（交通运输规划与管理专业论文）高速公路广告牌对驾驶员视觉影响的研究.pdf

摘要 我国道路交通事故数年来均高居世界第一，尤其高速公路事故发生率高得惊人。驾 驶员是影响道路交通安全的首要因素，而视觉系统是驾驶员在行驶过程中获取信息的主 要通道。随着高速公路的增加而成长起来的高速公路广告牌成了高速公路沿线环境中的 一道显著的风景线，它虽然美化了环境，获得了广告效果，但却对驾驶安全造成负面效 应。因此，分析研究高速公路广告牌对驾驶员视觉的影响具有现实意义。 眼动技术被认为是研究广告注意心理的最佳手段之。论文以视觉特性的理论研究 为基础，以广告牌距道沿的距离、广告视觉传达的基本要素，即文字、图形、色彩以及 版面编排等为分析对象，采用眼动仪测试的方法对驾驶员在高速公路上行驶时，广告牌 对其视觉的影响进行了试验研究。试验在陕西省西宝高速公路的其中一段路程上进行， 用眼动仪记录了受试驾驶员在行驶过程中对广告牌的凝视时问及视角等数据。通过数据 分析，从交通安全的角度出发，对高速公路广告牌的优化设置提出了合理建议。 研究结果表明，高速公路广告牌距道沿的距离以5 - 6 m 范围为佳；广告牌的设计应 该简洁明了，不要冗繁拥杂，且最好多用图片形式而少用文字形式；当用文字描述时， 文字大小应尽可能的大一些；广告牌的色彩对比应尽量醒目，当用图片和文字共同描述 时，图片最好左置。 关键词：眼动研究、视觉特性、高速公路、广告牌、凝视时间 a b s t r a c t t h et r a f f i ca c c i d e n to fo u r c o u n t r yh a sb e e nk e e p i n gt h ef i r s tl e v e li nt h ew h o l ew o r l df o r m a n yy e a r s ，e s p e c i a l l yi nh i g h w a y d r i v e ri st h ef i r s t l i n ef a c t o rt oa f f e c tt r a f f i cs a f e t y , a n d v i s u a ls y s t e mi st h ed r i v e r s m a i np a s s a g et og e ti n f o r m a t i o nd u r i n gh i so rh e rd r i v i n g t h e a d v e r t i s e m e n t sa l o n gh i g h w a yg r o wu pa st h eh i g h w a y si n c r e a s i n g ，a n db e c a m eo b s e r v a b l e s c e n e r y a l t h o u g hi tb e a u t i f i e st h ee n v i r o n m e n t ，a n dg e t st h ee f f e c to fa d v e r t i s e m e n t ，i tc a u s e s s o m en e g a t i v ee f f e c t st od r i v i n gs a f e t y t h u s ，i th a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et oa n a l y z ea n d r e s e a r c ht h ei n f l u e n c eo ft h ed r i v e r s v i s i o nt ot h ea d v e r t i s e m e n t si nh i g h w a y e y em o v e m e n tt e c h n o l o g yw a sc o n s i d e r e do n eo ft h eb e s t w a y s t or e s e a r c h a d v e r t i s e m e n ta t t e n t i o np s y c h o l o g y t h i sp a p e rw a sb a s e do nt h ev i s u a ls p e c i f i cp r o p e r t y , a n d t o o kt h ed i s t a n c ef r o ma d v e r t i s e m e n t st oh i g h w a y , t h ee l e m e n t a r ye s s e n t i a l st h a ta r es c r i p t ， i m a g e ，c o l o ra n dp a n e ll a y o u te t ca st h eo b j e c t s ，a n da d o p t e de y em o v e m e n ti n s t r u m e n tt o m a k eat e s to nt h ei n f l u e n