秦雅琴 崔晨陽(yáng) 王圓圓 賈現(xiàn)廣 惠袁媛
(昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院1) 昆明 650500) (北京交通工程學(xué)會(huì)2) 北京 100000)
國(guó)內(nèi)外對(duì)交通事故成因的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,駕駛?cè)俗⒁饬Ψ稚⑹且l(fā)道路交通事故的重要原因,而導(dǎo)致駕駛?cè)俗⒁饬Ψ稚⒌闹饕蛩厥怯绍囃馊?、物或者其他事件等引起的分心,從而影響行車安?國(guó)內(nèi)外通過(guò)對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬Φ难芯?,發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)俗⒁饬κ欠窦信c駕駛安全息息相關(guān).Sodhi等[1]使用頭盔式眼動(dòng)儀,跟蹤了駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中的眼動(dòng)變化,從而對(duì)駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中的注意力集中情況進(jìn)行了研究.Owens等[2]運(yùn)用雙任務(wù)法對(duì)駕駛?cè)笋{駛過(guò)程中的注意力和駕駛行為進(jìn)行了研究,并對(duì)駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)情境的反應(yīng)靈敏性進(jìn)行了研究歸納.Pecher等[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證明,駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中收聽(tīng)音樂(lè)會(huì)分散其駕駛注意力,且駕駛?cè)耸章?tīng)不同情感的音樂(lè)時(shí)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)情境的反應(yīng)也有所不同.
道路廣告為道路環(huán)境影響因素之一,其可以在視覺(jué)和認(rèn)知上影響駕駛?cè)说淖⒁饬?,?guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)道路廣告會(huì)使駕駛?cè)俗⒁饬Ψ稚ⅲ瑥亩绊懶熊嚢踩?馮忠祥等[4]使用眼動(dòng)儀研究表明,高速公路路側(cè)廣告牌對(duì)駕駛?cè)说囊曈X(jué)特性會(huì)產(chǎn)生影響.Holahan[5]通過(guò)對(duì)比不同環(huán)境條件下被試按下按鈕的反應(yīng)時(shí)間發(fā)現(xiàn),商業(yè)廣告對(duì)被試的注意力有一定的影響.Megias等[6]采用眼動(dòng)儀設(shè)備對(duì)駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中的眼動(dòng)情況研究表明,道路沿路兩側(cè)的廣告會(huì)影響駕駛?cè)说淖⒁饬榜{駛?cè)穗S后對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的反應(yīng)能力,增加了交通事故發(fā)生的概率和隱患.Crundall等[7]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),路邊廣告不同的設(shè)置位置對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬Φ姆稚⒊潭炔煌?,研究還發(fā)現(xiàn),相比于3 m以上的路邊廣告牌,高度較低的廣告牌對(duì)駕駛?cè)说奈Ω?,?duì)駕駛?cè)说淖⒁饬τ绊懜?Young等[8]運(yùn)用駕駛模擬器分別研究了高速公路、城市道路和鄉(xiāng)村公路環(huán)境下,道路廣告對(duì)駕駛?cè)说淖⒁饬Α⑿睦碡?fù)荷和駕駛行為影響的量化指標(biāo).Bendak等[9]對(duì)駕駛模擬的研究發(fā)現(xiàn),道路廣告牌對(duì)駕駛?cè)笋{駛工作的負(fù)面影響主要表現(xiàn)為交通標(biāo)志信息記憶的缺失、頻繁變換車道、更頻繁的注視道路廣告牌等.他們還利用駕駛模擬器評(píng)估了道路廣告牌對(duì)駕駛?cè)笋{駛行為的影響.Chattington等[10-11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),相比于靜態(tài)道路廣告,動(dòng)態(tài)的道路廣告更容易吸引駕駛?cè)说淖⒁饬?,繼而對(duì)駕駛?cè)说鸟{駛行為造成影響.Kaber等[12]通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)駕駛模擬實(shí)驗(yàn)研究駕駛?cè)苏J(rèn)知能力在駕駛過(guò)程中的處境意識(shí)方面的作用.
