周長春 姜浩然 李銳 莊景涵

摘? 要：文章研究交通標(biāo)志文字的字?jǐn)?shù)對信息易讀性的影響。通過設(shè)計實(shí)驗(yàn)來測量不同字?jǐn)?shù)的道路交通標(biāo)志認(rèn)讀閾限，作為衡量視覺信息易讀性的一個標(biāo)準(zhǔn)。通過重復(fù)測量設(shè)計實(shí)驗(yàn)，對此實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析，得出字?jǐn)?shù)對易讀性的影響關(guān)系，隨著字?jǐn)?shù)的增加易讀性越差。為以后設(shè)計符合人類工效學(xué)原則的道路交通標(biāo)志工作做鋪墊。

關(guān)鍵詞：易讀性;交通標(biāo)志;方差分析;字?jǐn)?shù)

中圖分類號：U491.5+2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）23-0073-03

Abstract： This paper studies the influence of the number of words of traffic signs on the readability of information. Through designing experiment， we measure the road traffic sign recognition threshold of different words， which is used as a standard to measure the readability of visual information. Through the repeated measurement design experiment， the single factor repeated measurement variance analysis of the data obtained from this experiment is carried out， and the influence of the number of words on readability is obtained; the worse the readability， the larger the number of words. This lays the groundwork for the design of road traffic signs in accordance with the principles of ergonomics in the future.

Keywords： readability; traffic signs; analysis of variance; number of words

1 概述

隨著我國城市的經(jīng)濟(jì)不斷加快發(fā)展，城市交通系統(tǒng)的建造也在不斷完善。但由于公路線網(wǎng)越來越密集，交通擁堵、交通事故等頻繁發(fā)生。而道路交通標(biāo)志的設(shè)計隊交通事故的發(fā)生影響很大。這就對交通標(biāo)志設(shè)計的合理性提出了很高的要求。人感知外界信息其中80%以上的外界信息是通過視覺系統(tǒng)獲取，由此可見進(jìn)行道路交通標(biāo)志的視覺信息易讀性研究非常重要。

根據(jù)鐘連德等人對國內(nèi)多條高速公路事故調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，在交通事故致因中人為因素高達(dá)83%，占主要部分，其中駕駛員操作不當(dāng)位于第一位，占總數(shù)的36.31%[1]。引起駕駛員操作不當(dāng)有許多種原因，道路交通標(biāo)志設(shè)計不合理是導(dǎo)致駕駛員操作不當(dāng)?shù)闹匾蛑籟2]。

本文針對道路名稱的字?jǐn)?shù)進(jìn)行易讀性研究，得出一個易讀性較好的組合。意義是通過對道路交通標(biāo)志進(jìn)行研究，得出易讀性較好的組合，讓道路交通標(biāo)志在駕駛員駕駛過程中發(fā)揮重要作用，給駕駛員提供有效地道路信息并提前告知前方路況、提高駕駛員的注意力，從而減少交通事故的發(fā)生。

2 視覺研究基礎(chǔ)理論

2.1 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論

2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計的基本類型

（1）被試者間設(shè)計：被試者間設(shè)計（或組間法）是要求每個被試者（組）只接受一個自變量處理，對另一被試者（組）進(jìn)行另一種處理，故又稱這種設(shè)計為獨(dú)立組設(shè)計[3]。

（2）被試者內(nèi)設(shè)計：被試者內(nèi)設(shè)計（或受試者內(nèi)設(shè)計、單組實(shí)驗(yàn)設(shè)計）是每個被試者須接受自變量的所有情況的處理，也稱重復(fù)測量設(shè)計。

（3）混合設(shè)計：混合設(shè)計是在一個實(shí)驗(yàn)中同時采用上述兩者的兩種基本設(shè)計的實(shí)驗(yàn)設(shè)計。

2.1.2 視覺實(shí)驗(yàn)中的變量

視覺實(shí)驗(yàn)有許多自變量，如字體的大小、形狀、背景顏色、排列方式、字的個數(shù)、文字的熟悉度以及材料的呈現(xiàn)位置和呈現(xiàn)先后等，這些自變量都會影響因變量。

本文以文字字?jǐn)?shù)為自變量，以認(rèn)讀閥限為因變量進(jìn)行研究。認(rèn)讀閾限是人視覺系統(tǒng)的一種特性，呈現(xiàn)為時間達(dá)到某個定值才能完全認(rèn)讀的一個限值。它與易讀性有一定關(guān)系，閾限越大，易讀性越差，閾限越小，易讀性越好[4]。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

