城市主干路交通标志密度阈值研究

赵淑婷

西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都 611730

交通标志信息密度定义为：单位长度路段内驾驶员搜集到的交通标志信息数量[1]。而交通标志密度阈值指的是单位长度道路路段内驾驶员能处理的最大交通标志信息数量。

目前很多城市路段的交通标志布设间距过小，出现交通标志信息密度过大的现象[2]。驾驶员还没能来得及对上游信息进行处理，下游交通信息就接连出现，影响驾驶员对交通标志的正常识认，对行车安全有着十分不利的影响[3]。因此，有必要对城市道路上交通标志的密度阈值进行深入研究。

1 单义性和多义性交通标志

1.1 单义性交通标志

一块交通标志牌上只能传递一条信息，一般由通用的图形、符号、颜色等来表示，这种交通标志我们定义为单义性标志[4]。一般单义性标志包括：禁令标志、警告标志、指示标志、旅游标志、道路施工标志和可变信息标志。

1.2 多义性交通标志

一块交通标志牌上能够传递两条及两条以上的信息，我们把这种交通标志定义为多义性交通标志。常见的多义性交通标志主要是交通指路标志，按照其不同设置地点可以分为：一般道路指路标志和高速公路指路标志。

2 交通标志信息量计算方式

要计算交通标志密度阈值，首先需要计算路段上交通标志的信息总量，而目前对信息量的计算方法只是简单的累加，如式1所示[5]：

式中：Q——一定长度道路路段中各种交通标志信息量总数 （条）；

q1——单义性交通标志牌数量 （个） ；

q2——多义性交通标志牌数量 （个） ；

n——多义性交通标志牌版面信息数量 （条） 。

存在问题：多义性指路标志版面上的路名条数虽然多，但驾驶员对指路标志的反应时间与路名条数并不成正比例关系，因此，在单义性和多义性交通标志混合的道路情况下，计算交通标志密度阈值时不能简单的把一块指路标志牌上的信息量等同于版面上的路名条数。需要通过实验测定指路交通标志和其他类型交通标志之间信息量的换算系数，以便在计算交通标志密度阈值时使用统一的单位量。

2.1 不同信息量类型分类

实际道路中，单义性交通标志时常两至三个并排出现，如图1所示，在这种情况下，其信息量不能简单叠加，因此我们还需要测定这两种情况下交通标志的换算系数，将不同布设方式的单义性交通标志分为单独的1个单义性交通标志、并排放置的2个单义性交通标志和并排放置的3个单义性交通标志。

图1 并排放置的单义性交通标志牌

城市主干路还有一个常见的交通标志即车道行驶方向标志，通常由3～6个箭头组成，如图2所示，其信息量类型与其他交通标志不同，故单独分为一类。

图2 车道行驶方向标志

根据以上分析，可以将交通标志分为以下几类：

（1） 单独的1个单义性交通标志；（2） 并排放置的2个单义性交通标志；（3） 并排放置的3个单义性交通标志；（4） 有4条路名条数的指路标志；（5） 有5条路名条数的指路标志；（6） 有6条路名条数的指路标志；（7） 有7条路名条数的指路标志；（8） 车道行驶方向标志。

2.2 交通标志信息量统一计算式

通过实验可测定8种交通标志的平均反应时间分别为：1090、1518、2218、1328、1523、1611、1613、642 （ms） 。

设第一类交通标志为单位1，可以得出其他七类的换算系数Ki为 ：K2=1.393，K3=2.035，K4=1.218，K5=1.397，K6=1.478，K7=1.480，K8=0.589。

根据各类的换算系数，可以得出信息类型统一后的信息量Ki的计算公式：

式中：Ni——第i类信息类型的交通标志数量 （个） 。

3 交通标志密度阈值实验

本实验是给定交通标志信息量的情况下，记录被试者正确识别完所有交通标志的最快反应时间，在城市主干路60km/h的速度下，可计算出最短反应距离，从而转换得到单位长度下驾驶员最多可以有效识别交通标志信息量的多少，即交通标志密度

阈值。

3.1 实验设计

本实验是在给定交通标志信息量的情况下，记录被试者正确识别完所有交通标志的最快反应时间，在给定的速度下，根据最快反应时间可计算出最短反应距离，因此，可以转换得到单位长度下驾驶员最多可以有效识别交通标志信息量的多少，即交通标志密度阈值。

调查可知，实际道路中，一段路上通常多义性交通指路标志牌较其他单义性交通标志牌更少，因此，准备4组Microsoft PowerPoint演示材料，分别为单义性交通标志和不同路名条数的指路标志的组合，每组演示材料中共20张实验幻灯片，每组中的幻灯片随机调换顺序又可得到4个演示材料，共16个实验材料。

被试者为22名有驾驶证的西南交大学生。实验开始时计时，依次播放幻灯片，当被试者说出画面中交通标志名称后，快速切换到下一张幻灯片，直到看完全部20张幻灯片。以此类推，直到被试者测试完16个实验材料。

实验记录者需记录实验组别、被试者反应正确与否、每个实验材料结束后的反应时间。3.2 实验结果分析

每个被试者进行4组实验，每组得到4个反应时间，共16个反应时间数据，22个被试者共有16×22=352条数据。将反应出现错误的实验数据作为无效数据去除后，共得到335条有效数据。

根据式 （2） ，可以得到各实验组的信息量Q1=24.94条，Q2=25.66条，Q3=25.98条，Q4=25.99条。

根据实验数据可得到各组的平均反应时间：T1=41.16，T2=40.68，T3=40.86，T4=39.54。根据

可以得出各组的密度阈值：ρ1=36.38，ρ2=37.87，ρ3=38.14，ρ4=39.45 （条/km） 。

各组取平均值后可得到交通标志密度阈值ρ'约为38条/公里，即：

4 结语

通过室内仿真实验可以得出：在1km路段内，各种交通标志换算后的统一信息量不能超过38条。该结论为交通管理者在设置交通标志时给出了建议密度阈值，也能对已设置的交通标志信息密度进行合理性分析。

[1] 王建军，王娟，吴海刚. 道路交通标志信息过载阈值研究[J]. 长安大学学报：自然科学版，2009 （6） ：174-180.

[2] 杨冰浩. 交通指路标志的极限信息量与最大前置距离研究[D]. 成都：西南交通大学，2014.

[3] 林雨，潘晓东，方守恩.指路标志信息量与认知性关系研究[J].交通运输工程与信息学报，2005，9 （3） ：49-53.

[4] 刘小明，王蔚，姜明，等. 组合交通标志信息量阈值研究[J]. 交通运输工程学报，2016，16 （1） ：141-148.

[5] 戢晓峰，冯川，郭凤香. ATIS环境下驾驶员认知负荷研究进展[J]. 安全与环境学报，2015，15 （3） ：82-88.