李航天, 楊鋒, 劉昱忻, 盧姍, 蘇杭

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院, 呼和浩特 010018)

道路交通標(biāo)志作用是為駕駛員提供精確可靠的公路信息,指路標(biāo)志是其中重要的組成部分。中國(guó)對(duì)于指路標(biāo)志信息量、設(shè)置距離等雖有相應(yīng)的設(shè)置建議,但在實(shí)際駕車時(shí),需要根據(jù)不同地區(qū)實(shí)際情況做出相應(yīng)調(diào)整。草原公路交通車流量較低,道路線形以長(zhǎng)直線為主,平面交叉口較多,在此環(huán)境行車時(shí)駕駛員視覺上的刺激低,注意力無法集中,特別在交叉口這種需要變道和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的特殊路段,信息量過載或過低均會(huì)影響駕駛員行車安全性[1-2]。因此,針對(duì)草原公路交叉口路段的現(xiàn)狀,對(duì)其指路標(biāo)志信息量進(jìn)行優(yōu)化研究,確保路網(wǎng)交通的通行效率,降低交通事故的發(fā)生率以及優(yōu)化草原公路交通人機(jī)系統(tǒng)方面具有重要意義。

在標(biāo)志牌信息研究方面,Yang等[3]通過模擬實(shí)驗(yàn)選取特性指標(biāo)研究,發(fā)現(xiàn)地名數(shù)小于7條,多板標(biāo)志會(huì)產(chǎn)生更多腦力負(fù)荷;Huang等[4]通過模擬實(shí)驗(yàn)獲取被試在單、雙語標(biāo)志時(shí)的眼動(dòng)和駕駛數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)地名數(shù)超過5個(gè)時(shí),雙語標(biāo)志表現(xiàn)不如中文標(biāo)志;Pan等[5]建立高速公路出口指路標(biāo)志模型,發(fā)現(xiàn)雙向四車道出口指路標(biāo)志距離接近道路交通標(biāo)志設(shè)定值;汪琨[6]建立了交通標(biāo)志識(shí)別模型,利用E-prime軟件進(jìn)行認(rèn)知程序編寫,確定交通標(biāo)志平均信息量為0.646;魏田正等[7]基于計(jì)量模型及指路標(biāo)志視認(rèn)極限安全時(shí)間,得到了指路標(biāo)志的信息量閾值為不超過7條。李晨新[8]通過E-prime程序選取關(guān)鍵因素進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)指路標(biāo)志地名熟練程度對(duì)被試起到積極作用。在基于腦電與事件相關(guān)電位研究方面,Lu等[9]利用事件相關(guān)電位研究語義一致對(duì)交通符號(hào)識(shí)別影響,確定N300和N400是標(biāo)志設(shè)計(jì)中測(cè)量語義一致性的重要指標(biāo);Chuang等[10]開展學(xué)生與專業(yè)司機(jī)之間的室內(nèi)模擬對(duì)比實(shí)驗(yàn),分析行為數(shù)據(jù)以及P3和MMN成分,發(fā)現(xiàn)專業(yè)司機(jī)識(shí)別速度更慢,敏感度也更低;張峻瑜等[11]基于腦電信號(hào)探索正確記憶與錯(cuò)誤記憶的差異性,能更全面地理清人腦活動(dòng)過程中正確記憶與錯(cuò)誤記憶加工機(jī)制的異同。楊葉紅[12]利用P1、N1和P300的波幅探究動(dòng)作信息的視覺工作記憶對(duì)注意的影響及機(jī)制。在草原公路交叉口研究方面,戚春華等[13]、王笑男[14]利用腦電與事件相關(guān)電位指標(biāo),研究了草原公路交叉口適宜信息量和標(biāo)志組合。

