第三章 人因理論
上一期《徐耀賜：道路交通工程規劃設計必須適應人的能力》介紹了第三章人因理論3.1-3.5節，今天繼續介紹人因理論3.6-3.9節，包括人、車、路的先天條件限制；駕駛彷徨的幾種情況；吸睛效應的概念；與人因理論直接或間接相關的道路交通工程規劃設計細節等內容。
3.6 人、車、路的先天限制
3.7 駕駛彷徨
3.8 吸睛效應
3.9 人因理論的實務應用
人、車、路的先天限制
道路交通工程的四大變量為「人」、「車」、「路」、「環境」，其中「環境」比起其他三大變量更加具有不可控性，所以規劃與設計時應以充分了解「人」、「車」、「路」的先天條件限制為主。
「人」的先天條件限制
視覺限制
如前文所述，道路信息主要依靠道路使用者的視覺進行傳輸。視覺對道路使用者（含駕駛人）的交通行為影響最普遍也最深入，主要因為幾乎85%~90%的交通控制設施都是利用視覺傳輸原理將信息傳輸給道路使用者。因此，交通控制設施設計細節與道路使用者的視覺關係緊密。（編者註：此處的交通控制設施所指含義與大陸相關標準不同，包含了標誌、標線、信號控制設施等。）
在道路交通工程領域，進行交通控制設施規劃設計時，應深入評估與道路使用者視覺能力有關的多項重要指標：
▼道路使用者能看多遠；
▼道路使用者能看多寬；
▼道路使用者能否看清信息內容，明白信息含義；
▼道路使用者能否辨識清楚顏色；
▼道路使用者對顏色的感受程度；
▼不同速度對道路使用者視覺的影響；
▼年齡對道路使用者視覺能力的影響；
▼各種光線對道路使用者的視覺影響。
圖3-5是視覺圓錐角示意圖，人目視正前方，以雙眼中點為圓錐頂點，其目視可及的有效範圍近似一個立體的圓錐。
圖3-5：視覺圓錐角示意
由人類視覺原理，結合圖3-5，可得出以下我們必須特別注意的重點：
以道路使用者集中注視目標時，視物的清晰度（即視覺敏銳度，Visual Acuity）而言，視覺圓錐角3°~5°範圍內最清晰。
視覺圓錐角越大則視野越大，但能明確辨認信息的程度越差。視覺圓錐角在10°~12°範圍內時，雖仍可以看到路外目標物，但其清晰度已明顯下降。因此，道路交通設計相關規範都會嚴格要求，交通控制設施應布設於駕駛人10°視覺圓錐角之內，如路側標誌與信號燈的布設位置。
人在靜止與運動狀態中的視覺能力有明顯區別，靜止時最佳，運動速度越快則越差。
行車間距小時，因前車遮擋，視覺範圍易被壓縮。
周邊視界、邊緣視野（Peripheral Vision），圖3-6為周邊視界示意，即看單一物件與同時看多樣物件的廣度；從長度方向而言，駕駛人靜止時能清楚辨認目標物的距離極限約為180m~200m，當車速提高時則隨之減小。
圖3-6：周邊視界示意
顧盼時間，這是駕駛人為了認清周遭環境，在駕駛過程中頭部左右移轉調整明視（註：在明亮的地方，視細胞中只有視錐細胞起作用，用這種狀態看物體時稱為明視）的視覺情況所需時間約為0.5~1.26秒。
視覺深度（Depth Perception），即道路使用者預估對向來車遠近的能力，例如雙車道超車、行人穿越道路時須利用視覺深度判斷遠處來車距離。
閃光恢復，當道路使用者由暗處至亮處或由亮處至暗處，為適應視覺明暗變化，瞳孔收縮或放大所需時間一般為2~4秒。因此一般會採取一定措施以消除或減輕駕駛人閃光恢復的視覺負荷，例如長隧道的洞口端增設半遮光式構造物，圖3-7為典型的案例。
圖3-7：長隧道洞口的視覺調適構造（圖片來自武漢理工大學教授杜志剛）
辨色能力（Color Vision），其對道路使用者的交通行為影響不大，只要能辨識亮度即可，不過建議色盲患者出行應更加謹慎。
