道路自解释视线诱导系统有助于降低驾驶人负荷减少安全隐患

来源:交通言究社 | 2021-03-04 11:35

导读:随着交通的快速发展,道路环境复杂程度不断提高,随之而来的交通标志越来越多、信息量越来越大、驾驶人反应及需要处理的时间越来越长。如何保证驾驶人快速认知道路线形、前车、路侧障碍物,需要更好的设计来提升。道路环境自解释诱导系统可帮助驾驶人感知道路线形及路侧障碍物,并作出合理判断决策,低成本优化道路交通通行环境,实现交通事故预防,确保行车安全,本文主要介绍其典型设施的设置要点。


自解释道路设计理念对驾驶人极为友善


自解释道路(Self-Explaining Road,SER),并非指实体性的道路结构,而是道路交通工程规划设计时应追寻的崇高理念。自解释道路基本核心理念与目标在于,强调使道路交通工程设计更接近实质安全的境界,且符合驾驶人的生理及心理特性。


“自解释道路”设计理念可归纳为下述三点:

▶ 驾驶人操控车辆时操作简易的驾驶环境,即符合驾驶人的心理与生理层面。

▶ 道路几何线形须与驾驶人期望(Driver Expectation)一致。

▶ 对驾驶人而言,道路应极为友善(User-Friendly),即使驾驶经验不丰富的人也可在其上轻松驾驶,此外,道路交通工程设计绝不可迫使驾驶人改变已经习惯的驾驶状态来适应道路本身的缺陷。


这三项特点,在道路交通工程设计的实务中,与“人因理论”的内容不谋而合,也是以“人”为中心本位的设计(Human-Oriented Design,HOD)。


进一步来说,“自解释道路”的深层内涵主要有以下几点:

▶ 道路设计时要适应正常的人,正常人都要能够适应它,不可以加大驾驶信息负荷(DIL,Driver Information Load)。

▶ 驾驶人工作负荷(DWL,Driver Work Load),即驾驶人在车辆行进过程中的工作(即操控车辆)负荷。驾驶人工作负荷太大也间接表示道路安全隐患必然较为突出,应尽可能降低驾驶人工作负荷。

▶ 在设计中,不可以迫使人改变长期积累的驾驶习惯,来适应道路的缺陷。应该是路适应人,不应人去适应路。


自解释道路的程度越高,交通安全设施越少。例如一条道路上标志越多,交通安全设施越多,代表这条道路根本就不是自解释道路的理念,图1中标志内容太多、字体太小,“信息过载”导致驾驶人在短时间内无法看清标志的信息。驾驶信息负荷过大会间接形成安全隐患。


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图1:隧道入口前交通标志繁多


道路环境自解释视线诱导系统可降低驾驶人负荷


如何基于上述自解释道路理念设置道路环境自解释视线诱导系统呢?下面先来看看常见的诱导做法。


部分常见的诱导做法


1、转弯标志及诱导


图2是常见的弯道标志或诱导方法,包括文字型标志、图案型标志、线形诱导标。表1是三类做法在视线诱导方面的优劣对比,可以看出图2a文字型标志道路纵向/横向线形不清晰,纵向/横向路权不清晰,对于视距、视区无优化,驾驶人需要的视认反应时间长,不能降低驾驶任务;图2c线形诱导标纵向/横向路权表达最为清晰,能优化视距,引导、调控视区,且较密的线形诱导标能降低距离错觉,对于分解并降低驾驶任务最有效。


图2:转弯标志及诱导做法


表1:转弯标志及诱导做法评价


2、追尾事故提醒及诱导


图3是常见的追尾事故提醒标志或诱导方法,文字型标志、图案型提醒标志、警示型线形诱导标,表2是三类做法在视线诱导方面的优劣对比,警示型线形诱导标对于纵向/横向路权表达最清晰,有利于保持车距,分解并降低驾驶任务。


图3:追尾事故提醒及诱导做法


表2:追尾事故提醒及诱导做法评价

表2:追尾事故提醒及诱导做法评价


3、交叉口标志及诱导


图4是常见的交叉口标志或诱导方法。图4a仅可体现出两路十字交叉,并未标出主次路;图4b用线条的粗细体现出主路、次路;图4c用颜色及线条的粗细体现出相交各路的优先级,表3是三类做法在视线诱导方面的优劣对比,图4c主次路显著,优先路权清晰、明确,对于驾驶人而言视认反应时间短,有助于完成驾驶任务。