基于此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于道路交叉口指路標(biāo)志研究以及取得了一系列成果,但以往研究主要集中在標(biāo)志牌信息量以及設(shè)置距離、信息語義一致性、認(rèn)知負(fù)荷等方面,基于駕駛員認(rèn)知特性的草原公路交叉口指路標(biāo)志信息量的研究剛剛起步?；诖?現(xiàn)針對(duì)草原公路交叉口路段指路標(biāo)志信息量設(shè)置不合理、系統(tǒng)性不強(qiáng)等問題,從駕駛員認(rèn)知特性的角度出發(fā),利用事件相關(guān)電位(event-related potential,ERP)技術(shù)開展指路標(biāo)志信息條數(shù)和行車速度認(rèn)知實(shí)驗(yàn),深入研究駕駛員認(rèn)知不同指路標(biāo)志信息條數(shù)時(shí)大腦不同區(qū)域的變化規(guī)律,初步確定草原公路交叉口指路標(biāo)志的信息閾值,以期為草原公路交叉口指路標(biāo)志設(shè)計(jì)及設(shè)置提出相應(yīng)的理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用由德國(guó)BrainProducts公司生產(chǎn)的64導(dǎo)聯(lián)BrainAmp型腦電采集設(shè)備,設(shè)備由腦電帽、放大器、電極線等構(gòu)成,腦電設(shè)備配有專用的腦電采集和分析軟件BrainVision Recorder和BrainVision Analyzer2.0。腦電設(shè)備具體組成如圖1所示。

圖1 腦電采集系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)采用E-Prime軟件進(jìn)行交通指路標(biāo)志的展示。E-Prime軟件能夠完成對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的高準(zhǔn)確性控制,如實(shí)驗(yàn)指路標(biāo)志刺激材料的制作、控制實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理,還可以進(jìn)行指路標(biāo)志展示的程序撰寫、實(shí)驗(yàn)流程運(yùn)行。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果以后,軟件可以自動(dòng)采集毫秒級(jí)別的時(shí)間數(shù)據(jù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)被試

公安部2021年全國(guó)機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)私y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),大部分駕駛員為男性,為了控制性別因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,均選擇男性駕駛員。根據(jù)交通事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示,18～35歲為交通事故高發(fā)年齡,其中18～25歲最容易發(fā)生交通事故[15],因此實(shí)驗(yàn)最終選擇18～25歲男性大學(xué)生作為被試。

根據(jù)中心極限定理,得出實(shí)驗(yàn)至少需要35名被試,為了防止個(gè)體差異造成實(shí)驗(yàn)誤差,最終選取40名[駕齡(2.42±1.05)年,駕駛里程(2.34±0.68)萬km]男性駕駛員作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。全部被試身體狀況良好,無突發(fā)性疾病,擁有C類駕駛證并具有一定的駕駛經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始前被試需要填寫駕駛員基本信息調(diào)查表,統(tǒng)計(jì)被試駕齡、駕駛里程等。

1.3 交叉口指路標(biāo)志設(shè)計(jì)

對(duì)草原公路交叉口指路標(biāo)志牌實(shí)際調(diào)查可知,指路標(biāo)志存在某一方向不存在指路信息的情況。基于實(shí)際調(diào)查及指路標(biāo)志版面信息條數(shù)的研究[14],設(shè)置指路標(biāo)志信息條數(shù)為3～9條。實(shí)驗(yàn)中所有的路名均來自內(nèi)蒙古地區(qū)的真實(shí)道路,標(biāo)志牌圖片漢字為黑體,蒙語為MenkQaganTig字體[16]。指路標(biāo)志設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指路標(biāo)志圖片