視力衰退，人的視力會隨年齡增大而衰退，進行道路交通工程規劃設計時，應對年長者（一般指超過65歲）進行特殊考慮。圖3-8為不同年齡眼球水晶體的狀態，年齡越大，視力越差。
圖3-8：不同年齡的眼球水晶體
反應時間限制
車輛以一定速度前進時，時間也在往前推進，距離也在發生改變，所以速度、時間、距離三者是同時發生變化。道路交通工程設計中的所說的反應時間都以「秒」為單位；但其還有另一層意義是可觀的距離，即時間間接代表車輛已移動一段距離，以車速60kph（即60km/h）為例，一秒內車輛移動約17米，超過三輛小汽車的總長度。
當道路信息已完整清晰傳輸給駕駛人，駕駛人也已完整認知該信息的內涵時，還應保證駕駛人有充足的反應時間，這就是前述章節已簡述的認知-反應時間（PRT，Perception-Reaction Time）（詳見《徐耀賜：道路及街道幾何設計應遵守八大控制準則》）。如圖3-9所示，駕駛人在看清並明白路側標誌的內容後，須有足夠的反應時間進行減速與剎停動作，這樣才能保證駕駛人的安全。
圖3-9：路側標誌與駕駛人的反應時間
依據2012年出版的NCHRP Report 600[1]，駕駛人視覺運作所須時間（單位為秒，s）如下：
▼眼睛定視（Eye Fixation）某物，0.2~0.35 s；
▼頭部左轉目視某物，1.3~1.5 s；
▼頭部右轉目視某物，1~1.2 s；
▼目視多信息中某一信息，1~2 s；
▼目視車輛後視鏡（Reflective Mirror）：中央後視鏡，0.8~0.9 s；左側後視鏡，0.9~1 s；
▼判讀標誌（Sign Reading）：小型標誌，1~1.5 s；多行字標誌，每行1s。
上述各單項反應時間看似都極為短暫，但道路交通工程規劃與設計者應明白人無法一心二用，一次只能處理一件事，需要一段單獨的時間來接收一條信息。當駕駛人必須接收、認知的信息量過多時，累積需要的時間可能長達4~6秒，甚至更長，然而車輛也同時能行進一段較長距離。
「車」的條件限制
行駛在道路上的車輛繁多，車輛尺寸、性能優劣、駕駛人的經驗以及速度都有差異，但無論如何，任何道路設計本身對車輛一定有某種程度的限制，如：
剎車力限制。不論車輛性能如何優異，路面的乾燥、潮溼程度一定會影響有效剎車距離，此時路面摩擦係數的重要性必然遠大於車輛本身的剎車性能。
速度限制。道路是公共財產，服務於所有民眾，絕不是任人隨心所欲的車輛競技場。任何道路設計必有相對應的設計速度（Design Speed），在道路幾何線形、路面狀況、車流狀態等諸多條件限制下，車輛的運行速度（Operating Speed）不可能任由駕駛人隨心所欲，其必然有所限制，即車速應在合理速度（Rational Speed）之內，否則必有安全隱患。從執法來看，車輛的運行速度也不可超過標誌所示速度值（PSL，Posted Speed Limit）。
任何道路設計時必有作為參考的設計車輛（Design Vehicle），在設計規範、標準之中也必然已明確規定了車輛的尺寸（長、寬、高、前後懸伸量等）。道路交通工程設計必須在車輛不超速的前提下，保證車輛前後輪行進的運行軌跡都在設計路權範圍之內，尤其遇到有轉彎的情況。
「路」的條件限制
彎道限制。由於地形、土地使用與外部環境條件的限制，任何等級的道路幾何線形中都會有曲線段彎道，車輛行進至彎道處會出現離心力現象，因此，道路橫斷面必須有超高（Superelevation）的布設。當然，超高值與該路段的設計速度有關。
交叉路口限制。區域道路網結構中必然有交叉路口（Intersection）存在，依據信號控制系統而論，分為燈控路口（Signalized Intersection）與非燈控路口。從車流理論而言，交叉路口處的車流型態屬阻斷性車流（Interrupted Traffic Flow）。任何人、任何車輛在燈控交叉路口必須按照信號燈指示通行；非燈控路口，車輛在接近路口時，必須做隨時可剎停的準備。