c eo ft h ed r i v e r s v i s i o nt ot h ea d v e r t i s e m e n t si nh i g h w a y t h et e s t w a sm a d eo nas e c t i o no ft h ex i b a oh i g h w a yi ns h a a n x ip r o v i n c e ，t h ei n s t r u m e n tr e c o r d e d t h ed r i v e r s g a z i n gt i m e ，v i s u a la n g l e sa n do t h e rd a t at oa d v e r t i s e m e n t si nh i g h w a y d u r i n gt h e t e s t f r o mt h ep o i n to ft r a f f i cs a f e t y , w ep u tf o r w a r dr a t i o n a l s u g g e s t i o n so nt h eo p t i m a l d e s i g no fa d v e r t i s e m e n t si nh i g h w a yv i ad a t aa n a l y s i s t h er e s u l to fr e s e a r c hi n d i c a t e st h a ts e t t i n gt h ed i s t a n c ef r o ma d v e r t i s e m e n t st oh i g h w a y f r o m5t o6 m e t e r si st h eb e s t t h ed e s i g no fa d v e r t i s e m e n t si nh i g h w a ys h o u l db eb r i e fa n dt o t h ep o i n t ，d o n tm a k et h e mt o oc o m p l i c a t e d ，a n da d o p t i n gm o r ei m a g e si sb e t t e rt h a ns c r i p t w h e ni td e s c r i b e sw i t hs c r i p t ，b i g g e rf o n ts i z es h o u l db et a k e n t h ec o l o rc o n t r a s ti nt h e a d v e r t i s e m e n t ss h o u l db em o r eo b s e r v a b l e ，a n ds e t t i n gt h ei m a g et ot h el i f to fp a n e lw h e n b o t ha d o p t i n gi m a g ea n ds c r i p tt od e s c r i b et h et o p i c k e y w o r d s ：e y em o v e m e n ts t u d y ；v i s u a ls p e c i f i cp r o p e r t y ；h i g h w a y ；a d v e r t i s e m e n t ； g a z i n gt i m e 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：彳仁抖中石月亿日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 奔埘咐 李- t ) 1 】 如7 年月，二日 1 年易月z 日 长安人学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论弟一早 三百下匕 高速公路以其自身无可比拟的特点已成为一个国家交通运输业发展的标志，同时， 交通运输业不仅关系到国家经济发展也关系到每个人生活水平的提高，因而世界各国都 非常重视高速公路的建设。随着我国改革开放步伐加快，社会经济的日益繁荣和社会文 化的不断发展以及人们生活水平的不断提高，城市间公路交通也愈加繁忙，高速公路作 为城市间互通的纽带发展迅猛。自1 9 8 8 年我国开始建设第一条高速公路取得零的突破 以来，仅到2 0 0 3 年底，我国高速公路里程数就仅次于美国位居世界第二位。但是，严 重的道路交通安全问题也随之凸显了出来。 我国道路交通事故，数年来均高居世界第一，且仍呈上升趋势，事故各项指标居高 不下，尤其高速公路事故发生率高得惊人。日本高速公路事故发生率仅为普通公路的 1 2 - 1 3 ，流量却是普通公路的1 0 倍；美国高速公路事故发生率仅为普通公路的1 1 0 ； 而我国高速公路百公里事故发生率竟是普通公路的4 倍。许多研究及预测都指出，现在 以及今后一个阶段，我国都面临着道路交通事故高发的严峻趋势f 1 1 。