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

行車速度是交叉口指路標(biāo)志研究中一個(gè)重要影響因素[17],不同車速下駕駛員標(biāo)志信息認(rèn)知存在明顯變化。調(diào)查草原公路車輛行駛速度及道路設(shè)計(jì)車速,選擇設(shè)計(jì)車速80 km/h、低于設(shè)計(jì)車速20%即60 km/h、高于設(shè)計(jì)車速20%即100 km/h 3種工況。提前利用模擬駕駛系統(tǒng)進(jìn)行場(chǎng)景錄制,通過Adobe Premiere ProCC截取實(shí)驗(yàn)所需要刺激材料。為了確保被試高效認(rèn)知標(biāo)志圖片,設(shè)定刺激視頻的參數(shù)。實(shí)驗(yàn)電腦垂直分辨率為1 440,寬高比為16∶9,最終確定分辨率為2 560×1 440。根據(jù)研究,不同速度下駕駛員認(rèn)知指路標(biāo)志的時(shí)間不相同[18],考慮到草原公路獨(dú)特的行車環(huán)境和實(shí)驗(yàn)車速設(shè)計(jì),結(jié)合文獻(xiàn)[19],確定標(biāo)志刺激視頻的截取時(shí)長(zhǎng)為6 s。通過E-Prime將截取的場(chǎng)景視頻進(jìn)行程序設(shè)計(jì)并保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)流程由指導(dǎo)語、注視點(diǎn)、練習(xí)模塊、正式實(shí)驗(yàn)以及結(jié)束語組成。在實(shí)驗(yàn)正式開始前,被試需要佩戴好腦電采集設(shè)備,調(diào)試BrainAmp腦電設(shè)備,確保各個(gè)導(dǎo)聯(lián)電位能夠正常記錄數(shù)據(jù),采集被試對(duì)E-Prime呈現(xiàn)的不同刺激視頻的腦電數(shù)據(jù)并全程不間斷記錄。告知被試指定路名“科爾沁”,實(shí)驗(yàn)過程中在呈現(xiàn)的刺激視頻中搜索目的路名,識(shí)別到“科爾沁”后,在電腦鍵盤上做出相應(yīng)反應(yīng),如果目標(biāo)地名在標(biāo)志上方按W,在左邊按A,右邊按D。實(shí)驗(yàn)開始時(shí),被試首先看到屏幕中出現(xiàn)注視點(diǎn)“+”1 000 ms,在被試認(rèn)知信息后進(jìn)入下一個(gè)刺激視頻,刺激視頻由指路標(biāo)志信息條數(shù)為3～9的刺激視頻隨機(jī)重復(fù)3次播放,同一速度下E-Prime程序隨機(jī)抽取視頻播放。需要進(jìn)行車速分別為60、80、100 km/h的3次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)為30 min左右。

1.5 腦電指標(biāo)選取

事件相關(guān)電位(ERP)是外界信號(hào)對(duì)大腦進(jìn)行刺激后,人腦對(duì)信息進(jìn)行認(rèn)知和處理,在這個(gè)過程中大腦相應(yīng)的區(qū)域電位的變化狀態(tài)[20],結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究,針對(duì)草原公路交叉口處行車的特殊性,最終選取失匹配負(fù)波MMN、P300成分作為研究草原公路交叉口處駕駛員警覺度的指標(biāo)。對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,發(fā)現(xiàn)在60 km/h與80 km/h速度下,標(biāo)志信息條數(shù)為4～7時(shí)MMN潛伏期數(shù)據(jù)更能反映腦電變化,100 km/h速度下,信息條數(shù)為3～5時(shí)MMN數(shù)據(jù)更能反映腦電變化,故不同條件下選取不同指標(biāo)進(jìn)行分析。

MMN主要表現(xiàn)大腦對(duì)刺激信息的加工進(jìn)程,是反映大腦對(duì)刺激差異無意識(shí)層面的加工狀態(tài)的重要指標(biāo)[18]。大腦對(duì)信息自動(dòng)加工時(shí),會(huì)確保有效信息進(jìn)入意識(shí),其他無用信息剔除,這樣增加大腦對(duì)信息加工的效率,MMN成分是評(píng)價(jià)大腦對(duì)信息自動(dòng)加工的重要指標(biāo)[20]。