有研究結(jié)果顯示,駕駛過(guò)程中駕駛?cè)饲榫w的轉(zhuǎn)變,同樣會(huì)影響駕駛?cè)笋{駛過(guò)程中的行車安全.各種廣告標(biāo)識(shí)因?yàn)椴捎昧瞬煌膹V告內(nèi)容給駕駛?cè)藥?lái)的情緒影響也具有較明顯的差異性,并且對(duì)駕駛?cè)嗽谔幚眈{駛過(guò)程中的情緒存在較大影響.Overman等[13]研究發(fā)現(xiàn),哀傷、厭煩等消極情緒會(huì)影響駕駛?cè)说鸟{駛行為,從而增加了交通事故發(fā)生的概率.Lansdown等[14]的研究表明駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中帶有情感色彩的交談會(huì)影響其駕駛行為,此外研究人員還發(fā)現(xiàn),不同情感色彩的談話對(duì)駕駛?cè)笋{駛行為的影響也不同.Isaacowitz[15]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),樂(lè)觀主義者注視廣告的時(shí)間比悲觀主義者長(zhǎng),并且樂(lè)觀主義者會(huì)避免長(zhǎng)時(shí)間的注視帶有悲觀情緒的廣告.Chana等[16]研究發(fā)現(xiàn),路邊廣告容易對(duì)駕駛?cè)说淖⒁饬υ斐捎绊?,特別是帶有負(fù)面情緒的廣告標(biāo)語(yǔ),容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生.因此通過(guò)研究可以對(duì)路邊廣告的設(shè)置給出合理的建議,尤其是在例如交叉口、彎道或者高流量等高風(fēng)險(xiǎn)路段.同時(shí)也可以對(duì)駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中的注意力分散行為起警示作用,減少由廣告造成駕駛?cè)俗⒁饬Ψ稚⒍鸬慕煌ㄊ鹿实陌l(fā)生.
本研究主要分析了消極、積極和中性三種不同情緒畫(huà)面的靜態(tài)路邊廣告能否通過(guò)影響眼睛的運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整注意力,并且在風(fēng)險(xiǎn)情境下做出正確的決策反應(yīng).實(shí)驗(yàn)應(yīng)用駕駛模擬系統(tǒng)平臺(tái)及眼動(dòng)儀對(duì)被試模擬駕駛時(shí)進(jìn)行駕駛行為特性和眼動(dòng)測(cè)量,通過(guò)對(duì)駕駛模擬器的速度、軌跡偏差、風(fēng)險(xiǎn)情景下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間、眼動(dòng)軌跡位置分布、眼動(dòng)時(shí)間的分析,研究消極、積極和中性三種不同的情緒畫(huà)面的靜態(tài)路邊廣告對(duì)駕駛?cè)诵袨樘匦缘挠绊?
根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究需要,使用實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的三維場(chǎng)景編輯軟件(VS-Design)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)情境設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)?zāi)M情景的道路為由路段和交叉口組成的城市道路,道路全長(zhǎng)9 km,路段設(shè)計(jì)為雙向4車道和雙向2車道,每個(gè)車道設(shè)計(jì)寬度為3.5 m,實(shí)驗(yàn)全程限速60 km/h.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前分別各選四幅消極情感廣告圖片(M愉悅度=3.68,M喚醒度=5.27)、四幅中性情感廣告圖片(M愉悅度=5.57,M喚醒度=5.38)和四幅積極情感廣告圖片(M愉悅度=6.98,M喚醒度=6.09),12幅情感廣告圖片均以懸臂式單面廣告牌的形式無(wú)序設(shè)置在道路中,以此吸引駕駛?cè)说淖⒁饬?每幅廣告牌從視野消失后,均設(shè)置了突然駛?cè)氲缆返能囕v或者行人等風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景,12種風(fēng)險(xiǎn)情境的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)基本相近.
1.1.1廣告分類
按照廣告情感訴求方式將廣告分文兩類:一種是理性訴求廣告;一種是感性訴求廣告(即情感廣告),而情感廣告通過(guò)對(duì)人誘發(fā)情緒的不同,又可分為消極、中性和積極三類.研究成果表明,情感圖片有愉悅度(valence)和喚醒度(arousal)兩個(gè)評(píng)價(jià)維度.實(shí)驗(yàn)選取了12幅廣告圖片,其中消極、中性、積極各4幅.表1為實(shí)驗(yàn)情境中所使用廣告圖片的參數(shù)及示例.
