石 京，木拉迪里江·拜克居力，潘 璇

(清華大學(xué)土木工程系交通研究所，北京 100084)

0 引言

我國(guó)道路交通供需矛盾突出，交通控制設(shè)施不足以調(diào)節(jié)道路上人與車(chē)的關(guān)系，尤其在沒(méi)有信號(hào)燈的路口、人行橫道上，“人車(chē)沖突”現(xiàn)象嚴(yán)重，事故屢見(jiàn)不鮮.

機(jī)動(dòng)車(chē)與行人間的沖突，除了交通控制設(shè)施設(shè)備不合理等原因，更多的是人因[1].機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員的“搶行”問(wèn)題，即交通參與者違反交通法規(guī)爭(zhēng)搶道路通行權(quán)的行為[2]，往往是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要原因.有研究顯示，造成交通事故的主要原因當(dāng)中 ,機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員“搶行”居于首要地位[3-4].對(duì)于這一問(wèn)題，我國(guó)在《中華人民共和國(guó)道路交通安全法(2018年修訂)》里第四十七條中規(guī)定“機(jī)動(dòng)車(chē)行經(jīng)人行橫道時(shí)，應(yīng)當(dāng)減速行駛；遇行人正在通過(guò)人行橫道，應(yīng)當(dāng)停車(chē)讓行.機(jī)動(dòng)車(chē)行經(jīng)沒(méi)有交通信號(hào)的道路時(shí)，遇行人橫過(guò)道路，應(yīng)當(dāng)避讓”.但在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，無(wú)視此規(guī)定的行為屢屢發(fā)生，在沒(méi)有交通信號(hào)的人行橫道處，很少有機(jī)動(dòng)車(chē)會(huì)主動(dòng)停車(chē)，減速來(lái)避讓行人，行人和車(chē)輛往往各自尋覓可穿越空擋通過(guò)，對(duì)于行人、自行車(chē)等交通中的弱勢(shì)群體的交通安全產(chǎn)生了很大的威脅，也使得城市交通秩序難以保持穩(wěn)定[5].本文在上述背景下研究機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)行人過(guò)街的“搶行”行為的矯正方法和矯正效果.

白云[3]針對(duì)北京市機(jī)動(dòng)車(chē)“搶行”行為進(jìn)行研究，編制了“搶行”行為量表，通過(guò)回歸分析等方法說(shuō)明相比于人口統(tǒng)計(jì)信息，駕駛者的態(tài)度和駕駛技術(shù)對(duì)“搶行”行為更具影響.

Rekha[6]等研究視錯(cuò)覺(jué)減速標(biāo)線在控制車(chē)速過(guò)程中的重要程度.研究表明，通過(guò)施放視錯(cuò)覺(jué)減速標(biāo)線，車(chē)輛行駛速度可以得到有效降低，特別是在干線公路上，施放的視錯(cuò)覺(jué)減速標(biāo)線取得了更好的實(shí)驗(yàn)成果.

石京等[7]通過(guò)錄像觀測(cè)和介入型實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法研究“搶行”行為，記錄車(chē)輛“搶行”數(shù)據(jù)以及相應(yīng)行人過(guò)街行為特征.結(jié)果表明，女性駕駛員更加趨向于選擇“搶行”，而駕齡超過(guò) 10 年的被試者記錄到的“搶行”行為最少；此外，車(chē)輛在人行橫道前的減速對(duì)減少“搶行”行為有明顯作用.

時(shí)亞群[8]以蘇州市典型無(wú)信號(hào)燈控制人行橫道為研究對(duì)象，對(duì)人車(chē)沖突現(xiàn)象及讓行決策展開(kāi)研究.結(jié)果表明，在過(guò)街交通設(shè)施方面，地面“車(chē)讓人”文字對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)讓行決策的影響最為顯著，減速丘次之.

本文在以往研究的基礎(chǔ)上，將使機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛者在人行橫道前減速視為減少“搶行”的重要手段，采用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和問(wèn)卷調(diào)查相結(jié)合的方法，探索自發(fā)光人行橫道對(duì)減少“搶行”的作用.設(shè)計(jì)合理的交通控制設(shè)施，減少“搶行”行為的發(fā)生，對(duì)于改善交通安全狀況，保護(hù)交通弱勢(shì)群體，保持合理的城市交通出行結(jié)構(gòu)有重要的意義.

1 虛擬駕駛實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建

鑒于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)成本低、可重復(fù)性高等特點(diǎn)，本研究采用 3Dmax 進(jìn)行仿真設(shè)計(jì).首先設(shè)計(jì)道路模型，建立道路環(huán)境；隨后模擬駕駛員視角，建立駕駛員環(huán)境；最終設(shè)計(jì)不同場(chǎng)景，并渲染成動(dòng)畫(huà)，實(shí)現(xiàn)被試者在虛擬實(shí)驗(yàn)中“駕駛車(chē)輛”的效果.利用計(jì)算機(jī)屏幕進(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn).