P300成分是ERP內(nèi)源性成分之一,P3成分可以分為P3a和P3b兩個(gè)亞成分,兩個(gè)成分具有不同的分布位置和潛伏期,反映了不同的大腦神經(jīng)變化[21]。P3b成分在潛伏期310～380 ms出現(xiàn),在頂葉區(qū)有最大波幅值,P3b成分由刺激物信息驅(qū)動(dòng)隨后被傳送到顳葉和頂葉引起,P3b成分的波幅值與所投入的大腦資源量呈正比關(guān)系,其受刺激意義、任務(wù)難度等方面的影響。

2 不同速度及指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)腦電指標(biāo)波幅值影響

2.1 不同速度及指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)駕駛員大腦區(qū)域MMN成分波幅值影響

2.1.1 60 km/h下指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)MMN成分波幅值影響

針對(duì)60 km/h速度下的駕駛員認(rèn)知指路標(biāo)志信息條數(shù)為4～7的MMN指標(biāo)潛伏期進(jìn)行分析,具體變化情況如圖3所示。

圖3 60 km/h的指路標(biāo)志不同信息量刺激下的MMN成分波幅值變化圖

從認(rèn)知MMN成分各個(gè)腦區(qū)的電極波幅值可以得出,駕駛員額葉區(qū)F3、F4電位的MMN成分在指路標(biāo)志信息條數(shù)為4時(shí),波幅值數(shù)據(jù)最低,說明刺激任務(wù)難度較低時(shí),駕駛員能夠輕松地對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行識(shí)讀判斷。在指路標(biāo)志信息條數(shù)增加到5、6時(shí),被試的MMN波幅值增加,認(rèn)知任務(wù)的難度增加影響駕駛員對(duì)信息的判斷,此時(shí)被試大腦能夠過濾無效信息,對(duì)有效信息進(jìn)行認(rèn)知。在指路標(biāo)志信息條數(shù)增加到7條時(shí),刺激任務(wù)難度增大,標(biāo)志信息量過大,被試需要投入較多的腦力資源,影響腦力資源分配,不利于在草原公路交叉口特殊路段安全行車。頂葉區(qū)P3、P4電位波幅值在標(biāo)志信息條數(shù)為4時(shí)數(shù)據(jù)最低,此時(shí)刺激任務(wù)量較低,駕駛員能夠輕松完成認(rèn)知任務(wù);在信息條數(shù)增加到5、6時(shí),被試MMN波幅值持續(xù)增加,隨著認(rèn)知難度增加,被試需要投入較多腦力資源,指路條數(shù)的增加可以有效警示駕駛員注意力集中。枕葉區(qū)O1、O2電位波幅值在指路標(biāo)志信息條數(shù)為5、6時(shí)數(shù)據(jù)分布最穩(wěn)定,此時(shí)被試視覺接收信息在可接收的范圍內(nèi)達(dá)到最大,可以準(zhǔn)確對(duì)有效信息進(jìn)行認(rèn)知和識(shí)別,增加了大腦對(duì)目標(biāo)信息識(shí)別的效率。顳葉區(qū)T7、T8電極MMN波幅值在指路標(biāo)志信息條數(shù)為4、5、6時(shí)變化增加但波動(dòng)較小,表明隨著刺激任務(wù)難度增加,被試要逐漸投入腦力資源對(duì)目標(biāo)地名信息認(rèn)知識(shí)別。

2.1.2 80 km/h下指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)MMN成分波幅值影響

針對(duì)80 km/h速度下的駕駛員認(rèn)知指路標(biāo)志信息條數(shù)為4～7的MMN指標(biāo)潛伏期進(jìn)行分析,具體變化情況如圖4所示。

