将自己视为用路人、将用路人视为人

编者按：3月20日，在赛文交通网主办的“(第八届)交通信号控制发展年会-交通组织与信号优化”论坛上，北方工业大学智能交通控制（北京市）重点实验室研究员张福生作了《路口设计与控制中的人因要素》主题报告。

张福生表示，用路人应该是道路交通系统的关键决策人，但现实中往往是道路设计者与交通工程师扮演了决策者的角色，安全与效率问题往往发生于用路人开始使用道路之前，智能交通系统建设中尤其要考虑用路人的人因要素。

在智能交通系统多年发展与实践过程中一直存在着一个问题，尽管我们投入了大量的人力物力，但往往未能达到预期的效果。面对这一问题，我们需要重新审视智能交通系统设计、建设过程中的目标设定的合理性，需要综合考虑影响智能交通系统建设成效的更广泛的因素，更多样化的目标，而不仅仅是缓解拥堵。具体聚焦到路口的设计与控制工作中也是如此。

在交通管理与控制工作中，除了提高运行效率、缓解交通拥堵外，还需要综合考虑安全性、道路资源公平分配、交通系统可靠性、关注用路人工作负荷、交通舒适性等各方面问题。随着经济社会的发展，交通在环境友好性方面也需要做出努力，低碳交通和以低碳可持续交通为目标的交通控制系统等都正在变成现代交通管理的核心目标。

在交通管理、运营与交通控制中，人、车、路、环境是紧密相关互相影响的重要因素。具体到一个路口也同样是一个复杂的“人-基础设施-交通工具”协同系统。交通最终是为人服务的，因此要始终将人置于系统的中心。如何提升通过技术手段提升系统可靠性至关重要，包括处理系统故障、冲突和虚假信息，确保人们能够做出快速、正确的反应。

通过优化“人-系统”的交互界面是需要重点考虑的因素，目的在于减轻由于设计错误而导致的驾驶分心、认知操作负荷增加等问题。在人、车辆和道路之间的关系中，人与车辆之间的交互更多地涉及机械因素，而人与道路之间的交互中更重要的是人为因素，即人的行为和心理因素影响。因此，理解和考虑人在交通中的行为、身体和心理因素特征对于交通系统的设计建设运行管理至关重要。

在传统认知中，对于用路人与交通设施、交通工具之间的关系，以及对这种关系对交通运行的影响等方面的认知一直没有受到足够的关注度。例如，当发生交通事故时，我们往往习惯于将责任归咎于用路人的主观因素，往往认为用路人不遵守法律、规则或没有受过足够的训练是导致安全问题的主要因素。

然而，大量的研究表明，许多交通事件都与人的自然特征和天生因素相关。这些天然因素可能包括人的生理特征、认知能力、感知能力、反应时间等，人的行为和决策能力很大程度上会受到这些天然因素的影响。因此，理解和考虑人的特征对于研究、设计交通产品、开展交通系统建设、制定有效的交通控制策略和改进交通设施都是至关重要的。

通过综合考虑人的天然因素和行为特征，可以更好地理解交通运行规律、分析事故发生成因，进而采取相应的措施来提高交通安全性和效率。这需要综合运用交通工程、心理学和人机交互等多个领域的知识，以推动道路交通系统的发展。

在传统观念中，往往认为是解决道路和车辆之间的关系是交通工程的主要内容。但ITE《交通工程手册》将“交通工程”定义为“将科学、技术、人因要素应用于道路、街道、自行车道、高速公路及其网络、终端和相邻土地的规划、设计、运营和管理的工程分支”，人因要素是交通工程的重要组成部分。

在世界道路协会-技术委员会发布《更安全的道路基础设施》中，明确提出了人为因素应被纳入各国道路交通相关设计标准。文件还规定了三条基本安全规则，将人因要素纳入道路系统的设计当中。三条规则分别是给道路使用者足够的预期、决策和停止时间，以适应新情况并及时做出反应；设计一个可靠的视野，以确保适当的速度和便于保持车道；正确管理司机的预期和预测司机的驾驶行动。

