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徐耀赐:道路交通工程规划设计必须适应人的能力丨连载(四)

2019-04-30 13:20:21 山东科大集团 阅读

山东科大微机应用研究所有限公司  转载

徐耀赐 公安部交通安全微发布 昨天

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 第三章  人因理论


道路交通工程中的任何软硬件设施都是为“人”而设,因此道路交通工程规划与设计者必须确实了解“人因”的内涵。今天将介绍第三章“人因理论”的前5节,包括道路交通事故的特性及造成事故的原因;人因理论要重点考虑的两个方面;名义安全与实质安全的区别;自诠释道路的设计理念等内容。


3.1前言

3.2道路交通事故的特性与原因

3.3人因考虑的两大方面

3.4名义安全与实质安全

3.5自诠释道路


人因理论(Human Factors)在道路交通工程规划与设计领域中可以说是举足轻重,与驾驶任务(Driving Task)同位于主导地位。道路交通工程中的任何软硬件设施都是为“人”而设,因此,道路交通工程规划与设计者必须确实了解“人因”的内涵,才能将理论落实于规划与设计的实务应用中,并确实服务于“人”,即广义的“用路人”。


道路交通事故的特性与原因

将人因理论完全融入道路交通工程规划设计原理中的首要目的是为了避免道路交通事故。即便道路交通事故无法完全根除,我们也应该将安全隐患降至最低,即保证用路人面临的安全风险尽可能“微乎其微”。


道路交通事故具有哪些特性



要降低道路安全隐患,首先必须了解道路交通事故的特性

☞ 随机性:在道路路网结构合理,且各相关设施都符合设计规范、标准等要求的前提下,道路交通事故的发生必然具有随机性。尤其是发生地点具有随机性,经过长期的事故统计分析,我们发现事故发生地点不会仅仅集中在某道路中的某一处或某一特定地点。

☞ 突发性:指道路交通事故通常突然发生,事先无明显征兆。

☞ 短暂性:道路交通事故一旦发生,在极短的时间内,例如数秒或十余秒便已结束,即道路交通事故持续的时间极短

☞ 不可重现性:道路交通事故发生后,我们只能通过事故重建(Crash Reconstruction)的科学技术还原事故发生前与发生时的景象,事故越严重、伤亡人数越多,事故重建的困难度也越大。

☞ 侵蚀社会成本:道路交通事故是道路交通建设的外部成本,具有负外部性。全球各国已有共识:道路交通事故是一种严重的社会公害,其造成的社会成本耗损一般约占国内总生产总值(GDP)的2~5%左右。

☞ 事故后遗症:道路交通事故的后遗症集中在事故当事人及其家庭成员范围内,例如,事故造成当事人生理残疾,导致其出现心理疾病及谋生能力下降等。

 公共性:指我们每个用路人都有可能遇上道路交通事故,无法完全置身度外。


人、车、路、环境都可能导致交通事故



在第一章(详见《徐耀赐:道路交通工程规划与设计的上位指导思维》介绍到,道路交通的四大变量是“人”、“车”、“路”与“环境”,同理,这四大变量也可能是造成道路交通事故的原因,如图3-1所示。


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图3-1:造成道路交通事故的四大原因


我们在这里所说的“道路交通事故”,是指驾驶人毫无预谋或刻意之心造成的意外事故。没有人愿意身陷道路交通事故的泥沼之中,但任何交通事故都会对当事人甚至其家人构成伤害和负担,尤其事故程度严重时,当事人的心理阴影不仅挥之不去,由事故造成的残疾可能还会影响其谋生能力,甚至可能导致家庭的稳定收入来源从此被斩断。当然,事故肇事者必须对其违规或不当行为负责,但从家庭价值、社会和谐的角度来看,一个健全的社会应有让其“重生”的机会。基于此,必须确实有效建立完善的保险与赔偿机制,通过相关法律条文明确规定,并强制执行,这是国家不可推卸的责任。


另外,从人因理论与道路交通工程主管机关的角度而言,上述道路交通事故四大原因中,最应该深思的:由于道路本身的设计或管理维护存在瑕疵,而致使驾驶人误判情势,采取错误的驾驶动作,最终引发事故。换句话说,“驾驶人错误”(Driver Error)不是由驾驶人刻意造成,其是被误导或诱导而犯的无心之过。从严格的法律观点来说,这种情况事故当事人也是受害者,道路交通工程主管机关虽属无心加害,但其在行政、法律责任上实有瑕疵与争议性。


