中 華 大 學 碩 士 論 文
題目：應用大客車駕駛模擬器於路口行人防撞警 示系統參數建立之研究
A Study on the Application of Bus Driving Simulator to the Development of Parameters for an Intersection Pedestrian Collision
Warning System
系 所 別：運輸科技與物流管理學系碩士班
學號姓名：M 0 9 6 1 4 0 0 9 張 婷 瑋
指導教授：張 建 彥 博 士
謝 謝 謝
謝 辭 辭 辭 辭
二年的碩士生涯，這本論文的完成的同時，也悄悄的畫下句點，代表著自 己即將離開校園，很感恩一路走來，很多貴人的支持與鼓勵，讓我能順利完成 碩士學位。在中華大學的這六年來，非常感謝指導教授張建彥老師，不斷地給 學生許多學習的機會，且不厭其煩的給予課業上最大協助，在中華求學的期間 得以受到最完善的教育，能在老師的指導下，真的是學生最大的榮幸。論文口 試時承蒙成功大學魏健宏老師及中華大學林祥生老師撥冗細審，惠賜寶貴意 見，使本論文更加嚴謹。也謝謝系上張靖老師、蘇昭銘老師及陳昭華老師於校 內口試時詳加審閱，讓疏漏之處得以補正，在此學生致上萬分感謝。
感謝智浩學長，從寒假的時候開始敎我所有有關實驗的事情，真的很謝謝 學長，在此，還是要跟學長說聲抱歉，因為我的心急和自私，沒辦法幫到學長，
真的很抱歉，真的很趕謝學長指導，謝謝。感謝孫家人及新竹客運公司的幫忙，
才能順利完成實驗，尤其孫嘉楷及孫爸爸的一通電話，幫我安排好實驗大大小 小的事情，讓實驗得以順利進行。在研究所的這兩年日子裡，感謝阿倫、小鬍 子、小春、班頭、全班同學及小貓咪在課業的幫忙，不管再艱難的功課、再辛 苦的任務，都能攜手面對並順利完成；感謝瑋瑋的、summer、雅婷、涂涂、馬 子、象鼻團、純品大家庭及籃球校隊，有你們的陪伴一點都不孤單，並且相當 精彩。
當然最重要的，就是我的家人，雖然家裡工作相當忙碌，有時間也都要回 家幫忙，但我還是相當的開心可以幫忙，家是我的避風港，沒有家人的支持，
就沒有現在的我。最後僅將此篇碩士論文，獻給所有鼓勵我、關心我的人們，
以表達我無限的感激，你們的支持是我最大的動力，謝謝你們！
摘 摘 摘
摘 要 要 要 要
近年來智慧型運輸系統為世界及我國運輸科技發展的主流，其弱勢使用者 保護服務為現階段 ITS 九大服務領域之一，顯示弱勢使用者(用路人)之運輸服務 亦為我國 ITS 發展的重點要項，其服務的對象涵蓋行人、機車與自行車使用者，
以及其他身心障礙人士等運輸系統弱勢使用者。
我國目前為確保行人於交叉路口之優先通行路權，已於「道路交通安全規 則」第 103 條規定：「汽車行近未設行車管制號誌之行人穿越道前，應減速慢行。
汽車行經行人穿越道，遇有行人穿越時，無論有無交通指揮人員指揮或號誌指 示，均應暫停讓行人先行通過。汽車行經未劃設行人穿越道之交岔路口，遇有 行人穿越道路時，無論有無交通指揮人員指揮或號誌指示，均應暫停讓行人先 行通過」。此一規定雖可保障行人在道路交叉路口的優先通行路權，惟當車輛靠 近交叉路口且橫交之道路有行人突然穿越時(包括無號誌化路口之行人穿越或 號誌化路口之行人闖紅燈)，若無法事先警示車輛駕駛者或行人，則仍有可能在 路口發生車輛與行人碰撞的情形，因此，路口之行人穿越警示系統，有其發展 的必要性。
路口行人防撞警示系統之參數分析結果顯示，車輛駕駛者提前警示時機一 般化之嗶嗶聲為 6.28 秒、一般化之資訊可變標誌為 6.07 秒；行人偵測器佈設位 置為距路口 6.5 公尺處；車輛偵測器佈設位置為距路口停止線前 61 公尺處；行 人提前警示時機為 4.39 秒；資訊可變標誌(給車看)設置位置為距路口停止線前 50 公尺處；資訊可變標誌(給行人看)設置位置為距路口 3 公尺處。
關鍵詞 關鍵詞 關鍵詞
關鍵詞：：：大客車駕駛模擬器：大客車駕駛模擬器大客車駕駛模擬器大客車駕駛模擬器、、、、頭部臉部即時追蹤系統頭部臉部即時追蹤系統頭部臉部即時追蹤系統頭部臉部即時追蹤系統、、、、路口行人防撞警示系統路口行人防撞警示系統路口行人防撞警示系統 路口行人防撞警示系統
ABSTRACT
Recently, the development of intelligent transportation systems (ITS) in advanced countries has focused on not only the cost-effectiveness but also the usage equity of transportation systems. That is, the intelligence of transportation systems should improve service quality for most road users and meet transportation demand of a few vulnerable individuals such as pedestrians simultaneously to achieve social equity. Utilizing advanced technologies to guarantee safety protection for pedestrians at intersections has become an important issue because intersections are the places where pedestrians easily conflict with vehicles. The purpose of this study is to propose a conceptual design of an intersection bus-pedestrian collision warning system with appropriate detection and warning parameters for bus drivers approaching an intersection. Based on the design concept, bus drivers’
perception-reaction time, emergency deceleration rate of buses, and pedestrian walking speed are defined as the basic parameters. A bus driving simulation is designed and conducted to collect bus drivers’ responses to the suddenly crossing pedestrians at unsignalized intersections or signalized intersections with green interval for parameters analysis. Finally, the warning timings for auditory warnings and visual warnings, the locations for vehicle detectors and pedestrian detectors, and the locations for visual warning devices are developed through a further analysis of the experimental results. According to the experimental results, the generalized warning timings for the voice warning and the VMS display are 6.28 s and 6.07 s, respectively. The shortest distance between the pedestrian detector and the curb is computed as 6.5 m. The computed value for the shortest distance between
pedestrians are 50 m and 3 m, respectively. This study also develops warning rules for the intersection bus-pedestrian collision warning system. The system prototype developed in this study will be helpful in the enhancement of safety for pedestrians at intersections.