由于本次實(shí)驗(yàn)先是將被試者隨機(jī)分配到兩因素（顏色，方向）的不同水平下產(chǎn)生的四個組合中，完成每組樣本間獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，即每名被試者只參加了多個自變量水平組合的實(shí)驗(yàn)測量，得出被試間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后再讓每名被試者接受變量中所有水平的實(shí)驗(yàn)處理，得出被試內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法有多因素獨(dú)立樣本方差分析和多因素重復(fù)測量方差分析，即多因素被試間方差分析、多因素被試內(nèi)反差分析。

在方差分析前先要進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，與方差齊性假設(shè)檢驗(yàn)，在本文中先用MATLAB軟件進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，后用SPSS軟件進(jìn)行方差齊性假設(shè)檢驗(yàn)同時進(jìn)行方差分析。

3 研究方案的設(shè)計

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境、對象、設(shè)備的選擇

（1）實(shí)驗(yàn)環(huán)境

某人機(jī)工程實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)時間是9月的白天。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保證明亮適應(yīng)，溫度適宜，實(shí)驗(yàn)室保證安靜，避免其他因素干擾。

（2）實(shí)驗(yàn)對象

在校共16名學(xué)生，男生8名女生8名，平均年齡22周歲左右，測試時身體精神均良好，視力5.0或矯正到達(dá)后5.0。

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備

EP801C型速示測試儀。

3.2 方案的設(shè)計

本次實(shí)驗(yàn)研究樣本選擇藍(lán)底白字，研究的字?jǐn)?shù)是兩個字、三個字、四個字。

由于實(shí)驗(yàn)研究是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，則要在實(shí)驗(yàn)內(nèi)模擬駕駛員在道路上看到交通標(biāo)志的情景，因此需要計算出實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測試字體的高度，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)定被試者看到卡片的距離s=0.5m。先計算消失距離，即駕駛員在行駛過程中看道路標(biāo)志在他視野消失時，車輛距離標(biāo)志牌的距離L消，如公式1。

L消=d/tanβ（1）

當(dāng)速度為120km/h時，人的視野β為22°，交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTG B01-2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：設(shè)計時速120km/h的高速公路車道寬度為3.75m，人距離邊緣距離取1m得B=10m。標(biāo)志上的文字高度與道路的運(yùn)行速度有關(guān)，速度為100-120km/h的路段，漢字高度為60-70cm，這里取60cm，常見城市道路指路標(biāo)志版面高度一般不超過6個漢字的高度，這里取6。標(biāo)志板下邊緣距地面高取5m，駕駛員視線高取1.2m[9]。則h=5-1.2+5.6×0.6=7.16m。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要使被試者在距離物體s=0.5m時，看到字的高度要與駕駛員在高速公路上離標(biāo)志牌S=75m時，看到H=60cm高的漢字成的像一樣的。則在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)看到的字高h(yuǎn)1，由式（3）得h1=0.004m，所以字的高度h1為0.004m。

正式實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）先通過大量實(shí)驗(yàn)將兩個字，三個字，四個字的測試初始時間與時間梯度測出。

（2）按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語給被試者講述，并進(jìn)行試作實(shí)驗(yàn)，讓被試者熟悉實(shí)驗(yàn)的要求和操作。

（3）以每組的初始時間開始，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果被試者不能準(zhǔn)確報告卡片的字，則主試增加呈現(xiàn)時間，以10ms的梯度上升。換另外的卡片再次呈現(xiàn)給被試者，如此重復(fù)，逐漸增加呈現(xiàn)時間，直至被試者能快速認(rèn)讀出卡片呈現(xiàn)的所有字為止，主試記錄下此時的呈現(xiàn)時間，讓16名被試者進(jìn)行都這兩組的實(shí)驗(yàn)測量，得出重復(fù)測量下的兩個組合的認(rèn)讀閾限，并記錄。

（4）關(guān)閉電源，整理實(shí)驗(yàn)儀器，保持實(shí)驗(yàn)室干凈、整潔。

4 不同字?jǐn)?shù)對認(rèn)讀閾限的影響數(shù)據(jù)分析

4.1 數(shù)據(jù)匯總、排異

（1）數(shù)據(jù)匯總

（2）數(shù)據(jù)排異

首先通過目測法，排除離群較大的數(shù)據(jù)。目測表1并沒有發(fā)現(xiàn)離群較大的數(shù)據(jù)，經(jīng)過目測法進(jìn)行異數(shù)的排除后，要用計算法進(jìn)行異數(shù)排除，具體見表1。表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為不同組合下的認(rèn)讀閾限的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和有效范圍。

