徐耀赐：道路交通工程规划与设计应考虑人车路的先天条件限制丨《道路交通工程规划与设计》第三章（3.6-3.9）（现代交通竞技场）

第三章人因理论

上一期《徐耀赐：道路交通工程规划设计必须适应人的能力》介绍了第三章人因理论3.1-3.5节，今天继续介绍人因理论3.6-3.9节，包括人、车、路的先天条件限制；驾驶彷徨的几种情况；吸睛效应的概念；与人因理论直接或间接相关的道路交通工程规划设计细节等内容。

•3.6 人、车、路的先天限制

•3.7 驾驶彷徨

•3.8 吸睛效应

•3.9 人因理论的实务应用

人、车、路的先天限制

道路交通工程的四大变量为“人”、“车”、“路”、“环境”，其中“环境”比起其他三大变量更加具有不可控性，所以规划与设计时应以充分了解“人”、“车”、“路”的先天条件限制为主。

“人”的先天条件限制

视觉限制

如前文所述，道路信息主要依靠道路使用者的视觉进行传输。视觉对道路使用者（含驾驶人）的交通行为影响最普遍也最深入，主要因为几乎85%~90%的交通控制设施都是利用视觉传输原理将信息传输给道路使用者。因此，交通控制设施设计细节与道路使用者的视觉关系紧密。（编者注：此处的交通控制设施所指含义与大陆相关标准不同，包含了标志、标线、信号控制设施等。）

在道路交通工程领域，进行交通控制设施规划设计时，应深入评估与道路使用者视觉能力有关的多项重要指标：

▼道路使用者能看多远；

▼道路使用者能看多宽；

▼道路使用者能否看清信息内容，明白信息含义；

▼道路使用者能否辨识清楚颜色；

▼道路使用者对颜色的感受程度；

▼不同速度对道路使用者视觉的影响；

▼年龄对道路使用者视觉能力的影响；

▼各种光线对道路使用者的视觉影响。

图3-5是视觉圆锥角示意图，人目视正前方，以双眼中点为圆锥顶点，其目视可及的有效范围近似一个立体的圆锥。

图3-5：视觉圆锥角示意

由人类视觉原理，结合图3-5，可得出以下我们必须特别注意的重点：

☞ 以道路使用者集中注视目标时，视物的清晰度（即视觉敏锐度，Visual Acuity）而言，视觉圆锥角3°~5°范围内最清晰。

☞ 视觉圆锥角越大则视野越大，但能明确辨认信息的程度越差。视觉圆锥角在10°~12°范围内时，虽仍可以看到路外目标物，但其清晰度已明显下降。因此，道路交通设计相关规范都会严格要求，交通控制设施应布设于驾驶人10°视觉圆锥角之内，如路侧标志与信号灯的布设位置。

☞ 人在静止与运动状态中的视觉能力有明显区别，静止时最佳，运动速度越快则越差。

☞ 行车间距小时，因前车遮挡，视觉范围易被压缩。

☞ 周边视界、边缘视野（Peripheral Vision），图3-6为周边视界示意，即看单一物件与同时看多样物件的广度；从长度方向而言，驾驶人静止时能清楚辨认目标物的距离极限约为180m~200m，当车速提高时则随之减小。

图3-6：周边视界示意

☞ 顾盼时间，这是驾驶人为了认清周遭环境，在驾驶过程中头部左右移转调整明视（注：在明亮的地方，视细胞中只有视锥细胞起作用，用这种状态看物体时称为明视）的视觉情况所需时间约为0.5~1.26秒。

☞ 视觉深度（Depth Perception），即道路使用者预估对向来车远近的能力，例如双车道超车、行人穿越道路时须利用视觉深度判断远处来车距离。

☞ 闪光恢复，当道路使用者由暗处至亮处或由亮处至暗处，为适应视觉明暗变化，瞳孔收缩或放大所需时间一般为2~4秒。因此一般会采取一定措施以消除或减轻驾驶人闪光恢复的视觉负荷，例如长隧道的洞口端增设半遮光式构造物，图3-7为典型的案例。

图3-7：长隧道洞口的视觉调适构造（图片来自武汉理工大学教授杜志刚）

☞ 辨色能力（Color Vision），其对道路使用者的交通行为影响不大，只要能辨识亮度即可，不过建议色盲患者出行应更加谨慎。

☞ 视力衰退，人的视力会随年龄增大而衰退，进行道路交通工程规划设计时，应对年长者（一般指超过65岁）进行特殊考虑。图3-8为不同年龄眼球水晶体的状态，年龄越大，视力越差。