因此分析研究高速 公路上可能导致事故发生的原因及其特点势在必行。 由于道路交通系统是由人、车、路和环境等要素构成的一个动态系统，在这个系统 中，任何因素的不可靠、不平衡、不稳定都可能导致种种的冲突与矛盾，从而引发交通 事故【2 1 。世界各国为降低交通事故给人类带来的危害，在改善道路、改进车辆性能及交 通环境方面已经做出了巨大努力，但从近些年的成效来看却不明显。有鉴于此，人们不 得不以系统的观点重新考虑道路交通事故中存在的这一问题【3 1 1 4 1 1 5 1 。因此，在分析导致 事故产生原因时，要从整个动态系统入手，对四个因素进行深入剖析。在这四个因素中， 驾驶员作为车辆的操纵者、道路的使用者、环境条件的感受者，是道路交通系统活动的 主体，在这个动态系统中处于主导地位，对于保证系统的稳定性有着较大的能动性，是 影响交通安全的首要因素。表1 - 1 显示了道路交通系统中四种不同因素与交通事故的关 系【6 】： 第一章绪论 表1 1 交通肇事与影响因素的关系 影响交通肇事的因素各种因素所占百分比 纯系人的因素 纯系车的因素 纯系道路、环境因素 人与环境的综合因素 人与车的综合因素 车与环境综合因素 人、车、环境综合因素 5 8 2 4 2 6 6 1 3 从表1 - 1 中可知，驾驶员即人的因素，是引发交通事故的第一因素。我国道路交通 事故的统计也表明，由于驾驶员造成的事故占7 4 ，道路环境条件引起的占1 9 ，而 因汽车技术状况差诱发的仅占7 1 7 1 。可见，在交通安全控制中人始终是一个主动因素， 通过改变人的行为来改善交通安全状况仍具有很大潜力【8 】。那么高速公路上可能导致事 故发生的原因自然集中在了人的身上，分析、研究影响驾驶员操作过程的因素则显得尤 为重要了。 1 2 问题的提出 1 2 1 驾驶员的操作行为过程 驾驶员驾驶车辆的过程由五个环节构成( 图1 - 1 ) ，驾驶员占了其中四个环节来进 行感知、判断和操作。在行车过程中，驾驶员需要及时感知各种交通信息，并且主要依 靠视觉来捕捉交通信息。根据统计分析，各种感觉器官给驾驶员提供的交通信息数的比 例分布如下：视觉占8 0 ，听觉占1 4 ，触觉占2 ，味觉占2 ，嗅觉占2 。可见， 视觉是最重要的【4 1 。由于视觉是驾驶员感知交通信息的主要方式，所以一个驾驶员是否 具有良好的视觉特性，直接影响他的行车可靠性。而高速公路广告牌则主要以影响驾驶 员视觉而达到其设计目的，因此进行高速公路沿线户外媒体设计也必须以驾驶员视觉特 性为依据，不能乱设乱建。 l 道路信息甲感觉器官h 大脑中枢h 运动器官h 气辆猫4 图1 1 驾驶员操作及车辆运行过程 1 视觉感知过程 驾驶员通过感觉器官进行的视觉信息感知行为，描述了驾驶员通过视觉获得的道路 2 长安大学硕士学位论文 信息和汽车的有关运动状态等传递到大脑的过程。 需要注意的是：由于汽车所处的道路交通环境错综复杂，驾驶员通过视觉以获取大 量信息，但这些信息并非对当前的驾驶员的驾驶行为都有影响。一般来说，驾驶员只是 有选择地重点接受了其中对驾驶最有用的信息，并对之加以相应地处理，其他信息驾驶 员留待后面的驾驶操作考虑或直接将之忽略。 2 视觉信息处理 信息处理是驾驶员安全行车的一个重要条件。通过大脑中枢的活动，一般驾驶员在 发现外界刺激信息时，都能在0 5 1 s 内做出正确判断，并采取相应的措施，调节驾驶操 作，从而改变车辆运动的状态。 ( 1 ) 信息的储存 在行车过程当中，驾驶员把注视点从一个目标转移到另一个目标后，而大脑中仍保 留着前一个目标物的景象，这就叫信息储存。其实信息储存就是己经完成刺激作用后被 留下来的信息。信息储存也叫记忆。 ( 2 ) 信息加工 驾驶员依据经验、知识和刺激( 信息) 的某些特性，对输入的信息进行判断分析的过 程，即信息加工。在对信息加工后，得出一个与外界环境相适应的决策，这个决策即可 通过人的效应器官作用于汽车上，使车辆按预定的轨迹运行。 驾驶员的信息加工贯穿于整个行车过程之中，显然如果分析不当，就会采取错误的 决策，从而导致事故发生。 3 轨迹决策行为 大脑对外界刺激进行感知和分析之后，将处理的结果传递到身体各运动器官，进行 针对刺激处理后的行为操作，形成对车辆的控制。该行为描述了驾驶员处理获得的有关 驾驶信息并加以分析来决策出控制汽车运动的理想指令的大脑思维活动。其影响因素有 很多，而通常驾驶员又是综合考虑众多因素而最终决策出汽车理想的预期行驶轨迹的。 根据我们对驾驶员实际开车经验的搜集和掌握，主要的影响因素可分为如下几个方面【9 】： ( 1 ) 道路的几何特征；( 2 ) 驾驶员自身因素；( 3 ) 道路交通法规的影响；( 4 ) 其他 一些限制的影响。 4 操作校正行为 驾驶员操作校正行为描述了驾驶员的操纵执行动作。在驾驶员决策出了理想的预期 3 第一章绪论 行驶轨迹后，驾驶员就可以根据此预期轨迹决策出理想的操作指令，但是由于驾驶员本 身的滞后特性，实际所产生的驾驶动作指令并非与理想的动作指令完全一致。驾驶员通 过长期的驾驶实践和对驾驶汽车的理解及适应，可以对动作指令加以一定的校正，以产 生所期望的动作指令。 