Keywords: driving simulation, Face LAB,Intersection bus-pedestrian collision warning system
目 目 目
目 次 次 次 次
摘 要 ... i
目 次 ... iv
表 次 ... vi
圖 次 ... vi
第一章 緒論 ... 1
第一節 研究背景與動機 ... 1
第二節 研究目的 ... 4
第三節 研究範圍與對象 ... 5
第四節 研究方法 ... 5
第五節 研究內容與流程 ... 6
第二章 文獻回顧 ... 9
第一節 路口事故特性分析 ... 9
第二節 路口防撞警示系統之發展 ... 10
第三節 路口行人步行速率分析 ... 17
第四節 駕駛者感知反應時間之探討 ... 19
第五節 駕駛者煞車減速率之探討 ... 22
第六節 應用駕駛模擬器與 faceLAB 系統整合之研究 ... 23
第七節 小結 ... 26
第三章 駕駛模擬實驗之軟硬體設備與使用說明 ... 27
第一節 大客車駕駛模擬器 ... 27
第二節 頭部臉部即時追蹤系統 ... 28
第三節 螢幕交錯顯示之使用 ... 35
第四章 路口行人穿越駕駛模擬實驗之規劃 ... 39
第一節 場景規劃 ... 39
第二節 實驗設計 ... 42
第三節 實驗場景流程 ... 46
第四節 受測者招募 ... 50
第五節 實驗流程 ... 50
第六節 實驗資料擷取說明 ... 52
第五章 路口行人穿越駕駛模擬實驗之結果分析 ... 56
第一節 真實度問卷分析 ... 56
第二節 受測者基本資料分析 ... 59
第三節 實驗結果基本分析 ... 61
第一節 路口行人防撞警示系統佈設說明 ... 112
第二節 路口行人防撞警示邏輯及參數建立之說明 ... 113
第七章 結論與建議 ... 122
第一節 結論 ... 122
第二節 建議 ... 124
參考文獻 ... 125
附錄Ａ ... 130
附錄Ｂ ... 141
表 表 表
表 次 次 次 次
表 1 路口 VIPS 安全防護技術之應用整理表 ...3
表 2 路口決策支援介面之標誌設計圖整理表 ... 11
表 3 具危險警示之停等標誌顯示條件表 ... 11
表 4 具讀秒標誌顯示條件表 ... 12
表 5 轉向標誌顯示條件表 ... 12
表 6 資訊可變標誌顯示條件表 ... 13
表 7 行人種類之步行速率相關文獻整理表 ... 19
表 8 有無警示系統感知反應時間相關文獻整理表... 21
表 9 應用駕駛模擬器之感知反應時間相關文獻整理表 ... 22
表 10 大客車駕駛模擬器軟硬體設備表 ... 28
表 11 FaceLAB 應用程式視窗功能說明表 ... 30
表 12 各項資料使用說明表 ... 35
表 13 場景之元件項目說明表 ... 40
表 14 實驗因子水準及量測變數表 ... 42
表 15 資訊可變標誌設置型式表 ... 44
表 16 實驗因子情境組合表 ... 45
表 17 量測變數定義表 ... 46
表 18 駕駛模擬實驗後所得資料整理表 ... 53
表 19 硬體真實度敘述統計表 ... 56
表 20 軟體真實度敘述統計表 ... 57
表 21 生理感受敘述統計表 ... 58
表 22 受測者基本資料表 ... 60
表 23 事故發生次數比例表 ... 62
表 24 不同號誌型式之感知反應時間無效樣本比例表 ... 63
表 25 不同號誌型式之感知反應時間結果整理表 ... 63
表 26 不同行人種類之感知反應時間無效樣本比例表 ... 64
表 27 不同行人種類之感知反應時間結果整理表 ... 64
表 28 不同警示方式之感知反應時間無效樣本比例表 ... 65
表 29 不同警示方式之感知反應時間結果整理表 ... 65
表 30 不同號誌型式與行人種類組合之感知反應時間無效樣本比例表 ... 66
表 31 不同號誌型式與行人種類組合之感知反應時間結果整理表 ... 67
表 32 不同號誌型式與警示方式組合之感知反應時間無效樣本比例表 ... 68
表 33 不同號誌型式與警示方式組合之感知反應時間結果整理表 ... 69
... 72
表 37 不同號誌型式與行人種類與警示方式組合之感知反應時間結果整理表 . 73 表 38 不同號誌型式之煞車減速率結果整理表 ... 75
表 39 不同行人種類之煞車減速率結果整理表 ... 76
表 40 不同警示方式之煞車減速率結果整理表 ... 77
表 41 不同號誌型式與行人種類之煞車減速率結果整理表 ... 77
表 42 不同號誌型式與警示方式組合之煞車減速率結果整理表 ... 79
表 43 不同行人種類與警示方式組合之煞車減速率結果整理表 ... 80
表 44 不同號誌型式與行人種類與警示方式組合之煞車減速率結果整理表 ... 80
表 45 不同號誌型式之煞車停止位置結果整理表 ... 83
表 46 不同行人種類之煞車停止位置結果整理表 ... 83
表 47 不同警示方式之煞車停止位置結果整理表 ... 84
表 48 不同號誌型式與行人種類組合之煞車停止位置結果整理表 ... 85
表 49 不同號誌型式與警示方式組合之煞車停止位置結果整理表 ... 86
表 50 不同行人種類與警示方式組合之煞車停止位置資料結果表 ... 87
表 51 不同號誌型式與行人種類與警示方式組合之煞車停止位置資料整理表 . 87 表 52 VMS (路口無行人加路口有行人)瞥視頻率之基本分析結果整理表 ... 89
表 53 VMS (路口有行人)瞥視頻率之基本分析結果整理表 ... 90
表 54 VMS (路口無行人加路口有行人) 平均瞥視時間之基本分析結果整理表 ... 91
表 55 VMS (路口有行人)平均瞥視時間之基本分析結果整理表 ... 92
表 56 感知反應時間之多因子變異數分析摘要表 ... 96
表 57 三種警示方式之感知反應時間事後多重比較結果 ... 97
表 58 號誌型式與行人種類感知反應時間之各細格平均數與邊緣平均數 ... 98
表 59 號誌型式與警示方式感知反應時間之各細格平均數與邊緣平均數 ... 98
表 60 行人種類與警示方式感知反應時間之各細格平均數與邊緣平均數 ... 98
表 61 煞車減速率之多因子變異數分析表 ... 99
表 62 三種警示方式之煞車減速率事後多重比較結果 ... 100
表 63 號誌型式與行人種類煞車減速率之各細格平均數與邊緣平均數 ... 100
表 64 號誌型式與警示方式煞車減速率之各細格平均數與邊緣平均數 ... 101
表 65 行人種類與警示方式煞車減速率之各細格平均數與邊緣平均數 ... 101
表 66 煞車停止位置之多因子變異數分析表 ... 102
表 67 號誌型式與行人種類煞車停止位置之各細格平均數與邊緣平均數 ... 102
表 68 號誌型式與警示方式煞車停止位置之各細格平均數與邊緣平均數 ... 103
表 69 行人種類與警示方式煞車停止位置之各細格平均數與邊緣平均數 ... 103
表 70 號誌型式與行人種類 VMS(路口無行人加路口有行人)瞥視頻率之各細格 平均數與邊緣平均數 ... 104
表 71 VMS(路口無行人加路口有行人)瞥視頻率之二因子變異數分析表... 104
表 72 號誌型式與行人種類 VMS(路口有行人)瞥視頻率之各細格平均數與邊緣
平均數 ... 105
表 73 VMS(路口有行人)瞥視頻率之二因子變異數分析表 ... 105
表 74 號誌型式與行人種類 VMS(路口無行人加路口有行人)平均瞥視時間之各 細格平均數與邊緣平均數 ... 106