图3-8：不同年龄的眼球水晶体

反应时间限制

车辆以一定速度前进时，时间也在往前推进，距离也在发生改变，所以速度、时间、距离三者是同时发生变化。道路交通工程设计中的所说的反应时间都以“秒”为单位；但其还有另一层意义是可观的距离，即时间间接代表车辆已移动一段距离，以车速60kph（即60km/h）为例，一秒内车辆移动约17米，超过三辆小汽车的总长度。

当道路信息已完整清晰传输给驾驶人，驾驶人也已完整认知该信息的内涵时，还应保证驾驶人有充足的反应时间，这就是前述章节已简述的认知-反应时间（PRT，Perception-Reaction Time）（详见《徐耀赐：道路及街道几何设计应遵守八大控制准则》）。如图3-9所示，驾驶人在看清并明白路侧标志的内容后，须有足够的反应时间进行减速与刹停动作，这样才能保证驾驶人的安全。

图3-9：路侧标志与驾驶人的反应时间

依据2012年出版的NCHRP Report 600[1]，驾驶人视觉运作所须时间（单位为秒，s）如下：

▼眼睛定视（Eye Fixation）某物，0.2~0.35 s；

▼头部左转目视某物，1.3~1.5 s；

▼头部右转目视某物，1~1.2 s；

▼目视多信息中某一信息，1~2 s；

▼目视车辆后视镜（Reflective Mirror）：中央后视镜，0.8~0.9 s；左侧后视镜，0.9~1 s；

▼判读标志（Sign Reading）：小型标志，1~1.5 s；多行字标志，每行1s。

上述各单项反应时间看似都极为短暂，但道路交通工程规划与设计者应明白人无法一心二用，一次只能处理一件事，需要一段单独的时间来接收一条信息。当驾驶人必须接收、认知的信息量过多时，累积需要的时间可能长达4~6秒，甚至更长，然而车辆也同时能行进一段较长距离。

“车”的条件限制

行驶在道路上的车辆繁多，车辆尺寸、性能优劣、驾驶人的经验以及速度都有差异，但无论如何，任何道路设计本身对车辆一定有某种程度的限制，如：

☞ 刹车力限制。不论车辆性能如何优异，路面的干燥、潮湿程度一定会影响有效刹车距离，此时路面摩擦系数的重要性必然远大于车辆本身的刹车性能。

☞ 速度限制。道路是公共财产，服务于所有民众，绝不是任人随心所欲的车辆竞技场。任何道路设计必有相对应的设计速度（Design Speed），在道路几何线形、路面状况、车流状态等诸多条件限制下，车辆的运行速度（Operating Speed）不可能任由驾驶人随心所欲，其必然有所限制，即车速应在合理速度（Rational Speed）之内，否则必有安全隐患。从执法来看，车辆的运行速度也不可超过标志所示速度值（PSL，Posted Speed Limit）。

任何道路设计时必有作为参考的设计车辆（Design Vehicle），在设计规范、标准之中也必然已明确规定了车辆的尺寸（长、宽、高、前后悬伸量等）。道路交通工程设计必须在车辆不超速的前提下，保证车辆前后轮行进的运行轨迹都在设计路权范围之内，尤其遇到有转弯的情况。

“路”的条件限制

☞ 弯道限制。由于地形、土地使用与外部环境条件的限制，任何等级的道路几何线形中都会有曲线段弯道，车辆行进至弯道处会出现离心力现象，因此，道路横断面必须有超高（Superelevation）的布设。当然，超高值与该路段的设计速度有关。

☞交叉路口限制。区域道路网结构中必然有交叉路口（Intersection）存在，依据信号控制系统而论，分为灯控路口（Signalized Intersection）与非灯控路口。从车流理论而言，交叉路口处的车流型态属阻断性车流（Interrupted Traffic Flow）。任何人、任何车辆在灯控交叉路口必须按照信号灯指示通行；非灯控路口，车辆在接近路口时，必须做随时可刹停的准备。

☞路侧环境限制。路侧环境（Roadside Environment）对驾驶人的驾驶行为有绝对的影响，因此，道路交通工程规划设计者对路侧安全设计（Roadside Safety Design）[2]也应深入了解，可参考AASHTO于2011年出版的《路侧设计指南》（Roadside Design Guide）[3]。