驾驶员操作校正行为就是描述驾驶员根据前面决策出的理想预期行驶轨迹，通过考 虑汽车动力学特性和驾驶员本身的滞后特性等这些影响因素，对决策出的理想预期轨迹 进行一定的校正并做出实际操作动作这一过程。 综上所述，驾驶员操纵汽车就是一个不断反复循环的“感知决策校正”的过程。 1 2 2 高速公路广告牌的产生及存在的问题 随着高速公路的逐渐增加与完善，高速公路沿线环境也愈加复杂。由于高速公路沿 线的景致单调、重复，因此在高速公路这样一个特殊的区域，造就了高速公路户外广告 的受众面广、辐射力强、吸引力大、广告相对成本低等特点，具有其他广告传媒无法比 拟的独特优势和魅力【1 0 1 。将企业的形象和品牌矗立在高速公路上，可以收到“做区域广 告，得全国效应”的良好效果，自然越来越多的户外传媒广告公司涉足这一领域为众多 大型企业在高速公路沿线上设立广告牌或广告塔，以树立公司形象或寻求商机，提升知 名度。因而，在高速公路沿线上，除了必不可少的各种交通标志外，形象各异、种类繁 多的广告牌也成了高速公路周边环境上的一大景观。 但与之不协调的是，不少重点线路沿线存在户外广告乱设乱建的现象，且有愈演愈 烈之势。由于许多广告传媒公司对于高速公路户外广告的设计特点、方法仍然不甚了解， 照搬城区内做广告的设计方案，导致所设计的广告牌或者难以引起驾驶员注意，或者过 度影响驾驶员的视线。类似的大量广告牌将会严重影响行车安全。例如，将要扩建通车 的沪宁高速沿线社会广告牌多达5 0 0 余座，绝大部分设在3 0 米建筑控制区的边缘；同 时，由于道路拓宽，高速公路建筑控制区实际向外至少延伸了8 2 5 米，致使绝大部分广 告牌处在高速公路建筑控制区内。不言而喻，这些不规范的设置不仅破坏了高速公路周 边的优美环境而且还造成了严重的交通安全隐患，成为社会生活和驾驶员的隐形杀手。 1 2 3 问题的提出 根据以上论述可知，环境因素对交通事故发生的影响是不容忽视的。其主要的影响 因素包括【3 l ：1 ) 道路环境；2 ) 交通设施；3 ) 道路绿化与路旁建筑设施；4 ) 交通照明 条件；5 ) 季节与气候。高速公路广告牌是高速公路周边环境的主要影响形式，占据了 4 长安人学硕士学位论文 驾驶员大部分的视线范围。那么广告牌如何设置才能既满足安全标准又符合其要求，同 时还能最小程度地影响驾驶员的视觉特性、最大限度地减少交通安全隐患，值得深入探 讨与研究。 1 3 国内外研究现状分析 目前，在国内外驾驶员视觉与交通安全这一领域内，相关的研究为数不少，其水平 也是参差不齐。但正是因为有了前人的不懈努力及丰硕成果，才为本论文的研究提供了 较多的参考数据资料和事实依据。 1 3 1 国内相关领域的研究现状 国内关于驾驶员视觉特性与眼动行为方面的研究不多。已有的关于眼动行为的研究 多集中在语言学、平面广告学、心理学及医药学应用等方面，如天津师范大学、辽宁师 范大学等在这些方面进行了不少研究。 西南交通大学的张殿业在关于驾驶员动态视野与行车可靠度的研究中，提出了驾驶 员动态视野的模式，即驾驶员注视点随车速变化的规律。另外通过比较驾驶员动态视野 与静态视野得出了静态视野不能完全反映实际视域水平的结论。通过试验及数据分析建 立了驾驶员行车可靠度模型，并提出了行车可靠度与最大行驶速度之间的对应关系【1 l 】。 中国农业大学的孙义刚、余群在1 9 9 8 年的研究中，提出了一种新的驾驶员前视策 略_ 前视轨线”假设，并给出了前视轨线可能的多项式描述方程。在此基础上，建立 了驾驶员“前视轨线曲率控制模型【1 2 1 。 吉林工业大学的高振海、管欣、郭孔辉在对驾驶员轨迹决策行为影响因素的仿真研 究中，通过分析包括前方道路可行区域、驾驶员体力负担及道路交通法规在内的众多因 素对驾驶员开车的影响，利用模糊决策理论建立了驾驶安全性、驾驶轻便性和驾驶合法 性三个评价指标，并进行了在几种典型路况下的驾驶员汽车道路闭环系统仿真计算， 有效地描述了驾驶员在开车时动态决策汽车预期轨迹的行为1 1 3 l 。 华南农业大学工程学院的王海林，刘仲国，朱凯曼在对影响汽车驾驶员行车安全的 内在因素的研究中，从驾驶员的生理和心理角度分析了驾驶员的视觉机能、注意品质、 观测与判断能力等因素对道路行车安全的影响，并探讨了汽车驾驶员的内在素质与道路 交通安全的关系1 1 4 l 。 长安大学的张建峰在对汽车驾驶员动态视觉对感知决策校正模式的影响研究中， 5 第一章绪论 验证了驾驶员驾驶过程中“感知决策校正”模式的存在并提出了简单的三个阶段的划分 方法。并通过试验探索了有关车辆速度与障碍物宽度的关系，驾驶员注视点与障碍物的 关系，注视频度与障碍物的关系等1 9 】。 1 3 2 国外相关领域的研究现状 英国n o t t i n g h a m 大学的p e t e rc h a p m a n ，g e o f f r e yu n d e r w o o d 和k a t h a r i n er o b e r t s 在受训驾驶员和未受训驾驶员视觉搜索模式的研究中，利用试验研究了种不同驾驶员群 体的视觉搜索模式的特点。试验分别把驾驶员群体分成控制组和未控制组，并在乡村道 路、市区道路和混合道路三种条件下对驾驶员进行测试，得出了不同条件下，两组驾驶 员的注视时间、注视点的水平差异和垂直差异等经论【1 5 l 。 