1.1 道路環(huán)境模擬

機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)行人的“搶行”行為在無(wú)信號(hào)控制路段尤為嚴(yán)重，故將雙向兩車(chē)道上的此類(lèi)路段作為道路模型的設(shè)計(jì)目標(biāo).根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范CJJ37—2012》，取單車(chē)道寬度為3.5 m，路緣石寬度為0.4 m，故道路總寬度為7.8 m.根據(jù)本課題組研發(fā)的組合式太陽(yáng)能發(fā)光版[9]的設(shè)計(jì)，將其發(fā)光部位置于人行橫道白色斑馬線上，4 m長(zhǎng)、60 cm寬、間距60 cm，共有13條斑馬線放置在道路上.在此基礎(chǔ)上，根據(jù)規(guī)范創(chuàng)建各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施，完成道路環(huán)境的布置.

1.2 駕駛員環(huán)境模擬

首先，通過(guò)在場(chǎng)景內(nèi)創(chuàng)建虛擬攝像機(jī)模擬駕駛員視角，為其添加運(yùn)動(dòng)軌跡；其次，通過(guò)創(chuàng)建好的運(yùn)動(dòng)軌跡，完成車(chē)輛的動(dòng)畫(huà)效果；最終，調(diào)整車(chē)輛行駛速度.試驗(yàn)中，被試者可通過(guò)鍵盤(pán)上下箭頭鍵對(duì)車(chē)速進(jìn)行分度值較小的實(shí)時(shí)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)駕駛車(chē)輛的減速效果，并將車(chē)速顯示于屏幕左下角用于模仿實(shí)車(chē)表盤(pán)部分功能，也便于駕駛員判斷自身所處的速度區(qū)間.由于為無(wú)信號(hào)控制路段，限速為40 km/h，而3Dmax中速度輸入方式為m/s，故車(chē)速取最為接近限速的11 m/s(39.6 km/h).

1.3 場(chǎng)景設(shè)計(jì)

在夜晚，置于人行橫道上的發(fā)光裝置對(duì)駕駛員的視覺(jué)影響最大，也能充分體現(xiàn)發(fā)光帶是否發(fā)揮作用，故將所有實(shí)驗(yàn)時(shí)間均定為黑夜時(shí)分.本文設(shè)計(jì)4種不同場(chǎng)景進(jìn)行檢驗(yàn)與對(duì)比，以探索最佳的減少“搶行”的方案，見(jiàn)表1.

表1 各場(chǎng)景分組情況

1)第1場(chǎng)景.將無(wú)發(fā)光裝置的普通人行橫道設(shè)為第1場(chǎng)景，與具有人行橫道發(fā)光帶的其他3個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比.

2) 第2、3場(chǎng)景.通常，有警示作用的燈光被設(shè)為黃色或紅色光，但考慮到紅色光會(huì)引起駕駛員的不適，故將其設(shè)置為黃色光帶.李毅等[10]研究駕駛員對(duì)不同光色的反應(yīng)差別，得到人眼對(duì)黃色光靈敏度隨亮度下降而顯著降低，而對(duì)藍(lán)色光的反應(yīng)卻大大提高，故將藍(lán)色人行橫道發(fā)光帶作為第3場(chǎng)景，與黃色發(fā)光帶(第2場(chǎng)景)進(jìn)行比較，如圖1.

3)第4場(chǎng)景.為達(dá)到更好的提示效果，將人行橫道提示標(biāo)志也設(shè)計(jì)成閃爍狀態(tài)，與黃色人行橫道發(fā)光帶進(jìn)行組合，設(shè)為第4場(chǎng)景，見(jiàn)圖2.

圖1 藍(lán)色光帶

2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

本研究將虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與問(wèn)卷調(diào)查相結(jié)合，被試者參與一系列虛擬駕駛實(shí)驗(yàn)后對(duì)其進(jìn)行視認(rèn)性主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn).一共有52名被試者參加實(shí)驗(yàn)，包括36名男性與16名女性，參與試驗(yàn)的男女比例與全國(guó)駕駛員男女比例相近[11]；其中，26～40歲的群體最多(70%)，駕齡在3 a以?xún)?nèi)的比例最高(46%)，超過(guò)7 a的占38%；從統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，取樣較為合理，具有一定的代表性.

圖2 閃爍提示標(biāo)志

2.1 減速幅度結(jié)果

構(gòu)建虛擬駕駛實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，設(shè)計(jì)制作了4種不同場(chǎng)景，供被試者模擬駕駛實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中，被試者可通過(guò)鍵盤(pán)的上、下箭頭鍵對(duì)視頻里的車(chē)速進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)“駕駛車(chē)輛”的減速效果，記錄駕駛員在各場(chǎng)景下“駕車(chē)駛過(guò)”人行橫道前的速度，與試驗(yàn)?zāi)J(rèn)初始速度進(jìn)行比較，并檢測(cè)其減速幅度，檢驗(yàn)自發(fā)光人行橫道對(duì)于車(chē)輛減速的效果，見(jiàn)表2.由表2可見(jiàn)，具有發(fā)光帶的場(chǎng)景使得駕駛員更趨向于在人行橫道前采取減速措施，均對(duì)駕駛員的減速行為有所提升，尤其是藍(lán)色人行橫道發(fā)光帶的減速效果最為明顯.

