路標(biāo)志表示道路信息的指引，在行車過程中，指路標(biāo)志可以對交通流進行合理引導(dǎo)，降低事故發(fā)生率，提高出行效率?；诟咚俟肪哂型ㄐ心芰Υ?、速度快的特點，高速公路指路標(biāo)志設(shè)置的合理性對行車安全和路網(wǎng)出行效率的影響更為突出。

隨著人們對駕車出行時效性要求的提高，情報板作為高速公路傳播實時路況信息的重要交通設(shè)施，數(shù)量呈逐年遞增的趨勢。以湖南地區(qū)為例，截至2020年，湖南省主要高速公路干道已安裝近400塊情報板，年增長率近15%。

情報板的主要功能是為局部路段或區(qū)域發(fā)布路況信息的終端，版面內(nèi)容主要以文字形式為主，發(fā)布狀況、突發(fā)性事件及計劃性事件等信息。由于發(fā)布內(nèi)容不受路網(wǎng)結(jié)構(gòu)限制，可發(fā)布的信息豐富多樣，目前已成為高速公路路況信息傳遞的主要手段[1-3]。

對于情報板的形式，目前出版了諸多標(biāo)準(zhǔn)，如《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB5768.2—2022）等[4]。然而，這些標(biāo)準(zhǔn)主要針對情報板的用途、顯示方式、顏色及設(shè)置位置進行了較為詳細的規(guī)定，但是對于復(fù)雜信息情況下情報板版面布局及最優(yōu)的發(fā)布內(nèi)容排布結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定較為缺乏[5-6]，容易導(dǎo)致駕駛?cè)嗽谟邢迺r間內(nèi)較難獲取有效信息、視認性低等問題[7]，給高速公路交通安全及交通效率帶來嚴重的不良影響。

情報板布局形式優(yōu)化已逐漸成為關(guān)注熱點，而以往針對交通標(biāo)志的研究主要基于靜態(tài)統(tǒng)計的方法，結(jié)合認知心理學(xué)等理論，取得了一些研究成果[8-9]。如Zhao等通過行為調(diào)查及陳述偏好調(diào)查，得出駕駛?cè)烁煤诘S色文字的顯示形式[10]。Lai等基于統(tǒng)計分析指出情報板顯示雙顏色的配色方案及兩行文字效果較優(yōu)的結(jié)論[11]。此外，Yao、徐昶等一批學(xué)者采用動態(tài)試驗的系列方法分析得知文字信息形式對駕駛?cè)诵畔@取的有效性有重要影響[12]，并建議將情報板文字信息閾值范圍定為12至16個字。這些研究為情報板版面信息設(shè)計提供了重要參考，但關(guān)于版面信息布局卻鮮有討論。此外，由于實際行車過程中，駕駛?cè)艘砸曈X獲取信息為主，通過采訪統(tǒng)計等駕駛?cè)嘶貞浾{(diào)查獲取數(shù)據(jù)方式，有時可能難以提供科考的結(jié)果。

針對以上問題，本研究從駕駛?cè)艘曈X認知角度出發(fā)，通過采用駕駛模擬設(shè)備，選取40名不同性別及駕齡的測試者，針對晴天、陰天、夜晚及不同車速的情況，開展系列正交試驗，獲取不同場景下測試者對各類情報板布局形式的反應(yīng)時間，以此建立情報板版面形式與視認時間的響應(yīng)關(guān)系，進而獲得最優(yōu)版面結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。研究成果將為完善情報板版面設(shè)置規(guī)范和使用標(biāo)準(zhǔn)提供重要依據(jù)。

二、試驗設(shè)計

（一）試驗測試對象選擇

本試驗考慮駕齡、性別、光強及車速等四個不同因素影響下駕駛?cè)藢Ω咚僦嘎窐?biāo)志信息獲取的響應(yīng)時間，因此招募40名持自動擋駕駛證的駕駛?cè)?，其中男女?0人，駕齡分布范圍為1至30年，具體各年齡層次人數(shù)分布根據(jù)2018—2019年機動車駕駛?cè)私y(tǒng)計數(shù)據(jù)比例，選取1—3年駕齡的駕駛?cè)?0名，4—10年駕齡的駕駛?cè)?0名，10年以上駕齡的駕駛?cè)?0名。分別選取晴天、陰天和晚上三個不同光強條件，80km/h、100km/h、120km/h三個車速條件開展正交測試。此外，要求所有測試對象健康狀況及精神狀態(tài)良好，且對駕駛模擬系統(tǒng)場景不熟悉，以減少其他因素對試驗結(jié)果的影響。

（二）試驗儀器測試

DIR3-NOVEL1駕駛模擬設(shè)備包括自由度的駕駛艙、控制臺以及由3個液晶顯示屏組成的顯示系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)駕駛艙與控制臺部分相互分離，控制臺可以根據(jù)試驗要求設(shè)置條件，如模擬速度、光線等，并實時記錄試驗過程。駕駛艙根據(jù)試驗需要設(shè)置攝像頭及心理測試軟件，獲取被試視認及反應(yīng)時間。

（三）試驗?zāi)Ｊ皆O(shè)計

本試驗設(shè)置6個試驗場景，其中3個場景將光線強度設(shè)定為控制因素，環(huán)境分別設(shè)定為晴天、陰天和晚上，車速均設(shè)定為100km/h，另外3個場景以速度為控制因素，將車速分別設(shè)定為80km/h、100km/h、120km/h，環(huán)境設(shè)定為晴天。通過設(shè)置不同試驗場景，記錄測試對象對情報板（如圖2所示）信息的獲取時間。

