路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)量化評價研究

■祝可為　林庚釵　林　毅

（1.福建省交通質(zhì)量安全監(jiān)督局,福州　350001；2.福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福州　350108）

路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)量化評價研究

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（1.福建省交通質(zhì)量安全監(jiān)督局,福州350001；2.福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福州350108）

針對目前規(guī)范中路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)尚無統(tǒng)一量化標準問題，本文從交通標志信息的合理性、連續(xù)性和準確性三個方面構(gòu)建了網(wǎng)路交通標志信息系統(tǒng)量化評價模型，重點引進信息聯(lián)合熵理論對交通標志進行量化建模，并給出相應(yīng)的評價標準，案例分析結(jié)果表明，該模型可以對區(qū)域路網(wǎng)交通標志的信息過載、信息的不連續(xù)性和不準確性進行量化評價。研究成果可為相關(guān)決策提供技術(shù)支持和理論支撐。

交通工程交通標志信息量聯(lián)合熵評價

路網(wǎng)交通標志是道路交通中的 “無聲電子警察”，是為駕駛員提供路徑指引、危險警告信息等的重要交通設(shè)施之一，其設(shè)置的合理性和科學(xué)性直接影響到駕駛安全和出行效率。目前，大多數(shù)國家頒布了交通標志設(shè)計的相關(guān)規(guī)范和標準。然而，對于路網(wǎng)標志信息系統(tǒng)的量化評價計算，目前仍無統(tǒng)一標準［1-3］。本文從交通標志信息系統(tǒng)的合理性、連續(xù)性和準確性三個方面對路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)進行建模和量化評價研究。

1　評價原則

現(xiàn)有規(guī)范對道路交通標志的設(shè)計設(shè)置已經(jīng)做了很大的改善，但交通標志信息設(shè)計仍存在極大的模糊性，甚至隨意性。為了更好地評價交通標志信息系統(tǒng)，根據(jù)交通標志信息系統(tǒng)可知原理［4］，路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)量化評價原則如下：

（1）交通標志信息量的合理性

交通標志信息量的合理性，既要保證單塊交通標志信息量符合駕駛員的視認特性，即單塊版面信息內(nèi)容，或同一地點、短距離內(nèi)設(shè)置多塊標志時，交通標志信息量不大于駕駛員的可接受范圍，同時也要保證使駕駛員在實際視認距離可識讀全部標志信息也應(yīng)防止交通標志信息密度過載。

（2）交通標志信息的連續(xù)性

要求從整體路網(wǎng)、空間布局考慮，保證信息連續(xù)，防止出現(xiàn)信息斷鏈、自相矛盾等現(xiàn)象。指引信息的連續(xù)性是有效誘導(dǎo)的前提，是影響出行便利性的重要因素。

（3）交通標志信息的準確性

為使交通標志能向駕駛員提供及時有效的標志信息，必須保證交通標志信息內(nèi)容準確、無歧義。

2　評價模型

路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)量化評價模型分布從標志信息的合理性、連續(xù)性和準確性三方面進行建模，模型如下：

式中：E——路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)總評價指標；

Ei、Em、Ec——分布為路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)合理性、連續(xù)性和準確性評價指標；

wi、wm、wc——標志信息系統(tǒng)各評價指標貢獻率，采用專家評估。

（1）路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)合理性評價

路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)合理性評價主要根據(jù)交通標志信息量過載情況進行評判。交通標志由中文集、英文集等子集組成，同時交通標志子集間信息之間存在一定的關(guān)聯(lián)性，通常用聯(lián)合熵H（Xl；Xl+z）表示，由于在視認過程中，駕駛員對交通標志不同子集的關(guān)注度存在差異［5-8］，用參數(shù)關(guān)注度λl表征，因此，交通標志X的信息量，等于交通標志子集Xl中獨立子集的離散信息量H（Xl）獨與關(guān)注度λl的乘積，加上該標志中存在統(tǒng)計關(guān)聯(lián)的子集間的聯(lián)合熵H（Xl；Xl+z）譯，即

式中，λl、λ2分別表示駕駛員對獨立子集、關(guān)聯(lián)子集的關(guān)注度，可由專家評估法確定。

路網(wǎng)合理性評價指標：

不同車速情況下，單塊交通標志信息量閾值H（x）閾值，如表1所示。

表1　　不同車速下單塊交通標志信息量閾值［9］

（2）路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)連續(xù)性評價

根據(jù)路網(wǎng)銜接段內(nèi)交通標志的布設(shè)情況，指引信息的連續(xù)性其計算式如下：式中：Ec——標志信息連續(xù)性評價指標，取值范圍為［0，1］；