路側環境限制。路側環境（Roadside Environment）對駕駛人的駕駛行為有絕對的影響，因此，道路交通工程規劃設計者對路側安全設計（Roadside Safety Design）[2]也應深入了解，可參考AASHTO於2011年出版的《路側設計指南》（Roadside Design Guide）[3]。
總的來說，道路交通工程設計領域中，各工程設計細節的使用或限制可能並非源於工程科技本身，而是基於人因理論，即由於人的先天條件限制所致。
什麼是「駕駛彷徨」？
駕駛彷徨的基本概念
任何人遇到彷徨、猶豫不決（Dilemma）的處境時，都可能思緒不穩、邏輯思考紊亂，導致判斷不準確，無法做出最佳決策，甚至可能做出錯誤決定。
道路交通工程設計時須考慮充分，極力避免出現令駕駛人駕駛彷徨（Driving Dilemma）的現象。駕駛彷徨，指駕駛人遇到眼前狀況而出現彷徨、猶豫、短暫性不知所措或陷入思考導致行為遲鈍與紊亂。駕駛人在道路上一旦遇到駕駛彷徨的狀況，等同於深陷安全隱患之中。
駕駛彷徨的幾種情況
從駕駛任務及人因理論來說，駕駛彷徨的情況可做如下細分：
黃燈彷徨（Yellow Light Dilemma），駕駛人行進過程中遇到信號燈為黃燈（Yellow Change Interval），難以決定是要快速通過路口還是在停止線前停車，參考圖3-10所示的彷徨區間或猶豫區間（Dilemma Zone）。
圖3-10：黃燈彷徨區間示意圖
信號指令彷徨（Signal Dilemma），駕駛人看到信號燈顯示指令（Signal Indication）時，對通行路權歸屬或可行進流線彷徨。如圖3-11所示，駕駛人看到此信號燈，容易彷徨，無法判斷是否可以右轉。
圖3-11：典型的信號燈彷徨狀況（圖片來自曲濤）
標線彷徨（Marking Dilemma），路面標線令駕駛人對通行路權產生短暫彷徨，圖3-12所示是此類典型案例。
圖3-12：典型的標線彷徨狀況
標誌彷徨（Sign Dilemma），標誌內容不清晰、含義模糊，駕駛人即使能看清楚也無法判斷標誌內容意義。駕駛人遇到此類情況，可能會無意中作出錯誤決策，進而陷入安全隱患中。圖3-13即為典型的標誌彷徨狀況。
圖3-13：典型的標誌彷徨
道德彷徨（Ethical Dilemma），駕駛人在行進過程中，可能面對「顧此則失彼」的雙重窘境，此時面臨彷徨心境，決策過程必定紊亂。例如下山時遇到車輛剎車明顯受損，而右側巖壁凸出，左側為懸崖，此時駕駛人只能二選一，採取損傷較小的決策，但可能因時間短暫而錯失先機。駕駛彷徨是人因理論在道路交通工程設計中應重點考慮的，駕駛彷徨等同於存在安全隱患，所有人都可能面臨此類風險。尤其應該注意的是，駕駛人在行進過程中，可能同時面對兩種或以上的彷徨狀況。例如圖3-14為典型的雙重彷徨（Double Dilemma）狀況，不只有標誌彷徨，同時也有標線彷徨。
圖3-14：典型的雙重彷徨現象
分心彷徨（Distracted Dilemma），指駕駛人在車輛行進過程中，由於某些因素，可能是外在環境，也可能是駕駛人自身原因，導致駕駛人迷惘或彷徨，精神不能完全集中在駕駛行為上，致使駕駛任務（Driving Task）產生瑕疵。例如未能合理操控車速、未遵守交通控制設施指示等，這樣等同於陷入安全隱患之中。嚴格來說，分心彷徨是分心駕駛（Distracted Driving）中的一種現象。如何避免、防治分心駕駛是另一專業領域，在此處不做過多介紹。