法国h a u t ea l s a c e 大学m i p s m i a m 实验室的j b a u j o n 、m b a s s e t 、g l g i s s n g e r 在 对驾驶员视觉感知行为模型的研究中，通过对职业驾驶员和非职业驾驶员的视觉感知行 为的研究发现，两个驾驶员在弯道和直道的条件下，他们的视觉行为模式和控制车辆的 方式有着明显的差异。如在弯道和直道条件下，两个驾驶员水平方向的注视点的分布， 转弯和加速时车辆的运行状态等均有所不剐1 6 】。 英国s o u t h a m p t o n 大学的m a r kb r a c k s t o n e 、b e s h r s u l t a n 、m i k em c d o n n a l d 在对跟车 的机动车驾驶员的行为研究中，用参数校准了广泛用于机动车驾驶模拟系统中的“动作 点行为模型”( a c t i o np o i n tb e h a v i o u r a lm o d e l ) ；并探讨了机动车驾驶员的感知过程，及其 对交通规则遵守情况的影响等问题【1 7 1 。 b a h r a i n 大学的h a h i m a i m a d a n i 、a b d u l r a h m a na i j a n a h i 在对影响驾驶员理解交 通标志的交通特征、个性特征及社会特征的研究中，通过对比分析驾驶员的经验、事故 驾龄比、年龄，婚姻状况、性别、国籍、教育背景及月收入等因素对于驾驶员理解交通 标志的影响，发现教育程度、性别、月收入及国籍对于驾驶员理解交通标志有很大影响。 其中，男性对交通标志的理解强于女性；而年龄、婚姻状况、驾龄、事故驾龄比对驾驶 员对于交通标志牌的理解无影响。另外，他们的研究结果还表明，驾驶员的理解能力主 要与其个性特征有关，而与其事故率无关【1 8 】。 芬兰h e l s i n k i 大学的在研究年龄对驾驶员的事故率的影响时，通过对比分析6 5 岁 以上的老年驾驶员和2 6 4 0 岁的年轻驾驶员的事故率，发现老年驾驶员的每千米事故率 并不比年轻驾驶员的高。他们的这一研究结果推翻了前人所认为的年龄差异对事故率有 影响的观点【1 9 l 。 6 长安大学硕仁学位论文 1 4 主要研究内容及目的 针对前面提出的几个问题，以国内外相关研究成果为基础，本文试图通过驾驶员在 高速公路上行驶时的视觉特性规律，分析总结高速公路广告牌对驾驶员行车安全的影 响。其主要研究内容为： 1 通过对驾驶员视觉的生理和心理特性的研究，探讨驾驶员行车过程中的注视行 为规律； 2 引用广告与视觉传达的概念，归纳目前高速公路广告牌特征； 3 通过试验，得出驾驶员在高速公路行车过程中，广告牌对其视觉影响的特性； 4 通过对试验数据的处理和分析，基于驾驶员视觉特性，研究、归纳和总结广告 牌设计效果对驾驶员在高速公路上行车安全的影响。 研究的主要目的是根据驾驶员的视觉特性以及高速公路广告牌的特殊性，借助眼动 仪测试驾驶员对广告牌的视认特征，从克服高速公路广告牌对驾驶员行车安全造成的负 面影响、确保行车安全角度出发，为广告牌的优化设置提供理论依据。 7 第二章驾驶员视觉特性研究的理论基础 第二章驾驶员视党特性研究的理论基础 2 1 驾驶员的动态视觉特性 驾驶员在驾驶过程中，9 5 的视觉信息是动态的，与交通事故最为密切相关的是驾 驶员的动态视觉特性，因此研究驾驶员的视觉特征主要集中在动态视觉特征上。掌握驾 驶员动态视觉特性及其变化规律，对于预防交通事故有很现实的意义。 2 1 1 视觉的理论基础 1 视觉与视知觉 人能根据眼睛获得的视觉信息进行加工和解释，从而更深刻地认识客观事物，这就 是人的视知觉能力。虽然每人都具有视知觉能力，但由于各人的处境以及生活经验、兴 趣爱好等不同，对于同一视觉信息的加工和解释可能有所不同，因而产生出不同的视知 觉。 有研究指出，驾驶员的视知觉具有如下特剧2 0 l ： ( 1 ) 优先知觉自己关心的、想要注意的事物。例如驾驶员很容易发现在前面行驶的自 己同伴的汽车； ( 2 ) 容易知觉曾有过亲身体验的事物。例如行车中曾见过同方向行驶的自行车调头猛 拐，以后对同方向行驶的自行车便格外注意； ( 3 ) 对于外界事物容易按照自己设想的方向去知觉。例如在路口前看见前车向左侧 靠，便认为前车想要左转弯，而实际上前车很可能是在为右转弯做准备； ( 4 ) 对于自己认为关系重大的事物容易知觉。例如在路口转弯时，有的驾驶员只注意 其他的机动车辆而忽视行人； ( 5 ) 对于移动的、变化的事物容易知觉。例如闪烁的灯光比亮度不变的灯光更容易引 起注意。 2 速度错觉 一般认为，汽车驾驶员不必看车速表，只根据周围景物的移动、身体的感受和听到 的风声就能判断汽车的行驶速度。实际上这种判断并不准确，带有明显的倾向性，特别 是在高速和短距离行驶时更是如此。 引起驾驶员产生速度错觉的视知觉因素主要有两点，即连续对比感觉的影响和适应 8 长安大学硕士学位论文 性的影响。 当人连续受到有差异的某种刺激后，所产生的差异感往往比差异本身实际的客观物 理量差别大，这就是连续对比感觉的影响。