基于驾驶员心理与生理反应的草原公路交通工程设施信息量研究

The appropriate information amount obtained the driver is the fundamental guarantee of safe driving, insufficient information and information overload will affect the driver's cognition, judgment, decision making and driving behavior, there is a serious threat to safety. Prophase research of project group shown that the particularity of prairie highway environment caused the driver receive low traffic information amount, and visual information is insufficient especially. Highway traffic engineering facilities is an important part of transportation man-machine environment system, and the information provided by it is the key to affect drivers' road safety. The quantification of traffic engineering facilities is stated firstly in the project, and the quantitative model of traffic engineering facilities information is built. Physical experiment and subjective evaluation method is used, the effect that traffic engineering facilities information amount influences the driver’s recognition and driving behavior is studied. The influence mechanism of information amount on driver's psychological and physiological reaction is profound explored. The threshold range of the optimum information amount is determined. The design principles and methods of traffic engineering facilities is put forward. The research has a strong theoretical and practical significance for enriching and perfecting transportation system design, improving and optimizing prairie highway information environment, enhancing driving safety, carrying out the optimum information amount of transportation man-machine environment system.

驾驶员所获取的适宜信息量是安全行车的根本保障，信息量不足或信息量过载都会影响到驾驶员的认知、判断、决策和驾驶行为，严重威胁到行车安全。项目组前期研究表明，草原公路环境的特殊性致使驾驶员接收的交通信息量低，其中视觉信息量尤为不足。交通工程设施是公路交通人机环境系统的重要组成部分，由其所提供的信息也是影响驾驶员行车安全的关键。本项目从草原公路交通工程设施信息量化入手，建立交通工程设施信息量化模型。运用生理实验和驾驶员主观评价研究方法，研究交通工程设施信息量对驾驶员辨识、驾驶行为的影响，深入探究信息量对驾驶员心理与生理反应的影响机理，确定草原公路交通工程设施适宜信息量的阈值范围，提出草原公路交通工程设施设计的原则和方法。该研究对丰富和完善交通工程设施设计理论、改善和优化草原公路信息环境、减轻驾驶员疲劳、增强行车安全和开展草原公路人机环境系统适宜信息量的研究等都有着较强的理论与现实意义。

驾驶员所获取的适宜信息量是安全行车的根本保障，信息量不足或信息量过载都会影响到驾驶员的认知、判断、决策和驾驶行为，严重威胁到行车安全。交通工程设施所提供的信息也是影响驾驶员行车安全的关键。按照基金申请书以及计划书的安排，本项目从草原公路交通工程设施信息量化入手，建立交通工程设施信息量化模型。运用生理实验和驾驶员主观评价研究方法，研究交通工程设施信息量对驾驶员辨识、驾驶行为的影响，深入探究信息量对驾驶员心理与生理反应的影响机理，取得的成果包括：基于信息论相关理论，利用层次分析与聚类分析方法对草原公路直线段、曲线段和交叉口段的交通工程设施信息量环境划分为（0-10bits）、（10-20bits）、（20-30bits）、（30-40bits）和（40bits以上）五类信息量。从驾驶员视觉角度，草原公路直线路段交通工程设施信息量在（0-10bits/km）范围驾驶员很容易出现注意力下降，而草原公路80-90%路段交通工程设施信息量都处于这个范围内，低信息量路段驾驶员所受的必要刺激少，注意力下降，会产生不同程度的心理与生理疲劳；（30-40bits/km）驾驶员信息处理时间快、视觉搜索范围大、行车心理负荷较小、对信息捕捉和加工效率高，可作为草原公路直线路段交通工程设施适宜的信息量范围。草原公路曲线段（10-20bit）范围的信息量较为合理，是草原公路曲线段交通工程设施适宜的信息量范围。（20-30bit）的信息量对驾驶员安全驾驶效果最好，是草原公路交叉口路段交通工程设施适宜的信息量范围。从心电角度，草原公路直线路段交通标志（20-30bits/km）时最吸引驾驶员关注交通标志从而获取有效信息。从脑电角度研究得出应将交通标志信息量控制在（20-30bits/km）区间内。综合考虑驾驶员眼动行为特性和表面肌电特性的变化规律，建议草原公路直线路段和曲线路段的交通标志信息量设置范围均为（10-30bits/km）。该研究对丰富和完善交通工程设施设计理论、改善和优化草原公路信息环境、减轻驾驶员疲劳、增强行车安全和开展草原公路人机环境系统适宜信息量的研究等都有着较强的理论与现实意义。