表 75 VMS(路口無行人加路口有行人)平均瞥視時間之二因子變異數分析表 . 106 表 76 號誌型式與行人種類 VMS(路口有行人)平均瞥視時間之各細格平均數與 邊緣平均數 ... 107
表 77 VMS(路口有行人)平均瞥視時間之二因子變異數分析摘要表 ... 107
表 78 實驗結果資料擷取表 ... 116
表 79 車輛駕駛者提前警示時機表 ... 116
表 80 行人偵測器距離路口之最短距離表 ... 117
表 81 車速偵測器距離路口之最短距離表 ... 119
表 82 資訊可變標誌(給車看)距路口停止線前之最短距離表 ... 121
圖 圖 圖
圖 次 次 次 次
圖 1 路口行人防撞警示系統之示意圖 ...4
圖 2 研究流程圖 ...8
圖 3 路口碰撞分類圖 ...9
圖 4 路口速率可變標誌設計圖 ... 13
圖 5 路口防撞警示系統示意圖 ... 15
圖 6 人行道警示燈裝置圖 ... 16
圖 7 公車碰撞警示裝置圖 ... 16
圖 8 行人可接受的安全間距準則示意圖 ... 17
圖 9 大客車駕駛模擬器硬體設備圖 ... 27
圖 10 頭部臉部即時追蹤系統 faceLAB 硬體設備圖 ... 29
圖 11 頭部臉部即時追蹤系統 faceLAB 應用程式圖 ... 29
圖 12 建立 Stereo-Head 模型步驟 1 圖 ... 30
圖 13 建立 Stereo-Head 模型步驟 2 圖 ... 31
圖 14 建立 Stereo-Head 模型步驟 3 圖 ... 31
圖 15 建立 Stereo-Head 模型步驟 4 圖 ... 32
圖 16 建立頭部追蹤模型步驟 1 圖 ... 32
圖 17 建立頭部追蹤模型步驟 2 圖 ... 33
圖 18 建立頭部追蹤模型步驟 3 圖 ... 33
圖 19 建立頭部追蹤模型步驟 4 圖 ... 34
圖 20 SID 測試位置圖 ... 34
圖 21 白色機盒 ... 36
圖 22 影像重疊器 ... 36
圖 23 影像重疊(MENU)畫面 ... 37
圖 24 影像重疊(+)畫面 ... 37
圖 25 影像重疊(MODE)畫面 ... 38
圖 26 影像重疊遙控器 ... 38
圖 27 影像重疊完成畫面 ... 39
圖 28 左中右模擬場景圖 ... 40
圖 29 路口規劃示意圖 ... 41
圖 30 EON 場景設計節點關係圖 ... 41
圖 31 資訊可變標誌設計用標誌圖 ... 43
圖 32 駕駛模擬實驗之場景流程圖 ... 47
圖 33 警示訊息提供示意圖 ... 50
圖 34 實驗流程圖 ... 52
圖 35 駕駛模擬實驗資料擷取範圍示意圖 ... 53
圖 36 瞥視時間資料擷取判斷示意圖 ... 55
圖 37 硬體真實度敘述統計圖 ... 57
圖 38 軟體真實度敘述統計圖 ... 58
圖 39 受測者之背景資料分佈圖 ... 61
圖 40 同號誌型式與行人種類與警示方式組合之感知反應時間盒鬚圖 ... 74
圖 41 不同號誌型式與行人種類與警示方式組合之煞車減速率盒鬚圖 ... 81
圖 42 不同號誌型式與行人種類與警示方式組合之煞車停止位置盒鬚圖 ... 88
圖 43 二因子變異數分析流程簡圖 ... 95
圖 44 路口行人防撞警示系統之配置設計圖 ... 112
圖 45 路口行人防撞警示系統之啟動流程圖 ... 114
第一章 第一章
第一章 第一章 緒論 緒論 緒論 緒論
第一節 第一節
第一節 第一節 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機
近年來道路交通環境不斷改變，交通事故也成為重大課題之一，在國人經 濟成長與所得增加情況下，大客車、小客車與機車之持有率與使用率增加，也 因此加深道路事故問題之嚴重性。行人行走於行人穿越道時，因交通環境之繁 雜，容易與車輛發生碰撞，面對交通事故的頻繁，政府除了積極採用各種預防 措施外，更應該積極減少行人與車輛發生碰撞的機會。行人發生事故通常有許 多因素，我國肇事鑑定業務所遭遇之各種交通事故類型中，行人涉及之交通事 故占有相當高的比例，且人體之生理構造相對於機車與汽車堅硬的構造脆弱許 多，因此行人一旦發生交通事故，往往都會受到較大的傷害，甚至為死亡，故 行人事故之預防與安全防護，乃是道路交通主管單位的重要課題。根據台北市 政府警察局交通警察大隊之統計資料，民國 88 年至民國 95 年之死亡交通事故 中，行人涉及之死亡交通事故皆佔三成左右之比例，為所有死亡事故肇事原因 中的第二位，顯示出行人交通事故相關問題之嚴重性(吳宗修等人，2008)。我國 目前為確保行人於交叉路口之優先通行路權，已於「道路交通安全規則」第 103 條規定：「汽車行近未設行車管制號誌之行人穿越道前，應減速慢行。汽車行經 行人穿越道，遇有行人穿越時，無論有無交通指揮人員指揮或號誌指示，均應 暫停讓行人先行通過。汽車行經未劃設行人穿越道之交岔路口，遇有行人穿越 道路時，無論有無交通指揮人員指揮或號誌指示，均應暫停讓行人先行通過」(交 通部，2008)。此一規定雖可保障行人在道路交叉路口的優先通行路權，惟當車 輛靠近交叉路口且橫交之道路有行人突然穿越時(包括無號誌化路口之行人穿 越或號誌化路口之行人闖紅燈)，若無法事先警示車輛駕駛者或行人，則仍有可 能在路口發生車輛與行人碰撞的情形，因此，路口之行人穿越警示系統，有其 發展的必要性。
近年來智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System, ITS)為世界及我國
運輸科技發展的主流，我國交通部所推動之「台灣地區智慧型運輸系統綱要計 畫(2004 年版)」(交通部，2004) 中，「弱勢使用者保護服務」(Vulnerable Individual Protection services, VIPS)，即為現階段 ITS 九大服務領域之一，顯示弱勢使用者 (用路人)之運輸服務亦為我國 ITS 發展的重點要項，其服務的對象涵蓋行人、機 車與自行車使用者，以及其他身心障礙人士等運輸系統弱勢使用者，發展的主 要目的在於結合先進資訊、通訊、電子、控制及管理等技術應用，提供弱勢用 路人一個安全的運輸環境。
弱勢用路人係指在道路上移動時，因速度較慢或因防護設施較不充足，需 要為自身安全主動避讓其他運具的用路人。依據「台灣地區智慧型運輸系統綱 要計畫－2003-2010(研究報告書)」(陳一昌等人，2004)之界定，弱勢使用者保護 服務乃是為「落實人本精神，以提升兒童、老年人、身心障礙者與一般民眾等 行人與機車騎士等弱勢族群之交通安全」，其中所提供的主要服務項目則涵蓋
「行人/自行車騎士安全」與「機車騎士安全」兩大類。因此，由相關的服務功 能與服務項目界定可知，目前弱勢使用者服務之對象相當廣泛，涵蓋兒童、老 年人、身心障礙者、一般民眾等之步行用路人，以及自行車與機車騎士，但其 功能則以安全防護為主。
綜上所述，以行人為主體，應是弱勢使用者服務系統的優先考量對象，而 發展路口之行人防撞警示系統，透過先進偵測系統、車上單元或路側視覺警示 裝置，以及警示演算法則等相關技術之整合，在交叉路口當車輛與行人可能產 生碰撞危險之前，適時對車輛駕駛者提出警示，以確保安全，則是 ITS 之 VIPS 的重要研究課題。
目前，VIPS 在交叉路口之安全防護技術主要可包括弱勢用路人危險警示技 術及弱勢用路人安全保護技術兩大類。本研究依據國內、外之現況發展及未來 可能之技術(陳一昌等人，2001；陳一昌等人，2002；李永駿等人，2005；李永
表 1
路口VIPS安全防護技術之應用整理表
分類 現況發展
未來發展
國外 國內
弱 勢 用 路 人 安 全 保 護