圖4 80 km/h的指路標(biāo)志不同信息量刺激下的MMN成分波幅值變化圖

在車速為80 km/h條件下,認(rèn)知MMN成分各個(gè)腦區(qū)的電極波幅值可以得出,額葉區(qū)F3、F4電極波幅值隨著交叉口指路標(biāo)志信息條數(shù)的增加而增加,說明駕駛員在草原公路單一景觀下行車時(shí),改變指路標(biāo)志信息條數(shù)能夠在一定程度上提高駕駛員行車注意力,尤其是在指路標(biāo)志信息條數(shù)為5、6時(shí),MMN波幅值數(shù)據(jù)分布較穩(wěn)定,此時(shí)被試認(rèn)知目標(biāo)地名信息的效率增加。在信息條數(shù)為4時(shí),頂葉區(qū)P3、P4電位MMN數(shù)據(jù)波幅值較低,此時(shí)被試能夠輕松完成對(duì)目標(biāo)地名的認(rèn)知和選擇,在信息條數(shù)增加至5、6條, P3、P4電極的MMN波幅值增加且數(shù)據(jù)分布較穩(wěn)定,在進(jìn)行信息判斷時(shí)所投入的腦力資源在可承受的范圍內(nèi),被試大腦對(duì)信息識(shí)別的效率增加。枕葉區(qū)O1、O2電位波幅值在指路標(biāo)志信息條數(shù)為5、6條時(shí)的數(shù)據(jù)分布較穩(wěn)定,此時(shí)駕駛員視覺接收到最大信息,可以對(duì)無用信息進(jìn)行過濾,識(shí)別有效信息,在信息條數(shù)增加至7時(shí),電位的MMN波幅值增加且變化波動(dòng)較大,表明駕駛員需要投入較多的腦力資源,其視覺接收的信息超過可承受范圍,在此信息設(shè)置的交叉口路段行車并不安全。顳葉區(qū)電位波幅值在信息條數(shù)為3、4、5時(shí)變化波動(dòng)較小,數(shù)據(jù)分布穩(wěn)定,駕駛員可以高效完成目標(biāo)地名信息認(rèn)知,不需要投入較多的腦力資源,此時(shí)被試大腦加工信息的效率較高。

2.1.3 100 km/h下指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)MMN成分波幅值影響

對(duì)100 km/h下駕駛員認(rèn)知信息條數(shù)為3～5的MMN指標(biāo)波幅值進(jìn)行分析,具體變化情況如圖5所示。

圖5 100 km/h的指路標(biāo)志不同信息量刺激下的MMN成分波幅值變化圖

在車速為100 km/h條件下,額葉區(qū)電位MMN波幅值在信息條數(shù)為3、4時(shí)逐漸增加,說明隨著交叉口指路標(biāo)志信息條數(shù)即信息量增加,被試對(duì)標(biāo)志信息的關(guān)注度增加,大腦對(duì)信息識(shí)別效率提升。頂葉區(qū)電位MMN波幅值在信息條數(shù)為3、4時(shí),數(shù)據(jù)增加幅度較小且表現(xiàn)穩(wěn)定,說明此時(shí)駕駛員注意力較集中,有充足的腦力資源完成對(duì)目標(biāo)地名信息的認(rèn)知。信息條數(shù)增加至5條時(shí),頂葉區(qū)電位MMN波幅值增加幅度較大,駕駛員對(duì)于目標(biāo)地名信息的認(rèn)知難度升高,需要投入較多的腦力資源完成任務(wù)。枕葉區(qū)電位MMN波幅值在指路標(biāo)志信息量為3、4時(shí)增加幅度較小,說明此情況下駕駛員接收到的信息量相差不大,不需要投入過多腦力對(duì)信息進(jìn)行認(rèn)知,注意力較集中;在信息條數(shù)增加到5時(shí),MMN波幅值變化較大,表明此信息條數(shù)超過駕駛員大腦可以承受的范圍。顳葉區(qū)電位MMN波幅值在信息量為3、4時(shí)分布穩(wěn)定,說明被試在認(rèn)知目標(biāo)信息時(shí)能夠準(zhǔn)確判斷,精神狀態(tài)較好,識(shí)別信息的效率較高。

2.2 不同速度及指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)駕駛員大腦區(qū)域P3b成分波幅值影響

