道路交通标志是为保障交通安全和顺畅, 用文字和图案向驾驶员和行人传递交通信息的安全设施。根据道路交通安全实践, 有效、可靠地向驾驶员传递道路交通信息, 不仅交通标志的设计要科学, 而且交通标志的设置亦是非常重要的环节。从公路交叉口发生的大量交通事故统计和对事故现场的调查分析、以及交通肇事者的事故后口述看出, 虽然交叉口事故发生的原因较为复杂, 但发现在交叉口处和其附近所设置的交通标志很值得研究。道路交通标志往往由于设置不当或者不易被观察而降低其对驾驶员操作状况的有效作用, 特别对交通状况复杂的路段更为明显。本文根据交叉口交通事故的特征及交通标志在设置中存在的有关问题, 从工效学的角度予以分析, 为公路交叉口交通标志设置提供理论指导。

1.   驾驶员对交通标志设置要求和交叉口标志设置存在的问题

驾驶员对道路交通标志的感知过程分为发现、识别、读出和理解^[1]。发现阶段驾驶员在视野范围内觉察到标志, 但不能判断它的形状或其它特征; 在识别阶段, 驾驶员已能确定标志的外形和细节, 然后进行读出标志并进行理解。驾驶员对一个标志能识别的距离取决于标志的视角大小、环境亮度水平、背景与目标之间的对比、标志与符号的形状以及道路环境的复杂性。但对同一个标志主要取决于标志背景和适应视野的亮度。而识别时间将随驾驶员同时能感知的标志数量和其设置位置而变化。

1.1   驾驶员对交通标志设置的要求

交通标志是道路真实状况的情报模拟, 直接影响驾驶员的操作行为。不同的环境情况和道路信息等能否迅速、正确地传递给驾驶员, 对于提高道路通行能力及车辆的安全运行会产生重要的影响。据研究, 汽车驾驶员对一般交通标志设置的希望和要求有以下几点^[2]:

(1) 标志应设置在从车内最容易看见的地方;

(2) 在一个地点不应设置多个交通标志;

(3) 重要标志应设置在驾驶员容易注意的地方;

(4) 标志之间不应有矛盾和重复;

(5) 必要的地方应设置预告标志;

(6) 标志的附近不应存在干扰因素;

(7) 在需做出新的驾驶动作的场所, 对应进行驾驶动作变换的标志应重点设置;

(8) 尽量减少辅助标志的设置;

(9) 在道路环境状况复杂的地方, 标志的设置不应增加驾驶员的视觉负荷。

中国第一部全国统一的道路交通标志是1986年公布的GB5768-1986《道路交通标志和标线》, 历经13年, 1999年国家质量技术监督局组织在对原标准进行修订后, 重新公布了GB5768-1999《道路交通标志和标线》强制性标准^[3]。此次修改融入了国外有关国家的许多最新研究成果, 但对交通标志的设置问题未能作出系统、科学的规范与指导, 交通标志的设置也未能从驾驶员的基本特性和信息加工规律进行必要考虑。使得在近年建设的等级公路交叉口上, 虽然进行了必要的标志设置, 但没有获得理想的效果。

1.2   道路交叉口交通标志设置中存在的问题

道路交通标志的设置应以初到此地的驾驶员为基本出发点考虑。从驾驶员的希望和要求来看, 交通标志的设置必须从多个方面来考虑。然而, 在实践中交通标志的设置所存在的问题却比较普遍, 从对几条主要国道公路交叉口交通标志设置情况的调查和多起交通事故现场交通标志设置情况分析, 可以看出较为突出的有以下几点:

(1) 标志设置的整体性较差。一条道路上的交通标志设置, 未能从全线的交通状况考虑, 只是考虑在一个点、或者一个区段的局部上。使得在公路交叉口设置的标志向驾驶员提供的信息不连续、或者不完整, 在一些立体交叉口甚至出现标志设置矛盾的情况。

(2) 未能从具体地点的实际进行设置。许多公路交叉口交通标志在设置时, 只是简单地考虑由于是交叉口则厉行相关标志的设置; 有些则教条地按照常规, 不管需要不需要凡是交叉口均如此设置, 出现一些交叉口不必要设置的标志进行了设置; 而在另一些交叉口需要设置的标志却没有设置; 对设置的标志亦没有考虑交叉口的实际情况, 使得标志受背景、空间环境严重影响, 干扰驾驶员在高速动态下从环境中提取信息的速度和质量, 这种情况在公路穿越村镇的交叉口较为多见。

