陳國云

(福州市交通建設(shè)集團有限公司 福建福州 350002)

引 言

交通標志是一種以圖形、文字和符號向駕駛員傳遞信息的載體[1]。目前，已有研究更多局限在標志外觀尺寸、顏色搭配及設(shè)施結(jié)構(gòu)、材料等方面，較少從駕駛員本身的視覺特性出發(fā)去研究交通標志的視認性。已有的交通標志視認性研究主要以指路標志為研究對象，對禁令、警告、指示標志研究不足;隨著大量新手駕駛員上路，交通標志設(shè)計應(yīng)充分考慮非熟練駕駛員的視覺要求，以減少交通事故的發(fā)生。針對上述問題，本研究從駕駛員注視行為的角度出發(fā)，以閩清125線為仿真道路環(huán)境進行模擬駕駛試驗，獲得不同熟練程度駕駛員視認交通標志的平均注視次數(shù)和注視時間，探討不同控制條件下駕駛員視認交通標志的視覺變化特性。

1 試驗方案設(shè)計

閩清125縣道具有多樣性，125縣道白樟池埔至白中攸太段設(shè)計等級為二級公路;上蓮至長慶段設(shè)計等級為三級公路;白中攸太至池園寶新段設(shè)計等級為二級公路，不同設(shè)計時速使試驗方案結(jié)果具有對比性。

1.1 試驗人員

本次試驗共選取34名男性駕駛員作為試驗對象。所有被試均持有有效駕照，校正視力正常且無精神類疾病史。根據(jù)駕齡將被試分類，其中非熟練駕駛員17人(駕齡≤3年)，熟練駕駛員17人(駕齡≥3年)。由于實驗儀器記錄故障，分別有2名非熟練駕駛員和2名熟練駕駛員的數(shù)據(jù)丟失，最終確定有效被試非熟練駕駛員15名，熟練駕駛員15名。

圖1 注視次數(shù)、注視時間頻次分析

圖2 不同車速條件下各類型交通標志的注視次數(shù)分析

1.2 試驗條件

駕駛員佩戴眼動儀在仿真道路環(huán)境下進行模擬駕駛試驗。試驗路段設(shè)置有11個注意十字交叉口和2個注意學(xué)校兒童警告標志、2個減速讓行禁令標志、4個人行橫道線指示標志以及3個指路標志。

1.3 試驗流程

要求駕駛員按照自己的駕駛習(xí)慣自由駕駛，分別按照時速 20km/h、40km/h、60km/h、80km/h 進行模擬駕駛試驗;駕駛過程中令駕駛員視認不同類型交通標志，并通過FaceLAB眼動儀記錄駕駛員視認交通標志的注視行為特征;每位被試試驗前均對眼動儀進行重新標定。

1.4 獲取變量[2]

注視點次數(shù)與駕駛員所需要處理標志信息的數(shù)目有關(guān)系，反映了視覺區(qū)域中興趣點的數(shù)目，并且信息比例高的區(qū)域產(chǎn)生的注視頻率也很高。

注視時間是指在注視時視軸中心位置保持不變的持續(xù)時間，以毫秒計。注視時間代表處理與危險相關(guān)的信息所花費的時間，反映提取信息的難易程度。

本實驗需獲取的眼動數(shù)據(jù)變量為駕駛員對交通標志的注視次數(shù)和注視時間。

2 試驗數(shù)據(jù)分析[3～7]

2.1 駕駛員對交通標志的注視行為特征分析

(1)注視頻次分析

通過對駕駛員在仿真模擬交通環(huán)境中的注視數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，有99%的注視次數(shù)在2.1次以下，考慮到儀器誤差，剔除大于2.1次的注視次數(shù)數(shù)據(jù);有99%的注視次數(shù)在3000ms以下，考慮到儀器誤差，剔除大于3000ms的注視次數(shù)數(shù)據(jù)。對所有被試駕駛員注視次數(shù)、注視時間數(shù)據(jù)進行分區(qū)段統(tǒng)計分析。

由圖1可知，駕駛員在仿真模擬交通環(huán)境中的注視次數(shù)分布可以分成4個區(qū)域，說明注視次數(shù)可能與4種交通標志類型(警告標志、禁令標志、指示標志、指路標志)存在某種對應(yīng)關(guān)系。

