创新型城市交通系统研究设计

2020-04-17乔志桑祚玮叶韬王俊莹欧阳元束晓永

设计 2020年4期

乔志　桑祚玮　叶韬　王俊莹　欧阳元　束晓永

摘要：为了缓解目前我国城市交通中由于闯红灯、人车混行等原因造成的交通拥堵问题而设计的一套公共设施系统。首先以城市中的路口为着眼点，进行实地调研，总结发现的问题;并针对街上的行人进行了问卷调查以及行为分析。分析了行为引导这一设计理论的发展以及应用，研究了有关于光照强度与频闪速度对人警觉性的影响与运用。运用对用户行为分析等的设计方法，使用犀牛、keyshot等进行模型制作，ai进行用户界面设计。最终完成一套该系统的三维模型以及实现导视牌中的软件系统。该设计可以为现有城市交通混乱的现象提供一定的缓解方案。

关键词：智能交通创新型城市交通系统设计行为引导频闪

中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

文章编号：1003-0069 （2020） 02-0120-04

概述

近年来，我国交通发展迅速，但是由于人口的增长、机动车辆的增加以及人流、物流的大量流动，城市交通出现了诸多问题。交通需求不断增加、国内信号灯系统的不完善以及特有的中国式过马路现象，都使得交通混乱的现象日益严重。针对此种情况，本文通过对导视和警示系统的设计，引导行人、机动车、非机动车进行分流，并采用智能系统，方便社会生活中的弱势人群，使交通信息更好表达。

一、现有城市交通安全问题及分析

（一）城市交通安全问题

从世界范围来看，每年，马路交通事故在全球造成约1 30万人死亡，2000万至-5000万人遭到非致命性伤害。道路交通事故是人们的主要死亡缘由。据世界卫生组织每年的统计报告显示，每年约有93%的交通事故发生在中等收入和低收入国家，而这些国家的注册机動车辆只占全球的54%;同时，弱势道路使用群体（行人和非机动车）的死亡人数占全球道路交通死亡人数的一半。

21世纪以来，中国城市化进程不断加快，汽车保有量急速上升。这也带来了严重的交通安全问题。在许多城市交通中，存在机动车、非机动车以及行人不遵守交通规定胡乱穿插在车道和人行道，交通问题中我国存在的最典型现象就是中国式过马路，虽然如今人们的文明程度在提高，但是部分市民的交通安全意识仍然淡薄，骑自行车穿越红灯及逆行、与机动车辆争道，行人不走人行道、横跨交通隔离栏等现象随处可见。

（二）城市交通问题的原因分析

道路交通安全中其中最突出的问题之一就是过马路问题。“中国式过马路”是当代中国社会道德问题的重要体现，造成这一现象的原因可以分为主观和客观两方面。客观方面，随着社会经济的发展，城市道路的发展跟不上交通工具数量的发展，各大城市车满为患，许多城市在道路规划时缺乏超前意识，存在忽视和漠视行人权利的倾向，一些路段红绿灯没有考虑好车流量与行人量的关系，存在诸多问题。比如，允许转弯车辆在人行道绿灯时通行，增加了行人过马路的风险，设计上存在人性化的缺失;信号灯设计分配给行人通行的时间不足;行人等待过街的时间偏长;过街天桥和地下通道等基础设施建设不完善，距离过远;绿灯闪烁含义不明确等。主观方面，国人素质存在问题，一些人缺乏遵守社会公德的意识、交通安全意识淡薄，其中大多数人抱着法不责众的想法，对规则的集体漠视，没有养成遵守规则的潜意识。规则意识淡薄、法治观念缺失、从众心理及群体效应影响，的确导致了更多闯红灯现象的出现。并且城市发展速度加快，人们的心理变得更加急躁，很多人间红灯的原因仅仅是因为赶时间。但是，这样的问题不仅与人有关，还与整个交通体系的设计有关。如果只靠一些新奇的方式处理问题，只能彰显规则的严肃性，无法证明规则的合理性。对“中国式过马路”来说，治标不治本。

除了“中国式过马路”以外，随着智能手机的普及，越来越多人无论是开车，行走甚至是过马路时都看着手机屏幕，新闻上频频出现行人低头玩手机不看红绿灯直接过马路导致被车撞或者过马路时不注意车辆低头看手机引起伤亡事故。改变人们在公共区域，尤其是在马路上的手机使用习惯并且结合法律法规有助于降低事故发生率。

除了以上的社会因素，我国的城市规划也不尽合理。城市整体功能定位缺乏一个系统、科学、前瞻性的考虑，导致出现了多数城市功能区高度密集，人流量和车流量超出承载范围。城市交通体系不完善，公共交通尚未确立在城市交通中的主体地位，并且缺乏足够的静态交通容量，这些都加深了车路矛盾，加剧了城市交通的拥堵问题，导致交通事故的频繁发生。

