路网交通标志信息系统量化评价研究

■祝可为　林庚钗　林　毅

（1.福建省交通质量安全监督局,福州　350001；2.福州大学土木工程学院，福州　350108）

路网交通标志信息系统量化评价研究

■祝可为1林庚钗2林毅2

（1.福建省交通质量安全监督局,福州350001；2.福州大学土木工程学院，福州350108）

针对目前规范中路网交通标志信息系统尚无统一量化标准问题，本文从交通标志信息的合理性、连续性和准确性三个方面构建了网路交通标志信息系统量化评价模型，重点引进信息联合熵理论对交通标志进行量化建模，并给出相应的评价标准，案例分析结果表明，该模型可以对区域路网交通标志的信息过载、信息的不连续性和不准确性进行量化评价。研究成果可为相关决策提供技术支持和理论支撑。

交通工程交通标志信息量联合熵评价

路网交通标志是道路交通中的 “无声电子警察”，是为驾驶员提供路径指引、危险警告信息等的重要交通设施之一，其设置的合理性和科学性直接影响到驾驶安全和出行效率。目前，大多数国家颁布了交通标志设计的相关规范和标准。然而，对于路网标志信息系统的量化评价计算，目前仍无统一标准［1-3］。本文从交通标志信息系统的合理性、连续性和准确性三个方面对路网交通标志信息系统进行建模和量化评价研究。

1　评价原则

现有规范对道路交通标志的设计设置已经做了很大的改善，但交通标志信息设计仍存在极大的模糊性，甚至随意性。为了更好地评价交通标志信息系统，根据交通标志信息系统可知原理［4］，路网交通标志信息系统量化评价原则如下：

（1）交通标志信息量的合理性

交通标志信息量的合理性，既要保证单块交通标志信息量符合驾驶员的视认特性，即单块版面信息内容，或同一地点、短距离内设置多块标志时，交通标志信息量不大于驾驶员的可接受范围，同时也要保证使驾驶员在实际视认距离可识读全部标志信息也应防止交通标志信息密度过载。

（2）交通标志信息的连续性

要求从整体路网、空间布局考虑，保证信息连续，防止出现信息断链、自相矛盾等现象。指引信息的连续性是有效诱导的前提，是影响出行便利性的重要因素。

（3）交通标志信息的准确性

为使交通标志能向驾驶员提供及时有效的标志信息，必须保证交通标志信息内容准确、无歧义。

2　评价模型

路网交通标志信息系统量化评价模型分布从标志信息的合理性、连续性和准确性三方面进行建模，模型如下：

式中：E——路网交通标志信息系统总评价指标；

Ei、Em、Ec——分布为路网交通标志信息系统合理性、连续性和准确性评价指标；

wi、wm、wc——标志信息系统各评价指标贡献率，采用专家评估。

（1）路网交通标志信息系统合理性评价

路网交通标志信息系统合理性评价主要根据交通标志信息量过载情况进行评判。交通标志由中文集、英文集等子集组成，同时交通标志子集间信息之间存在一定的关联性，通常用联合熵H（Xl；Xl+z）表示，由于在视认过程中，驾驶员对交通标志不同子集的关注度存在差异［5-8］，用参数关注度λl表征，因此，交通标志X的信息量，等于交通标志子集Xl中独立子集的离散信息量H（Xl）独与关注度λl的乘积，加上该标志中存在统计关联的子集间的联合熵H（Xl；Xl+z）译，即