英国道路研究所曾对汽车驾驶员作过“车速 减半”试验，即首先让驾驶员将汽车加速到某一规定车速( 以车速指示为准) ，然后要求驾 驶员立即凭自己的主观感觉将车速减低到当前车速的一半。当车速变化时，驾驶员主观 感觉到的速度差别总是比实际大。 适应性是人体自身的一种特性，这种特性决定了人对外界有变化的情况比较敏感， 而对缺少变化的刺激则感觉迟钝。减速前等速行驶的距离越长，车速判断的误差越大。 这是因为在长直线高速公路上等速行驶一段时间后，由于适应性的影响，驾驶员的速度 感减弱，虽然实际车速很高，但主观上觉得车速并不高。 3 距离错觉 人对距离的判断往往有很大误差，即使是在光线充足的白天，驾驶员在行车中对距 离的判断也有很大误差。驾驶员对前方来车的速度和距离难以做出正确的判断，而且对 方车速越高，判断的误差越大。很多超车时发生的正面碰撞事故就是由于驾驶员对距离 判断错误造成的。 4 下坡行驶时的错觉 在下坡行驶时，驾驶员可能会错认为是在平路上行驶，特别是在路旁无建筑物等明 显标志的情况，以及下坡路段纵坡随周边地势的起伏而变化的情况下，更容易出现这种： 错觉。由于这种错觉，驾驶员会在不知不觉中超速行驶。 2 1 2 动态视觉特性的概念 视觉是人认识外界、判断外物的物理特征的基础。研究表明，我们所获得外界信息 的8 0 来自视觉感受。高速公路上的广告牌不折不扣属于道路景观范畴，我们在高速公 路上所获得的景观感受直接受我们视觉特性的限制。动态视觉特性是针对静态视觉特性 提出的，在高速公路上观察是人在连续运动中的观察，我们将搭乘机动车交通过程中人 的视觉称之为“动态视觉，【2 1 1 。主要表现在以下几个方面【2 2 】： 1 视锐度 视锐度( v i s u a la c u i t y ) 也叫视敏度或视力，它是指人通过视觉器官辨别视野中空 间距离非常小的两个物体的能力。通常在静止状态下测得的视力叫静止视力，而在运动 状态下驾驶员所具有的视力叫动态视力。实验表明，动态视力随着运动速度的增加而下 9 第二章驾驶员视觉特性研究的理论基础 降。静止视力好是动态视力好的先决条件，但是静止视力好并不能保证动态视力好。一 般情况下，动态视力比静止视力低1 0 2 0 ，特殊情况下甚至降低3 0 4 0 。因 此，在车辆高速行驶时，动态视力的降低会使驾驶员的视认距离缩短，影响到驾驶员的 感知和观察能力。 2 视野 视野又称为周边视力，是中央窝以外的视网膜的功能。视野是指人的头部和眼球均 固定不动时，两眼观看正前方，眼睛所能看到的整个空间范围。通常人的双眼视野范围 水平方向约为1 6 0 1 8 0 0 ，垂直方向约为1 0 0 - - 1 3 0 0 。为了保证驾驶安全，驾驶员需要 有宽阔的视野。 3 空间识别范围 空间识别能力是指人们对物体的形状、大小、远近、方位、运动状态等特性的识别 能力。在车辆行驶中，对于在车辆周围距离较近的物体，驾驶员很难分辨清楚。因为距 行驶车辆越近的物体，其相对运动角速度就越快，在驾驶员眼睛中的映像就越模糊。这 就使得驾驶员在高速行驶时，对近距离或远距离的观察更为困难，一旦在很近或很远的 距离上出现异常情况，驾驶员就难以辨认。 另外，人的视觉特性是受大脑支配的，其实就是一种心理反应。外在环境的外表状 态、色彩、空间位置甚至时间，同时还受各人的经历、记忆力、看法和视觉灵敏度等各 种因素都对人的视觉特性产生着潜移默化的影响。而且，驾驶员动态视觉特性其实就是 指驾驶员在行车过程中，外在环境对其视觉刺激的一种心理反应。 2 1 3 动态视觉特性的影响因素 影响驾驶员动态视觉特性的因素有很多。我们知道，驾驶员在驾驶车辆的过程中， 主要通过观察道路、目标物等来决定车辆行驶的状态，如在山区高速公路上行驶时对路 肩的观察【2 3 1 ，在接近障碍物时对障碍物的观察【们，以及对各种交通标志标线信息的观察 等。因而，目标物的大小、远近、外在表象等都是其影响因素。比如在驾驶员观察交通 标志的时候，字高对驾驶员注视及反应时间会相对减少。通常情况下，字体越大，驾驶 员就越容易辨别，因而认为注视时间和反应时间会相对减少，而在字体较小的情况下， 正好相反，驾驶员的注视会变长，反应会迟钝。有人根据相关的国家标准，利用驾驶员 的视觉特性，如对视标的视认特性、对汉字的视认特性，通过计算得出了在不同速度下 交通标志汉字的合理字高，但是却并没有给出两者之间真正的关系式【矧。动态视觉的主 1 0 长安大学硕十学位论文 要影响因素有以下五个方面【2 2 l ： 1 相对运动速度 相对运动速度是影响驾驶员动态视觉特征的基本因素。4 0 多年来的所有研究都表 明，随着相对运动的角速度的增加，人眼的最小可辨视角增大，动态视觉的感知能力下 降。视力与角速度之间具有线性关系，角速度大则视力低落。也就是说，目标物运动速 度慢，易被驾驶员看见；反之，目标物运动速度快，则驾驶员不易看清楚，动态视觉特 征变差。因此，控制车辆行驶速度，特别是在复杂路段限制车辆行驶速度是非常必要的。 2 驾驶员的年龄 由于动态视觉特征反映的是所有视觉和眼肌系统的整合功能，因此，年龄因素的影 响是非常明显的。罗德维夫( h d v i g l l ) 等人早在5 0 年代就提出，年龄因素对驾驶员动态视 觉特征的影响表现为负效应。