1.嵌入式行人穿越道燈。
2.發光按鈕。
2.友善方便之行人號誌。
4.動畫眼睛顯示。
5.倒數計時號誌。
6.行人偵測器輔助觸動號誌。
7.行人偵測器調整行人綠燈時相。
8.車輛防撞系統。
9.視障者行動導引(包括有聲號誌)。
1.嵌入式行人 穿越道燈。
2.倒數計時號 誌。
3.觸動號誌。
4.有聲號誌。
智慧化號誌 調整系統。
弱 勢 用 路 人 防 撞 警 示
- -
路口行人防 撞 警 示 系 統。
資料來源：陳一昌等人(2001)；陳一昌等人(2002)；李永駿等人(2005)；李永駿 等人(2006)。
由表 1 可知，現況有關路口 VIPS 之發展，仍以弱勢用路人安全保護系統為 主，對於弱勢用路人防撞警示系統之發展，則較為不足。本研究基於未來系統 發展之需要，乃設計路口行人防撞警示系統之雛形，如圖 1 所示，圖中顯示在 有行人防撞警示系統的路口，可於路口處設置行人偵測器，當行人偵測器偵測 到行人時，會將相關警示訊息經由資訊可變標誌顯示(車外警示)，或發送前方偵 測到行人通過之訊息至車內以嗶嗶聲(車內警示)警示駕駛者，用以提醒駕駛者目 前的行人穿越資訊，使駕駛者可以提前減速以避免與行人發生碰撞。此一系統 雛形，依據目前最新通訊技術之發展，若要將警示訊息以車內警示方式傳達至 每一接近路口之駕駛者而不干擾到離開路口之下游車輛，則仍有通訊設備佈設 與訊號傳送之課題待克服，另外通訊可達之距離限制亦應加以考量；惟透過車 外警示(資訊可變標誌)，目前技術應屬可行。因此，不管在未來通訊技術高度發
展至可透過車內警示，來提醒駕駛者即將發生碰撞的危險；或是現況即可透過 車外警示來防止人、車發生碰撞，路口行人防撞警示系統確有其發展的可能性 與必要性。
由於大客車之成長量與使用量已大幅提升，且因大客車車體大、車身高、
車型長，使得駕駛者的視覺死角較多，而大客車一旦與行人發生碰撞時，其事 故之嚴重性尤其大，因此本研究乃以大客車駕駛者為研究對象，建立適用國內 大客車駕駛者之路口行人防撞警示系統及其相關參數。
圖1 路口行人防撞警示系統之示意圖
模擬實驗，分析臨近路口大客車駕駛者對於路口有行人穿越時，提供即時警示 所需的反應時間(亦即提前警示時間)，以作為路口行人防撞警示系統之重要參 數，再分析系統啟動時機，最後建立路口大客車與行人防撞警示系統之系統雛 形。
本研究具體目的如下：
一、透過文獻蒐集與探討，分析路口行人之特性。
二、利用大客車駕駛模擬實驗場景之設計與實驗分析，建立大客車駕駛者反應 行為之相關參數。
三、建立路口行人防撞警示系統之大客車駕駛者即時警示所需的反應時間。
四、建立路口行人防撞警示系統之雛形與相關安全防護法則。
第三節 第三節
第三節 第三節 研究範圍與對象 研究範圍與對象 研究範圍與對象 研究範圍與對象
本研究主要範圍與對象，依據人員、車種、道路類型、行人種類、警示方 式與使用設備之不同，分別說明如下：
一、人員：係以具有大客車駕駛執照的駕駛者為研究對象。
二、車種：大客車為主。
三、路口區域之範圍：只有一個近端臨近路段。
四、行人種類：行人種類包括孩童(12 歲以下)、成人(13 歲至 64 歲)、高齡者(65 歲以上)。
五、警示方式：警示方式包括嗶嗶聲(車內警示)與資訊可變標誌(車外警示)。
六、使用設備：在使用設備方面，使以中華大學固定基底式大客車駕駛模擬器 與澳洲 Seeing Machines 公司所開發之頭部臉部即時追蹤系統 faceLAB，將 兩系統加以整合進行實驗。
第四節 第四節
第四節 第四節 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法
有關本研究的實驗設計與統計分析方法，說明如下：
一、實驗設計
藉由文獻回顧來作為實驗因子設計之依據，並利用 3D Studio Max 軟體進行 建模與 EON Studio 虛擬實境的功能節點配合，以 Visual Basic Script 程式撰寫事 件觸發程式，互相結合模擬出真實的路口狀況場景，在中華大學之固定基底式 大客車駕駛模擬器進行實驗，並整合駕駛模擬器與 faceLAB 系統之實驗結果，
得出視覺及駕駛行為資料進行分析。
二、統計分析方法:
利用敘述性統計及多因子獨立樣本變異數分析(Factorial ANOVA)，進行各 量測變數的基本分析與差異性比較，並探討各因子對於感知反應時間、煞車減 速率、煞車停止位置、瞥視頻率及平均瞥視時間是否有顯著影響。
第五節 第五節
第五節 第五節 研究內容與流程 研究內容與流程 研究內容與流程 研究內容與流程
本研究主要內容說明如下：
一、確立研究動機與目的
主要為探討路口行人的重要性、路口人車衝突的發生率、目前路口行人防 撞警式系統之相關研究課題，以確定本研究之方向並針對此方向進行深入且完 善之研究。
二、文獻回顧與探討
回顧國內外期刊、論文與書籍等相關研究，內容包含路口防撞警示系統之 探討、路口行人步行特性分析、駕駛感知反應時間之探討、應用駕駛模擬器與 faceLAB 系統整合之研究等相關文獻，並加以比較評析。
三、規劃路口行人穿越之實驗場景
規劃本研究所需之實驗場景，利用繪圖軟體 3D Studio MAX 進行場景元件 設計，以 Visual Basic Script 程式撰寫車流及事件，並與 EON Studio 虛擬實境的 功能節點互相結合，設計路口行人穿越之虛擬實境場景。
整合頭部臉部即時追蹤系統(faceLAB)與大客車駕駛模擬器，建立實驗場景 事件情境，擬訂實驗計畫。
五、路口行人穿越之駕駛模擬器實驗
招募領有大客車駕駛執照之駕駛者進行實驗，並紀錄實驗所得之各項量測 值。
六、路口行人穿越之大客車駕駛模擬實驗資料蒐集
將路口行人穿越駕駛模擬實驗後所得的各項量測值資料加以蒐集。
七、進行基本統計分析及多因子變異數分析
將路口行人穿越駕駛模擬實驗後所得的各項量測值資料，利用基本統計分 析及多因子變異數進行分析。
八、建立路口行人防撞警示系統之大客車駕駛者即時警示所需的警示參數 九、建立路口行人防撞警示系統之雛形與相關安全防護法則
十、提出結論與建議
針對本研究之成果，提出結論與建議，以作為未來開發路口行人防撞系統 之參考。
本研究之流程如圖2所示。
圖2 研究流程圖
第二章 第二章 第二章
第二章 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧
第一節 第一節 第一節
第一節 路口 路口 路口事故特性分析 路口 事故特性分析 事故特性分析 事故特性分析
一、Sarkar(1999)顯示美國每年人車碰撞事故中，有九萬多人受傷五千多、人死 亡，受傷人數 34%與死亡人數 18%皆發生於路口，於路口發生碰撞的情況 又可分為車輛轉彎處、行人突然衝出駕駛者來不及注意、駕駛者違規等。
二、Najm(2001)統計得知於 1998 年於路口有 1.72 百萬人發生車禍，佔全部車禍 的 27.3%。路口碰撞又分為左轉與對向直行、左轉與右側直行、左轉與右 側併入、右轉與左側併入、直行與左側併入五種情況，如圖 3 所示，分別 佔路口事故比例 27.5%、19.7%、5.9%、5.7%、29.9%，以左轉與對向直行 及直行與左側併入發生碰撞的情況較多且較危險。
圖3 路口碰撞分類圖
三、Ourlet(1997)研究顯示 1990 年 3 月至 1991 年 2 月在法國行人發生意外事故，
因交通意外計有 1,289 人死亡，研究結果發現，行人發生死亡事故的主要 特性為老人在都市穿越交叉路口、孩童在都市穿越交叉路口時嬉戲、行人 晚上喝醉酒在都市穿越交叉路口。