式中，λl、λ2分别表示驾驶员对独立子集、关联子集的关注度，可由专家评估法确定。

路网合理性评价指标：

不同车速情况下，单块交通标志信息量阈值H（x）阈值，如表1所示。

表1　　不同车速下单块交通标志信息量阈值［9］

（2）路网交通标志信息系统连续性评价

根据路网衔接段内交通标志的布设情况，指引信息的连续性其计算式如下：式中：Ec——标志信息连续性评价指标，取值范围为［0，1］；

S（Oi）——指引信息连续性个数；

N——指引信息总个数。

（3）路网交通标志信息系统准确性评价

交通标志信息的准确性计算式如下所示。式中：Em——标志信息内容准确性评价指标，取值范围为［0，1］；

Nfc——标志信息单元内容设计正确个数；

Nft——标志信息单元内容总个数；

z——交通标志有无被遮挡，分别取值为0或1。

3　评价标准

根据路网交通标志信息系统评价模型，可以初步将评价等级分为优、良、中、差四个等级，每个等级对应不同的区间值如表2所示。

表2　不同车速情况下单块交通标志信息量阈值

4　评价方法

调查路网中相关道路和交通标志原始数据，收集交通流三参数及该区域内驾驶员出行、驾驶特性等数据；然后，进行数据处理，得到不同功能的路网、不同类别的交通标志信息、该区域内交通流三参数特征和驾驶员出行的共同属性，并绘制出已分层、分类的路网和交通标志信息系统；其次，根据交通标志各指标的评价方法，得到交通标志信息量、信息连续性和准确性的指标值，并运用交通标志信息系统评价模型，对路网内标志信息进行评价；最后，发现该路网内交通标志现存的问题，并提出相应的改善意见。详见图1。

图1　路网交通标志信息系统评价方法

5　案例分析

案例分析选择了福州闽侯大学城周边区域，区域内共有315块标志牌，其信息量值的分布如图2所示。

图2　福州闽侯大学城周边区域交通标志信息量

根据式（3）交通标志信息合理性评价指标值为：

运用信息连续个数流程图统计区域内交通标志指路信息、旅游等指引信息连续个数，参照规范理论上应该设置的标志牌数量，得出路网交通标志信息连续性评价指标值为

根据单块交通标志信息准确性统计分析，计算路网交通标志信息准确性评价指标值为

根据交通标志信息系统评价模型，令wi=0.5、wc= 0.35、wm=0.15，根据式（1），计算路网交通标志信息评价指标为

综上所述，福州闽侯片区路网交通标志信息系统整体属于良级别，但存在部分指路或旅游信息不连续、个别交通标志信息过载等原因，导致该处交通标志信息系统仍存在不完善地方。

案例分析结果表明，路网交通标志信息量量化模型可以对区域路网的交通标志进行有效评判，并具备了发现现有路网中存在的交通标志信息量过载、不连续和不准确现象，可为路网交通标志的完善提供理论依据。

6　结论与建议

本文研究主要结论：

（1）应用交通标志信息联合熵理论可以较好量化交通标志信息量，交通标志的合理性用交通标志信息过载进行表征是合适的。

（2）构建网路交通标志信息系统量化评价模型可以对区域路网交通标志的信息过载、连续性和准确性给出较为合理的量化评价结果。

（3）关注度等驾驶员参数和模型的评价标准仍然有待进一步深入研究。

［1］中华人民共和国行业标准.JTG D82-2009，公路交通标志和标线设置规范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］中华人民共和国国家标准.GB 51038-2015，城市道路交通标志和标线设置规范［S］.北京：中国计划出版社，2015.

［3］中华人民共和国国家标准.GB 5768-2009，道路交通标志和标线［S］.北京：中国标准出版社，2009.

［4］王建军，王娟，吴海刚.道路交通标志信息过载阈值研究［J］.公路，2009（4）：174-180.

［5］Al-Madani H，Al-Janahi A R.Role of drivers'personal characteristics in understanding traffic sign symbols［J］.Accident analysis& prevention，2002，34（2）：185-196.

［6］Ng AWY，Chan AHS.The effects of driver factors and sign design features on the comprehensibility of traffic signs［J］.Journal of safety research，2008，39（3）：321-328.

［7］Spyropoulou I，Antoniou C.Determinants of driver response to variable message sign information in Athens［J］.IET Intelligent Transport Systems，2014，9（4）：453-466.

［8］Ou YK，Liu YC.Effects of sign design features and training on comprehension of traffic signs in Taiwanese and Vietnamese user groups［J］.International Journal of Industrial Ergonomics，2012，42（1）：1-7.

［9］林庚钗.路网衔接段交通标志信息量化及评价研究［D］.福州大学硕士论文，2016.5.