在交通工程领域，如适老型交通、适幼交通等很多研究都是基于人因交通理论的新领域。人因交通领域中有许多权威的著作、手册值得参考，如《NCHRP REPORT 600A》从人因工程的角度对人在不同交通场景下的行为表现特征进行了详细论述；还有关于老龄化交通、驾驶任务场景分析、交通行为等方面的相关内容值得参考学习。

这些手册提供了丰富的内容，涵盖了各个方面。参考这些权威资料，以更好地理解人在交通中的行为。通过研究人因工程，可以更好地理解和应对交通系统中的人的行为，为交通工程提供有益的指导。

人因工程是一个传统而庞大的学科体系，旨在研究人类在现实世界中的生存、活动以及在使用工具、设施过程中需要考虑的因素。人因工程综合考虑心理学、社会学、物理学、生理学、人体测量和生物力学等多个领域的因素，将这些因素应用于系统设计、使用和制造的全过程中，以统一考虑人的需求、能力、心理、习惯和预期。

人因工程的目标是理解人类能力的有限性以及人与人之间的差异，通过深入理解这些因素，减少人为错误，提高设施的安全性、可靠性和舒适性。在交通系统中，人因工程的终极目标是满足用路人的需求。人类与世界互动的主要方式是通过视觉、听觉、触觉等感知能力获取外部信息，并依据这些信息做出相应的反应，以完成各种任务。

在获取信息方面，人因工程遵循五个基本原则：信息可检测、可辨识、有意义、标准化和提供多维参考。视觉和听觉是人类获取信息最重要的两种方式，视觉是最主要的信息来源，包括阅读文字、观察符号、颜色、动态视频和信号变化等。然而，个体的特质（如，性别、年龄、职业和受教育程度）会影响对视觉信息的使用。心理因素和环境条件也会影响视觉获取信息的方式。

在研究人的视觉特征时，人因工程揭示了一些基本规律，如人眼在观察世界时水平方向的观察能力较强、垂直方向的观察能力较弱，左上角信息获取能力强于右下角等等；受人类视网膜的能力限制，对物体的分辨率十分敏感。具体到交通领域，人类视觉的这些特征决定了交通标志、标线和信号灯设计中的亮度、尺寸、信息布局的设计。

听觉是另一种重要的信息获取方式，但使用听觉获取信息受到各种限制，如信息容量低、容易受到干扰等。因此，听觉主要用于解决定位问题和紧急情况下的告警和状态识别。

人因工程的研究成果还可以应用于设计无障碍的交通设施，为视觉受障人士提供更好的帮助，确保他们可以公平安全的获得交通服务。

当下的很多智能交通系统设计中存在着一种直观、朴素的想法，认为只要给用路人提供足够多信息就一定能提升系统效率、改善交通安全性。但实际情况并非如此，由于人类天然的能力限制，以及不同人之间存在差异，设计交通设施时应充分考虑这些能力极限与能力差异（如老年驾驶员和视障人士的需求）。下图是NCHRP REPORT 600中的一个表格，表述了人类在调动视觉获取交通信息时的一些基本能力。

在路口设计和控制中，我们需要始终关注以下几个问题：给予用路人更多信息是否意味着更安全？人的信息感知处理与行动能力极限在哪？不同人之间的差异是什么？

近年来随着智能感知、网联与自动驾驶技术的出现，交通信息呈现爆炸式的增长，必须认识到，这其中很多信息只适合提供给车载的或云端的“机器系统”使用，并不是所有信息都适合直接推送到人类驾驶人面前。智能道路设施如何确保符合用路人预期？信息浸泡式模式是否是智能交通系统发展的方向，这是一个值得认真思考与探讨的问题。

面对这类问题，我们可以采用人因工程的理论和方法，以驾驶任务场景分析为工具，进行审慎的分析与研究。需要了解人因要素在道路系统、交通系统、智能交通系统中的基本规律与方法，指导道路与交通控制设施，尤其是智能交通系统设计、建设与运行管理工作。

通过用驾驶任务场景分析的方法审核道路、交通工程、智能交通系统相关指南与标准，鉴定人因相关问题，分析可能由人因因素引发的交通事件及其对策，以确保支持和证明设计决策的客观性。

人在交通中的表现过程通常可分为感知、认知和行动三个步骤，下面3个表格从工作任务强度的角度对这三个步骤进行分类分析。可以看出，感知中视觉搜索的工作难度最大；认知中估计、计算和换算难度最高；行动中临时学习需要协调的连续行动的难度也非常高。