人因理论重点考虑的两大方面

在道路交通工程的规划与设计领域中,针对人因要重点考虑的两大方面为心理层面(Psychology)生理层面(Physiology)


心理层面和生理层面的定义及联系



心理层面是指用路人面对周遭环境和道路信息时的意识、感应、认知能力(Perceptual and Cognitive Abilities)以及后续产生的一系列反应与相关作为。生理层面则是指正常人的身体本能,例如体力、视力、动作反应能力等,这与年龄、性别等都有极大关系。


道路交通工程的规划与设计涉及多维度的复杂思维。图3-2为驾驶人从获知道路信息直至其做出驾驶行为的历程,心理与生理层面于瞬间同时作为,不可完全分割。由此图可清楚看出,驾驶人得知的道路信息是“因”,而驾驶人的驾驶行为则是“果”,两者之间有极为明确的因果与先后关系,即先有“因”才会有“果”。由此可知,若驾驶人得知的道路信息有误,即使驾驶人心理健全、生理能力处于极为健康的状态,其驾驶行为也可能会被误导,进而采取错误的驾驶动作,造成明显的安全隐患。


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图3-2:由道路信息至驾驶行为的历程


人因理论研究的主要方向



综前所述,针对道路交通工程规划与设计的人因理论研究方向有探讨人在特定道路交通情境下,心理、生理、感应知觉的能力与特性;探讨人对道路周遭环境变化及周围事物的感受与反应能力;探讨如何将人因理论完全融入道路交通工程的规划与设计实务应用之中。


从这三项研究方向可清楚得知,由于人的能力先天有限,因此,道路交通工程的规划设计内涵必须确实适应“人”,绝不可超出“人”的各种先天条件限制


名义安全与实质安全的区别

道路交通安全中所指的安全是一个广泛的通称,事实上,安全必有深浅层次的鲜明划分。


名义安全与实质安全的定义



道路交通工程规划与设计无可取代的首要目标是安全,规划设计者必须对名义安全(Nominal Safety)与实质安全(Substantive Safety)的意义有明确清晰的认知。图3-3为名义安全与实质安全的内涵概述,尤其应该注意,由名义安全进阶至实质安全必须有一系列配套的辅助作为(Auxiliary Action)


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图3-3:名义安全与实质安全的内涵概述


辅助作为包含

 道路安全评价或道路安全审计(RSA,Road Safety Audit)

 速度管理(Speed Management,详见本书第五章)

 《道路安全手册》(HSM,Highway Safety Manual )[1]

 《路侧设计指南》(RDG,Roadside Design Guide) [2]


如何由名义安全提升为实质安全



进行道路交通工程规划与设计时,虽有很多设计规范、标准、准则、指南等官方文件可供依照遵循,但从道路交通安全的角度而言,如果只依循这些文件做规划设计,最终能达到的安全程度充其量只是满足设计规范等官方文件要求的名义安全,这种名义安全可能与我们真正追求的绝对安全尚有差距。其主要原因在于目前的设计规范、标准、准则等条文或各式规定中,可能有许多带有理想性色彩的假设条件,或者因为受限于人类目前的科技水平,积累的经验不足等,导致对某些具有特殊性的交通状况并没有全部了然于胸,致使规划设计结果可能无法融合真正的路况及交通条件。因此,必须有某些辅助作为才可能将目前的名义安全提升至绝对安全的境界。但是,我们也要认识到绝对安全是一种超高理想境界,我们只能通过各种努力和某些辅助作为想方设法将名义安全向实质安全的层次进行提升,以期让实质安全尽量接近绝对安全。当然,实质安全也不易量化,不过从安全风险角度来看,实质安全可间接代表安全风险已极低,或者可以说是微乎其微。


以美国的道路交通工程规划与设计为例,在最初的规划与设计时,其最基本的主要参考依据有

 与几何线形、路网架构、土地使用相关的参考依据有:《公路与城市道路几何设计》,美国国家道路和运输官员协会(简称绿皮书,A Policy on Geometric Design of Highways and Streets,AASHTO,American Association of State Highway and Transportation Officials,2011)[3]

