交通信号灯对驾驶行为启动效应的实验研究

王 波

(1.西南交通大学 经济管理学院， 四川 成都 610031； 2.成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614000)

交通信号灯对驾驶行为启动效应的实验研究

王 波1,2

(1.西南交通大学 经济管理学院， 四川 成都 610031； 2.成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614000)

采用启动范式和被试内设计，分析了在不同信号灯(红灯、黄灯、绿灯)启动词的条件下，被试对启动词与目标词——8种不同驾驶行为(加速、原速、减速、等待、通过、抢行、避让、赶超)是否存在逻辑关系的判定情况和反应时间，研究了交通信号灯对驾驶行为的启动效应。实验结果表明：红灯时，被试均倾向于选择“减速”，不“抢行”，多数女性认为红灯与“避让”有关；黄灯时，男性倾向于选择“加速”、“通过”和“赶超”，女性则更倾向于“减速”和“等待”，绝大多数女性认为黄灯与“赶超”无关；绿灯时，男性倾向于“加速”和维持“原速”，而女性则明显倾向于保持“原速”；3种不同信号灯条件下，男性被试做出驾驶行为决策的平均反应时均小于女性，提示驾驶行为存在性别差异，男性普遍较女性果断，但其决策结果往往存在一定的交通安全隐患。

交通运输工程;城市交通；驾驶行为；启动实验；交通信号灯

0 引 言

在城市道路中，交通路口一直是事故频发的主要路段。我国城市道路车速相对较低，交通事故严重程度较其他道路轻，但发生频率高[1]。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，其主要作用是协调交通路口各个方向的交通流，使其在空间与时间上予以分离，从而实现路口通行能力的提升，避免冲突性事故的发生。驾驶人作为交通信号控制信息的接收与执行者，其行为决策结果势必影响到整个路口的通行能力和安全。在学术界，国内外学者对交通路口信号灯的控制和驾驶人在交通路口的行为开展了多项研究[2-8]。这些研究通过驾驶模拟器或实际交通行为的数据收集，分析了驾驶人在交叉口的行为决策。研究显示，驾驶人技术指标、攻击性性格指标以及其他交通参与者等对驾驶人的驾驶行为决策均会产生影响；许多学者引入反应时间[9]、感知误差[10]以及TPB因素[11]等参数对信号交叉口驾驶人的决策行为进行描述。

对于整个信号周期而言，黄灯作为绿灯转向红灯的过渡灯色，黄灯亮起时，驾驶人需要根据车辆位置、车速、周边环境等信息，结合自身经验迅速地选择停车或通过，这是一个复杂的决策过程，会受到多种因素的影响[12]。计算机仿真及对信号交叉口车辆的实地测量均表明：现实中存在着黄灯期车辆加速、减速、匀速和紧急刹车4种典型行为，且实际的观察和调查都支持机动车黄灯期间的被动越线违规，只有少数是由于驾驶人进退两难造成的[13]。由于黄灯所对应的驾驶行为规则具有模糊性，使得黄灯期间的事故率居高不下——约占交叉口事故总量的50%[14]。学术界有关信号交叉口驾驶行为的研究也主要集中于黄灯期间。

在实际交通系统尤其是混杂交通系统中，红灯开始阶段的侥幸闯灯、绿灯结束前的加速、黄灯或者绿灯闪烁期间的犹豫，都是较为明显且客观存在的现象。已有研究对黄灯期间的决策研究众多，对绿灯倒计时或红灯倒计时显示器对驾驶行为及交叉口安全和效率影响的研究也较为常见[15]。然而，关于绿灯和红灯期间的驾驶行为研究却十分鲜见。尽管绿灯和红灯具有明确的行为控制规则，然而仅明确了是否允许通行的规则(红灯表示禁止通行、绿灯表示允许通行)，驾驶人在不违反规则的同时，仍有较大的决策空间，如前面所提及的绿灯结束前加速、以及红灯快结束时提前起步等。那么，为什么有的驾驶人经常在绿灯结束前加速，而有的则选择减速？有的驾驶人经常闯黄灯，而有的驾驶人却几乎没有？可以推论，这与驾驶人对信号灯的认知及相应的驾驶习惯有关。对此，已有研究考虑得还不充分，未从驾驶认知习惯的角度去考虑，也未讨论其存在的性别差异。

笔者采用启动实验范式，以不同信号灯作为启动词，通过实验被试对信号灯与不同驾驶行为逻辑关系的判定，研究驾驶人对信号灯与相应驾驶行为的认知情况。研究结果在一定程度上可以补充目前对绿灯和红灯信号期间交叉口驾驶行为研究不足的现状，对于理解、解释驾驶人违规(或非安全性)驾驶行为，预防和减少道路交通违规和事故的发生有着积极的意义。

