轻型车驾驶员对接近交叉口的卡车编队到达时间的判断

《Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting》：Light-Vehicle Drivers’ Time-to-Arrival Judgments for Truck Platoons Approaching an Intersection

　　

摘要

卡车编队行驶是指多辆卡车利用网联与自动驾驶（CAV）技术进行协同运行。通过同步行驶，编队可以减少燃油消耗并提高空气动力学效率。然而，目前关于驾驶员如何判断交叉口处接近的卡车编队的到达时间，所知甚少。在本研究中，参与者扮演一辆以50英里/小时速度驶向2,500英尺前方十字路口的半自动驾驶车辆驾驶员。卡车编队同样以50英里/小时的速度从左侧或右侧接近。编队配置在卡车数量和车距方面有所不同。每个编队在屏幕上可见3秒，然后在到达交叉口前3秒消失。参与者按照假设编队保持恒速行驶的假定，在认为编队将进入交叉口时按下按键。结果表明，车距对到达时间低估的影响强于编队规模。这些发现为编队配置提供了指导，以鼓励更安全的路况判断。

背景

卡车编队行驶是指利用网联与自动驾驶（CAV）技术（包括协同巡航控制）协调运行多辆卡车。通过同步行驶并维持较短的车距，编队可以节省燃油、降低排放，并通过减少阻力提高空气动力学效率（Chao等人，2024；Janssen等人，2015；Lu & Shladover，2014；Tsugawa等人，2011）。卡车编队行驶涉及连接两辆或多辆卡车，使其通过通信技术和自动驾驶辅助系统以协同车队的方式行驶。当连接后，卡车在行程的特定路段（如高速公路行驶）上保持恒定且较短的跟车距离。领头卡车设定速度和方向，跟随车辆自动调整以匹配其行驶状态，驾驶员只需极少操作（Chao等人，2024；Janssen等人，2015；Lu & Shladover，2014；Tsugawa等人，2011）。目前，卡车编队正在全球范围内进行路测，以确保其道路安全性。目前测试的卡车编队配置在规模和车距方面有所不同。大多数涉及两辆或三辆卡车的编队，跟车间距通常在0.6至1.2秒之间（Chao等人，2024）。目前的研究几乎未关注轻型车辆驾驶员对卡车编队的感知。特别是，此前的研究未考察轻型车辆驾驶员如何估计编队在交叉口的到达时间。到达时间可通过多种实验任务进行考察，包括预测运动判断任务和相对接触时间（TTC）判断任务。在相对TTC任务中，观察者需要指出单个接近物体中哪个会最先到达观察点（DeLucia，2015）。驾驶员的相对TTC估计受到关于接近物体的多种信息来源影响，包括感知不变量和启发式线索（DeLucia，2004）。关于启发式线索使用证据来自发现TTC判断受到画面深度线索影响的结论，例如物体的相对大小（大小-到达效应）、其在视野中的高度以及遮挡关系（DeLucia，2004；DeLucia & Warren，1994）。大小-到达效应指的是更大的物体倾向于被感知为比更小的物体更早到达，即使它们的实际到达时间相同。大小-到达效应可能导致驾驶员误判车辆到达交叉口的时间，它已被确认为涉及摩托车碰撞事故的一个因素（DeLucia，2013）。鉴于大小-到达效应对相对TTC估计的影响，考察卡车编队规模是否影响驾驶员的接触时间判断是合理的。假设是，由更多卡车组成且车距更短的较大编队将被感知为比车距更大的较小编队更早到达交叉口。本研究将验证该假设。预期一辆三卡车编队以0.6秒的短跟车距离行驶时，将被判断为比实际到达时间更早到达交叉口。相反，一辆两卡车编队以1.2秒车距行驶时，预期在所测试的配置中被感知为到达最晚。

方法

参与者

共招募23名参与者（年龄：M_年龄 = 18.35，SD_年龄 = 0.92；17名女性，6名男性），通过网络招募但进行线下参与。资格条件要求参与者在参与前至少12小时避免使用兴奋剂和抑制剂，持有有效驾照，并具有正常或矫正至正常视力。参与者因参与本研究获得课程学分。

材料

共制作了12个驾驶模拟场景，每个场景展示了不同的卡车编队配置，基于车距（0.6、0.8或1.2秒）、编队中的卡车数量（两辆或三辆）以及编队接近交叉口的方向（左侧或右侧）。这些场景在STISIM驾驶模拟器（版本3.22.11）中开发、录制视频，然后上传至E-Prime（版本3.0.80）。在每个场景中，参与者扮演一辆以50英里/小时速度驶向2,500英尺前方十字路口的半自动驾驶车辆驾驶员。卡车编队同样以50英里/小时的速度行驶，这是目前路测中最常用的速度（Chao等人，2024），并从左侧或右侧（即与参与者车道垂直方向）接近同一交叉口。每个编队在场景最初3秒内出现在屏幕上，然后在到达交叉口前3秒消失。

程序

参与者以随机顺序完成所有12个驾驶场景。为熟悉程序，他们首先完成6次练习试次，每次显示一辆单独的接近卡车。每个驾驶场景中有一辆编队从一侧接近。在练习和实验试次中，参与者被指示在认为卡车将进入交叉口时按下空格键，假设卡车在消失后继续保持相同速度。驾驶员被告知编队将以半自动驾驶方式运行。所有编队均由货运卡车（25 × 11 × 13英尺）组成，大致类似于7级重型卡车（美国联邦公路管理局[FHA]，2014）。每个场景在按下空格键后立即结束。场景之间以2秒显示星号的幻灯片分隔。反应时间从卡车编队消失的时刻到参与者按下空格键的时刻进行记录。采用被试内方差分析（ANOVA）检验不同编队配置下相对到达时间判断的差异。

结果

被试内方差分析表明距离对驾驶员到达时间估计存在主效应，F(1.93, 87.08) = 7.79，p < .001，ηp² = .148。配对比较显示，以0.6秒和0.8秒车距行驶的卡车被感知为比以1.2秒车距行驶的卡车更早到达交叉口（分别为p = .029和p = .002）。然而，编队中的卡车数量并未显著影响驾驶员的到达时间估计。编队中卡车数量与车距之间未发现显著交互作用。

结论

本研究考察了驾驶员对不同编队配置在交叉口到达时间的感知。结果表明，以0.6秒和0.8秒较短车距行驶的编队被判断为比以1.2秒车距行驶的编队更早到达交叉口。假设仅得到部分支持，因为编队中的卡车数量并未显著影响到达时间估计，但车距确实产生了影响。这些发现为卡车编队的配置提供了实践指导，使其不会危及轻型车辆驾驶员的安全，特别是鉴于大多数驾驶员对此技术尚不熟悉（Chao等人，2024）。由于驾驶员的到达时间感知在道路碰撞中起着作用（DeLucia，2013），识别能鼓励更保守到达时间判断的编队配置至关重要。这样的配置为轻型车辆驾驶员提供了额外的时间来规划其行动并选择更安全的驾驶策略，尤其是在与卡车编队相互作用的地点，如交叉口。未来的研究应考察性别和年龄差异是否影响到达时间判断。此外，从大小-速度偏差的角度（Petzoldt，2016）调查卡车编队配置也将是有益的，以确定对这种技术的感知与对火车的感知（同样由等距车辆组成）之间有何不同。

利益冲突声明

作者声明在研究、作者身份和/或本文发表方面不存在潜在的利益冲突。

资金支持

作者在研究、作者身份和/或本文发表方面未获得任何资金支持。