 与道路交通标志、标线、信号控制系统相关的参考依据有《统一交通控制设施手册》,联邦公路管理局(MUTCD,Manual on Uniform Traffic Control Devices,FHWA,Federal Highway Administration,2009 )[4]

 与道路容量及服务水平分析有关的参考依据有:《道路通行能力手册》,美国国家科学院交通研究委员会(Highway Capacity Manual,TRB,Transportation Research Board,National Academy of Sciences,2016 )[5]


当然,除此之外,例如桥梁、隧道、路面结构设计等也有其他相关设计规范可供设计者参考,在此不多做叙述。凡是满足上述三个参考依据要求的道路交通工程规划设计,基本上可视为符合名义安全的内涵。不过为了进一步提升道路交通安全至实质安全的境界,由美国政府相关部门主导,召集AASHTO及NCHRP,进一步深入研究,出版了三份相关文件供道路交通工程规划设计者参考

 针对路侧安全考虑的参考依据有:《路侧设计指南》第4版,美国国家公路和运输官员协会(Roadside Design Guide,4th Ed,AASHTO,2011) [2]

 针对道路安全评估与事故风险预测的参考依据有:《道路安全手册》,美国国家公路和运输官员协会(Highway Safety Manual,AASHTO,2010 )[1]

 针对“人因”考虑的参考依据有国家合作公路研究计划NCHRP报告600《道路系统人因指南》National Cooperative Highway Research Program,NCHRP Report 600,Human Factors Guidelines for Road Systems,2012) [6]


上述提到的前三个文件使道路交通工程设计的名义安全有所依据,而后三个文件可视为更进一步提升名义安全的辅助作为由此道路交通工程规划与设计便可由名义安全提升至实质安全的境界。安全无法免费得到,在经费容许的前提下,辅助作为可依状况适度增加,例如引进第三方具有深度专业背景的团队进行道路安全评价(RSA,Road Safety Audit),可以帮助从多方找出安全隐患,进行缺失改善或根治。


什么是“自诠释道路”
自诠释道路的设计理念



自诠释道路(Self-Explaining Road,SER)并非指实体性的道路结构,而是道路交通工程规划设计时应追寻的崇高理念。自诠释道路的基本核心理念与目标在于强调使道路交通工程设计更接近实质安全的境界,且符合驾驶人的身理及心理特性。“自诠释道路”设计理念可归纳为:

 具备使驾驶人操控车辆时操作简易的驾驶环境,即符合驾驶人的心理与生理层面。

 道路几何线形须与驾驶人期望(Driver Expectation)一致,这也与驾驶人的心理与生理层面有关。

 对驾驶人而言,道路应极为友善(User-Friendly),即使驾驶经验不丰富的人也可在其上轻松行驶,此外,道路交通工程设计绝不可迫使驾驶人改变已经习惯的驾驶状态来适应道路本身的缺陷。


这三项特点,在道路交通工程设计的实务中,与本章“人因理论”的内容不谋而合,也是以“人”为中心本位的设计(Human-Oriented Design,HOD)


自诠释道路设计时应注意的问题



按照适应驾驶人的人因观点,自诠释道路的设计时应注意两点

 驾驶人信息负荷不可太大驾驶人信息负荷(DIL,Driver Information Load)驾驶人在车辆行进过程中的信息负荷。DIL太大即“信息过载”,道路交通主管机关提供给驾驶人的信息量太大,然而却无法完成有效的信息传输,或者说驾驶人无法完整地接受信息,仅能接收部分信息。DIL太大,会间接形成安全隐患。图3-4为DIL太大的典型案例,道路上的标志内容太多、字体太小,驾驶人无法全部详细阅读了解或仅能看清某部分信息。

 驾驶人工作负荷不可过度驾驶人工作负荷(DWL,Driver Work Load)指驾驶人在车辆行进过程中的工作(即操控车辆)负荷。DWL过度,表示驾驶人操控车辆时的工作量太大,例如道路平面线形急弯而纵断线形又急陡时,驾驶人操控方向盘的动作必然会很复杂。DWL太大也间接表示道路安全隐患必然较为突出


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图3-4:典型DIL太大的标志


在道路交通工程规划与设计领域的实务应用中,DIL、DW应力求合理,尽力避免其过大的现象,其具体内容在后续章节再详细叙述。


来源 | 交通言究社



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