表1 情感廣告圖片的愉悅度和喚醒度
1.1.2道路風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)
有研究表明,道路兩旁的情感廣告會(huì)吸引駕駛?cè)俗⒁饬?,從而使得駕駛?cè)嗽谡q{駛過(guò)程中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)感知能力下降[16].在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境時(shí),將不同情感的廣告以懸臂式廣告牌的形式無(wú)序布置在道路中,設(shè)計(jì)道路風(fēng)險(xiǎn)情境緊隨其后.實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)的道路風(fēng)險(xiǎn)情境為突然駛?cè)氲缆返能囕v或橫穿馬路的行人等共12種,每一種道路風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)度等級(jí)基本相近.包括:城市道路4個(gè)交叉口風(fēng)險(xiǎn)和8個(gè)左行道路風(fēng)險(xiǎn).圖1為實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的部分風(fēng)險(xiǎn)情境.
實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取30名被試(20名男性,10名女性)進(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn).被試年齡均在23~52歲(M=34.7,SD=8.5),所選取被試的視力均正?;蛘叱C正后正常,色覺(jué)正常,適合佩戴眼動(dòng)儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn).本實(shí)驗(yàn)共采集了其中22名被試的有效數(shù)據(jù).
1.3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備
實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要有:駕駛模擬系統(tǒng)(KMRTDS)和iView XTM HED 4眼動(dòng)儀.實(shí)驗(yàn)采用昆明理工大學(xué)自主開(kāi)發(fā)的駕駛模擬系統(tǒng)(KMRTDS),該系統(tǒng)主要由駕駛艙和控制臺(tái)兩部分組成.駕駛艙為一輛真實(shí)的車輛,系統(tǒng)利用傳感器采集被試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的駕駛行為參數(shù);控制臺(tái)由八臺(tái)承擔(dān)不同任務(wù)的計(jì)算機(jī)組成.被試可以在虛擬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)真實(shí)的駕駛操作.實(shí)驗(yàn)采用iView XTM HED 4眼動(dòng)儀,利用BeGaze 3.5軟件進(jìn)行眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析.
1.3.2實(shí)驗(yàn)流程
首先通過(guò)對(duì)每名被試進(jìn)行“狀態(tài)-特質(zhì)焦慮”問(wèn)卷測(cè)試,確定被試的狀態(tài)均符合實(shí)驗(yàn)條件.隨后對(duì)30名被試隨機(jī)排序,首先讓第一名被試熟悉駕駛模擬器,而后為其佩戴眼動(dòng)儀,并在校準(zhǔn)完眼動(dòng)儀后開(kāi)始此次模擬駕駛實(shí)驗(yàn),每名被試在結(jié)束實(shí)驗(yàn)后,收集并儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),然后換下一名被試.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要求被試必須注意實(shí)驗(yàn)情境中道路兩側(cè)的廣告,被試按實(shí)驗(yàn)要求安全駕駛即可.實(shí)驗(yàn)過(guò)程采集駕駛模擬器車輛的速度、行駛軌跡和被試的眼動(dòng)數(shù)據(jù).
本次實(shí)驗(yàn)共采集了其中22名被試的有效數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換和處理實(shí)驗(yàn)中從駕駛模擬器中采集的車輛動(dòng)態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù),得到每一位被試基于道路樁號(hào)變化的速度值,再取得所有被試的速度平均值.計(jì)算所有被試在同一類型情感廣告牌下的平均速度和標(biāo)準(zhǔn)差,被試的平均速度描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2.
表2 車輛平均速度描述統(tǒng)計(jì) km/h
實(shí)驗(yàn)要求被試在通過(guò)三類情感道路廣告區(qū)域時(shí)的車速維持在60 km/h內(nèi),由表2可知,通過(guò)中性廣告區(qū)域的速度均值最低(45.32 km/h),積極廣告區(qū)域的速度均值次之(45.57 km/h),而被試通過(guò)消極廣告區(qū)域的速度均值最高(45.93 km/h).被試在通過(guò)三種情感廣告區(qū)域的速度均值幾乎相同,表明被試在三種廣告類型條件下的平均行駛車速?zèng)]有顯著差異,符合本研究要求,被試需盡量保持相同安全行駛速度的實(shí)驗(yàn)控制條件.