駕駛員在仿真模擬交通環(huán)境中的注視時間主要集中在500－1200ms區(qū)域，1500－2700ms區(qū)域所占比例較小，這說明駕駛員對大部分交通標志視認的注視時間較為一致，而對某種交通標志視認時間較長。

2.2 車速及交通標志類型對注視行為影響

(1)對注視次數(shù)影響

圖3 不同車速條件下各類型交通標志的注視時間分析

圖4 不同車速條件下不同熟練程度駕駛員的注視次數(shù)分析

由(圖2)可知，當(dāng)車速相同時，非熟練駕駛員和熟練駕駛員對不同類型的交通標志的視認性變化規(guī)律一致，對指示標志的注視次數(shù)較少，對警告、禁令及指路標志的注視次數(shù)較多。當(dāng)車速為20km/h和40km/h時，非熟練駕駛員和熟練駕駛員對不同類型交通標志的注視次數(shù)變化規(guī)律基本一致;當(dāng)車速為60km/h和80km/h時，非熟練駕駛員和熟練駕駛員對指示標志的注視次數(shù)明顯變少。

研究表明，當(dāng)車速變化時，駕駛員對車外環(huán)境的判斷能力會發(fā)生變化。駕駛員的動視力隨著車速的變化而變化。當(dāng)車輛以60km/h的速度行駛時，駕駛員可看清前方240m處的交通標志，當(dāng)車速提高到80km/h時，則連160m處的交通標志都看不清楚。隨著車速的增加，駕駛員的視力不斷下降，有效視野變狹窄，注視點遠移，駕駛員的視認性會有所下降，對交通標志的理解也會下降。

圖5 不同車速條件下不同熟練程度駕駛員的注視時間分析

不同類型的交通標志中，指示標志內(nèi)容簡單，可讀性最好，因此駕駛員在視認指示標志時，注視次數(shù)較其他三類標志要低。而警告、禁令及指路標志在車速較小時的注視次數(shù)均高于1.5次，車速較高時的注視次數(shù)均高于1次。這是因為警告和禁令標志向駕駛員傳遞危險、警告、禁止等信息，顏色醒目，指路標志則是包含了文字信息，較復(fù)雜，駕駛員在完成這些標志的視認時常發(fā)生二次注視，所需的次數(shù)比較高。

(2)對注視時間影響

由(圖3)可得，車速對駕駛員視認不同類型交通標志所用的注視時間的影響較小。非熟練駕駛員和熟練駕駛員均對指路標志的注視時間較大，其次是警告及禁令標志，對指示標志的注視時間最小。

警告及禁令標志相較于指示標志而言，更能引起駕駛員注意，注視時間略高;但較指路標志明顯降低，約為指路標志注視時間的50%。主要是因為警告及禁令標志通過圖案、顏色、形狀向駕駛員傳遞信息，能夠快速的被識別，而指路標志包含大量的文字信息，因而駕駛員完成對指路標志的理解過程所需時間較其他三類交通標志高。

2.3 駕駛熟練程度對注視行為影響

(1)對注視次數(shù)影響

由(圖4)可知，隨著車速的增加，非熟練駕駛員和熟練駕駛員對不同交通標志的注視次數(shù)不斷減小。而熟練駕駛員對不同類型交通標志的注視次數(shù)均高于非熟練駕駛員。

非熟練駕駛員較年輕，在反應(yīng)速度等各項生理指標上優(yōu)于熟練駕駛員，同時也因為駕駛經(jīng)驗較少，注意力更多的是放在駕駛車輛、注視道路及周邊交通流狀況上，較少注意觀察交通標志。而熟練駕駛員更注重交通安全，對不同類型的交通標志的注視次數(shù)均高于非熟練駕駛員;又因駕駛經(jīng)驗豐富，視認速度較快，對指路標志的注視次數(shù)較非熟練駕駛員少。