除此之外，我国的智能交通系统发展状况也很不均衡。智能交通系统（ITS，Intelligent Tran spo rtation System）又称为智能运输系统，是在较为完善的交通基础设施之上，通过应用信息、通信技术、计算机、自动控制和系统集成等技术有效集成，而建立的一个高效、便捷、安全、环保、舒适的综合交通运输体系。城市道路智能交通系统，主要包括交通信息采集技术、交通信息处理技术、交通管理技术和交通信息服务技术等4个重要领域。但是，国内目前的研究重点集中在交通信息采集技术，而交通信息服务技术是使城市道路智能交通系统技术真正的面向用户，为用户提供交通服务的技术，因此这一方面的发展是至关重要的。

二、交通拥堵的现有解决措施及分析

本文针对前文提到的问题点面向现在的市场展开了全面的调研和分析，深入了解了现有的各类解决方式。

（一）交通导视牌设计

现有的导视设计主要作用是指路，大部分是普通的信息导视，信息量小，无法满足行人的需求，但是成本相对较低，适合普及安装。另外一种是智能的导视牌，目前应用较少，—方面是因为成本较高，另一方面对于我国目前的道路情况不太实用。

（二）路口红绿灯设计

主要包括对红绿灯的形态创新设计以及功能创新设计。红绿灯的形态设计主要是通过几何形体和视觉平面的形式，基于已有的视觉观点，从而达到过马路时的警示目的。而所谓功能设计，则是在红绿灯本身的功能基础上增加一些辅助功能，其中甚至会改变其形态或存在形式。无论是红绿灯的形态创新设计还是功能创新设计，对于目前国内的交通状况仍旧没有达到应有的影响。—方面由于设计本身较高的成本，另一方面，在手机和网络已经普及的今天，人们越来越重视设计本身的价值，而这些效果并不好的功能并不能被大多数人们所接纳。

（三）人行道路面及路障设计

现有的人行道路面多为概念型设计，实现成本较高，智能化程度较高。路障设计则可行度更高，通过声光电等技术的结合，给人以实际的感受和反馈，提醒人们遵守交通规则，达到对交通参与者中人的有效限制和管理。

三、创新型城市交通设计构想

本文在创新型城市交通系统的设计中融入引导性设计的理念。

行为引导是美国知觉心理学家詹姆斯·吉布森在1 979年首次提出了的理论。它强调人类自然而然的行为包括用户的下意识行为、无条件反应行为和条件反应行为等。下意识行为是人不自觉的行为趋向，无需做出任何努力自然流露的客观行为，甚至自己主观无法控制、无法掩饰的行为。而条件反应行为是生活中日积月累的学习或是经历体验在我们生理或是心理上留下的匹配反应行为。

引导性设计是基于对受众本能层面的心理认知的洞悉，从观察用户本能行为入手，通过分析用户自然而然的行为习惯，力求设计符合用户最自然的使用方式，摒弃生硬、直白的价值观强加于受众的方式，真正做到由设计引导人的生活。设计方法是行为引导概念中产品引导性功能的实现依托于人的行为规律以及本能反应，并不会对于使用者的行为强加性的干预。因此在进行调研时需要进行无干预调研。

我们在引导性设计中应该着重考虑到人的下意识行为，结合人们通常的心理反应给予适当的设计方案。无意识行为下交互设计方法有习惯培养式交互和暗示引导式交互（暗示引导式交互可以通过内容暗示、色彩暗示、动效暗示等引导用户行为）。这样的交互设计旨在挖掘用户体验，减少认知成本，同时实现商用价值，以增加产品忠诚度。

本文所提出的设计方案包括：

（一）城市基础设施导视牌

1.硬件部分介绍及具体尺寸：本文辅助现有的广告牌进行丰富和设计，加以导视信息和智能指示的功能，形成完整的导视牌设计。本设计在过程中综合考虑产品选材、尺寸、放置空间及生产成本等一系列问题，选择与路旁现有的广告牌结合，保留原有的功能的同时，加上智能指示和引导系统。目的是可以给道路行人以最直接的信息获取途径，并获得最直观的导视效果，并且利用上文提到的行为引导，将一些具体的过街天桥、地下通道等基础设施的信息放在显眼的提示的位置，引导行人。在设计过程中考虑到道路行人的复杂性，特别是弱势群体的使用状况，由此对设计的局部进行了改进并完善。