為了分析情感道路廣告對(duì)駕駛?cè)笋{駛注意力的影響,本研究通過(guò)眼動(dòng)儀輸出的視頻文件及數(shù)據(jù)文件分析了駕駛?cè)藢?duì)兩個(gè)興趣區(qū)域(ROI):道路相關(guān)區(qū)域和情感廣告區(qū)域的注視時(shí)間,見(jiàn)圖1.在沒(méi)有外界因素干擾的情況下,駕駛?cè)说淖⒁晠^(qū)域主要集中在道路相關(guān)區(qū)域(圖3中大虛線框所示),包括車輛前部和左、右外側(cè)區(qū)域,該區(qū)域與安全行車息息相關(guān),而情感廣告區(qū)域(圖3小虛線框)則基本不吸引駕駛?cè)俗⒁饬?,現(xiàn)實(shí)駕駛過(guò)程中駕駛?cè)司邆浯朔N注視特性.
圖1 注視點(diǎn)分布示意圖
實(shí)驗(yàn)中所選取的道路廣告的表現(xiàn)形式以靜態(tài)圖片廣告為主,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采集被試對(duì)道路廣告的眼動(dòng)數(shù)據(jù)及對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的反應(yīng)時(shí)間.其中風(fēng)險(xiǎn)反應(yīng)時(shí)間是指在駕駛過(guò)程中,車輛行駛到道路風(fēng)險(xiǎn)源觸發(fā)點(diǎn)(此時(shí)立即觸發(fā)道路風(fēng)險(xiǎn)情境)到被試對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)做出制動(dòng)反應(yīng)之間的時(shí)間差.相關(guān)研究表明,駕駛?cè)藢?duì)道路風(fēng)險(xiǎn)反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短,取決于駕駛?cè)俗⒁饬κ欠窦性谂c駕駛相關(guān)的任務(wù)上.如果駕駛?cè)藢⒆⒁饬性诜堑缆废嚓P(guān)區(qū)域,當(dāng)其遇到風(fēng)險(xiǎn)情境時(shí),其反應(yīng)時(shí)間會(huì)增加,從而影響行車安全.在本研究的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,被試對(duì)道路廣告注視時(shí)間越長(zhǎng),表明此類情感內(nèi)容道路廣告對(duì)駕駛?cè)说淖⒁饬τ绊懺酱?,?dāng)隨后的風(fēng)險(xiǎn)情境來(lái)臨時(shí),駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間會(huì)增加,使得相應(yīng)的汽車反應(yīng)距離、制動(dòng)距離會(huì)增加.
使用 Kruskal-Wallis H方法對(duì)被試的注視時(shí)間和制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行差異性檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果顯示注視時(shí)間和制動(dòng)時(shí)間的P值均小于0.05,小于顯著性水平.因此可以認(rèn)為受試者對(duì)三類廣告(消極、中性、積極)的注視時(shí)間存在顯著性差異,見(jiàn)圖2.
圖2 基于不同類型廣告的注視時(shí)間及風(fēng)險(xiǎn)反應(yīng)時(shí)間
圖2中注視時(shí)間表明,消極、中性及積極類型廣告牌上的平均注視總時(shí)間分別為452,253 和329 ms.三種情感廣告都吸引了駕駛?cè)溯^多注意力,但是駕駛?cè)藢?duì)消極和積極情感廣告的平均注視時(shí)間與中性情感廣告相比較長(zhǎng),因此,當(dāng)隨后的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)臨時(shí),三種廣告條件下被試的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間呈現(xiàn)明顯差異.其中,中性廣告對(duì)應(yīng)的平均制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間最短(526 ms),其次為積極廣告(550 ms),消極廣告條件下被試的平均制動(dòng)反應(yīng)最慢(728 ms).
車輛軌跡偏差是指在車輛運(yùn)行過(guò)程中,車輛所在位置偏離它所在行駛車道的中心線的距離[18],見(jiàn)圖3.
圖3 車輛軌跡偏差
車輛軌跡偏差的計(jì)算為
Di=|Riri|=
(1)
式中:Di為車輛在道路樁號(hào)i處的車道軌跡偏差,m;Ri(x,y,z)和ri(x,y,z)分別為車輛在道路樁號(hào)i處的位置坐標(biāo)和車道中樁坐標(biāo).
通過(guò)對(duì)駕駛模擬器中的車輛運(yùn)行狀態(tài)位置信息的收集處理,利用式(1)計(jì)算得到被試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中基于道路里程樁號(hào)的車輛軌跡偏差D.車輛軌跡偏差D也反映了被試駕駛車輛偏離道路中心線程度.在情感廣告的影響下,D越大,表明此路段上駕駛?cè)俗⒁饬π枨筝^高,即該路段情感廣告對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬τ绊戄^大,反之亦然.圖4為基于不同道路廣告類型下的車輛軌跡偏差.