(2)對注視時間影響

由(圖5)可知，車速對駕駛員視認不同類型交通標志所用的注視時間影響較小，基本保持不變。熟練駕駛員對各類型交通標志的注視時間較非熟練駕駛員少。

國外學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，駕駛員對信息的需求對他們的視覺搜索特性有著非常顯著的影響，當(dāng)駕駛員對周邊的道路交通狀況非常陌生且駕駛經(jīng)驗不足時，他們會更主動地去搜索道路交通信息，以減少自己對周邊道路交通環(huán)境的不確定。對駕駛員而言，交通標志是提供交通信息的載體。駕駛員駕駛經(jīng)驗越足，對道路沿線交通標志的注視時間會隨著熟練程度的增加而降低，甚至發(fā)生個別駕駛員沒有注視某些交通標志的情況。因此，熟練駕駛員對各類交通標志的注視時間較非熟練駕駛員少。

2.4 車速、交通標志類型、熟練程度的方差分析

(1)車速對注視行為的方差分析

運用SPSS分別對車速－注視次數(shù)、車速－注視時間進行單因素方差分析及多重比較檢驗，分析結(jié)果如(表1、2)所示。

表1 車速對注視次數(shù)、注視時間的方差分析表

從表1可知，車速對注視次數(shù)的顯著性P＜0.001，車速對注視時間的顯著性P=0.792，即在5%的顯著水平下，車輛速度的變化對駕駛員的注視次數(shù)有顯著影響，而對注視持續(xù)時間沒有顯著影響。

表2 車速對注視次數(shù)、注視時間的多重比較檢驗表

通過(表2)可以發(fā)現(xiàn)，在車速20km/h與40km/h條件下，二者的注視次數(shù)不具有顯著性差異，而與60km/h、80km/h均具有顯著性差異。這說明在較低車速的情況下，注視次數(shù)變化不大，當(dāng)行駛到較高車速時，注視次數(shù)產(chǎn)生較大變化。無論車速高低，均對注視時間無較大的影響，進一步證明了方差分析的結(jié)論。

(2)交通標志類型對注視行為的方差分析

運用SPSS分別對交通標志類型－注視次數(shù)、交通標志類型－注視時間進行單因素方差分析及多重比較分析，分析結(jié)果如(表3、4)所示。

表3 交通標志類型對注視次數(shù)、注視時間的方差分析表

從(表3)可知，交通標志類型對注視次數(shù)、注視時間顯著性均小于0.001，即在5%顯著性水平下，不同類型的交通標志對注視次數(shù)、注視時間具有顯著影響。

表4 標志類型對注視次數(shù)、注視時間的多重比較檢驗表

通過(表4)可以發(fā)現(xiàn)，指示標志的注視次數(shù)與其他三種標志均具有顯著差異，而其他三種標志兩兩之間差異不大;警告標志和禁令標志的注視時間差異不顯著，而與指示標志、指路標志具有顯著性差異。

(3)熟練程度對注視行為的方差分析

運用SPSS分別對熟練程度－注視次數(shù)、熟練程度－注視時間進行單因素方差分析，分析結(jié)果如(表5)。

表5 熟練程度對注視次數(shù)、注視時間的方差分析表

從(表5)可知，熟練程度對注視次數(shù)顯著性小于0.001，對注視時間顯著性為0.004，即在5%顯著性水平下，熟練程度差異對注視次數(shù)、注視時間具有顯著影響。

4 結(jié)論

本試驗通過眼動儀獲取駕駛員的視線停留變化情況，通過分析駕駛員在不同控制條件下的眼睛的注視點數(shù)、注視點分布以及注視時間等數(shù)據(jù)，研究駕駛員對指定路段上不同類型交通標志的視認特性。

研究發(fā)現(xiàn):交通標志類型及駕駛熟練程度對注視行為有顯著影響，而車速僅對駕駛員的注視次數(shù)有顯著影響，對注視持續(xù)時間無顯著影響;駕駛員在指示標志上的平均注視次數(shù)和平均注視時間最低，指路標志最高，警告和禁令標志則介于二者之間;各類型交通標志的視認性參數(shù)較穩(wěn)定，可根據(jù)其參數(shù)值推測交通標志類型。熟練駕駛員對不同標志的平均注視次數(shù)要高于非熟練駕駛員，注視時間則明顯低于非熟練駕駛員。低速行駛時，注視次數(shù)變化不大，高速行駛時，注視次數(shù)變化較大。

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