四、美國國家公路交通安全局(NHTSA, 2003)研究統計美國車輛行人事故之死 亡人數，其中 1994 至 2002 年，每年平均人數約 5,000 人以上；至於 1990 至 2000 年之行人事故受傷人數，每年平均人數約 80,000 人以上。研究顯 示行人事故發生在交叉路口死亡人數，佔全部死亡人數的 22%，其中年齡 以 65-74 歲與 75 歲以上的老年人，發生事故地點在交叉路口的死亡率最 高。而行人事故不是發生在交叉路口死亡人數，佔全部死亡人數的 77%，
其中年齡以 5 歲孩童、25-34 歲中年人及 16-20 歲年輕人，發生事故地點不 是在交叉路口的死亡率較高。
由上述文獻中可知，路口人車衝突為目前相當值得探討的課題，且目前國 內尚無相關路口防撞警示系統之研究，本研究將國外相關路口防撞警示系統文 獻，整理如下節所示。
第二節 第二節 第二節
第二節 路口防撞警示系統之發展 路口防撞警示系統之發展 路口防撞警示系統之發展 路口防撞警示系統之發展
由於路口是發生碰撞事故最頻繁的地方，且目前路口防撞警示系統之發 展，以防止車輛穿越時之碰撞為主，惟相關之警示邏輯與方式仍可作為本研究 研發行人與車輛防撞警示系統之參考，因此本研究乃整理國外相關文獻並說明 如後。
一、Laberge, Creaser, Rakauskas and Ward.(2006)提出路口決策支援(Intersection Decision Support, IDS)介面之設計，以降低郊區非號誌化且只有停等標誌控 制路口之碰撞事故， IDS 介面是以各種標誌設計的方式，來提醒只、次要 幹道駕駛者前方路口即將發生的狀況，所設計之標誌型式包括具危險警示 之停等標誌、讀秒標誌、轉向標誌及資訊可變標誌(Variable Message Sign, VMS)四種，各種標誌之型式如表 2 所示，表 3 至表 6 則分別為有危險警示 的停等標誌、讀秒標誌、轉向標誌及資訊可變標誌的內容與警示顯示之條
表 2
路口決策支援介面之標誌設計圖整理表
資料來源：Laberge, Creaser, Rakauskas and Ward. (2006)。
表 3
具危險警示之停等標誌顯示條件表
條件
支線道駕駛者(停止標誌前) 顯示內容 主線道駕駛者 顯示 內容 1.近端車輛在安全間距內且遠端
無車、車輛在安全間距內或外。
2.無遠端車輛在安全間距內且近 端無車或車輛在安全間距外。
無條件。 不顯 示。
近端與遠端之車輛均在安全間距 外。
無條件。 不顯 示。
資料來源：Laberge, Creaser, Rakauskas and Ward. (2006)。
表 4
具讀秒標誌顯示條件表
條件 支線道駕駛者(停止標誌
前) 顯示內容 主線道駕駛者 顯示內容 近端車輛在安全間距內且
遠端無車、車輛在安全間 距外或內。
遠端車輛在安全 間距內。
近端車輛在安全間距外且 遠端車輛在安全間距內。
無條件。 不顯示。
近端車輛在安全間距外且 遠端車輛在安全間距外。
遠端車輛在安全 間距外。
資料來源：Laberge, Creaser, Rakauskas and Ward. (2006)。
表 5
轉向標誌顯示條件表
條件
支線道駕駛者(停止標誌前) 顯示內容 主線道駕駛者 顯示內容 近端車輛在安全間距內且遠
端車輛在安全間距內。
遠端車輛在安 全間距內。
近端車輛接近中但尚在安全 間距外且遠端車輛在安全間 距內。
遠端車輛接近 中但尚在安全 間距外。
近端與遠端之車輛均在安全 間距外。
遠端車輛在安 全間距外。
資料來源：Laberge, Creaser, Rakauskas and Ward. (2006)。
表 6
資訊可變標誌顯示條件表 條件
支線道駕駛者(停止標誌前) 顯示內容 主線道駕駛者 顯示內容 近端車輛在安全間距內且遠
端無車、車輛在安全間距外 或內。
遠端車輛在安 全間距內。
近端車輛在安全間距外且遠 端車輛在安全間距內。
無條件。 不顯示。
近端與遠端之車輛均在安全 間距外。
遠端車輛在安 全間距外。
資料來源：Laberge, Creaser, Rakauskas and Ward. (2006)。
二、 Swedish Road Administration(2007)有鑒於路口為容易發生交通事故的地 方 ， 因 此 乃 在 路 口 設 計 兩 種 速 率 可 變 標 誌 ， 分 別 代 表 最 高 速 率 建 議 (Recommended Maximum Speed)及法定最高速率限制(Statutory Maximum Speed)，如圖 4 所示。瑞典道路局預計將此兩種標誌進行實地設置，以測 試此兩種速率可變標誌的效果。
(a)最高速率建議 (b)法定最高速率限制
圖4 路口速率可變標誌設計圖
資料來源：Swedish Road Administration (2007)。
三、Neale, Perez, Lee and Doerzaph(2007)於維吉尼亞州的智慧型道路(Smart Road)上設計當駕駛者接近路口時，提供車內或車外輔助系統予駕駛者，使 駕駛者可以在路口停止線前將車輛停止。其中，車內輔助系統包括聲音警 示系統及煞車控制系統；車外輔助系統包括雙閃紅燈、LED 停等標誌加閃 光燈、路側大型 LED 停等標誌，研究結果顯示，一般駕駛者都會直接注意 車外之實際路況，導致車外輔助系統對駕駛者較無幫助，因此建議可採用 路側大型 LED 停等標誌來輔助駕駛者穿越路口。
四、Federal Highway Administration(1999)有鑒於路口為容易發生碰撞的地方，
因 此 乃 在 路 口 設 計 路 口 防 撞 警 示 系 統 (Intersection Collision Warning System,ICWS)，路口防撞警示系統示意圖如圖 5 所示。路口防撞警示系統 示意圖中，於幹道 350ft、950ft 和支道 215ft 處裝置偵測器(感應線圈)、幹 道 150 ft 和 540 ft 處設置 TRAFFIC AHEAD 標誌、幹道路口處設置 CROSSING TRAFFIC 標誌、支道路口處有停等標誌與路口有設置交通控制 中心，當支道偵測器偵測到車輛要接近路口時，會將訊息提供給交通控制 中心，再經由交通控制中心將訊息傳達至幹道上的 TRAFFIC AHEAD 標 誌，提供給行駛於幹道上的駕駛者，告知前方路口的狀況；若支道偵測器 偵測到車輛接近並通過路口時，會提供行駛於幹道上的駕駛者 CROSSING TRAFFIC 標誌，告知前方路口的狀況。
圖5 路口防撞警示系統示意圖
資料來源：Federal Highway Administration (1999)。
五、Gandhi and Trivedim(2007)有鑒於行人在道路交通事故中，有相當高的死亡 及受傷率，顯示在道路使用者中行人為最需要受到保護的，因此整理近五 年內於各國在行人保護系統(Pedestrian Protection Systems,PPS)上的研究，研 究結果顯示利用偵測器(雷達、紅外線等)偵測行人各種不同特性是行人保護 系統的重要參數之ㄧ。
六、Retting, Ferguson and Mccartt(2003)有鑒於路口為行人高死亡率事故發生的 地方，又以孩童與老人的比例為多，且行人於道路設計中又是較被忽略的 對象，為了有效降低人車碰撞的事故發生，因此提出三種有效改善路口人 車碰撞的方法，一為有效控制車輛速度，使車輛接近路口時減速，二為將 行人與車輛分開，是利用行人與車輛個別的專屬交通號誌，三為增加行人 可見度，如增加夜間照明設備及增加車輛死角能見度等，三種調查結果發 現，三種方法均有效降低路口人車事故發生率。
七、Miller, Rousseau and Do(2004)於人行道上設置警示燈裝置，如圖 6 所示。當
有行人行走於人行道上時，警示燈裝置會開始閃爍到行人離開人行道，研 究結果顯示，駕駛者在到達路口且有警示燈閃爍時，減速或停止前進的車 輛有明顯增加，顯示警示燈裝置有效降低路口人車衝突的情況發生。