即动态视觉特征衰退得比较早，而且衰退速度比较快。日 本人曾对2 6 9 7 名1 8 - 7 0 岁的职业驾驶员进行动视力检测，结果也得出了同样的结论。 他们发现，静视力从4 6 - 5 0 岁开始出现明显的个体差异，有显著下降和正常衰减两种趋 势；而动视力则从3 6 - 4 0 岁开始显著下降。 此外，随着年龄的增长，驾驶员患眼疾的概率逐渐加大，一旦患上白内障、青光眼 等疾病，将影响驾驶员眼睛的有效移动，不同程度地产生弱视和失视，从而导致视觉机 能下降。基于上述理由，对于年龄较大的驾驶员( 尤其是职业驾驶员) 在驾车时必须要做 出合理的限制。 3 目标物的颜色、照度 目标物的颜色对动态视觉有很大的影响。在静止状态下人眼对蓝色最不敏感，但在 运动状态、暗视条件下，蓝色目标物相对其它颜色的目标物易被识别；而在明视条件下， 蓝色目标物与其它颜色的目标物并无显著差异。这与静止状态下目标物颜色的影响是明 显不同的。目标物的照度对驾驶员的动态视觉同样有影响，研究表明，静止视力下5 l o m 烛光的效果与动态视力下1 2 5 m 烛光的视觉效果相匹配。通常，照度越强的物体越易 被驾驶员的动态视觉所感知。所以，一方面要求驾驶员要有良好的颜色视觉，另一方面 要求在选择交通安全设施的颜色时，必须考虑颜色对驾驶员动态视觉的影响。同时要加 强道路照明，尽量减轻照度对驾驶员动态视觉的影响。 4 道路及其环境 由于驾驶员在驾驶时所搜集到的信息8 0 以上为路面信息，所以如果路面状况良 好，驾驶员的动态视觉就容易捕捉所需信息。反之，路面状况不良，如出现积雪、凹坑 第_ 二章驾驶员视觉特性研究的理论基础 或有障碍，就会分散驾驶员驾驶时的注意力，影响驾驶员的动态视觉。另外，不可忽视 的是道路侧向景观的影响，尤其是野外的公路，侧向景观单调且具有重复性，很容易引 起“道路催眠”现象，使驾驶员产生动态视觉疲劳，影响驾驶员的驾驶安全。因此，为了 保证驾驶安全，要求在进行道路设计时不仅要考虑有良好的路面、合理的线型，而且要 有美丽的景观、良好的道路环境。 5 驾驶员的生理状态 驾驶员的生理状态主要是指与驾驶有关的生理状况，如饮酒、疲劳、患病等。众所 周知，酒精是一种原生质毒物，它会降低大脑的抑制功能。饮酒之后，不仅视觉机能受 到损害，而且对驾驶操作的各个方面都会产生不利影响。疲劳是人体的一种保护性抑制 反应，它会使人的眼睛出现困倦、视物不清等情况，使驾驶员动态视觉机能难以正常发 挥。疾病会使驾驶员身体不适，动态视觉难以持续保持良好状态，特别是在服用一些药 物之后，会直接影响视觉机能，对驾驶员的感知和观察等产生不良的影响。所以，饮酒、 疲劳时，应禁止驾驶车辆。当驾驶员身体出现不适时，也应谨慎驾驶。 不难理解，当我们在运动中想要看清楚什么东西时，就会停下来仔细观察。走马观 花中我们只能获得物体的大概印象。因为我们的感观适应于感受和处理运动速度在 1 4 4 2 米秒以下的对象。如果运动速度增加，观察的细节和处理信息的能力就会下降。 自然，在行车过程中，不同车速对驾驶员辨认距离也会有很大影响。统计数据显示，当 车辆以6 5 k m h 速度行驶时可看清前方3 7 0 m 处的标志，而车速增加到8 0 k m h ，则辨认 距离为4 5 0 m 1 2 。也就是说，对一个标志而言，车速增加后，如果以相同距离识别标志 则需要加大标志尺度；对交通环境而言，就是当车速增大时，景观元素的尺度也应相应 加大。所以研究动态视觉与车速的关系，对高速公路广告牌设置所造成影响的研究有重 大理论价值。 另钋，人的视野也会随着车速的变化而变化，同时也会引起人对道路两侧景物的观 察，从而形成隧道视野1 2 5 1 。所谓隧道视野就是车速越高，驾驶员注视得越远，视野越窄， 从而形成周边视力范围缩小的状况。当车速增加时，人的注意力集中点前移，视野范围 逐渐变小，如图2 1 和图2 2 。 长安大学硕十学位论文 图2 1 视野随车速变化图 ! ，潲 ? 汹 。j ￥气瑟揣 一 ，j y ， 厂南 、一 、f， 湍麓 ，| | f 1 一a ( k ，n k - 1 ) 时拒绝原假设，即认为因变量y 与自变量 x 1 ，x 2 x k 之间显著的有线性相关关系；否则认为因变量与自变量之间线性相关性不显 著。 3 p 值检验p a ( a 为预定显著水平) ，则说明因变量与自变量之间显著的有线性 相关关系。a 一般取值为0 0 5 。 该模型的相关系数为0 9 5 6 0 ，f = 4 3 4 ，p 0 0 1 。因此该模型回归性显著，回归方程 成立。 由拟合出的二次曲线图可以看出，距道沿距离在5 - 6 m 之间最为适合。 5 2 纯文字型广告牌对驾驶员视觉影响分析 该类型广告牌上除了文字型描述和具有该企业标志外再无其他图片。本文在上述七 个广告牌中选取了四个该类型广告牌作为数据分析对象。我们知道在这种广告牌中引起 受众注意的主要因素就是字体的大小，而其他方面显得其次。于是本文以字体的大小作 为主要研究对象进行分析。 5 2 1 汉字大小对其影响的理论分析 广告牌中汉字的绝对大小直接影响驾驶员对于广告的阅读、理解以及反应时间。