S（Oi）——指引信息連續(xù)性個數(shù)；

N——指引信息總個數(shù)。

（3）路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)準確性評價

交通標志信息的準確性計算式如下所示。式中：Em——標志信息內(nèi)容準確性評價指標，取值范圍為［0，1］；

Nfc——標志信息單元內(nèi)容設(shè)計正確個數(shù)；

Nft——標志信息單元內(nèi)容總個數(shù)；

z——交通標志有無被遮擋，分別取值為0或1。

3　評價標準

根據(jù)路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)評價模型，可以初步將評價等級分為優(yōu)、良、中、差四個等級，每個等級對應(yīng)不同的區(qū)間值如表2所示。

表2　不同車速情況下單塊交通標志信息量閾值

4　評價方法

調(diào)查路網(wǎng)中相關(guān)道路和交通標志原始數(shù)據(jù)，收集交通流三參數(shù)及該區(qū)域內(nèi)駕駛員出行、駕駛特性等數(shù)據(jù)；然后，進行數(shù)據(jù)處理，得到不同功能的路網(wǎng)、不同類別的交通標志信息、該區(qū)域內(nèi)交通流三參數(shù)特征和駕駛員出行的共同屬性，并繪制出已分層、分類的路網(wǎng)和交通標志信息系統(tǒng)；其次，根據(jù)交通標志各指標的評價方法，得到交通標志信息量、信息連續(xù)性和準確性的指標值，并運用交通標志信息系統(tǒng)評價模型，對路網(wǎng)內(nèi)標志信息進行評價；最后，發(fā)現(xiàn)該路網(wǎng)內(nèi)交通標志現(xiàn)存的問題，并提出相應(yīng)的改善意見。詳見圖1。

圖1　路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)評價方法

5　案例分析

案例分析選擇了福州閩侯大學(xué)城周邊區(qū)域，區(qū)域內(nèi)共有315塊標志牌，其信息量值的分布如圖2所示。

圖2　福州閩侯大學(xué)城周邊區(qū)域交通標志信息量

根據(jù)式（3）交通標志信息合理性評價指標值為：

運用信息連續(xù)個數(shù)流程圖統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)交通標志指路信息、旅游等指引信息連續(xù)個數(shù)，參照規(guī)范理論上應(yīng)該設(shè)置的標志牌數(shù)量，得出路網(wǎng)交通標志信息連續(xù)性評價指標值為

根據(jù)單塊交通標志信息準確性統(tǒng)計分析，計算路網(wǎng)交通標志信息準確性評價指標值為

根據(jù)交通標志信息系統(tǒng)評價模型，令wi=0.5、wc= 0.35、wm=0.15，根據(jù)式（1），計算路網(wǎng)交通標志信息評價指標為

綜上所述，福州閩侯片區(qū)路網(wǎng)交通標志信息系統(tǒng)整體屬于良級別，但存在部分指路或旅游信息不連續(xù)、個別交通標志信息過載等原因，導(dǎo)致該處交通標志信息系統(tǒng)仍存在不完善地方。

案例分析結(jié)果表明，路網(wǎng)交通標志信息量量化模型可以對區(qū)域路網(wǎng)的交通標志進行有效評判，并具備了發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有路網(wǎng)中存在的交通標志信息量過載、不連續(xù)和不準確現(xiàn)象，可為路網(wǎng)交通標志的完善提供理論依據(jù)。

6　結(jié)論與建議

本文研究主要結(jié)論：

（1）應(yīng)用交通標志信息聯(lián)合熵理論可以較好量化交通標志信息量，交通標志的合理性用交通標志信息過載進行表征是合適的。

（2）構(gòu)建網(wǎng)路交通標志信息系統(tǒng)量化評價模型可以對區(qū)域路網(wǎng)交通標志的信息過載、連續(xù)性和準確性給出較為合理的量化評價結(jié)果。

（3）關(guān)注度等駕駛員參數(shù)和模型的評價標準仍然有待進一步深入研究。

［1］中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D82-2009，公路交通標志和標線設(shè)置規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］中華人民共和國國家標準.GB 51038-2015，城市道路交通標志和標線設(shè)置規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2015.

［3］中華人民共和國國家標準.GB 5768-2009，道路交通標志和標線［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［4］王建軍，王娟，吳海剛.道路交通標志信息過載閾值研究［J］.公路，2009（4）：174-180.

［5］Al-Madani H，Al-Janahi A R.Role of drivers'personal characteristics in understanding traffic sign symbols［J］.Accident analysis& prevention，2002，34（2）：185-196.

［6］Ng AWY，Chan AHS.The effects of driver factors and sign design features on the comprehensibility of traffic signs［J］.Journal of safety research，2008，39（3）：321-328.

［7］Spyropoulou I，Antoniou C.Determinants of driver response to variable message sign information in Athens［J］.IET Intelligent Transport Systems，2014，9（4）：453-466.

［8］Ou YK，Liu YC.Effects of sign design features and training on comprehension of traffic signs in Taiwanese and Vietnamese user groups［J］.International Journal of Industrial Ergonomics，2012，42（1）：1-7.

［9］林庚釵.路網(wǎng)銜接段交通標志信息量化及評價研究［D］.福州大學(xué)碩士論文，2016.5.