(3) 缺乏必要的前置预告和过后确认标志。交叉路口前置标志的设置, 能使驾驶员在接近交叉口前的一定距离处提前进行准备, 尤其对出现盲区较大的公路交叉口, 有充足的时间来进行反应和操作; 驾驶员通过交叉路口后, 一般都有一个顾虑, 自己行驶的方向是否正确, 但现行交叉口一般均未设置方向确认标志。

(4) 交叉口标志设置过多。在原来公路基础条件较差时, 交叉口标志设置甚少。近年在公路等级不断提高下, 出现一些公路交叉口, 设计人员为了过于追求“向驾驶员传达明白信息”, 在交叉口设置多块交通标志, 有些用多块标志仍不能表达“理想”的愿望, 故采用增加辅助标志的方法来实现, 甚至增加多块辅助标志以求“完满”, 产生了明显的不必要和多余情况。

2.   交叉口标志设置的有效性分析

汽车驾驶员在高速动态视野范围内, 当道路环境出现重要组成部分的某些信息, 这不仅会引起信息数量的变化, 而且会引起信息性质的变化, 道路交通标志要求驾驶员进行一系列动作, 完成这些动作的次序由驾驶员根据对所得到的信息来确定。交通标志要被驾驶员所觉察, 在实际情况下, 只有在观察目标构成的视角超过已知感受条件的视角阈限之后, 才能引起注意。尤其在高速动态下, 视线定视的持续时间缩短, 使得只能感觉到构成的视角足够大, 在视线定视时才能辩识出来。所以, 交通标志的有效性决定于在道路三维空间上的合理布设。另外, 由于交叉口在环境背景、地理位置等方面的特殊性, 因此, 标志的设置涉及诸多方面。

图  1  标志设置前置距离

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2.1   标志设置的前置距离

在图 1中标志M为路侧安装, 设置在距交叉口适当位置。一般运行中的驾驶员在A点已发现标志, 在B点开始读取标志的信息, 到C点可以把标志内容完全读完, 这段距离称为读标志距离l′。之后应作出行动的判断, 这段距离称为判断距离j。随后开始行动, 这时车辆已行驶到X, 从行动点X到行动完成F (该点通常在交叉口处) 的距离称为行动距离L。驾驶员在这段距离内必须安全顺畅地完成必要动作, 减速、改变方向等。

从B点到标志M的距离称为视认距离S, 从C点到标志M的距离称为读完后到标志的距离l。如果该距离l比消失距离m要短, 就意味着不能从容读完标志, C点到消失距离范围内驾驶员就不能准确判读标志内容, 这一条件可用下式表示

L=l+D-j≥ (n-1) L^*+1/2a (v ${}_1^2$ -v ${}_2^2$)

l≥m=d/tanθ

式中: (n-1) L^*为变换车道所必须的距离; 1/2a (v ${}_1^2$ -v ${}_2^2$) 为减速、改变方向所必须的时间; n为车道数; v₁为接近车速; L^*为一次改变车道所需距离; v₂为交叉口处的速度; a为减速度; j为判断距离; d为驾驶员眼高到标志的侧距或驾驶员眼高到标志上方的高; θ为在消失点与路侧标志或与头顶标志的夹角。

把上述两式整理后可得关于标志设置的前置距离D

D≥ (n-1) L^*+1/2a (v ${}_1^2$ -v ${}_2^2$) +tv₁-l

d≤ltanθ

式中: t为判断时间。

2.2   标志设置的空间位置

交通标志在道路横断面位置上的设置方式一般有路侧式、悬臂式、门架式、附着式等, 交叉口大多选用前三种。由于公路交叉口的地理环境相差较大, 使得标志的空间布设不能一概而论, 对于不同的交叉口(T型、Y型、十字交叉等), 应根据所处位置的具体情况进行科学分析。

