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从 “俯视” 到 “平视”:交通工程的视角转换

“以人为本”“为用路人服务”

编者按: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,在第三届北京智能交通大会智慧交通管理创新发展研讨会作主旨报告,报告主题为《用路人视角看交通》。

张福生指出交通设计者的“上帝视角”与用路人的“沉浸式体验”在信息获取、认知模式、时间压力等方面存在本质差异。这种视角鸿沟是导致很多设计错误、产品技术失效、工程应用失败的重要原因。而解决关键在于设计者放下专业傲慢,转变角色成为“用路人代言人”,通过以用路人为中心的设计流程、应用人因学原理及TADS方法、仿真工具,真正实现交通“以人为本”“为用路人服务”的目标。

Part 01、视角差异的核心原因

《道路系统人因指南》中有一段话,写的很好:“道路使用者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。影响安全与效率的决策通常是在用路人开始使用道路之前做出的。”

为什么会这样?原因就在于交通系统的设计者、管理者与道路使用者在设计、管理、观察、使用道路系统时存在多个关键维度的本质差异,这些差异源于两者截然不同的信息环境、认知模式与目标导向,具体体现在以下六个方面:

(一)信息获丰富度:全知状态vs有限感知

设计者依托完整的图纸、丰富的历史数据及专业的辅助工具,处于信息完备的“全知”状态,他们往往能够全面掌握交通系统各类运行状态、历史规律与全样本数据细节;而用路人能够看到的仅仅是他们眼前的景象,甚至是受挡风玻璃限制的、存在视觉盲区的有限视野,所能获取的信息呈现碎片化、不完整的特点,他们只能依赖即时感知到的有限信息做出判断。这种“上帝视角”与“沉浸其中”的视角之间存在巨大的信息鸿沟,形成了看待道路系统完全不同的视角冲突。

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(二)认知模式:理性逻辑vs经验直觉

设计者对交通系统的认知模式是以理性分析性、专业逻辑性为主的,他们会依赖工程标准、数学模型和专业工具,对交通系统进行基于成本效益分析的冷静决策,决策过程往往是线性的、有计划的,设计是基于全知视角进行的长时间推演论证的结果,本质上是“左脑思维”;而用路人在使用道路设施时,往往是根据过往经验、心理预期、结合即时场景快速做出反应,是通过模式匹配而非长时间深思熟虑完成驾驶与出行任务,更倾向于“右脑感性”,决策过程具有启发式、步进式迭代的特征。

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(三)时间压力:从容推演vs瞬时决策

设计者的工作周期往往以月、年计,无论是规划、设计还是审查,都有充足时间反复迭代优化方案,一旦发现错误只需要动用“橡皮”就可以解决;但是,用路人面对的情况做出决策的时间是以秒、毫秒为单位的,要知道道路设施很多时候给用路人预留的认知反应时间只有2-4秒,正常人每秒能处理的信息仅1.5bit。用路人的决策机会只有一次,他们没有可以退回重来的橡皮檫。假设以100km/h的车速计算,每秒车辆前进距离约28米,1.5秒内即可行驶42米,一旦走神或决策失误,便可能引发灾难性后果。这种“可反复推演”与“仅有一次机会”的时间差异,凸显了不同视角之间冲突的严峻性。

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(四)任务目标:系统最优vs个人目标

作为道路系统的设计者,他们往往会设定追求路网整体的安全、效率与容量最大化的目标,小至一个路口的多方向协调,大至一个城市的综合交通运行,均以全局的一星星、可达性、可靠性为核心;但是对于一个具体的用路人来说,他们的目标更为简单直接,他们仅关注从起点到终点的行程快捷、舒适与安全,也就是追求出行的个体局部最优。这种“全局理性”与“个体最优”之间存在着严重的目标分歧,往往导致设计者看似完美的系统方案被用路人的个体选择消解,难以达到期望的整体应用效果。

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(五)标准理解:基于数据专业理性vs感知环境直觉反应

绝大多数交通系统的设计者都深谙交通系统规范、原理,并且会在设计建设时留足了安全裕度,他们会依托数理逻辑,在标准规范约束下开展设计,借助专业软件辅助决策;但是,与之对应的是绝大多数用路人对交通系统设计标准并无认知,他们的行为完全受道路环境引导,依赖视觉感知与过往经验进行无意识的模式匹配,即“用路人不知道规范,他们只知道看路”。这种认知鸿沟常导致设计意图与实际行为脱节。

