自发光人行横道对减少机动车“抢行”的效果研究

石 京，木拉迪里江·拜克居力，潘 璇

(清华大学土木工程系交通研究所，北京 100084)

0 引言

我国道路交通供需矛盾突出，交通控制设施不足以调节道路上人与车的关系，尤其在没有信号灯的路口、人行横道上，“人车冲突”现象严重，事故屡见不鲜.

机动车与行人间的冲突，除了交通控制设施设备不合理等原因，更多的是人因[1].机动车驾驶员的“抢行”问题，即交通参与者违反交通法规争抢道路通行权的行为[2]，往往是导致事故发生的重要原因.有研究显示，造成交通事故的主要原因当中 ,机动车驾驶员“抢行”居于首要地位[3-4].对于这一问题，我国在《中华人民共和国道路交通安全法(2018年修订)》里第四十七条中规定“机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在通过人行横道，应当停车让行.机动车行经没有交通信号的道路时，遇行人横过道路，应当避让”.但在现实当中，无视此规定的行为屡屡发生，在没有交通信号的人行横道处，很少有机动车会主动停车，减速来避让行人，行人和车辆往往各自寻觅可穿越空挡通过，对于行人、自行车等交通中的弱势群体的交通安全产生了很大的威胁，也使得城市交通秩序难以保持稳定[5].本文在上述背景下研究机动车对行人过街的“抢行”行为的矫正方法和矫正效果.

白云[3]针对北京市机动车“抢行”行为进行研究，编制了“抢行”行为量表，通过回归分析等方法说明相比于人口统计信息，驾驶者的态度和驾驶技术对“抢行”行为更具影响.

Rekha[6]等研究视错觉减速标线在控制车速过程中的重要程度.研究表明，通过施放视错觉减速标线，车辆行驶速度可以得到有效降低，特别是在干线公路上，施放的视错觉减速标线取得了更好的实验成果.

石京等[7]通过录像观测和介入型实验结合的方法研究“抢行”行为，记录车辆“抢行”数据以及相应行人过街行为特征.结果表明，女性驾驶员更加趋向于选择“抢行”，而驾龄超过 10 年的被试者记录到的“抢行”行为最少；此外，车辆在人行横道前的减速对减少“抢行”行为有明显作用.

时亚群[8]以苏州市典型无信号灯控制人行横道为研究对象，对人车冲突现象及让行决策展开研究.结果表明，在过街交通设施方面，地面“车让人”文字对机动车让行决策的影响最为显著，减速丘次之.

本文在以往研究的基础上，将使机动车驾驶者在人行横道前减速视为减少“抢行”的重要手段，采用虚拟实验平台和问卷调查相结合的方法，探索自发光人行横道对减少“抢行”的作用.设计合理的交通控制设施，减少“抢行”行为的发生，对于改善交通安全状况，保护交通弱势群体，保持合理的城市交通出行结构有重要的意义.

1 虚拟驾驶实验平台构建

鉴于虚拟实验平台成本低、可重复性高等特点，本研究采用 3Dmax 进行仿真设计.首先设计道路模型，建立道路环境；随后模拟驾驶员视角，建立驾驶员环境；最终设计不同场景，并渲染成动画，实现被试者在虚拟实验中“驾驶车辆”的效果.利用计算机屏幕进行驾驶模拟实验.

1.1 道路环境模拟

机动车对行人的“抢行”行为在无信号控制路段尤为严重，故将双向两车道上的此类路段作为道路模型的设计目标.根据《城市道路工程设计规范CJJ37—2012》，取单车道宽度为3.5 m，路缘石宽度为0.4 m，故道路总宽度为7.8 m.根据本课题组研发的组合式太阳能发光版[9]的设计，将其发光部位置于人行横道白色斑马线上，4 m长、60 cm宽、间距60 cm，共有13条斑马线放置在道路上.在此基础上，根据规范创建各类基础设施，完成道路环境的布置.

1.2 驾驶员环境模拟

首先，通过在场景内创建虚拟摄像机模拟驾驶员视角，为其添加运动轨迹；其次，通过创建好的运动轨迹，完成车辆的动画效果；最终，调整车辆行驶速度.试验中，被试者可通过键盘上下箭头键对车速进行分度值较小的实时调整，以实现驾驶车辆的减速效果，并将车速显示于屏幕左下角用于模仿实车表盘部分功能，也便于驾驶员判断自身所处的速度区间.由于为无信号控制路段，限速为40 km/h，而3Dmax中速度输入方式为m/s，故车速取最为接近限速的11 m/s(39.6 km/h).

1.3 场景设计

在夜晚，置于人行横道上的发光装置对驾驶员的视觉影响最大，也能充分体现发光带是否发挥作用，故将所有实验时间均定为黑夜时分.本文设计4种不同场景进行检验与对比，以探索最佳的减少“抢行”的方案，见表1.

表1 各场景分组情况

1)第1场景.将无发光装置的普通人行横道设为第1场景，与具有人行横道发光带的其他3个场景进行对比.