圖4 三類情感道路廣告影響下的軌跡偏差
由圖4可知,三類情感道路廣告影響下的側(cè)向軌跡偏差均值相差不大,消極、積極和中性情感道路廣告影響下的側(cè)向軌跡偏差分別為0.94,1.04,和0.92 m.結(jié)果表明,與消極和中性廣告相比,在積極情感廣告影響下,車輛側(cè)向軌跡偏差更大.在中性廣告影響下,側(cè)向軌跡偏差均值較小,說(shuō)明中性廣告對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬Φ男枨筝^少.
研究分析了風(fēng)險(xiǎn)情境下被試在相同安全速度的控制條件下對(duì)消極、中性、積極三類情感道路廣告的注視時(shí)間、制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間和行駛軌跡偏差等與安全相關(guān)參數(shù)的變化趨勢(shì),研究被試在不同類別廣告下的風(fēng)險(xiǎn)駕駛行為特征.結(jié)果表明,被試駕駛車輛通過(guò)不同情感廣告區(qū)域的平均速度相差無(wú)幾,沒(méi)有顯著性差異,通過(guò)消極、中性、積極廣告區(qū)域的速度分別為45.93 ,45.32和45.57 km/h,均在安全速度(60 km/h)內(nèi),滿足被試需在相同安全速度下行駛的實(shí)驗(yàn)控制條件.
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,當(dāng)被試駕駛車輛接近廣告區(qū)域時(shí),被試的注視點(diǎn)會(huì)集中到情感廣告區(qū)域,且保持較長(zhǎng)注視時(shí)間,這表明道路廣告會(huì)分散駕駛?cè)俗⒁饬?通過(guò)對(duì)被試眼動(dòng)特性數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),不同類型的情感廣告被試的注視時(shí)間具有顯著差異:被試對(duì)消極類型廣告的平均注視時(shí)間最長(zhǎng),為452 ms;對(duì)中性類型廣告的平均注視時(shí)間最短,為253 ms.說(shuō)明三種類型廣告中,中性情感類型廣告對(duì)被試的注意力影響最小.
當(dāng)駕駛?cè)笋{駛車輛在安全速度下行駛時(shí),注意力的分散會(huì)引起駕駛行為的改變.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,分析駕駛模擬器數(shù)據(jù)可以得到被試駕駛行為的改變.通過(guò)建立模型,計(jì)算出被試駕駛模擬器通過(guò)廣告區(qū)域時(shí)的車輛軌跡偏差均值,結(jié)果表明中性廣告影響下的車輛軌跡偏差最小.說(shuō)明相比于消極、積極情感廣告,中性情感廣告對(duì)被試的駕駛行為影響最小,較為安全.
實(shí)驗(yàn)中當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)情景來(lái)臨時(shí),被試會(huì)進(jìn)行制動(dòng)反應(yīng).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,被試在不同類型情感廣告影響下,制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間不同.結(jié)果表明,被試在消極、中性、積極情感廣告影響下的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間分別為728,526 和550 ms.這反映出當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)臨時(shí),被試在中性情感廣告影響下的反應(yīng)最快,表明中性情感廣告對(duì)駕駛行為影響最小,較為安全.
研究得出情感廣告對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬Φ挠绊懀渲邢麡O情感廣告對(duì)駕駛?cè)说淖⒁饬τ绊懽畲?,?dāng)風(fēng)險(xiǎn)情境出現(xiàn)時(shí),最容易造成道路安全事故;而中性情感廣告較其他兩種情緒廣告來(lái)說(shuō),對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬Φ挠绊懽钚?,更好的保證駕駛安全.
1) 駕駛?cè)藢?duì)不同類型情感廣告的注視時(shí)間具有顯著差異,其中對(duì)消極情感廣告的注視時(shí)間最長(zhǎng),中性情感廣告的注視時(shí)間最短.不同類型情感廣告對(duì)駕駛?cè)俗⒁饬τ绊懙捻樞蛴纱蟮叫∫来螢椋合麡O、積極和中性情感廣告.
2) 車輛軌跡偏差和制動(dòng)時(shí)間的數(shù)據(jù)可以表明,中性情感廣告影響下的車輛軌跡偏差最小,制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間最短.表明中性情感廣告對(duì)駕駛行為影響最小,較為安全.