表2 各場(chǎng)景減速幅度

2.2 主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

模擬駕駛實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，被試者填寫(xiě)主觀性評(píng)價(jià)問(wèn)卷.每個(gè)問(wèn)題借鑒心理學(xué)問(wèn)卷調(diào)查的方法，將駕駛員減速意愿、標(biāo)志醒目程度、經(jīng)過(guò)人行橫道時(shí)的緊張程度和標(biāo)志辨認(rèn)度均分為5個(gè)等級(jí)以供選擇，見(jiàn)表3.

表3 主觀性評(píng)價(jià)問(wèn)卷

針對(duì)駕駛員減速意愿，所有被試者均認(rèn)為自發(fā)光人行橫道對(duì)于駕駛員經(jīng)過(guò)人行橫道的減速意愿有較大的作用，見(jiàn)表4.

表4 自發(fā)光人行橫道對(duì)駕駛員減速意愿的作用

考慮到夜間普通的人行橫道會(huì)難以察覺(jué)，問(wèn)卷中對(duì)于駕駛員對(duì)人行橫道的察覺(jué)程度，以及注意到人行橫道時(shí)的緊張程度進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果見(jiàn)表5和表6.

表5 普通人行橫道察覺(jué)程度

表6 注意到普通人行橫道時(shí)的緊張程度

由表5、6可見(jiàn)，超過(guò)40%的被試者認(rèn)為昏暗場(chǎng)景下的人行橫道較難察覺(jué)，36.54%被試者反映經(jīng)過(guò)人行橫道時(shí)比較緊張.這些影響因素會(huì)使駕駛員駛?cè)肴诵袡M道時(shí)無(wú)法及時(shí)采取減速操作，從而增加“搶行”發(fā)生的可能性.調(diào)查問(wèn)卷中，有一位被試者曾經(jīng)因?yàn)槿诵袡M道難以察覺(jué)而發(fā)生過(guò)車(chē)禍.

2.3 各場(chǎng)景對(duì)比結(jié)果

為了充分對(duì)比自發(fā)光人行橫道的效果，找出最佳的減少機(jī)動(dòng)車(chē)“搶行”設(shè)施的布置方法，讓每一位被試者參與4個(gè)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)不同場(chǎng)景的效果.在第2、3和第4模擬駕駛實(shí)驗(yàn)中讓被試者經(jīng)歷2段人行橫道，第1段為無(wú)發(fā)光帶的普通人行橫道，第2段為具有發(fā)光帶的人行橫道，即將場(chǎng)景一分別置于場(chǎng)景2、3和4之前.隨后的問(wèn)卷中，對(duì)各個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行比較，將評(píng)價(jià)結(jié)果整合，取平均分，做為最終評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表7所示.分?jǐn)?shù)越低，則分別代表越能引起駕駛員注意，更容易察覺(jué)人行橫道，感覺(jué)更為輕松，對(duì)行車(chē)的幫助越大.

表7 各場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)比

從均分來(lái)看，自發(fā)光人行橫道各方面都優(yōu)于普通人行橫道，其中藍(lán)色發(fā)光帶的效果比黃色發(fā)光帶更好.絕大多數(shù)被試者反應(yīng)，由于整體光照較暗，駕駛員對(duì)藍(lán)色發(fā)光帶的敏感程度要高于黃色，也驗(yàn)證了創(chuàng)建場(chǎng)景時(shí)的判斷，藍(lán)色人行橫道發(fā)光帶的作用更大.第4組實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)得分說(shuō)明，閃爍提示標(biāo)志提高了發(fā)光帶的作用效果.

綜合考慮各場(chǎng)景能夠給駕駛員帶來(lái)的視覺(jué)效果，在人行橫道上鋪設(shè)藍(lán)色發(fā)光帶，并結(jié)合閃爍提示標(biāo)志的作用對(duì)于駕駛者能夠有效的降低其經(jīng)過(guò)人行橫道前的速度，從而達(dá)到減少機(jī)動(dòng)車(chē)“搶行”的效果.

3 結(jié)束語(yǔ)

研究采用3Dmax建立虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，檢測(cè)駕駛員在人行橫道處的減速效果，同時(shí)運(yùn)用心理測(cè)量常用的問(wèn)卷，調(diào)查被試者的減速意愿，探究人行橫道發(fā)光帶在減少機(jī)動(dòng)車(chē)“搶行”中所起到的作用，對(duì)本課題組針對(duì)太陽(yáng)能發(fā)光板研究進(jìn)行補(bǔ)充.設(shè)計(jì)的自發(fā)光人行橫道使得駕駛員更加趨向于在人行橫道前采取減速措施，從而減少機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)行人過(guò)街的“搶行”行為，并在辨認(rèn)度和對(duì)行車(chē)的幫助上均取得駕駛實(shí)驗(yàn)者良好的評(píng)價(jià)，在幫助駕駛員進(jìn)行行車(chē)判斷方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值.然而，本文中創(chuàng)建的虛擬試驗(yàn)平臺(tái)在模型和場(chǎng)景方面仍然具有很大的提升空間，需提高與主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)合度，得到更有說(shuō)服力的結(jié)論.