根 据我国交通规则的规定及有关研究指出，汽车驾驶员的矫正视力不能低于0 7 。根据视 力检测要求，视力5 2 能在5 m 处看清视标为4 8 5 m m ，缺口为0 9 7 m m ，视角为o 6 7 的 c 字( e 字) ；视力5 0 能在5 m 处看清视标为7 2 7 5 m m ，缺口为1 4 5 5 m m ，视角为1 0 的 c 字( 或e 字) ；视力4 8 能在5 m 处看清视标为1 0 4 m m ，缺口为2 0 8 m m 视角为1 4 3 的c 字( 或e 字) 。在驾驶员视力一定的情况下，目标物体的视角就直接决定视认距离 的大小。 视角是被看目标物的两点光线投入眼球时的交角。如下图所示： 罪醛h 爵 图5 - 3 视认距离与视角关系图 5 0 长安大学硕上学位论文 视角a ( 单位为”) 与观察距离l 和被看目标物上两点之间的直线距离d 有关，即： 口；2 a r c t a n 旦 2 上述分析中所用的视力是以医学上检查的方法确定的，为了简化计算，采用标准视 标e 。但我们要确定的是汉字，与视标e 不一样。汉字的构造复杂，有字形、字音、结 构、笔画数、使用频率的差异。因此，对汉字的分辨远比对标准视标e 的分辨复杂，两 者的可认性是不一样的。即相同大小的汉字与视标，在同一距离上辨认，一个可能看得 清，另一个可能看不清，故汉字的大小必须要考虑其与标准视标分辨的关系。 参照高速公路标志汉字视认性及标志形式的研究结果，在汉字宽高比为1 ：1 的情 况下，汉字与视标的换算常数【3 9 】为c 1 ：1 = 3 0 7 3 5 ，同时字的高度还要除以5 ( 视标高度 和缺口之间的比值) 。 根据上述计算公式可知，在视角a 值很小时，t a n 口一口，因此： 式口。2 a r c t a n 导就可以转化为：口。了d ； 2 ll 当视角a = 1 时，即视力为5 0 时： ， d lg 。 h 1 8 0 6 0h 1 0 8 0 0 口万c h 5 3 1 4 3 0 7 3 5 5 根据上式可得出，当视角一定时，汉字的大小决定了视认距离的长短，也就是说， 当视角相同时，汉字越大，那么在很远的地方就能辨认出，当驾驶员越早辨认出字体内 容，那么停留的时间会相对短一些，反之，汉字越小，驾驶员相对会花较长的时间加以 辨认，安全隐患会因此增加。但是也不排除驾驶员具备相当安全意识，而在这些小字体 的广告牌上不加以注视。 5 2 2 试验数据分析 由于根据试验时采集的广告牌图片无法准确测量每一个广告牌上字体的确切大小， 因此本文对所选取的四个广告牌的字体大小进行人工估算，众人认为是大字体的定义为 大的标准，众人认为是小字体的定义为小的标准。根据估算标准，可采集驾驶员分别在 大字体和小字体上的凝视时间数据制图，见下图5 4 。 5 1 第五章试验数据分析 图5 - 4 大字体与小字体的平均凝视时间差异 试验中所选取的驾驶员视力均为5 0 标准视力，因此可以忽略开始识别广告牌字体 到结束这段时间内由于识别时间不同而造成的差异，即视认距离差异。由上表可以看出， 驾驶员在大字体的纯文字型广告牌上花费的时间要远远小于小字体的纯文字型广告牌。 可以简单得出，字体越大，安全性越强，证实了理论分析。 5 3 纯图片型广告牌对驾驶员视觉影响分析 在纯图片型的广告牌中，引起受众注意的最主要的两个因素是图片的色彩与形状， 其中更主要的因素则是颜色的影响。因而，我们将颜色作为此类广告牌的主要研究分析 对象。 物体与背景有一定的对比度时，人眼才能看清其形状，这种对比可以用颜色、也可 以用亮度。颜色是广告牌设计版面的一个重要环节，尤其对于主要以图片形式进行陈述 说明性质的广告牌显得更为突出。 本文将从理论上分析颜色对比对于纯图片型广告牌对驾驶员视觉特性影响的差别， 同时着重针对目前广告牌在图片形式发布中常用的三种颜色进行考察比较。 5 3 1 图片颜色对其影响的理论分析 颜色的三个基本属性：色调、饱和度和明度。不同的波长产生不同的颜色感觉，色 调是色彩最重要的特性，是决定颜色本质的基本特性。饱和度指一种颜色的鲜明程度， 也是颜色的表现程度。明度是指刺激物的强度作用于眼睛发生的效应，它的大小由物体 5 2 k 安人学碗l 位论女 反射系数柬决定。 人对广告牌图片颜色的感觉主要与其图片发布的颜色视认性、醒目性、进退，以及 人眼本身的色光感受性有关。 1 色彩的视认性 4 0 i 色彩的视认性是指在一定的背景中的色彩在多长距离范围内能够看清楚的程度，和 在多长时间内能够被辨别的程度。对色彩视认性影响最大的是色彩和背景之自j 的明度 差。如下图所示： 图5 色彩明暗度对比图 图中背景色均为黑色，上一行字体为白色下一行“明度低的文字”为深蓝色，“看 起来很吃力”为暗红色。使用黑色背景时，很多人都会采用白色的文字，文字看起来很 清晰，但是如果采用蓝色或其他颜色，读者就要凑近一点仔细辨认才能看清楚。这就是 明度差造成的差别。 2 色彩的醒目性i “i 在广告牌的色彩设计中经常要某些部分的色彩特别突出，这就是色彩的醒目性。醒 目性和视认性有一定的联系，但又不大相同。有些色彩容易引起人们的心理反应，能从 多种色彩中显出醒目的效果。一般来说，明亮的、纯度高的、暖色调的色彩醒目性高， 与