一般指路标志的信息以文字为主, 图形符号为辅, 而且种类多, 要求表达的信息量差别大, 对于内容单一信息量少的标志驾驶员在接受时容易, 宜采用路侧式安装; 对于指示方向、地点、距离的诱导标志, 由于信息量大且对沿线重要地点作出向导, 属于重要标志, 应按悬臂方式安装; 尚若在多车道上, 采用门架式是有必要的, 对于有些标志为了进一步提高驾驶员的视认性, 根据道路环境的需要也可采用门架或悬臂式。

警告、禁令、指示标志由于信息大多采用图形符号, 通常情况下一般采用路侧式安装。对于不同的交叉口, 应视具体情况, 根据有关实验, 驾驶员发现标志的视角需在10′以上。为了提高驾驶员的视认性, 在交叉口安装时, 采用头顶安装会收到较好的效果。

这些标志的空间安装, 还应考虑交叉口是否有信号灯, 以及在标志设置的背景空间上是否有异样刺激物存在对标志的视觉干扰, 以及在不同地理位置时空间的合理安装角度。

2.3   一处设置多个标志问题

在—个地点或一个标志杆上设置两个以上标志是一个值得注意的问题, 这属于所谓的标志并设, 为了达到某些目的或交通管理上的有关需要, 这种情况在交叉口较多。但由于驾驶员在高速状态下视觉辩识空间信息有一个所谓“极限”, 一般在瞬间同时辩识两个标志就感到困难。所以, 交通标志除相互有关联的情况外, 从保证驾驶员信息辩识的可靠性考虑, 原则上要避免与其它种类标志的并设。

驾驶员在高速行驶中要读取标志信息, 且在极短时间内理解含义, 进而作出判断并采取行动, 若标志在正常情况下设置不会存在问题。但当标志并设以后, 对驾驶员在瞬间的辩识增加了负担, 如果信息超负荷, 必然使得有些标志不能发挥作用。所以, 交叉口交通标志在设置时一般应避免并设。尚若确实需要标志并设时, 应考虑它们之间的相互关联性。

2.4   多个标志连续设置问题

在道路条件和采取有关交通管理措施时, 可能会在交叉口出现连续设置交通标志的现象。交通标志的连续设置, 会不断向驾驶员传输有关交通信息, 这包括信息传输的速率和信息传输的先后顺序两个方面。

首先在标志呈现信息时, 必须依据运行车速的高低, 有一定的时间间隔, 最基本要求应使得驾驶员能判读完前一个标志后, 再呈现第二个标志, 这个距离应根据前一标志内容的繁简程度来决定。其次是标志设置的顺序, 这应该依据驾驶员信息加工的规律和标志内容要求的可行性来决定, 一般按指示、警告、禁止的顺序排列较好。

2.5   前置预告和过后确认标志

从驾驶员信息加工和操作规律以及道路交通安全可靠性考虑, 在公路交叉口一般应设置前置预告和交叉口通过后的确认标志。由于驾驶员在高速动态环境下把握刺激信息的有限性, 以及由各种因素所引起心理、生理状态的随机性, 不可能对环境提供的每一个信息都可以作出实时反应, 且根据要求在必要的范围内进行恰当的操作。这样就可能在操作上产生某种失误, 尚若失误出现在关键行为上, 就会导致事故的发生。交叉口前置预告标志可以增大道路环境在必要地点的信息提供量, 从驾驶员信息加工的角度来看, 进一步提高了可靠性。

驾驶员通过公路交叉口后, 尤其是外地驾驶员总有一个担心, 自己行驶的这条线路是否为所需路径, 在揣揣不安的心情中向前行驶, 一则对安全运行不利; 二则影响运行效率。交叉口通过后的确认标志, 就是对驾驶员提供确认信息。一个简单确认标志的设置, 会对驾驶员的操作行为和运行心理产生很大的影响, 在通过交叉口后的运行中, 必然会在安稳的心态下行驶。

3.   结语

从上述分析可以看出, 中国现行大多公路交叉口交通标志在设置方面存在一定的问题。交叉口交通标志的设置必须根据每一个交叉口的实际情况, 在设置区段、空间位置、设置数量、设置顺序等方面进行充分考虑, 同时考虑在交叉口设置前置预告和过后确认标志, 以求尽最大可能提高道路信息的可靠性。