1 实验方法

1.1 被 试

20名受试者(男10名，女10名)，其中16名(男8名，女8名)从西南交通大学在校研究生中招募，另外4名为校外招募。所有被试身体健康，右利手，年龄22～33岁，均已通过C1汽车驾驶证科目一考试，部分有一定驾驶经验，最长驾龄3年，均知情并同意参加实验，无神经精神疾患及精神病家族史，视力(或矫正视力)正常，无色盲色弱。

1.2 实验设计及刺激材料

采用启动实验研究范式，在计算机显示器上先后呈现信号灯的词语(即启动刺激)和驾驶行为的词语(即目标刺激)，要求被试尽快判断启动词与目标词之间是否存在逻辑关系。大量实验研究表明：与语义无关的启动-目标词对比，被试对语义相关的启动-目标词做出判断的速度更快[16]。

启动词即3种信号灯：红灯、黄灯和绿灯；目标词为8种典型的驾驶行为：加速、原速、减速、等待、通过、抢行、避让、赶超。每种启动词分别与8种驾驶行为配对出现，共24种匹配情况(3种信号灯×8种驾驶行为)，每种匹配情况重复出现6次，整个实验一共144次测试(24×6)。

采用被试内实验设计，每个被试均需接受上述144次测试，启动词(信号灯)与目标词(驾驶行为)之间的每种匹配情况计入统计的次数为120次(20名被试×每种情况重复6次)，按性别分类统计时每种匹配情况记入统计的次数为60次，具备一定的统计学意义。

1.3 实验程序

实验采用E-Prime软件编制呈现，主要实验程序如图1。

实验程序自动收集被试对启动词和目标词进行逻辑关系判定的反应时及判定选择情况。

实验中，同种启动词与目标词的匹配情况会重复出现6次，可能会导致被试对相同的测试内容出现适应性，从而影响实验结果。但考虑到144个测试随机呈现，相较于总的测试数量来说，同种启动词与目标词匹配的情况重复次数少，且顺序随机出现，能大大降低学习效应，加之被试的反应时间很短(1 s左右)，因此，对被试在实验中可能出现的适应性给以忽略。此外，由于被试可能出现按错键的情况(例如：被试认为两个词之间有逻辑关系，该按“S”键，结果不小心错按成“K”键)，因此统计数据允许存在一定的误差。

实验指导语为：即将呈现的词与交通信号灯和相应的驾驶行为有关。在注视点“+”后，先出现一个词，然后呈现第二个词。假设您是驾驶员，如果您认为两个词之间有逻辑关系，则按“S”键；如果认为没有逻辑关系，则按“K”键。如果您已理解上述实验指导语，请按任意键开始。

图1 实验程序示意Fig.1 Experimental procedure

1.4 实验设备

实验在西南交通大学人因认知工程实验室进行，被试坐在离19英寸显示器60 cm的正前方，被试的视野中心与显示器中心平齐。刺激材料呈现于屏幕中央，在安静微暗的环境下，受试者取舒适体位坐于椅中。

2 实验结果及分析

2.1 信号灯与速度决策

在驾驶行为中，有关速度的决策可以分为3类：加速、减速和保持原速。一般情况下，在道路交叉口，绿灯时表示车辆可以通行，但不意味着加速通过(没有信号灯时应减速慢行)。对于黄灯，事实上国际上绝大多数国家的基本规定都是“黄灯，表示即将亮红灯，车辆应该停止”，除非是“黄灯刚亮时，已经接近停车线、无法安全制动的车辆，可以开出停车线。”黄灯的确不等于红灯，但其“警示”作用也绝不是让车加速通过。当然，红灯表示禁止通行，那么车辆应该减速停车。

对于信号灯与驾驶速度决策之间的联系，通过统计被试在不同启动词(红灯、黄灯、绿灯)条件下对速度(加速、减速、原速)的选择，可以在一定程度上反映被试的选择是否与交通法规规定一致或者是否符合人们的期望，具体结果见表1。

表1 不同启动词条件下的速度决策

2.1.1 红灯与速度选择

红灯时，被试对速度的选择在性别上具有较高一致性。总体说来，被试倾向于认为红灯与减速之间存在逻辑关系，而与原速及加速几乎不存在逻辑关系，说明驾驶人在面对红灯时，在速度选择上普遍的反应是“减速”，符合交通安全要求及人们的预期。

2.1.2 黄灯与速度选择

黄灯时，男性被试倾向于选择“加速”，约一半的男性则会选择“原速”，可推知，男性驾驶人可能存在习惯性闯黄灯的现象。看到黄灯亮时，往往采取加速方式，争取尽快经过路口，易导致交通事故的发生。此外，男性判断“黄灯”与“原速”之间有或无逻辑关系时，两种情况的选择比例各占50%；判断“黄灯”与“减速”之间有或无逻辑关系时，两种情况的选择比例较为接近，分别为41.7%和58.3%。也即黄灯时，男性被试在3种速度决策选择百分比上的差异不是特别明显，而女性被试在速度选择上则具备较强的倾向性，则更倾向于“减速”。