從表2可知，各一列數(shù)據(jù)均通過排異測試，每一組數(shù)據(jù)都是較為科學(xué)合理的數(shù)，沒有存在非常異樣的數(shù)據(jù)。

4.2 正態(tài)分布檢驗(yàn)

將排異好后的數(shù)據(jù)，對第一組合和第三組合都用MATLAB軟件進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，分析結(jié)果如圖1，2。

圖1對應(yīng)的是第一個組合，即兩個字組16名被試者的數(shù)據(jù)分布圖，圖2對應(yīng)第三個組合。在圖中能大概判斷出，兩組數(shù)據(jù)均符合。

MATLAB軟件還會反饋四個值：h、p、kstat、critval。當(dāng)h=0時，p越大正態(tài)分布越好，一般是0.5;kstat小于critval時符合正態(tài)分布，兩者相差越大正態(tài)分布越好。兩組的反饋值見表3。

由表3析得出兩個組合的正態(tài)分布反饋值都h=0，且kstat小于critval，所以兩組數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，不需要將差異大數(shù)值排除，可以進(jìn)行下一步分析。

4.3 單因素重復(fù)測量方差分析

本次實(shí)驗(yàn)是每個人都進(jìn)行兩個字，三個字，四個字的測試，所以數(shù)據(jù)處理要考慮到重復(fù)測量的問題，下面對排異和正態(tài)分布檢驗(yàn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素三水平重復(fù)測量方差分析。

（1）SPSS輸出結(jié)果分析

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS得重復(fù)測量方差分析球?qū)ΨQ檢驗(yàn)X2=1.989，p=0.370>0.05，滿足球?qū)ΨQ條件，不需要對自由度進(jìn)行校正，在分析不同字?jǐn)?shù)的認(rèn)讀閾限是否存在差異的p值時，直接取采用的球形度下的p值。由主體內(nèi)效應(yīng)檢驗(yàn)得方差分析結(jié)果F=528.063，p=0.000<0.05，認(rèn)為字?jǐn)?shù)對認(rèn)讀閾限是有影響的。

Bonterroni兩兩比較分析結(jié)果顯示，兩個字、三個字和四個字三者的認(rèn)讀閾限間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，p均為0.000，小于0.05，結(jié)合均值計算結(jié)果，兩個字的認(rèn)讀閾限最小，為132.500;三個字的在兩者之間，為223.750;四個字的最大，為386.250。

（2）誤差分析

實(shí)驗(yàn)是設(shè)計時間梯度的實(shí)驗(yàn)，在梯度間的時間，沒有進(jìn)行測量，認(rèn)讀閾值可能存在設(shè)計的梯度內(nèi)，從而可能得到比真正值還大的數(shù)據(jù)。另外，光照強(qiáng)度與噪聲可能會讓被試者注意力不集中，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

5 結(jié)論

本文研究交通標(biāo)志字?jǐn)?shù)對信息易讀性的影響。駕駛員在認(rèn)讀指示道路標(biāo)志的過程中，先是在指示道路標(biāo)志搜索到你要尋找的道路名稱，再對道路名稱的每個字進(jìn)行閱讀。當(dāng)?shù)缆访Q字?jǐn)?shù)增加時會增加駕駛員認(rèn)讀的道路交通標(biāo)志的時間。因此對文字字?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為兩個字，三個字，四個字的認(rèn)讀閾限是有合理地解釋的。

但是在根據(jù)人因?qū)W的研究分析，一般來說，駕駛員認(rèn)讀四個以上文字時，時間明顯增加，因此在完整清晰地表達(dá)標(biāo)志信息的前提下，標(biāo)志上的字內(nèi)容越少越好[10]?？此婆c本文的研究結(jié)果相反，但是本文中在對文字字?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)研究沒有對五個字?jǐn)?shù)的認(rèn)讀時間進(jìn)行研究，因此如果將兩個字，三個字，四個字，五個字或者更多字一起比較，也許會得出四個以上的文字的認(rèn)讀時間明顯增加的結(jié)果。加上本文是在靜態(tài)時進(jìn)行測量，相對動態(tài)時是有差異的。

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