在交通导视牌采用折面的造型，在人机工学角度考虑到老人、残疾人等弱势群体的使用，结合通用设计的理念，将尺寸定为普通人与使用轮椅者或者是老人均感觉舒适的位置，如图1所示。指示牌的背面保留有广告信息，并在曲线部位加上AED急救装置，辅助有报警按钮，以应对路人身体上的突发情况。正面是主显示屏及操作区域，使用者可以根据需求快速寻找想去的公共地点（主要包括一些基础的公共设施，如天桥、公厕等），使用者在选择后导视牌上部会有旋转条进行实际指示，同时在屏幕上方的较小屏幕上回有具体的位置指示文字。方便使用者具体得知目标位置。

针对于导视牌的界面，考虑到人机工程学的因素，将点选的区域放置于屏幕的下方，方便使用轮椅者进行操作，同时操作界面中增加了一些城市基础信息以及基本信息的提示，使得使用更加方便，如图2、3。

2.软件部分功能介绍和实现：智能導引系统，如图4，是为了辅助导视牌工作而设计开发的，为使行人在导视牌处可以方便地查询地图信息。为交互方便，选择在Android平台上开发该系统。软件功能分为下列几个模块：

（1）地图信息显示模块：该模块是软件功能的基础，实现了显示地图与地图信息的功能。经过调研，选择了百度作为地图信息数据的提供者。在项目中引入百度地图开发包，通过调用接口从百度地图的开放接口获取数据，即可实现在界面中显示地图信息。在开发过程中调用百度地图的数据信息需要申请密钥许可。申请步骤如下：

i.登录百度账号进入API控制台。

ii.点击创建应用申请开发密钥，应用类型填写AndroidSDK，正确填写SHA1和程序包名。、

i ii.写完后系统将自动生成AK，将AK填入项目下的AndroidManifest.xml中。

申请权限完毕后，在布局文件中添加地图容器。在对应的活动onCreate函数中初始化地图，并管理其生命周期。完成之后即可实现在界面中显示地图信息。

（2）定位模块：该模块主要用于显示当前位置，并存储当前的地理位置信息，为搜索与路线规划模块所使用。实现步骤如下。继承抽象类BDAbstractListener并重写其onReceieveLocation方法来获取定位数据，并将其传给Ma pView。

…

MyLocationData locationData= new MyLocationData.Builder（）

.direction （location.getDirection（））

.latitude （location.getLatitude（））

.longitude （location.getLongitude（））

.build（）;

baiduMap.setMyLocationData （locationData）;

）

通过locationClient获取当前位置并显示在地图上

private void initLocation（）{

location Client= new LocationClient（g etApplication Context（））;

LocationClientOption option= new LocationClientOption（）;

location Client.registerLocation Listener（ new MyLocation Liste ner（））;

option.setOpenGps （true）;

option.setCoorType（”bd0911¨）;

option.setScanSpan （1000）;

optio n.setlsNeed Location PoiList （true）;

optio n.setlsNeedAddress （true）;

//可选，设置是否需要地址描述

optio n.setlsNeed Location Desc ribe （true）;

//可选，设置是否需要设备方向结果

location Client.setLocOption （option）;

locationClient.start（）;

}

获取到定位数据之后，建立数据仓库SharedPreference，并存储当前经纬度信息，地址信息到数据仓库中以在其他模块中调用。

St ring location Desc ribe= locatio n.getLocation Describe（）;

SharedPreferences spf= getSharedPreferences（”LocationData”，MODE_PRIVATE）;

SharedPreferences.Editor spfeditor= spf.edit（）;

putDouble （spfeditor，”latitude”，lat）;

putDouble（ spfeditor，”longitude”，lng）;

spfeditor.putString（”current_location“， locationDescribe）;

spfeditor.commit（）;

从数据仓库中调用当前地址信息显示在APP界面上方的TextView中。

（3）周边信息搜索模块：该模块，如图5，提供快速搜索周边地理位置信息的功能。通过调研确定了人们最常用的检索内容，包括公交，美食，景点，酒店，厕所，银行，超市。

这些地理位置信息被称为POI（ Point Of Interest）。在此APP中主要用到poi检索功能中的周边信息检索。实现步骤如下。创建poi检索监听器，处理接收到的poi，（言息，显示在界面下方的ListView中。

处理内容如下：

i.创建对象List存储所有检索到的poi信息。

ii.计算poi与当前位置的距离。

iii.取最近的前20项信息，获取其名字与地址信息。对于公交站，获取公交线路信息。

iv.根据poi的经纬度坐标信息构造地图覆盖物导入到地图中，在地图上用红色气球显示poi位置。气球上的数字与poi在列表中的编号对应。

初始化poi检索实例并设置检索监听器，设置PoiNearbySearchOption（）的各项参数，设置参数包括搜索关键字，当前地点，检索半径，分页数，页面容量。

