我国公路指路标志信息量研究

李薇 李笑笑 刘颖

随着干线公路交通问题的不断突显,人们对交通外部环境给予了更多的关注与期望。干线公路具有车速快、大型车辆较多等特点。如何结合道路环境研究出满足干线公路交通出行需求的交通标志,从而合理有效的改善干线公路交通外部环境条件将是目前我国干线公路亟待解决的问题之一。国内学者对标志设置的内容有效性、标志前视距离、版面尺寸及标志信息的捕捉等进行了研究[1-3],但缺乏基于眼动模拟的标志信息量实验研究。本文应用ASL BHS6型眼动仪在河北省邢台、廊坊境内进行了实地实验,通过对不同驾驶员标志视认过程眼动行为的测量来分析研究驾驶员视认指路标志的过程,并确定合理路名信息量及视认反应时间。

1 实验仪器与实验过程

1)实验仪器简介。实验仪器为北京四维宇宙科技有限公司生产的ASL BHS6型眼动仪。主要功能为获取驾驶员的眼球运动信息,包括视点停留时间、视点运动轨迹等。

2)实验道路条件。本次实验选取河北省邢台和廊坊境内的一级公路进行实车实验。实验当天天气情况:光线较弱、微风、能见度较好、温度适宜。

3)实验车辆和仪器。实验车辆:丰田陆地巡洋舰、丰田皮卡车。辅助设备:笔记本电脑、车载工作电源、对讲机、数码相机等。

4)实验过程。车辆启动,在行驶到起始点前将车速控制到实验条件的水平,记录员坐在副驾驶位置,驾驶员以设定车速匀速行驶寻找陌生道路,听从记录员的提示,看到第一个标志牌上指定的信息后,继续向前行驶看下一个标志牌上指定信息,直至选取路段上最后一个标志牌,实验结束。

在整个实验过程中驾驶员须听从记录员的指令。眼动仪和录像会记录驾驶员眼睛运动的过程和执行操作过程。

2 实验数据处理

2.1 实验数据的离散性

实验数据经EyeNalAnalysis Software数据分析系统导出并整理发现:实验数据表现出很强的离散性,不同实验个体对相同信息量指路标志的认知时间差别很大。

2.2 非目标路名标志视认结果

实验中含有目标路名的标志仅占总标志数量的10%,因此,首先对无目标路名标志视认结果进行统计分析,以归纳驾驶员标志视认的一般规律。

2.3 标志视认顺序

分别选取不同受试者视认过程中10个～15个非目标路名标志进行分析,并根据视认过程中驾驶员视认方位的先后顺序,得出视认顺序权重及首先视认方位比率。

从视认顺序权重可知,标志方位视认优先顺序为:上方路名、左方路名、右方路名和下方路名,其中上方路名首先视认的概率远大于其余各方位,左方优先视认概率显著大于右方。

2.4 各方位标志视认时间差异

稳健估计理论是在粗差不可避免的情况下,一种使未知量估值尽可能减小粗差影响,以得出正常模式下的最佳估计值的计算方法[4]。本文应用稳健估计理论对实验数据进行处理和分析,得出标志各方位路名视认时间,见表 1。

表1 非目标路名视认时间 s

由表1可知,非目标指路标志视认时间与路名数成正相关,指路标志左方路名视认时间明显比上方、右方和下方短,下方视认时间最长。其原因在于下方方位含有较多的图形信息(方框、箭头),信息量较大,复杂程度高,因此,导致视认时间比单个路名信息的其余方位时间长。

2.5 目标路名标志视认结果

剔除少量失效样本,应用稳健估计理论对实验数据进行处理和分析,得到含目标路名的标志视认反应时间,见表2。

综合表2可知,在路名数为2～7时,视点搜索时间(相关系数r=0.948 3)、视认时间(r=0.970 7)、视认反应时间(r=0.993 7),均与路名数存在显著的概率(p＜0.001)的线性正相关;停留时间(r=0.093 0)、动作时间(r=0.041 0)均与路名数无显著线性关系(p＞0.100);随着文字数目的增加,标志的视认难度加大,但是视点停留时间与动作时间相差不大。

3 对比分析

将表1,表2综合,对目标路名与非目标路名指路标志视认时间进行对比,结果见图1。由表1,表2及图1可得如下结论。

3.1 视认时间与路名信息量线性正相关

指路标志路名数为2～7时,对于目标路名与非目标路名标志,视认时间均与路名数成显著(p＜0.001)线性正相关。

3.2 目标路名标志视认时间明显小于非目标路名标志视认时间

目标路名标志视认时间明显小于非目标路名标志视认时间,其差值在0.40 s～0.74 s(平均为 0.56 s)之间。其原因是视认过程中,对于目标路名标志视认,当受试者初始视点正好停留在目标路名上,或者目标路名处于视认优先性较高的方位时(上方或者左方),将导致受试者不再对余下方位路名信息进行深度加工;对于非目标路名标志视认,则需要对所有路名进行深度加工后才能确定不含有目标路名。

3.3 合理路名数为5

对于目标路名及非目标路名标志视认,路名数为5时,其视认时间只比路名数为4时略大(差值为0.12 s或 0.17 s);而路名数为6与路名数为5的差值显著增大(0.39 s或0.46 s),因此,路名数为5时最为合理,此时受试者适度紧张,处于最佳工作状态。

当路名较多(大于5时),受试者由于信息加工强度加大,导致紧张程度增加,超过驾驶员视认能力,视认反应时间会迅速增加。

对于一级公路,车辆高速行驶时,由于动视力下降,必然导致驾驶员视认反应时间增加,因此,采用路名数不大于5时,将使视认时间95%分位值及视认反应时间95%分位值下降0.3 s以上,能极大地降低视认难度。

4 结语

随后又进行了室内实验,对室外实验数据进行补充,通过对指路标志的视认实验研究,本文得出如下结论:目标路名标志视认时间明显小于非目标路名标志;对于目标路名指路标志及非目标路名指路标志,驾驶员视认反应时间与指路标志路名数成显著线性正相关;合理指路标志路名数不应超过5个。将ASL BHS6型眼动仪应用到了交通安全的研究领域中来,针对实际项目中发现的问题,进行了文字型指路标志的信息量与认知性的关系研究,研究成果对指路标志版面信息量设计具有很好的参考价值。

[1] 隽志才,曹 鹏,吴文静.基于认知心理学的驾驶员交通标志视认性理论分析[J].中国安全科学学报,2005,15(8):8-11.

[2] 郑安民,牛倬民.高速公路静态交通标志设置科学性分析[J].交通运输工程学报,2002,2(4):49-53.

[4] 潘晓东,林 雨,郭雪斌,等.逆光条件下交通标志的可视距离研究[J].公路交通科技,2006,23(5):118-120.