交通標志信息記憶量隨時間變化規(guī)律研究

交通標志信息記憶量隨時間變化規(guī)律研究

隨著中國運輸業(yè)的快速發(fā)展，城市路網(wǎng)變得越來越復雜。由于不同類型的道路交織、不同交通方式的共存和交通量大，交通標志的類型和數(shù)量不斷增加，交通標志信息越來越多。在這種復雜交通環(huán)境下,駕駛人難以在較短時間內記憶繁多的交通標志信息,從而影響駕駛人的正常駕駛任務,導致出行效率降低和出行安全隱患增加。影響駕駛人短時記憶的因素包括時間因素、外界干擾因素、駕駛人情緒及注意力等,這些因素對駕駛人短時記憶的影響程度不同。本文在僅考慮時間因素的條件下,探究駕駛人獲取的交通標志信息記憶量隨時間變化的規(guī)律,這有助于提高道路使用率、完善交通標志設置、減少駕駛人由于記憶因素而引發(fā)的交通事故。1短期存儲與交通標志信息的記錄1.1記憶保持的影響短時記憶(shortmemory)是信息一次呈現(xiàn)后保持時間在1min之內的記憶,是信息從感覺記憶通往長時記憶必不可少的中間環(huán)節(jié)或過渡階段。在短時記憶中,時間是一個很重要的因素,記憶效果總是和時間條件構成各種復雜關系。記憶保持的最大變化就是遺忘,即對于曾經(jīng)識記過的事物,不能識別和回憶或識別和回憶時發(fā)生錯誤。德國心理學家艾賓浩斯(HermannEbbinghaus)對記憶和遺忘現(xiàn)象進行了實驗研究,以無意義音節(jié)為實驗材料進行實驗,采用節(jié)省法檢查識記效果,對記憶這種比較復雜的心理現(xiàn)象進行了量化研究,得到了著名的艾賓浩斯遺忘曲線,即遺忘在學習之后立即開始,在識記后短時間內保持量急劇下降,遺忘較多,隨著時間延長保持量逐漸穩(wěn)定下降,遺忘發(fā)展變慢,呈現(xiàn)出“先快后慢”的遺忘規(guī)律。1.2標志不同信息的傳遞1)信息傳輸模型交通標志信息傳遞遵循信息傳輸?shù)囊话阋?guī)律。信息傳輸?shù)男问绞窍?消息是信息的載體,用文字、符號、數(shù)據(jù)、語言、音符、圖片、圖像等能夠被人們感覺器官所感知的形式,將客觀物質運動和主觀思維活動的狀態(tài)表達出來稱為消息?；趶V義通信系統(tǒng)模型和交通信息特點,構造交通標志信息傳輸模型,如圖1所示。2)信息度量交通標志信息量是與駕駛任務有關的交通標志信息集合。交通標志信息傳遞是一個從不確定到確定的過程。某事物狀態(tài)具有的信息量大小,與該事物可能出現(xiàn)的不同狀態(tài)數(shù)目及各狀態(tài)出現(xiàn)的概率大小有關。交通標志信息量可定義為:交通標志信息量=不確定性減少的量=收到此交通標志信息前關于駕駛人行為發(fā)生的不確定性-收到此消息后關于駕駛人行為發(fā)生的不確定性。在無干擾時,可完全不失真地收到發(fā)出的消息,收到此消息后不確定性消除,故有:交通標志信息量=收到此交通標志信息前關于駕駛人行為發(fā)生的不確定性。設交通標志信息所表述的信息含義選擇集為S={s1,s2,…,sl},式中si為交通標志信息表述的信息含義(i=1,2,…,l),l為選擇集中的選擇項個數(shù)。通過參考出行目的,駕駛人可有多個選擇項,但各選項的比重不同,且駕駛人對每個選項的比重的了解和感知程度也不同。因此,選擇概率也不同,此時概率空間描述為:式中:p(si)為si占選擇集S的比重,且。則駕駛人在某路段交通標志設置點獲得的信息量駕駛人為實現(xiàn)出行目的獲得的總交通標志信息量式中:k為交通標志設置數(shù)量,k=1,2,…,n。1.3駕駛人的任務較短駕駛人對交通標志信息的記憶主要是短時記憶,且對交通標志信息的感知時間較短,因此在短時間內,駕駛人只能完成極少量的任務。短時記憶能力被認為是思維、判斷和決策能力的關鍵因素,當交通標志信息以不同形式展現(xiàn)給駕駛人時,駕駛人對信息的接收能力也不同,一定程度上會影響駕駛人的短時記憶效能。2試驗計劃2.1實驗仿真實驗基于傳統(tǒng)的記憶任務模式,以一條有交通標志信息的實驗路段為例,采用實驗車調查法,測試、分析交通標志信息量對駕駛人短時記憶的影響,探究駕駛人交通標志信息記憶量隨時間變化的規(guī)律。2.2被試評分及結果分析選取具有一定交通知識且不同駕齡水平的駕駛人若干名,男女各半。根據(jù)實驗路段的交通標志環(huán)境條件、被試年齡、駕齡及性別等確定抽樣率,通過樣本抽樣選取一定名額的被試。