图4:交叉口标志的部分做法


表3:交叉口标志及诱导做法评价

表3:交叉口标志及诱导做法评价

表3:交叉口标志及诱导做法评价


图2、图3中的文字型标志在一定程度上可以起到提示驾驶人的作用,但总体而言文字相对于图案视认反应时间较长,过多文字增加了驾驶人的驾驶信息负荷,同时无法体现道路纵向/横向线形及路权,路权不清晰,对视距、视区无优化,不能降低驾驶人的驾驶任务。如果简化为图案型标志,纵向/横向路权较清晰,对视距、视区有一定引导作用,但驾驶人无法具体预判前方道路的线形等情况,无法达到驾驶人的心理预期。如果将交通标志进一步优化为连续设置的线形诱导标,不仅可以向驾驶人更好地提示道路信息、优化视距、引导调控视区,并且能够使驾驶人降低距离错觉,进一步降低驾驶人的驾驶任务。图4表明,图案型标志还可通过尺寸、色彩的差异来明确优先路权,同时也可对人因及驾驶任务进行优化。


自解释视线诱导系统设计理念及主要特性


基于上述分析,可以将自解释视线诱导系统做如下定义:符合驾驶人的生理及心理特性,通过自解释设计引导安全行为的交通运行环境,使驾驶环境适应人的驾驶习惯,避免驾驶人信息负荷和工作负荷过载。


自解释视线诱导系统具有三个特性(见图5):

操作简易性,符合驾驶人的生理及心理层面,提供操控车辆时操作简易的驾驶环境(驾驶任务)。

期望一致性,诱导线形、轮廓与驾驶期望一致,符合驾驶人的心理期望(路权清晰、无视错觉)。

环境友善性,视距视区清晰、反应时间充足,提供极为清晰、友善的道路驾驶环境(视距、视区、无视错觉)。



图5:自解释视线诱导系统特性


典型的视线诱导设施及评价


《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)对视线诱导设施规定:1)应对驾驶人进行有效视线诱导;2)应加强视线诱导设施的设置;3)不同视线诱导设施之间应协调设置。


《公路交通安全设施设计细则》中规定的视线诱导设施包括:线形诱导标、合流诱导标、轮廓标、隧道轮廓带、示警墩(示警桩)等。实际应用中的视线诱导系统设施包括:突起路标、标线、立面标记、弹性交通柱等具备视线诱导功能的设施。


自解释视线诱导系统可以从路权,包括空间路权、时间路权、优先路权;人因,包括视距、视区、视错觉;驾驶任务,包括车速控制、车距保持、车道保持三方面进行评价,表4是各类评价的具体要求。


表4:各类评价的要求及指标


表5是典型视线诱导设施的主要作用,不同作用的设施设置密度也不同,例如突起路标主要作用是警告、诱导或告知驾驶人道路轮廓或道路前进方向,明确路权,作为标线的辅助设施,某些情况下,密集排列的突起路标也可取代标线的功能,适合高密度设置。立面标记主要作用是体现线路走向及轮廓,防止发生碰撞,适合低密度设置。


表5:典型视线诱导设施及其作用


图6是各类设施的自解释重要程度,可以看出标线、突起路标等线形诱导自解释程度最高。视线诱导设施相对于普通标志而言,设施文字少、需要驾驶人反应时间短、可以更好的体现道路线形及轮廓。


图6:自解释程度排序

图6:自解释程度排序


图7是视线诱导系统中线形诱导、轮廓诱导的性能比较。对于一般的直线路段,点状、短线段等设施具有较好的线形诱导作用,而对于桥、隧、急弯路段等危险地形则需要较多的轮廓诱导。要实现较高的自解释程度,需要线形诱导与轮廓诱导的有效结合,表6是各类设施的设置形式、诱导功能及适用路段。


图7:轮廓诱导与线形诱导

图7:轮廓诱导与线形诱导


表6:各类设施的设置及诱导性能对比


参考文献

[1]徐耀赐. 人因与道路工程设计. 2018年武汉理工大学第二届道路交通安全研讨会.

[2]邝子宪. 公路景观结合安全. 2019年武汉理工大学第三届道路交通安全研讨会.

[3]Theeuwes, J., Godthelp, H., 1995. Self-explaining roads[J]. Safety Science, 19: 217–225.


(文 / 武汉理工大学交通学院教授 杜志刚、武汉理工大学交通学院博士研究生 焦方通 )

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