（4）路线规划模块：该模块，如图6，实现了点击列表中的poi信息，在地图上显示从当前位置到对应地点的步行路线规划功能。实现步骤如下：

创建路线规划检索结果监听器，用于处理获取的路线规划信息。获取到正确的信息后，初始化路线规划覆盖物实例，传入路线规划数据，构造路线规划覆盖物。将路线覆盖物导入到地图中，在地图上显示路线覆盖物。

创建路线规划实例，设置路线规划监听器，从数据仓库中获取当前位置经纬度坐标，从poi信息列表中获取目的地经纬度坐标，构造路线规划设置实例，传入路线规划搜索函数，获得路线规划信息。最后释放路线规划实例。

（5）辅助功能模块：该模块提供其他辅助信息的显示，包括日期，时间，天气的显示。此外，行人浏览完信息后导视牌将处于闲置状态，为方便下一位行人浏览信息，设置一闲置计时器。当检测到30秒没有任何操作时，地图信息将会刷新。任何点击屏幕的事件都会重置该计时器。

（二）人行道交通路口设计

人行道路口處的警示设计也是基于目前已有的路障柱进行改良设计，如图7，通过对声光电的综合应用实现对闯红灯、低头族等人群的警示作用。

人行道路口路障设计是基于人的下意识行为分析进行的创新设计。当人像闯红灯时，路障柱会通过红外光及声音的方式给予人们警示，并辅助间歇性的“安检”警示音。—方面在物理上给予人们以警示作用，同时在心理上也会让人们产生羞愧心理。除此之外，针对绿灯将要结束的情况设计中也作了分析和考虑，为警示此时想要横穿路口的人，设计采用与红绿灯同时闪烁的红外线灯光提示，让人们意识到行为的不妥，从而达到引导的目的。采用水汽雾面投影的技术，将视觉信息放大，同时也能起到降尘的作用。在路障主体上设计有地面投影，采用与红绿灯相匹配的倒计时的方式，使得远处的人或者是玩手机的人清楚的感知到红绿灯的信息。视觉效果上采用清晰的红叉提示，给人以引导和警示作用。

其闪烁的方式是在红灯即将转变为绿灯式进行闪烁提示，提醒路人即将变为绿灯，但是此时并不能够通过斑马线，假如此时行人强行闯红灯，红色的激光闪烁频率将会增加，引起人们的警觉，并配合相应的声音提示，给人心理上的压迫感。

（三）机动车道交通路口设计

本文在对机动车道路的实地调研中发现许多亟待解决的问题。其中，通过抽样观察的方式发现驾驶者在交通路口快速行驶是导致路口堵车的重要原因。根据分析发现，多数驾驶者因时间仓促或不希望等待红绿灯，会在绿灯将要结束时选择迅速驶入路口，而此时前方因车辆过多无法正常速度行驶，从而刚进入路口的车辆只能停在路口中央进而造成路口的堵塞。这样的现象在我国各大城市屡见不鲜，一方面是由人们的主观因素导致，另一方面则是因为城市规划及设施的不合理。

在进行方案设计之前本文对灯光的频闪对人的影响进行了研究。人的主观感受不舒适程度将随着频闪频率而变化。在频闪频率为2.8次/秒的时候，感觉较舒适，频闪频率为4.2次/秒时，相对频闪频率为2.8次/秒时不舒适程度稍有增加，区别不是很大。在频闪频率为5.6次/秒和7次/秒时，平均得分均为负值，不舒适程度均有较大增加。这说明了频闪频率越快受试者主观感受越不舒适。

因此，本文所提出的交通路口设计正是基于以上实验结果。本文认为在距离路口20米左右处应该开始由密到疏安置减速提示灯，当绿灯将要结束时，提示灯会发出红外光以警示驾驶者减速，此时的频闪频率为2.8次/秒。车辆测速的感应器可以放置在道路下面，如有超速情况，提示灯将会以5.6次/秒的频闪频率闪烁，以提醒驾驶者减速。结语

城市交通混乱的现象不是一日而成的，同样，城市交通安全问题也不可能通过一个系统而迅速解决。这之间需要不断地思考、实验，不断地重复。本文相信在不远的将来相关设计将会出现在日常生活中，本文所提出的系统经过改进也将会运用在我国城市交通系统中。交通系统的实施和普及是涉及政府政策、道路监管、民生出行等多领域的大事，这需要参与者的不断努力和改进，加快交通基础设施的改造和完善，尽快实现高质量、智能化的城市交通体系。.

參考文献

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[8]百度地图AndroidSDK开发文档hnp：//lbsyun baidu.com/index.php？title=andloidsdk

[9]百度地图AndroidSDK类参考文档http：//mapopen-pub-androidsdk cdn bcebos com/map/doc/v5 3.O/index html

[10] Android使用百度LBS SDK https：//blog.csdnnet/zhoumushui/article/details/41751259

[11]简明adb使用教程https：//b10g csdn.net/signjing/atIck，detalls/51835017