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(六)风险感知:量化指标离线分析vs主观感受实时决策

在考虑安全问题时,设计者常基于事故数据统计、冲突点分析等量化指标,结合道路线形、视距标准、交通控制远离等合规性要求开展设计,从宏观层面评估风险,追求整体事故概率最小化;而用路人的风险判断则只能依赖主观感受和个人经验,受视野范围、车流速度、用路人彼此间互制压力影响,通过道路宽度、路侧景物带来的“压迫感”或“开阔感”等直观体验判断安全与否,与设计者的量化风险评估存在显著差异。

正如《道路人因指南》中所说:驾驶人根据道路交通环境选择速度,而不是限速标志。

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Part 02、典型案例与视角差异分析

作为交通系统的设计者,如果没有认识到上述视角差异,必然导致设计失效。当理性的工程意图遇上直觉的驾驶行为,"完美"的方案可能造成意想不到的隐患,甚至带来灾难性的后果。以下通过五个典型案例,剖析理性工程意图与直觉驾驶行为之间的冲突:

(一)弯道警告标志:锚定效应导致设计失效

设计措施:在连续大半径平缓弯道后的急弯前(俗称大弯接小弯),设计者依据工程规范,在小半径急弯前设置“弯道警告标志”,从标准合规的角度上看完全没问题。

行为后果:驾驶人长期行驶在平缓弯道上,会形成“路况平缓”的锚定感知与短期期望,往往无意识忽视警告标志,未及时减速,进而导致急弯失控风险。

视角差异:设计者关注“孤立急弯”这一问题点,而用路人的判断基于连续驾驶体验形成的动态预期,两者认知不一致导致设计意图落空。

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(二)CMS可变信息过载:超出用路人处理能力

设计措施:当发生意外交通事件时,交通管理者利用可变信息标志(CMS),发布大量交通引导信息,试图为驾驶人提供全面参考。

行为后果:驾驶人在高速行驶的高压环境下,2-3秒内无法处理海量文字信息,要么因困惑焦虑急刹车辨认,要么直接忽略所有信息,引发安全隐患。

视角差异:设计者在静态环境中追求信息“全面性”,而用路人受生理机能限制,存在短时信息处理瓶颈(安全阈值为1.5bit/s,超出5bit即过载),两者之间存在严重认知鸿沟。

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(三)黄灯陷阱:信息差引发恶性碰撞事故

这是信号控制系统中极具代表性的视角冲突案例,其核心矛盾源于设计者的全局配时逻辑与用路人的局部信号感知之间的信息鸿沟,在两相位路口中表现得尤为突出。

黄灯陷阱的形成过程:在两相位路口,在东西、南北方向均只设置机动车信号灯(俗称满屏圆灯),按两个相位控制放行,绿灯时左转机动车可让行通过。在常规信号配时方案中,两个方向的信号灯同步变化——同时绿灯启亮、同时黄灯警示、同时红灯熄灭,这种固定模式让直行与左转驾驶人形成了稳定的规则默契与心理预期:设计者明确左转车辆需让行直行车辆,直行驾驶人知晓左转车辆会主动避让,左转驾驶人也清楚自身需等待安全的直行车辆间隙再完成转向,三方在统一的信号逻辑下形成安全平衡。

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但在实际交通运行中,常会出现路口不同方向车流不均衡的情况。从设计者的视角看,如果让一方绿灯提前结束(如西向东),而另一方继续绿灯(如东向西),这一调整完全不破坏交通冲突原则,而且可以响应不均衡的交通需求、提升路口运行效率。且他们默认所有驾驶人都能理解这一全局配时逻辑——知晓对向信号已发生变化,会根据信号差异调整驾驶行为。

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然而,用路人的感知场景与设计者的全局视角截然不同。在特定的时刻T,西向东的信号灯提前结束了,对于西向东方向的左转驾驶人(蓝1)而言,他只能看到自身行驶方向的信号灯变成了黄灯。此时,左转驾驶人的心理预期完全基于自身感知的信号状态:“我的方向信号灯已经黄灯,再不左转,接下来南北方向绿灯亮起,我就会被红灯拦截,无法完成转向”,于是急于抓住“最后机会”启动左转。而对于东向西方向刚抵近路口的直行驾驶人(红2)来说,他看到的是自身方向仍处于绿灯状态,完全不知道对向信号已提前切换,按照过往的通行默契,他坚信左转车辆会主动让行,因此保持原有车速继续直行。结果就是一次严重的侧向碰撞事故。