三、試驗結(jié)果與討論

在試驗進行過程中，有40名被試者針對6個不同試驗場景及5組不同指路標(biāo)志樣本均開展了測試，總共獲得1200組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析過程中，分別針對光線與速度、性別與駕齡進行分析，每個因素都是取樣本平均數(shù)，即

（一）光線及車速影響

以光線和車速為變量設(shè)置了6組試驗，針對情報板不同的布局形式，分別獲得了不同光線和車速場景下測試者的平均反應(yīng)時間，如表1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，在晴天駕駛時對情報牌的平均反應(yīng)時間要比在陰天和雨天駕駛時的平均反應(yīng)時間短，以較低速度駕駛時對情報板的平均反應(yīng)時間要比以較高速度駕駛時的平均反應(yīng)時間短。

針對標(biāo)志版面信息的不同布局方式繪制了不同場景，對各類標(biāo)志板情報信息布局形式進行了分析，如圖3所示，若標(biāo)志版面信息量行數(shù)過載或過少，會導(dǎo)致駕駛?cè)藢η閳笮畔⒎磻?yīng)時間增加。由圖3結(jié)果可知，信息行數(shù)設(shè)置為3行時，測試的反應(yīng)時間是最優(yōu)的。因此，根據(jù)本試驗結(jié)果，在進行指路版面信息布局設(shè)計時應(yīng)選取3行布局最優(yōu)。

（二）駕齡及性別影響

以性別和駕齡為變量設(shè)置了6組試驗，測試過程中，光線條件及車速設(shè)定為晴天及100km/h。針對情報板不同的布局形式，分別獲得了不同性別和駕齡情況下測試者的平均反應(yīng)時間，如表2所示。試驗結(jié)果表明，男性駕駛時對情報板的平均反應(yīng)時間要比女性駕駛時的平均反應(yīng)時間短，駕齡短的測試者駕駛時對情報板的平均反應(yīng)時間要比駕齡長的測試者駕駛時的平均反應(yīng)時間短。

同樣，針對標(biāo)志版面信息的不同布局方式，繪制了不同性別和駕齡情況下測試者對各類標(biāo)志版情報信息布局形式的反應(yīng)時間，如圖4所示，若標(biāo)志版面信息量行數(shù)過載或過少，會導(dǎo)致駕駛?cè)藢η閳笮畔⒎磻?yīng)時間增加。由圖4結(jié)果可知，信息行數(shù)設(shè)置為3行時，測試的反應(yīng)時間是最優(yōu)的，此結(jié)果與圖2中所示結(jié)果一致。因此，根據(jù)本試驗結(jié)果，在進行指路版面信息布局設(shè)計時，應(yīng)選取3行布局最優(yōu)。

四、結(jié)語

本研究針對情報板不同的布局形式開展視覺測試，選取了40名不同性別及駕齡的測試者，針對晴天、陰天、夜晚及不同車速的情況下，利用DIR3-NOVEL1駕駛模擬設(shè)備，獲取不同場景下測試者對各類情報板布局形式的反應(yīng)時間，以此建立情報板版面形式與視認時間的響應(yīng)關(guān)系，進而獲得最優(yōu)版面結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。具體結(jié)論如下：

1.光線強度對駕駛?cè)艘曊J時間具有顯著性影響。在晴天駕駛時對情報板的平均反應(yīng)時間要比在陰天和雨天駕駛時的平均反應(yīng)時間短。

2.駕駛速度對駕駛?cè)艘曊J時間也具有一定影響。較低低速駕駛時對情報板的平均反應(yīng)時間要比以較高速度駕駛時的平均反應(yīng)時間短。

3.駕齡及性別對駕駛?cè)艘曊J時間具有明顯影響。男性駕駛時對情報板的平均反應(yīng)時間要比女性駕駛時的平均反應(yīng)時間短，駕齡短的測試者駕駛時對情報板的平均反應(yīng)時間要比駕齡長的測試者駕駛時的平均反應(yīng)時間短。

4.根據(jù)不同駕齡、性別、光線及車速條件下的測試結(jié)果可知，當(dāng)情報板版面信息行數(shù)設(shè)置為3行時，測試的反應(yīng)時間是最優(yōu)的。

作為可變情報板文字信息優(yōu)化研究的探索嘗試，本研究以駕駛?cè)艘曊J特性為切入點開展了系列仿真試驗研究?；谠囼灲Y(jié)果，提出了版面最優(yōu)行數(shù)設(shè)計，為相關(guān)行業(yè)設(shè)計提供了重要參考依據(jù)。后續(xù)研究將通過動態(tài)駕駛模擬試驗和實車測試，引入版面大小、字體顏色等因素，并進一步挖掘不同年齡、路況熟悉度等駕駛?cè)后w的差異，基于實際測試對研究結(jié)果的有效性及適用性進行驗證和優(yōu)化。

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基金項目：淺層降雨型滑坡的變形破壞特征及細觀演化機理研究，湖南省自然科學(xué)基金（課題編號：2021JJ40764）

作者單位：何立斌、廖隆恒，湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計研究總院；劉劍，湖南省交通運輸廳規(guī)劃與項目辦公室