总的来说，道路交通工程设计领域中，各工程设计细节的使用或限制可能并非源于工程科技本身，而是基于人因理论，即由于人的先天条件限制所致。

什么是“驾驶彷徨”？

驾驶彷徨的基本概念

任何人遇到彷徨、犹豫不决（Dilemma）的处境时，都可能思绪不稳、逻辑思考紊乱，导致判断不准确，无法做出最佳决策，甚至可能做出错误决定。

道路交通工程设计时须考虑充分，极力避免出现令驾驶人驾驶彷徨（Driving Dilemma）的现象。驾驶彷徨，指驾驶人遇到眼前状况而出现彷徨、犹豫、短暂性不知所措或陷入思考导致行为迟钝与紊乱。驾驶人在道路上一旦遇到驾驶彷徨的状况，等同于深陷安全隐患之中。

驾驶彷徨的几种情况

从驾驶任务及人因理论来说，驾驶彷徨的情况可做如下细分：

☞ 黄灯彷徨（Yellow Light Dilemma），驾驶人行进过程中遇到信号灯为黄灯（Yellow Change Interval），难以决定是要快速通过路口还是在停止线前停车，参考图3-10所示的彷徨区间或犹豫区间（Dilemma Zone）。

图3-10：黄灯彷徨区间示意图

☞信号指令彷徨（Signal Dilemma），驾驶人看到信号灯显示指令（Signal Indication）时，对通行路权归属或可行进流线彷徨。如图3-11所示，驾驶人看到此信号灯，容易彷徨，无法判断是否可以右转。

图3-11：典型的信号灯彷徨状况（图片来自曲涛）

☞ 标线彷徨（Marking Dilemma），路面标线令驾驶人对通行路权产生短暂彷徨，图3-12所示是此类典型案例。

图3-12：典型的标线彷徨状况

☞ 标志彷徨（Sign Dilemma），标志内容不清晰、含义模糊，驾驶人即使能看清楚也无法判断标志内容意义。驾驶人遇到此类情况，可能会无意中作出错误决策，进而陷入安全隐患中。图3-13即为典型的标志彷徨状况。

图3-13：典型的标志彷徨

☞ 道德彷徨（Ethical Dilemma），驾驶人在行进过程中，可能面对“顾此则失彼”的双重窘境，此时面临彷徨心境，决策过程必定紊乱。例如下山时遇到车辆刹车明显受损，而右侧岩壁凸出，左侧为悬崖，此时驾驶人只能二选一，采取损伤较小的决策，但可能因时间短暂而错失先机。驾驶彷徨是人因理论在道路交通工程设计中应重点考虑的，驾驶彷徨等同于存在安全隐患，所有人都可能面临此类风险。尤其应该注意的是，驾驶人在行进过程中，可能同时面对两种或以上的彷徨状况。例如图3-14为典型的双重彷徨（Double Dilemma）状况，不只有标志彷徨，同时也有标线彷徨。

图3-14：典型的双重彷徨现象

☞ 分心彷徨（Distracted Dilemma），指驾驶人在车辆行进过程中，由于某些因素，可能是外在环境，也可能是驾驶人自身原因，导致驾驶人迷惘或彷徨，精神不能完全集中在驾驶行为上，致使驾驶任务（Driving Task）产生瑕疵。例如未能合理操控车速、未遵守交通控制设施指示等，这样等同于陷入安全隐患之中。严格来说，分心彷徨是分心驾驶（Distracted Driving）中的一种现象。如何避免、防治分心驾驶是另一专业领域，在此处不做过多介绍。

☞ 视距彷徨（Sight Distance Dilemma），驾驶人目视前方，无法及时判定视距而产生短暂彷徨，此内容将在第八章（视距、视区）中另行详述。

☞ 纵坡彷徨（Grade Dilemma），遇到长距离下坡路段，驾驶人无法正确判断前方纵坡改变情况而产生彷徨现象，图3-15为典型的纵坡彷徨现象。

图3-15：典型的纵坡彷徨现象

什么是“吸睛效应”？

驾驶人面对多重外在信息时，通过其中枢神经一次只能细看某一信息，须完全了解此信息的内容后才有可能再继续了解下一信息。

吸睛效应（Eye-Catching Effect），指驾驶人面对多重信息时，较为突显或鲜明的信息会造成驾驶人对其他的信息疏忽。图3-16与图3-17所示皆为此类典型现象：图3-16中，字体极大的发光字会格外吸引驾驶人注意力；图3-17中，驾驶人可能会因急行赶绿灯，而完全忽视眼前还有一无灯控路口存在。因为“吸睛效应”而导致事故的实例数不胜数，因此道路交通工程规划设计者应深入了解此类情况，尤其面对异常天气情况或夜间时更应注意。