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设计者、左转驾驶人、直行驾驶人,谁错了?一方急于左转、一方正常直行,两者的行为冲突源于严重的信息差:设计者掌握全局信号配时方案,认为“驾驶人应当知晓对向信号变化”,但用路人只能获取自身视野范围内的局部信号信息,无法感知全局配时逻辑,且他们的决策完全依赖即时信号状态与过往通行经验,而非设计者的专业逻辑。这种“设计者的全局理性”与“用路人的局部直觉”的碰撞,直接导致侧向相撞事故的发生。事实上,在全国多个城市的两相位路口中,左转与直行车辆之间的恶性碰撞事故,多数都与这种“黄灯陷阱”相关,其本质是设计者的全知视角与用路人的有限感知之间无法弥合的认知鸿沟,也是“标准理解差异”“任务目标分歧”在信号控制场景中的集中体现。

(四)限速管理失败:环境主导速度选择

设计措施:在事故多发路段设置限速标志,期望通过发布限速信息限制车速,降低超速事故风险。

行为后果:路况良好时,驾驶人对限速标志熟视无睹,仍保持超速行驶,风险未得到有效控制。

视角差异:设计者的目标是通过信息发布限制速度,而用路人更倾向于根据道路条件、路侧环境及车辆互动情况选择速度,会利用系统提供的“安全余量”换取通行效率,导致设计初衷失效。

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(五)自动驾驶与V2X会消灭拥堵与事故?新矛盾仍需破解

设计措施:试图通过全量、实时数据通信弥合设计者与出行者之间的信息差,依托自动驾驶、车路云协同技术实现更高效、安全的交通。

行为后果:机器视觉、网络通信获取信息的特征与交通安全的适配性仍需深入研究,非机动车出行者的有限信息处理能力依然是重要约束;“人因”之外或许还要研究“机器因”的问题;同时,道路通行能力受物理定律限制,无法无限提升。

视角差异:设计者追求全系统的计划性,而出行者的出行需求具有随机性(如临时改变行程),这种“计划性”与“随机性”的冲突,即使在自动驾驶时代依然存在。

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Part 03、以用路人视角改善设计

要弥合视角鸿沟,需实现从“为系统设计”到“为人设计”的转变,设计者应从“上帝视角”的规划者转变为“代入式”的用路人代言人,具体可通过三条路径推进:

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(一)推行“以用路人为中心”的设计流程

开展基于用路人视角的安全审计(RSA):在设计全周期引入“虚拟用路人”视角,不仅审查方案合规性,更要从化哟ing路人的视角,覆盖“新手”、“成熟驾驶人”、“老年人”、“视觉障碍者”等不同群体,识别潜在隐患,打破设计者的单一视角局限。

构建自解释道路(SER):利用道路几何设计、路面铺装及视觉效应等多重手段,让道路环境本身传递信息,引导驾驶人直观感知风险并自然采取正确行为(如减速),减少对外部标志、信息的依赖,契合人类模式识别本能。

(二)深度应用人因学原则于设计实践

实施积极引导,在正确的时间和地点提供适量信息,遵循“预期契合(符合驾驶习惯)、首要性(安全信息优先)、分散分步(分解复杂信息)”原则,弥合信息处理能力差异。

信息优先级需明确:控制和安全类信息(警告、指令)为最高级,其次是引导与决策类(路径、车道指引),最后是导航与定位类(地名、距离、服务信息)。

要理解并尊重心智模型,设计必须契合用路人对系统运作的想象(MentalModel)。如果设计逻辑与用户直觉不符,再智能的系统也必然导致错误的安全感或不当的应对行为。

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(三)利用现代方法进行仿真与验证

借助驾驶任务场景分析技术与虚拟现实技术:在虚拟环境中测试不同背景用户的行为反应,纳入驾驶任务情景分析(TADS)流程,暴露图纸分析难以发现的视角盲区。开展大规模真实行为数据采集:通过TADS获取复杂交通环境下人车互动的真实反馈,弥补实验室数据的不足,为设计优化和行业标准更新提供实证支撑,推动从经验决策向数据驱动决策转变。

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Part 04、结论与展望

必须认识到,设计者与用路人的视角差异是固有的、系统性的,这两者之间的矛盾并非是偶然误解,而是理性规划与直觉反应两种认知模式的天然矛盾。要解决这一问题,核心在于设计者要主动转变角色:放下专业傲慢,不仅要精通交通标准与技术公式,更要具备共情能力,理解人性弱点,包容用路人的合理失误,从单纯的规则执行者转变为用路人代言人。

交通是一场千万人参与的心理博弈,而非单纯的物理参数组合。“以人为本”不是一句空洞的口号,背后有系统化的专业知识体系为依托。未来的优秀交通工程师,应是精通标准且深刻理解人性的人因学实践者。通过将以用路人为中心的理念制度化,系统性弥合视角偏差,才能真正实现“以人为本”的交通系统设计。

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