圖6 人行道警示燈裝置圖
資料來源：Miller, Rousseau and Do(2004)。
八、Steinfeld et al.(2004)有鑒於在行人事故死亡率中，與公車發生碰撞佔了 25%，顯示應著重公車碰撞警示系統的研究，因此，於公車上加裝了攝影 機與雷達感應器(如圖 7 所示)，用來幫助公車駕駛人能清楚了解車外的狀 況，以防止與行人及其他車輛有碰撞的情況發生。
圖7 公車碰撞警示裝置圖
九、Yang et al.(2006)為了避免人車碰撞的情形發生，提出行人可接受的安全間 距準則，行人可接受的安全間距準則 ∆T 示意圖如圖 8 所示，準則公式如(2-1) 所示。 D 為駕駛者到行人可接受的安全間距的距離、T1為駕駛者到行人可 接受的安全間距的時間、V 為駕駛者車速、w為駕駛車輛的寬度、d0為行 人到車輛側邊的距離、T 為行人可接受安全間距的時間、2 Vpre為行人的速 率， w+d0為行人可接受的安全間距，∆T ≥ 時，就不會有人車碰撞的情0 形發生。
圖 8 行人可接受的安全間距準則示意圖 資料來源：Yang et al.(2006)。
pre 0 2
1 T D/V (w d )/V
∆T =T − = − + (2-1)
第三節 第三節
第三節 第三節 路口行人步行 路口行人步行 路口行人步行 路口行人步行速率 速率 速率 速率分析 分析 分析 分析
行人之步行速率亦會受到其步行特性影響，因而每位行人的步行速率皆不 同，以下針對本研究所需之行人種類，依照年齡的不同，將年齡層分為孩童(12 歲以下)、成人(13至64歲)與高齡者(65歲以上)等三個群組作為依據，蒐集相關 之步行速率之文獻，整理如表7所示。
一、Bohannon(1997)測試 230 個健康的受試者，研究分別提供在舒適和最快的
速度下，20 歲到 79 歲的行人步行速度的參考值。用碼錶記錄受試者分別 用舒適和最快的速度走完 7.62 公尺所需的時間，並用 Ametek Accuforce
Force Gauge來測試受試者的肌肉強度。研究結果發現身高、年齡、肌肉活
動的力量在舒適和最快步行速度均有明顯相關，隨著年齡的增加，最大步 行速度下降比舒適步行速度還要快，且當年齡越大、身高較矮和肌肉強度 較弱時，會預期此人的步行速度更低。
二、Handa et al.(2003)利用可靠性與效率性之碼錶量測方式及三維運動分析
儀，去測量10名健康成人之步行速度及步態，測量過程要求受測者行走於 16平方公尺的步道範圍內，利用攝影機影片分析受測者之步伐、歩距、歩 數、及記錄所花費時間。研究結果顯示受測者之平均步行速度為1.31m/s。
三、TranSafety(1997)研究結果發現，高齡者在行經交叉路口時，步行速率較成
人慢；相對同年齡之女性行人慢於男性行人，以美國正常步行速率1.22m/s 作為交通設計上步行速率依據，研究發現適合高齡者之步行速率為建議
0.76m/s至0.99m/s為。此研究選定16個行人號誌路口，連續四天每天八小
時時間觀察紀錄路口之行人，總共7123行人中，65歲高齡者占3665人。
四、Knoblauch et al.(1996)對於不同年齡及狀況下行人之步行速度與啟動時間，
於四個城市地區16個行人穿越道做調查，主要將行人年紀分為兩個群組，
65歲以上為高齡者與 14至 64歲為成人，研究結果顯示，高齡者15分位 數步行速率為0.97m/s，成人15分位數步行速率為12.5m/s；對道路設計建 議高齡者步行速率為0.91m/s，成人步行速率為12.2m/s。
五、Tarawneh(2001)於約旦的12個路口處，觀察行人步行狀況，研究結果顯示，
20歲以下 15之分位數步行速率為 1.07m/s、平均步行速率為 1.29m/s，21 歲以上至 30 歲以下之 15 分位數步行速率為 1.24m/s、平均步行速率為 1.49m/s，31歲以上至45歲以下之15分位數步行速率為1.22m/s、平均步 行速率為1.47m/s，46歲以上至65歲以下之15分位數步行速率為1.09m/s、
平均步行速率為 1.29m/s，65 歲以上之15 分位數步行速率為 0.97m/s、平 均步行速率為 s。
率，研究顯示行人之 15 之分位數步行速率為 1.07m/s、平均步行速率為 1.58m/s。
七、吳宗修等人(2008)利用攝影機拍攝的方式記錄不同年齡、性別等特性之行人 於不同環境條件下之步行速度。研究結果顯示孩童之步行速率為1.16m/s、
15分位數之步行速率為1.00m/s；成人之步行速率為1.29m/s、15分位數之 步行速率為1.10m/s；高齡者之步行速率為0.88m/s、15分位數之步行速率 為0.72m/s。
表7
行人種類之步行速率相關文獻整理表
作者 研究結果(步行速率)
Handae et al.(2003) 成人：1.31m/s
TranSafety (1997) 高齡者：0.76m/s至0.99m/s
Knoblauch et al.(1996) 成人：12.2m/s；成人(15分位數)：12.5m/s 高齡者：0.97m/s；高齡者(15分位數)：0.91m/s 吳宗修等人(2008) 孩童：1.16m/s；孩童(15分位數)：1.00m/s
成人：1.29m/s；成人(15分位數)：1.10m/s 高齡者：0.88m/s；高齡者(15分位數)：0.72m/s 資料來源：吳宗修等人(2008)；Handae et al.(2003)；TranSafety(1997)；Knoblauch
et al.(1996)。
第四節 第四節
第四節 第四節 駕駛 駕駛 駕駛 駕駛者 者 者感知反應時間之探討 者 感知反應時間之探討 感知反應時間之探討 感知反應時間之探討
本研究亦探討行人種類與駕駛者之關係，是否會造成與行人發生碰撞之可 能性，主要是運用於警示公式之建立，再進而作為防撞警示系統設計之基礎，
由於其中重要參數感知反應時間之建立，主要係透過駕駛模擬器之應用，經由 實驗設計分析而得，因此針對感知反應時間與駕駛模擬器之應用相關文獻回 顧，加以整理，說明如後。
一、感知反應時間
駕駛者感知反應時間(Perception Reaction Time, PRT)係由視覺、聽覺、感識
至開始採取反應行動，或接受由交通或公路狀況發生突變的刺激，所經歷的短 暫時間，亦稱為「反應時間」。理想狀況下，反應時間依序由下列四個時間分段 組成(王文麟，1993)：
(一)感識時間(Perception Time)：使用視覺、聽覺或觸覺來體察和確定外界事物 或環境謂之感識，完全感識所需的時間即為感識時間。駕駛者感識所需 的時間隨駕駛者的經驗、情緒、身體狀況及環境複雜狀況而異。
(二)運用智慧或辨明時間(Intellection Time)：運用智慧所需的時間，即感識階段 所發現事物對其本身的重要性或威脅性，運用個人智慧加以了解及比 較，以決定所應採取的對應行動。
(三)激發情緒或判斷時間(Emotion or Judgment Time)：情緒為人類與事物接觸 後，在精神上及身體上所產生的一種強烈而複雜的反應，這是由感識作 用及神經系統的自動反射而突然發生的，所以情緒乃人類採取某種因應 行為的強力決定因素。憂鬱及憤怒均會影響駕駛者的行為。情緒與個人 態度有關，而態度主要由教育及經驗所組成。
(四)執行意志或行動反應時間(Volition or Reaction Time)：執行意志係實現意願，
駕駛者對交通事件的體認，經由情緒與態度的折衝，而後所採取符合本 身利益的必要行動所需的時間，即為執行意志時間。
駕駛者在行車中對突發事件完成感識、智慧(辨明)、情緒(判斷)及意志(行動) 反應過程所需要的時間，稱為PIEV(或PIJR)時間，簡稱感知反應時間。每一過 程所需時間，均因人而異，並受實際狀況的複雜程度、天候及其他心理狀況影 響。美國州際公路與運輸官員協會(AASHTO)建議正常駕駛下之PRT為2.5秒；