2.1.3 绿灯与速度选择

绿灯时，男性驾驶人倾向于加速和维持原速，而女性驾驶人则明显倾向于保持原速。如前所述，在道路交叉口，绿灯时表示车辆可以通行，但不意味着加速通过，因此男性驾驶人的加速决策存在着较大的交通安全隐患。

2.1.4 平均反应时

剔除了平均数正负3倍标准差以外的异常数据，被试在不同启动词条件下速度决策的反应时如表2。

表2 不同启动词条件下速度决策的反应时

*表示P<0.05，**表示P<0.01。

男性在判断绿灯与速度选择时最快，判定红灯与速度选择时最慢；女性反之。总体看来，对于不同信号灯条件下的速度决策，男性的反应时均小于女性，T检验结果显示，除红灯启动词下的“加速”和“减速”决策外，其他决策的反应时男性和女性之间的差异均达到统计显著性水平。结合男性与女性在3种速度选择比例上的差异(表2)，提示对于驾驶行为中的速度决策而言：男性普遍较女性果断，但其决策结果往往存在一定的交通安全隐患；女性普遍较男性谨慎，其决策结果较符合交通法规和人们的预期，但其决策时间较长。

2.2 信号灯与通过(“停”或“过”)决策

根据2013年我国《道路交通安全法实施条例》第38条规定：绿灯亮时，准许车辆通行，但转弯的车辆不得妨碍被放行的直行车辆、行人通行；黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。根据交通规则，对于信号灯与“停”或“过”之间的关系，红灯和绿灯是较为明确的。统计被试在不同启动词条件下的“停”与“过”决策，结果如表3。

表3 不同启动词条件下的“停”或“过”决策

(续表3)

判定情况男性有无女性有无黄灯与抢行之间的逻辑关系判定38．361．711．788．3黄灯与通过之间的逻辑关系判定71．728．35050绿灯与等待之间的逻辑关系判定11．788．38．391．7绿灯与抢行之间的逻辑关系判定33．366．758．341．7绿灯与通过之间的逻辑关系判定83．316．71000

2.2.1 红灯与通过决策

男性和女性均认为，红灯与抢行之间没有逻辑关系，即认为红灯不能抢行；其次，红灯禁止通行在女性的意识中更加根深蒂固(女性被试100%认为“红灯”与“通过”无逻辑关系)。令人奇怪的是，男性认为红灯与等待之间没有逻辑关系的占多数，和“红灯与通过”的逻辑关系判定相互矛盾。根据表3中数据分析发现，在多数男性的驾驶逻辑中，“等待”与信号灯均无关系，他们认为，等待≠停车，“停车”才是与“通过”相对立的驾驶行为。

2.2.2 黄灯与通过决策

男性被试倾向于认为黄灯与通过之间存在着逻辑关系，而女性则倾向于认为黄灯与等待之间存在着逻辑关系。女性判断“黄灯”与“通过”之间有或无逻辑关系时，两种情况的选择比例各占50%，提示女性对于“停”或“过”决策较为犹豫。此外，由于“抢行”本身存在一定的贬义，因此男女被试都倾向于黄灯与抢行没有逻辑联系。结合前面有关速度的选择，男性黄灯时倾向于“加速”，且“通过”，因此在实际驾驶行为中出现“抢行”的概率应该会比较高。

2.2.3 绿灯与通过决策

男女被试均认为绿灯与通过之间存在着高的逻辑联系。

2.2.4 平均反应时

剔除了平均数正负3倍标准差以外的异常数据，被试在不同启动词条件下“停”或“过”决策的反应时及性别的差异显著性检验结果见表4。

表4 不同启动词条件下“停”或“过”决策的反应时

(续表4)

统计值被试男性/ms女性/msP值黄灯绿灯等待932．5±280．71245．3±539．40．019∗抢行871．5±244．01051．0±273．90．025∗通过918．3±410．11437．0±759．20．006∗∗等待958．4±408．91261．5±514．40．029∗抢行997．1±494．61246．4±529．90．102通过742．2±169．6880．7±236．50．028∗

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01。

在各种配对条件下，很一致地，男性的反应时均小于女性，其中，“黄灯”启动词条件下，男性与女性在“抢行”、“通过”和“等待”3种决策上的反应时均差异显著。不同信号灯情况下，对于是否通过道路交叉口，男性似乎更果断，能更快速地做出选择。

2.3 信号灯与“避让”或“赶超”决策

“避让”主要与其他交通参与者(如其他车辆、行人等)相关，与交通信号灯关系不大，被试一般判断为不存在逻辑关系，仅女性被试倾向认为红灯与避让相关，这也进一步体现了女性驾驶人的谨慎与保守。