2) 第2、3场景.通常，有警示作用的灯光被设为黄色或红色光，但考虑到红色光会引起驾驶员的不适，故将其设置为黄色光带.李毅等[10]研究驾驶员对不同光色的反应差别，得到人眼对黄色光灵敏度随亮度下降而显著降低，而对蓝色光的反应却大大提高，故将蓝色人行横道发光带作为第3场景，与黄色发光带(第2场景)进行比较，如图1.

3)第4场景.为达到更好的提示效果，将人行横道提示标志也设计成闪烁状态，与黄色人行横道发光带进行组合，设为第4场景，见图2.

图1 蓝色光带

2 实验与结果

本研究将虚拟实验平台与问卷调查相结合，被试者参与一系列虚拟驾驶实验后对其进行视认性主观评价试验.一共有52名被试者参加实验，包括36名男性与16名女性，参与试验的男女比例与全国驾驶员男女比例相近[11]；其中，26～40岁的群体最多(70%)，驾龄在3 a以内的比例最高(46%)，超过7 a的占38%；从统计分析来看，取样较为合理，具有一定的代表性.

图2 闪烁提示标志

2.1 减速幅度结果

构建虚拟驾驶实验模型，设计制作了4种不同场景，供被试者模拟驾驶实验.实验中，被试者可通过键盘的上、下箭头键对视频里的车速进行实时的调整，以实现“驾驶车辆”的减速效果，记录驾驶员在各场景下“驾车驶过”人行横道前的速度，与试验默认初始速度进行比较，并检测其减速幅度，检验自发光人行横道对于车辆减速的效果，见表2.由表2可见，具有发光带的场景使得驾驶员更趋向于在人行横道前采取减速措施，均对驾驶员的减速行为有所提升，尤其是蓝色人行横道发光带的减速效果最为明显.

表2 各场景减速幅度

2.2 主观评价实验结果

模拟驾驶实验结束后，被试者填写主观性评价问卷.每个问题借鉴心理学问卷调查的方法，将驾驶员减速意愿、标志醒目程度、经过人行横道时的紧张程度和标志辨认度均分为5个等级以供选择，见表3.

表3 主观性评价问卷

针对驾驶员减速意愿，所有被试者均认为自发光人行横道对于驾驶员经过人行横道的减速意愿有较大的作用，见表4.

表4 自发光人行横道对驾驶员减速意愿的作用

考虑到夜间普通的人行横道会难以察觉，问卷中对于驾驶员对人行横道的察觉程度，以及注意到人行横道时的紧张程度进行调查，结果见表5和表6.

表5 普通人行横道察觉程度

表6 注意到普通人行横道时的紧张程度

由表5、6可见，超过40%的被试者认为昏暗场景下的人行横道较难察觉，36.54%被试者反映经过人行横道时比较紧张.这些影响因素会使驾驶员驶入人行横道时无法及时采取减速操作，从而增加“抢行”发生的可能性.调查问卷中，有一位被试者曾经因为人行横道难以察觉而发生过车祸.

2.3 各场景对比结果

为了充分对比自发光人行横道的效果，找出最佳的减少机动车“抢行”设施的布置方法，让每一位被试者参与4个实验，体验不同场景的效果.在第2、3和第4模拟驾驶实验中让被试者经历2段人行横道，第1段为无发光带的普通人行横道，第2段为具有发光带的人行横道，即将场景一分别置于场景2、3和4之前.随后的问卷中，对各个场景进行比较，将评价结果整合，取平均分，做为最终评价指标，如表7所示.分数越低，则分别代表越能引起驾驶员注意，更容易察觉人行横道，感觉更为轻松，对行车的帮助越大.

表7 各场景数据对比

从均分来看，自发光人行横道各方面都优于普通人行横道，其中蓝色发光带的效果比黄色发光带更好.绝大多数被试者反应，由于整体光照较暗，驾驶员对蓝色发光带的敏感程度要高于黄色，也验证了创建场景时的判断，蓝色人行横道发光带的作用更大.第4组实验的各项得分说明，闪烁提示标志提高了发光带的作用效果.

综合考虑各场景能够给驾驶员带来的视觉效果，在人行横道上铺设蓝色发光带，并结合闪烁提示标志的作用对于驾驶者能够有效的降低其经过人行横道前的速度，从而达到减少机动车“抢行”的效果.

3 结束语

研究采用3Dmax建立虚拟实验平台，检测驾驶员在人行横道处的减速效果，同时运用心理测量常用的问卷，调查被试者的减速意愿，探究人行横道发光带在减少机动车“抢行”中所起到的作用，对本课题组针对太阳能发光板研究进行补充.设计的自发光人行横道使得驾驶员更加趋向于在人行横道前采取减速措施，从而减少机动车对行人过街的“抢行”行为，并在辨认度和对行车的帮助上均取得驾驶实验者良好的评价，在帮助驾驶员进行行车判断方面具有重要的应用价值.然而，本文中创建的虚拟试验平台在模型和场景方面仍然具有很大的提升空间，需提高与主观评价试验的结合度，得到更有说服力的结论.