2.2.1 60 km/h下指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)P3b成分波幅值影響

對(duì)60 km/h速度下的駕駛員認(rèn)知指路標(biāo)志信息條數(shù)為4～7的P3b指標(biāo)波幅值進(jìn)行分析,具體變化情況如圖6所示。

圖6 60 km/h的指路標(biāo)志不同信息量刺激下的P3b成分波幅值變化圖

在車速為60 km/h條件下,額葉區(qū)電位P3b波幅值在信息條數(shù)為4、5、6時(shí)數(shù)據(jù)波動(dòng)較小,分布較穩(wěn)定,駕駛員對(duì)信息的決策能力增加;在信息增加到7時(shí),額葉區(qū)電位P3b波幅值大幅度增加,表明刺激任務(wù)難度過大,駕駛員需要花費(fèi)大量腦力資源處理指路標(biāo)志信息。枕葉區(qū)電位P3b成分波幅值在指路標(biāo)志信息條數(shù)為4、5時(shí)數(shù)據(jù)分布穩(wěn)定,變化程度較小,駕駛員能夠輕松識(shí)別目標(biāo)地名信息,不需要投入較多腦力資源;在信息條數(shù)增加至5時(shí), P3b波幅值少量增加,表明指路標(biāo)志信息量增加,可以有效提高駕駛員注意力,此時(shí)視覺接收信息在可承受范圍內(nèi)。頂葉區(qū)電極的P3b波幅值在信息條數(shù)為4時(shí)數(shù)值最低,駕駛員輕松完成對(duì)目標(biāo)地名識(shí)別;信息條數(shù)為5、6時(shí),P3b波幅值變化幅度較小,表明當(dāng)刺激任務(wù)難度提升,駕駛員需要付出一定的腦力資源完成對(duì)目標(biāo)信息的判斷,信息決策能力提高。顳葉區(qū)電位P3b波幅值在信息條數(shù)為4、5時(shí)數(shù)據(jù)變化幅度較小,此時(shí)駕駛員不需要付出更多的腦力資源就可以完成對(duì)目標(biāo)信息的識(shí)讀;在信息條數(shù)為6時(shí),P3b波幅值增加變化率較小,說明被試認(rèn)知目標(biāo)地名信息的能力增加,有利于在交叉口路段安全行車。

2.2.2 80 km/h下指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)P3b成分波幅值影響

對(duì)80 km/h下駕駛員認(rèn)知指路標(biāo)志信息條數(shù)為4～7的P3b指標(biāo)波幅值進(jìn)行分析,具體變化情況如圖7所示。

在80 km/h條件下,額葉區(qū)F3、F4電極P3b波幅值在標(biāo)志信息量為4時(shí)數(shù)據(jù)值最低,說明刺激任務(wù)難度較低時(shí),駕駛員可以輕松完成對(duì)指路信息的識(shí)別判斷,在指路標(biāo)志信息量為5、6時(shí),P3b波幅值數(shù)據(jù)變化浮動(dòng)較小,分布較穩(wěn)定,表明在此指路標(biāo)志信息量設(shè)置范圍內(nèi)行車時(shí),被試注意力集中,完成刺激任務(wù)的能力增加。枕葉區(qū)O1、O2電極和顳葉區(qū)T7、T8電極的P3b成分波幅值在信息條數(shù)為4、5、6時(shí)數(shù)據(jù)分布穩(wěn)定,其變化率較低,表明此時(shí)駕駛員視覺接收的指路標(biāo)志信息量達(dá)到最大,能夠?qū)δ繕?biāo)信息進(jìn)行有效精準(zhǔn)的認(rèn)知。在指路標(biāo)志信息增加到7時(shí),頂葉區(qū)和顳葉區(qū)電位的P3b波幅值大量增加,變化波動(dòng)較大,表明指路標(biāo)志信息量的增加,被試視覺接收信息量過大而超出可承受范圍,注意力降低。

