(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210926600.5 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 福州大学 地址 350108 福建省福州市福州大 学城乌 龙江北大道2号 (72)发明人 杨艳群　黄瑞云　殷丹妮　 (74)专利代理 机构 北京卓胜佰达知识产权代理 有限公司 16 026 专利代理师 陈桂兰 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G08G 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种高速公路隧道入口段交通标志信息密 度有效性评价方法 (57)摘要 本发明提供一种高速公路隧道入口段交通 标志信息密度有效性评价方法， 该方法的实现需 要通过构建基于数据包络分析(DEA， Data   EnvelopmentAnal ysis)的认知 负荷评价模型。 有 效性评价方法的步骤包括： S1、 实验场景设计； S2、 指标选 取； S3、 评价体系构建； S4、 数据包络分 析DEA运行； S5、 结果分析； S6、 有效性评价。 本发 明从驾驶员认知负荷的角度对该路段的标志信 息密度进行合理性评价， 并构建基于数据包络分 析DEA的认知负荷评价模型确定标志信息密度阈 值， 从而实现高速公路隧道入口段交通标志信息 密度的合理设置 。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115222281 A 2022.10.21 CN 115222281 A 1.一种高速公路隧道入口段交通标志信息密度有效性评价方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1、 实验场景设计： 设计 高速公路隧道入口段的实验场景， 在各实验场景中分别设置不 同的标志信息密度， 并进行驾驶模拟实验以获取实验数据； S2、 指标选取： 根据研究需要， 选取多个能对驾驶人认知负荷水平进行评价的心理、 生 理、 驾驶行为指标； S3、 评价体系构建： 构建基于数据包络分析DEA的认知负荷评价指标体系， 根据已选取 的指标分别确认输入和输出指标； S4、 数据包络分析DEA运行： 将实验测定的数据代入基于数据包络分析DEA的认知负荷 评价指标体系中， 计算过程可通过MaxDEA5.0程序运行； S5、 结果分析： 对模型的综合评价结果进行分析， 包括综合效率分析、 指标投影分析、 指 标敏感性分析； S6、 有效性评价： 根据模型评价结果对高速公路隧道入口段交通标志信息密度进行有 效性评价。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述S2具体包括： 选取能够对驾驶员的认知负荷水平进行评价的指标， 选取的具体指标包括眼动中的眨 眼频率、 瞳孔面积和扫视频率三个指标， 脑电中的α 波绝对功 率和 θ波绝对功 率两个指标， 驾 驶行为中的纵向速度标准差、 纵向加速度及其标准差、 方向盘转角四个指标， 主观认知负荷 指标采用NASA ‑TLX量表测得。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述S3具体包括： 构建基于数据包络分析DEA的认知负荷评价指标体系， 根据前一模块中已选取的指标 分别确认输入和输出指标， 其中输入指标为瞳孔面积、 扫视频率、 θ波绝对功 率、 主观认知负 荷和纵向速度标准差， 输出指标为眨眼频率、 α 波绝对功 率、 1/纵向加速度、 1/纵向加速度标 准差和1/方向盘转角。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述S4中， 代入MaxDEA5.0程序中的实验数据需要调整为 规定格式。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述S5具体包括以下步骤： S501、 分析各个标志信息密度场景的综合效率； S502、 进行指标投影分析， 能够分析出使无效决策单元DMU趋于有效时不同指标需要增 大或减小的优化的方向和程度大小； S503、 进行指标 敏感性分析， 能够分析 出导致决策单元DMU无效的主 要指标。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述S6具体包括： 根据各决策单元DMU的综合效率， 对不同标志信息密度进行有效性评价， 从综合效率的 变化情况还可间接推断出高速公路隧道入口段交通标志信息密度阈值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115222281 A 2一种高速公路隧道入口段 交通标志信息密 度有效性评价 方法 技术领域 [0001]本发明属于高速公路交通安全领域， 具体涉及一种高速公路隧道入口段交通标志 信息密度有效性评价方法。 背景技术 [0002]作为道路上重要的安全设施， 交通标志的设置能够引导驾驶人安全行车， 有助于 驾驶人准确预测前方道路状况并且及时找到目的地。 交通工程学要求交通标志中的字体、 字号、 版面颜色、 设置形式及位置等 都必须严格按照规范进 行设计， 满足规范的交通标志能 够准确地向驾驶人传达信息； 在认知心理学中， 需考虑标志中不同因素对驾驶人视认的影 响， 包括标志中的文字排版、 信息量等， 对交通标志进 行优化有助于提高驾驶人获取标志信 息的效率。 综合考虑以上两个方面， 在交通标志设计满足规范的前提下， 如何实现标志版面 中的信息能够被驾驶人正确并快速 视认是研究的重点问题。 [0003]交通标志信息密度设置不合理会导致驾驶人难以获取标志传递的信息， 影响其对 目的地方向的判断， 增大视认标志时的认知负荷。 驾驶是一项对认知 要求较高的任务， 当驾 驶人在高速公路上以较快速度驾驶车辆时， 除了视认交通标志中的信息之外， 还需要同时 执行关注交通流、 车速控制、 变换车道等多项任务， 而多项任务的同时执行易导致驾驶人认 知效率的下降。 从认知负荷理论的角度分析， 人对信息的加工能力会受到多种因素的限制， 工作记忆的容量至多允许同时对3～ 4条信息进 行处理， 加上信息交互会占用工作 记忆中的 部分空间， 因此使得能够同时加工的信息量减少。 在这种认知情况下， 当路段中标志的设置 间距较小并且标志所传递的信息量较多时， 加上车辆以较快 的速度行驶， 容易导致驾驶人 的认知资源难以分配， 无法准确视认所有的标志信息， 从而 可能影响其判断能力， 导致操作 失误， 诱发交通事故。 [0004]隧道入口段是高速公路中交通标志设置密集的主要路段， 由于隧道内外环境差异 明显， 因此需要在隧道入口段设置标志标线等安全设施以提醒驾驶人及时对车辆采取相应 操作， 引导驾驶人安全行车。 目前我国隧道入口段存在标志信息密度过大而影响驾驶人视 认的问题， 该问题会导致驾驶人视认标志的反应时间增加， 对信息提示的响应有延迟或来 不及响应， 驾驶任务难度增大， 对行 车安全极为 不利。 发明内容 [0005]本发明提供了一种高速公路隧道入口段交通标志信息密度有效性评价方法， 从驾 驶员认知负荷的角度对该路段的标志信息密度进 行合理性评价， 从而实现高速公路隧道入 口段交通标志信息密度的合理设置 。 [0006]一种高速公路隧道入口段交通标志信息密度有效性评价方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： [0007]S1、 实验场景设计： 设计高速 公路隧道入口段的实验场景， 在各实验场景中分别设 置不同的标志信息密度， 并进行驾驶模拟实验以获取实验数据；说　明　书 1/5 页 3 CN 115222281 A 3