視距彷徨（Sight Distance Dilemma），駕駛人目視前方，無法及時判定視距而產生短暫彷徨，此內容將在第八章（視距、視區）中另行詳述。
縱坡彷徨（Grade Dilemma），遇到長距離下坡路段，駕駛人無法正確判斷前方縱坡改變情況而產生彷徨現象，圖3-15為典型的縱坡彷徨現象。
圖3-15：典型的縱坡彷徨現象
什麼是「吸睛效應」？
駕駛人面對多重外在信息時，通過其中樞神經一次只能細看某一信息，須完全了解此信息的內容後才有可能再繼續了解下一信息。
吸睛效應（Eye-Catching Effect），指駕駛人面對多重信息時，較為突顯或鮮明的信息會造成駕駛人對其他的信息疏忽。圖3-16與圖3-17所示皆為此類典型現象：圖3-16中，字體極大的發光字會格外吸引駕駛人注意力；圖3-17中，駕駛人可能會因急行趕綠燈，而完全忽視眼前還有一無燈控路口存在。因為「吸睛效應」而導致事故的實例數不勝數，因此道路交通工程規劃設計者應深入了解此類情況，尤其面對異常天氣情況或夜間時更應注意。
圖3-16：典型的吸睛效應（宣傳語字體大）
圖3-17：典型的吸睛效應（忽視無燈控路口）
人因理論的實務應用
道路交通工程設計的終極目標在於建造完善且安全的「路」，其服務對象是「人」、「車」，其中許多設計細節都涉及到人因理論。總體而言，下列道路交通工程規劃設計細節都與人因理論直接或間接相關：
▼視距設計（Sight Distance Design）；
▼道路幾何線形（Roadway Geometric Alignment）：包括平面線形、縱斷面線形、切線路段、橫斷面變化（Horizontal Alignment、Vertical Alignment、Tangent Segments、Sectional Variation）；
▼路側條件（Roadside Conditions）；
▼市、鄉區的漸變段（Transitions between Rural and Urban Area）；
▼非燈控路口（Non-signalized Intersections）；
▼燈控路口（Signalized Intersections）；
▼互通式立交（Interchange）；
▼施工作業區布設（Layout of Work Zones）；
▼平交路口（Rail-Highway Grade Crossings）；
▼速度認知、速度選擇、速度控制（Speed Perception、Speed Choice、 Speed Control）；
▼市區環境的特殊考慮（Special Considerations for Urban Environments）；
▼鄉區環境的特殊考慮（Special Considerations for Rural Environments）；
▼標誌設計（Sign Design）；
▼信息可變標誌、信息可變標誌（CMS，Changeable Message Signs）；
▼標線設計（Marking Design）；
▼照明設計（Lighting Design）。
參考文獻：
[1]Human Factors Guidelines for Road Systems, 2nd Ed., NCHRP Report 600, Transportation Research Board, Washington, D.C., 2012.
[2]徐耀賜，路側安全設計，滄海圖書，臺灣，臺中市，2018年1月。
[3]AASHTO, Roadside Design Guide, 4th Ed., Washington, D.C., 2011.