2.2.3 100 km/h下指路標(biāo)志信息條數(shù)對(duì)P3b成分波幅值影響

對(duì)100 km/h下駕駛員認(rèn)知指路標(biāo)志信息條數(shù)為3～5的P3b指標(biāo)波幅值進(jìn)行分析,具體變化情況如圖8所示。

圖8 100 km/h的指路標(biāo)志不同信息量刺激下的P3b成分波幅值變化圖

在100 km/h條件下,額葉區(qū)F3、F4電極的波幅值在指路標(biāo)志信息條數(shù)為3、4時(shí)變化幅度較小,說明此時(shí)被試對(duì)目標(biāo)地名信息的認(rèn)知能力較強(qiáng),不需要投入過多腦力資源;信息條數(shù)增加至5時(shí),數(shù)據(jù)增長(zhǎng)率較大,駕駛員需要投入更多的腦力和心理資源,超出了被試可接受的范圍內(nèi),造成認(rèn)知負(fù)荷。頂葉區(qū)P3、P4電極的P3b波幅值在信息條數(shù)為3、4時(shí)數(shù)據(jù)變化波動(dòng)較小,此時(shí)駕駛員注意力集中,能夠輕松完成對(duì)指路標(biāo)志信息的認(rèn)知,不需要付出較多腦力資源。枕葉區(qū)O1、O2波幅值在標(biāo)志信息量為3、4時(shí)的數(shù)據(jù)分布較穩(wěn)定,變化頻率較小,此時(shí)被試視覺接收的信息在可承受的范圍內(nèi)達(dá)到最大,認(rèn)知目標(biāo)地名信息效率較高;信息條數(shù)為5時(shí),P3b波幅值增加變化率較大,因?yàn)樵谳^高車速下,指路標(biāo)志信息量增加,駕駛員認(rèn)知目標(biāo)信息效率降低,視覺接收信息過多,造成認(rèn)知負(fù)荷。顳葉區(qū)T7、T8的P3b波幅值在信息條數(shù)為3～4時(shí)的數(shù)據(jù)少量增加,表明在車速較高情況下,刺激任務(wù)難度少量增大可以提高駕駛員注意力,駕駛員大腦對(duì)目標(biāo)地名信息認(rèn)知能力增加。

3 結(jié)論

從駕駛員認(rèn)知特性角度出發(fā),研究草原公路交叉口路段指路標(biāo)志信息量變化對(duì)駕駛員認(rèn)知特性的影響,借助E-prime及ERP等設(shè)備,得出以下結(jié)論。

(1)對(duì)不同車速下,草原公路交叉口不同指路標(biāo)志信息條數(shù)刺激誘發(fā)的MMN波幅值分析可知,車速為60 km/h和80 km/h情況下,交叉口指路標(biāo)志信息條數(shù)為5和6時(shí),車速為100 km/h條件下,指路標(biāo)志信息條數(shù)為3和4時(shí),駕駛員大腦過濾無效信息的效率增加,有效提高駕駛員行車注意力。

(2)對(duì)不同車速下,草原公路交叉口路段不同指路標(biāo)志信息條數(shù)刺激誘發(fā)的P3b波幅值分析可知,車速為60 km/h和80 km/h情況下,交叉口指路標(biāo)志信息條數(shù)為5和6時(shí),車速為100 km/h條件下,指路標(biāo)志信息條數(shù)為3和4時(shí),駕駛員不需要投入過多的腦力資源就能夠完成指路信息認(rèn)知任務(wù),有效地提高駕駛員注意力,對(duì)信息判斷的決策能力增加,有利于在交叉口特殊沖突點(diǎn)行車。

(3)綜合分析駕駛員MMN、P3b成分潛伏期和波幅值的變化規(guī)律,建議在草原公路交叉口路段行車速度為60 km/h和80 km/h情況下的指路標(biāo)志信息條數(shù)為5、6,車速為100 km/h的指路標(biāo)志信息條數(shù)為3、4。