以一个简单的场景为例对驾驶任务的场景进行分析。当用路人驾车驶入一个两相位控制的路口并试图在绿灯期间进行左转时，通过对该任务的各阶段任务进行分解，如确定车道、减速刹车停车、观察信号灯、观察对向车辆间隙、加速转弯等进行任务负荷分析。

在此过程中，通过任务分解分析，可以确定每个步骤所需的时间、车辆行驶距离以及信号灯和交通标志的位置、大小和颜色等与任务场景分析等相关因素。这些对于路口设计、标志标线与信号灯设计都具有重要的参考价值。

通用交通控制设备手册MUTCD中提出，为达成控制效果，交通控制装置应满足五个基本要求，即满足需求、引起注意、信息清晰简洁、保障权威性赢得尊重和预留足够反应时间。这些基本原则的背后都是有相关的人因理论为基础，也是历经百余年血的教训积累的经验。

2023年底刚刚发布的MUTCD 11与MUTCD 10相比发生了很多变化，其中，大量篇幅的修改与修订与交通人因领域的研究成果相关。如对于弱势用路人特别关注老年人行走速度慢的问题，为适应老龄化社会的交通需求，MUTCD 11在很多细微处做了修订（见下图）。

路口是交通事故多发区，其中大多数与路口设计与控制措施相关。在路口事故中多数可以找到与人因要素相关原因。

在路口设计原则方面，由于路口内部设计的复杂性会增加驾驶任务负荷和驾驶人的紧张程度，因此在设计时，需要考虑设计紧凑型路口，进行时空一体化设计，改善行人空间等。

著名的NCHRP279报告中，针对路口渠化提出的九条基本原则，几乎全部与人因要素相关，包括：

1)阻止或禁止路径不理想的、路径错误的交通流；

2)利用所有设计元素明确定义车辆的理想行驶路径；

3)鼓励交通流按期望的安全速度运行；

4)应一切可能分离冲突点；

5)交通流应尽量以垂直角度交叉，以平顺的角度合流；

6)应有利于拥有更高优先权的交通流运行；

7)应有利于交通控制方案的有效实施；

8)应为高速车流之外的减速、慢速或停止车辆提供容纳空间；

9)为弱势群体提供远离机动车伤害的安全庇护场所。

一段时间以来，行业内有很多无效创新的设计，如在公交车尾部放置信号灯、使用创意的信号灯和将交通控制信息推到手机端等，这些创新往往是以破坏视距视区原则、增加驾驶任务负荷、干扰用路人注意力为代价的低端试错。

许多方法和手段即经不起最基本的交通工程理论的证明，也经不起驾驶任务场景分析方法的验证。交通工程基础理论与方法经历百年探索、实践、验证已日臻成熟，低端重复试错毫无意义。

也许有一种观点认为，未来随着自动驾驶技术的发展会使人因要素在交通中会变得不那么重要，但实际上人因的理论在未来仍然具有重要价值和意义。一方面，我们同样还需要研究机器如何处理和理解信息，包括信息获取、信息识别等方面。如通过摄像机识别出来的交通标志可能会有误差，视频设备拍摄信号灯时可能出现黑场或半幅图像，激光雷达看到的点云与真实场景的差异等等。

因此，人因的方法同样适用于研究异常信号灯和标志标线，考虑其尺寸、位置等对于人和机器的适应性，并进行更深入的分析。因此，在新的驾驶环境下可能需要对相关的道路工程和交通工程设计标准进行调整。

另一方面，不要忘记用路人不可能永远置身于完全自动驾驶机动化交通环境中，非机动化出行才是人类最基本的出行方式，人因要素是交通必须一直面对的基本问题。

用路人应该是道路交通系统的关键决策人，但现实中往往是道路设计者与交通工程师扮演了决策者的角色，安全与效率问题往往发生于用路人开始使用道路之前，智能交通系统建设中尤其要考虑用路人的人为因素。如果不能从人因角度审视设计，设计就无法满足人的需求。因此，“将自己视为用路人、将用路人视为人”，是每个交通行业从业者的基本准则。