而在號誌PRT部分，美國運輸工程局(The Institute of Transportation Engineers) 則是建議為 1.0 秒(Roger et al.,2004)。然而不同的道路交通狀況或駕駛者特性 下，駕駛者之感知反應時間均會有所不同，對駕駛者因應不同狀況下之感知反
後之感知反應時間狀況，必須進行深入之研究，才能提供適當的參數值，使警 示時機符合駕駛者的需要。本研究整理之有無警示系統之感知反應時間相關文 獻，如表8所示。
表8
有無警示系統感知反應時間相關文獻整理表
作者 研究結果 警示
系統 Wortman et
al.(1998)
進行一向有關駕駛者於號誌化路口之減速實驗，在6個 交叉路口使用間隔攝影機偵測接近路口之速率、停等時 之平均減速率、以及黃燈時段開始後停等車輛啟動駕駛 的感知反應時間，研究結果顯示，駕駛者之感知反應時 間在1.16秒至1.55秒間，平均為1.30秒；有85%的值 落在1.5至2.1秒的範圍。
無
Harihamn Krishnan et al.(2000)
提出駕駛者平均感知時間為1.0至1.5秒。而CAMP文 獻指出第95百分位的反應時間為1.52秒。 無
Roberts(2007) 眼睛作動延遲、定像延遲、感知延遲、判斷時間與肌肉
反應延遲再加上煞車反應時間、這些時間加總後得到，
所提出之反應時間在2至4秒之間。
無
Olson et al.(1984)
一般在前方緊急事件發生時，有警示之反應時間普遍較 由駕駛人自行判斷來得短；而直接告訴駕駛者採取煞車 動作之警示所需反應時間又更短。
有
Yamada(2001) 報告中指出有裝設聲音警示系統下，當前車突然煞車時
煞車反應時間為0.3秒~1.1秒。 有
Moom 認為同時包含聽覺以及視覺之警示系統，可減少紅燈時
之違規行為及交叉路口之碰撞。 有
資料來源：Wortman et al.(1998)；Harihamn Krishnan et al.(2000)；Roberts(2007)； Olson et al.(1984)；Yamada(2001)；Moom。
二、駕駛模擬器之應用
應用駕駛模擬器設計相關實驗場景，並透過受測者對實驗設計之事件產生 反應，藉以量測反應時間，乃是感知反應時間的重要研究之一，本研究整理之 駕駛模擬器之應用相關文獻，如表 所示。
表9
應用駕駛模擬器之感知反應時間相關文獻整理表
作者 研究結果
Suetomi et al.(1995)
利用駕駛模擬器測試危險情境下駕駛者的行為反應，其研究結 果發現沒有警告系統約有 18.6%的測試者會發生車禍，使用警 告系統可降到2.3%。此外，使用警告系統也可以多出0.5秒的 煞車反應時間。
周盈如 (2005)
利用大客車駕駛模擬器進行大客車縱向防撞警示系統參數之建 立，依據其實驗結果，大客車駕駛者於高速公路平直路段跟車 之緊急煞車反應時間為0.72秒至3.23秒之間。
Chang et al.(2002)
利用駕駛模擬器進行有關車輛縱向碰撞警示系統的研究，研究 成果均指出語音的警示系統可以減少駕駛者之煞車反應時間。
張建彥等人 (2006)
透過高速公路平直路段之跟車模擬實驗結果分析，發現大客車 跟車駕駛時，車間距離在120 公尺以上時，反應時間會顯著增 加，120公尺車間距離內之感知反應時間平均值為1.115秒，超 過120公尺車間距離之感知反應時間則增加至1.565秒。
McGehee et al.(1983)
利用Iowa駕駛模擬器進行探討，以量測煞車反應時間並與實車 測試進行比較，其煞車反應時間之定意為開始釋放油門踏板至 煞車踏板踩死的時間，該研究結果顯示使用駕駛模擬氣得煞車 反應時間為2.2秒，實車測試為2.3秒，兩者之結果相似。
資料來源：周盈如(2005)；張建彥等人(2006)；Suetomi et al.(1995)； Chang et al.(2002)； McGehee et al.(1983)。
第五節 第五節 第五節
第五節 駕駛 駕駛 駕駛者煞車減速率 駕駛 者煞車減速率 者煞車減速率 者煞車減速率之探討 之探討 之探討 之探討
以下針對減速率之相關文獻進行說明。
一、Harihamn et al.(2000)提出舒適的減速率公式為：
) 0859 . 0 ( 732 .
0 V0
A
Mean comf =− − (2.1)
式中 Mean Acomf ：平均舒適減速率(公尺/秒2)； V
前車靜止不動，當後車接近前車時開始煞車。二為固定兩車車速之測試，
前車與後車維持一固定速度，聽到命令後車開始煞車。三為前車減速測試，
前車以各種不同減速值煞車，後車開始煞車等動作。這些測試並分別用正 常煞車和用力煞車兩種方式進行實驗，其中是以0.15g’s或0.39g’s為減速 率值，g為重力加速率(公制為9.8 m/ sec2)。
三、Burgett et al.(1998)利用愛荷華駕駛模擬器IDS(Iowa Driving Simulator)針對 前後兩車以相同速率(均為100英呎/秒)相同方向，行駛在相同車道，前車 開始煞車後，後車煞車反應後所產生的情境，來分析探討所須的縱向防撞 警示架構。其實驗所設定之後車煞車減速率為0.75g。
四、Yuji et al. (2001)針對駕駛者工作負荷所產生的影響進行模擬實驗中，所設
定之縱向防撞警示公式，其前、後車之減速率均為0.35g。
五、Brunson et al.(2002)中，後車最大減速率設定為0.55g，而依駕駛者特性可設 定之減速率則有0.27g、0.32g、0.35g、0.38g、0.40g、0.45g、0.55g七種。
第六節 第六節 第六節
第六節 應用駕駛模擬器與 應用駕駛模擬器與 應用駕駛模擬器與 faceLAB 系統整合之研究 應用駕駛模擬器與 系統整合之研究 系統整合之研究 系統整合之研究
交通安全中有關駕駛人特性與行為方面，駕駛模擬器是一最佳的工具，運 用駕駛模擬器不但可以降低成本、增加實驗項目、保證實驗的重現性，更可利 用虛擬實境的電腦技術來模擬各種危險情境以補實車試驗之不足，再加上與
faceLAB 系統整合應用，更能了解駕駛者的視覺經驗與道路訊息之獲知與瞭解
過程，而將其應用於運輸安全時，亦可強化人員的能力、提高人員的效率、增 進人員的舒適、避免過度的負荷、降低人員的傷害等，可探討的對象亦包含駕 駛員、乘員、行人等及與運輸安全相關的軟硬體設備或措施等。
以下針對國內外應用駕駛模擬器於視覺之相關研究進行說明。
一、Charlton et al.(2005)利用駕駛模擬器與faceLAB系統整合，探討不同年齡族 群的駕駛者，在高負荷情況下視覺搜尋與駕駛績效之變化。模擬場景包含 複雜事件與危險事件，駕駛績效指標包含速度變化、煞車與行駛反應，
faceLAB擷取指標為對駕駛環境刺激物與事件的固視時間。研究結果顯示，
年長駕駛者相較於年輕駕駛者駕駛速度慢與速度標準差大，年長駕駛者偵 測危險事件較年輕駕駛者反應還慢。
二、Victor et al.(2005)利用駕駛模擬器與faceLAB系統整合，探討駕駛者在不同 道路類型與不同困難的視覺與聽覺任務，經由評估指標以分析駕駛者視覺 活動。結果顯示，聽覺任務造成駕駛者更多專注於道路中央區域與道路周 邊區域(如標誌)，當執行視覺任務，駕駛者會隨著任務困難度並調整眼睛來 適應，注視時間也隨著增加，造成駕駛者分心機會提高，執行彎道類型有 較高比例視線注視在道路前方區域。