“赶超”，指追上并超越，虽和信号灯没有直接联系，但与“加速”直接相关。分析发现，男性和女性被试在判断信号灯与“赶超”的逻辑关系时，其结果与判断信号灯与“加速”之间的结果是一致的，见表5。

表5 不同启动词条件下的“避让”或“赶超”决策

被试在不同启动词条件下“避让”或“赶超”决策的反应时及性别的差异显著性检验结果见表6。在各种配对条件下，与速度决策和“停”“过”决策类似，男性的反应时均小于女性，其中，“黄灯”启动词条件下，男性与女性在“避让”与“赶超”两种决策上的反应时均差异显著。

表6 不同启动词条件下的“避让”与“赶超”决策的反应时

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01。

总体而言，在驾驶行为上，似乎女性比男性表现得更为理性，安全驾驶的意识更高。

3 结 论

采用启动实验研究范式，讨论了不同信号灯(启动词)对驾驶行为(目标词)选择的影响，以了解驾驶人对交通信号灯与驾驶行为关系的认知，并推测实际交通情景中驾驶人可能采取的驾驶行为。研究结论如下：

1)人们对于交通信号灯与相应驾驶行为的认知存在差异，主要表现在黄灯、绿灯认知上。其中黄灯尤为明显：黄灯时，男性倾向于选择“加速”、“通过”和“赶超”，女性则更倾向于“减速”和“等待”。

2)在不同的交通信号灯启动词下，不管是速度决策，“停”与“过”决策，还是“避让”或“赶超”决策，男性被试决策的平均反应时均小于女性。提示道路交叉口的驾驶行为存在性别差异：男性在驾驶行为决策上普遍较女性果断，但其决策结果往往存在一定的交通安全隐患；而女性普遍较男性谨慎，其决策结果较符合交通法规和人们的预期，但其决策时间较长。

根据实验数据及实验后被试反馈，由于实验中目标词呈现时间短，被试的反应时间短，因此，当被试对某种决策不确定时，会出现对同一组启动词与目标词判断前后不一致的情况，其最终结果在一定程度上反映被试选择的倾向性，也从侧面说明了实验中被试对随机出现的同样测试内容产生适应性效应的程度较低。

根据实验结果，驾驶人对交通信号灯与相应驾驶行为的认知对其采取的驾驶行为有较大影响，且存在一定的性别差异。由于交通信号灯传递信息的有限性，使得驾驶人对它们的认知不尽相同。鉴于此，建议对信号灯的含义做出明确规定，并扩大其概念外延，如目前的“黄灯表示警示”应从速度、车距等方面进行细化和说明，引导驾驶人选择安全的驾驶行为；同时，对相应的处罚控制策略也应进行补充和明确；最后，可考虑对男性驾驶人进行驾驶认知矫正，同时注重提高女性驾驶人的驾驶技术水平，从而预防和减少信号交叉口的交通违规和事故。

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(责任编辑 刘 韬)

Experimental Research on the Priming Effect ofTraffic Signal Lights on Driving Behaviors

WANG Bo1,2

(1.School of Economics and Management, Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,Sichuan,P.R.China; 2.Engineering & Technical College, Chengdu University of Technology, Leshan 614000, Sichuan,P.R.China)

The effect of traffic signal lights activation on driving behaviors was researched by signal activation mode and test-subjects design. The subjects’ judgments on the logic relationship between signal words (“red light”, “yellow light” and “green light”) and objective words—8 different driving behavors (“accelerate”, “keeping original speed”, “decelerate”, “waiting”, “pass through”, “grab line”, “avoid” and “overtaking”) and their corresponding reacting time. Experimental results indicate that: when red light is on, all subjects were intend to choose “decelerate” instead of “grabing line”, and most female subjects related red light to “avoiding”; When yellow light was on, male subjects intended to choose “accelerate” , “pass through” and “overtaking”, while female subjects intended to choose “decelerate” and “waiting”, vast majority of female subjects did not see any relationship between yellow light and overtaking“; when green light was on, male subjects intended apt to choose ”accelerate and “keeping original speed”, while female subjects intended to choose “keeping original speed”. At sight of three kinds of traffic lights , males spent less time on determining his driving behavior. Therefore it is clear that driving behavior differs by genders: the male are more decisive than females but contain potential safety hazard in their prompt decisions.

traffic and transportation engineering；urban traffic; driving behavior; activating experiment; traffic signal light

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.02.15

2015-09-08；

2015-11-30

王 波(1983—)，女，四川成都人，副教授，博士研究生，主要从事人因工程、交通安全研究方面的研究。E-mail：wangbo41@126.com。

491.1+16

A

1674-0696(2017)02- 085- 06