在后續(xù)實驗中,被試的能力會直接影響最終任務績效考核,干擾實驗結果。因此,為了減少駕駛人年齡、駕齡及性別等對實驗結果的影響,邀請被試參加一個水平測試,確定被試在本次測試中所占權重。該測試為一張A4復印紙上的100道2位數(shù)加法,要求被試盡可能快速、準確地完成計算題目,1min后答題結束。根據(jù)被試答對的題目數(shù)量,在得分基礎上,綜合考慮被試年齡、駕齡及性別等因素,進行分組。分組后,每組間的計算能力基本相同,年齡和平均駕齡水平也無顯著差異。共分6組,每組男女各3人,平均年齡分別為32.5歲、33歲、32歲、33.5歲、32.5歲、33歲,對應組別為A,B,C,D,E,F。2.3交通標志設置及監(jiān)督被試是按組進行實驗的。首先,被試被告知要注意行駛過程中的交通標志信息,盡量記憶其內容;其次,為了保證后期實驗結果的準確性,要求實驗路段對被試來說比較陌生;再者,被試間不能交流關于實驗的任何信息;此外,每輛實驗車配備一名記錄人員記錄相關調查情況,并對駕駛人進行監(jiān)督。實驗路段選取長安大學到高新路科技路一段,此路段上設置了13處交通標志,實驗中選取5處具有一定代表性特征的交通標志作為調查對象,如圖2所示。選取的5處交通標志均為指路標志,集中在交叉口處,設置位置較零亂,缺乏系統(tǒng)性,沒有按標志牌功能及重要性分層次設置,既分散駕駛人的注意力,又影響道路景觀。交通標志信息量過大,不夠清晰,在車速較快時動態(tài)視覺效果不好,也缺乏美觀性。根據(jù)調查統(tǒng)計,對應交通標志設置處si占選擇集S的比重p(si)如表1所示。各組被試在駕駛過程中每看到一處交通標志,記錄人員于各對應時刻要求被試填寫相關交通標志信息記憶情況調查表。A,B,C,D,E,F組對應記錄的時刻分別為5s、15s、25s、35s、45s、55s。3實驗結果分析針對被試的調查統(tǒng)計結果,以心理學中記憶理論研究為基礎,進行分析,并采用式(1)~(3)計算駕駛人交通標志信息記憶量,結果如表2所示。根據(jù)表2中各組被試獲得的交通標志信息記憶量的平均值,得到駕駛人交通標志信息記憶量Q(S)與對應記錄時刻t(5s、15s、25s、35s、45s、55s)的散點圖,如圖3所示。通過擬合方法繪制實驗結果分析曲線,即駕駛人交通標志信息記憶量隨時間變化的曲線,如圖4所示。由方差分析表與參數(shù)估計值,得到回歸方程為:Q(S)=6.7585t-0.4259,模型的相關系數(shù)為0.946,應用F檢驗,得到F=34.278,P<0.05。因此該模型回歸性顯著。由圖4可知,駕駛人交通標志信息記憶量隨時間變化呈現(xiàn)出衰減規(guī)律,交通標志信息保持的時間大約為5~55s,在25s內的短時記憶量較為清晰。駕駛人在識記后35s內信息保持量急劇下降,從6.270666bit迅速降至3.601217bit,遺忘較多。隨著時間的延長,信息量從3.250162bit降至3.075462bit,逐漸保持穩(wěn)定,遺忘較慢,呈現(xiàn)出“先快后慢”的遺忘規(guī)律。4完善交通標志設置,提高駕駛人的思維能力實驗中5處交通標志總的信息量為7.216009bit,經(jīng)計算駕駛人在短時記憶內能夠記住的最大交通標志信息量為6.270666bit,最小為3.075462bit,遺忘較快。據(jù)此,在交通標志設計及實施應用中,有必要完善交通標志的設置以提高駕駛人對交通標志信息的短時記憶。采取的措施有:1)清晰、醒目地展現(xiàn)交通標志固有的外部形態(tài)特征,吸引駕駛人的注意;2)以交通心理生理學原理為依據(jù),增加交通標志美觀性,在車輛行駛過程中給駕駛人最佳的動態(tài)視覺效果,從而緩解駕駛人的緊張程度;3)在交通標志設計時,應盡量減少信息量,對信息量較多的情況,可采用將信息分散于多個交通標志的設計方法,以減少每個交通標志上的信息量;4)交通標志所表達的內容應互補,所處空間位置應相互對應或遞進,以傳遞給駕駛人一個全方位的、無矛盾的、不易產(chǎn)生歧義的、漸變的信息鏈。5短時記憶研究的目根據(jù)短時記憶特點和交通標志信息的傳輸及度量,以一條有交通標志信息的實驗路段為例,采用實驗車調查法,探究了駕駛人交通標志信息記憶量隨時間的變化規(guī)律,為交通工程學、交通心理學和信息與通訊技術三者之間的交叉性聯(lián)系奠定了理論基礎。此研究可達到的目的是:(1)驗證著名的艾賓浩斯遺忘曲