三、王世杰(2006)利用駕駛模擬器與faceLAB系統整合，研究車輛駕駛者之視野 能力對駕駛行為反應之影響，該研究之研究對象選取20位受測者，包括5 位為視力約1.2(含)以上之無近視者、7位為視力約1.2(不含)以下之近視戴眼 鏡者、5為視力約1.2(不含)以下之近視戴隱形眼鏡者、3位為老花眼者，藉 以模擬分析不同視覺能力條件下，駕駛者在駕駛過程中對於不同視野範圍 所出現的簡單事物，進行適當反應所需的反應時間，以及是否看到事件的 狀況。該研究結果顯示，不同視覺能力受測者之反應時間有顯著差異，其 中近視戴眼鏡受測者之反應時間顯著高於其他視覺能力之受測者；至於視 角範圍方面，不同視覺能力受測者之視角範圍有顯著差異，其中，老花眼 受測者之視角範圍顯著高於其他受測者，而近視戴眼鏡受測者之視角範圍 顯著高於近視戴隱形眼鏡受測者之視角。
四、鄭凱鴻(2007)利用駕駛模擬器與faceLAB系統整合，進行酒後駕駛實驗，以 8位持有小客車駕照的駕駛者進行實驗，探討在不同酒精濃度下，視覺反應 變化與對安全駕駛的影響，研究結果顯示，在平均眨眼頻率與平均眨眼期 間有顯著差異，平均視覺事件反應與平均視覺視角變化沒有顯著差異。
路速限可變標誌型式與速率變化等不同控制變因之視覺反應，找出不同之 視覺事件反應時間，進而觀察駕駛者與事件車之關係，分析不同控制變因 所改變之駕駛行為是否會造成與前車發生碰撞之可能，並藉由實驗得到速 限可變標誌設置之適當視距距離位置，研究對象選取17位受測者，研究結 果顯示，速限可變標誌事件平均反應時間為懸臂式(1.418)大於直立式 (1.206)，直立式又大於門架式(0.987)，平均瞥視時間為懸臂式(0.55)大於直
立式(0.48)，直立式又大於門架式(0.39)；速限可變標誌之設置，門架式之
效果顯著高於懸臂式，而依據不同反應時間之要求，三種速限可變標誌之 設置視距，在速限變化由100公里/小時降至80公里/小時下，門架式、直立 式、懸臂式分別為302、318、329公尺；對於速限變化由90公里/小時降至 70公里/小時的狀況，門架式、直立式、懸臂式分別需要274、285、286公 尺，可供作為相關手冊訂定設計規範之參考。
六、林天信(2009)利用駕駛模擬器與faceLAB系統整合，探討有無大型廣告物與 大型廣告物不同橫向距離位置對於駕駛者視覺及駕駛行為之影響，研究對 象選取22位受測者，研究結果顯示，大型廣告物看板之橫向距離設置越近，
造成駕駛者視覺分心的影響程度提高，使得駕駛者的瞥視比例、瞥視頻率、
瞥視時間、兩車間距之標準差、反應時間變大，因此相關單位應嚴格執行 違規看板設置之取締。另外，就大型廣告物看板與鄰車道交通事故對駕駛 者影響程度而言，大型廣告物出現在視野遠處時，駕駛者會產生預期心理 而提早反應，駕駛者視覺同時進行平行與序列處理，不斷與前車調整安全 距離，造成間距變化程度大；鄰車道交通事故出現在駕駛者視野很近的地 方，駕駛者剛開始不容易察覺，直到駕駛者很接近事故時才發現，由於駕 駛者瞥視時間長，導致對前車反應時間增加，基於以上原因可以推測出，
鄰車道事故影響駕駛者視覺分心之危險程度較大，建議未來應積極發展緊 急救援管理系統，儘速排除車禍現場。
第七節 第七節 第七節
第七節 小 小 小 小結 結 結 結
根據上述之文獻回顧，可以綜合整理出以下結論：
一、國外目前已有許多針對路口防撞警示系統之相關研究，研究顯示使用路側 標誌訊息顯示警示的方式，可有效降低路口事故的發生率，由於路口防撞 警示系統，需要許多相關參數組合而成，因此，本研究針對路口防撞警示 系統所需之駕駛者反應時間之參數進行研究。
二、目前已有許多針對行人種類之步行速率之研究，國內研究提出孩童、成人 及高齡者的15分位步行速率分別為1.0 公尺/秒、1.1 公尺/秒及0.72 公尺/ 秒。因此，本研究之行人種類之步行速率孩童、成人及高齡者分別訂為1.0 公尺/秒、1.1公尺/秒及0.72公尺/秒 。
三、研究顯示使用警示系統來提醒，可降低路口事故的發生率，因此，本研究 另使用聲音警示的方式來提醒駕駛者。
四、對感知反應時間定義不同會產生不一樣的分析結果外，不同地區、不同車 種及警式配備、不同特性之駕駛者，即使相同定義之感知反應時間亦有甚 大的變化範圍。
五、近年來應用駕駛模擬器於感知反應時間之研究，雖有日益增加之趨勢，但 將其應用於路口行人之安全防護系統，以建立提醒駕駛者之防護系統啟動 時機參數，則尚屬缺乏。
六、國內外已有許多研究開始利用駕駛模擬器與faceLAB相互整合來進行駕駛 者生理與駕駛安全影響之相關研究，所以，整合駕駛模擬器與faceLAB已 成為可行的技術，因此本研究擬透過此一整合系統分析行人種類與駕駛者 視覺的影響。
第三章 第三章
第三章 第三章 駕駛模擬實驗之軟硬體設備與使用說明 駕駛模擬實驗之軟硬體設備與使用說明 駕駛模擬實驗之軟硬體設備與使用說明 駕駛模擬實驗之軟硬體設備與使用說明
本研究使用大客車駕駛模擬器與faceLAB兩套設備，以作為後續場景設計 與實驗分析之基礎，詳細內容說明如後。
第一節 第一節 第一節
第一節 大客車駕駛模擬器 大客車駕駛模擬器 大客車駕駛模擬器 大客車駕駛模擬器
中華大學固定基底式大客車駕駛模擬器，主要設備包括電腦設備、電腦螢 幕切換器、網路集線器、不斷電電源供應器、眼球追蹤裝置、背投式單槍、無 邊珠光螢幕、電源及訊號線配置、場景攝影裝置、5.1聲道喇叭、faceLAB眼球 追蹤器等硬體設備與固定式大客車駕駛模擬器平台所組成的，其設備如圖 9 及 表10所示。
圖 9 大客車駕駛模擬器硬體設備圖
表10
大客車駕駛模擬器軟硬體設備表
軟體 硬體
1. 3D模型製作3套 2. 影像擷取分析軟體1套 3. 三螢幕虛擬實境場景1套
4. 虛擬實境螢幕投影校正軟體1套 5. 三槍螢幕同步顯示測試軟體1套
1. 電腦設備5組 2. 背投式單槍3台 3. 網路集線器1個 4. 資料擷取卡3張 5. 5.1聲道喇叭1組 6. 無邊珠光螢幕3片 7. 眼球追蹤裝置1台 8. 場景攝影裝置1台 9. 電腦螢幕切換器2個 10. 電源及訊號線配置1台 11. 不斷電電源供應器1個 12. faceLAB眼球追蹤器1組
13. 固定式大客車駕駛模擬器平台(含 方向盤、儀表板和座椅)1台
第二節 第二節
第二節 第二節 頭部臉部即時追蹤系統 頭部臉部即時追蹤系統 頭部臉部即時追蹤系統 頭部臉部即時追蹤系統
頭部臉部即時追蹤系統(faceLAB)為頭部、凝視與疲勞分析工具，係由軟體 與硬體所整合之一套即時自動追蹤頭部、臉部位置及特徵之系統，可依據使用 者所建立之3D頭部模型來確定頭部位置、追蹤視線凝視點、偵測眨眼頻率與其 他眼球行為的相關資料，此系統以60Hz的更新速度來量測與紀錄資料。該系統 在判斷靜態的頭部位置時精準度高達1mm至2mm之間，動態的分辨率1mm以 上，眼睛注視的分辨率3mm以上，具有高精度、高速完整之視覺化追蹤引擎，
不論是照明或是黑暗的狀況下均可操作，在有戴眼鏡夥隱形眼鏡的情況下也可 精確地界定眼睛與臉部的位置。
faceLAB硬體設備包括立體攝影機設備、立式或臥式 DELL電腦設備、校
正盤設備、角度設備、紅外線發射器設備、捲尺設備等，如圖10所示。其操作 步驟與大客車駕駛模擬器之整合，分別說明如後。
DELL 電腦 校正盤 faceLAB 立體攝影機
角度定位器 捲尺紅 外線發射器
圖 10 頭部臉部即時追蹤系統 faceLAB硬體設備圖
一、faceLAB軟體說明
本研究使用faceLAB4.2版本軟體，操作步驟說明如下：
(一)啟動faceLAB
啟動faceLAB應用程式後，會出現四個視窗，如圖10與表11所示。
圖 11 頭部臉部即時追蹤系統faceLAB應用程式圖
表11
FaceLAB 應用程式視窗功能說明表
主要視窗( The Main Window ) 視訊視窗( The Video Window )
視窗位置：左上角 視窗位置：右上角
faceLAB應用程式的主要視窗，建立頭
部模型，並且能夠啟動、停止faceLAB 應用程式之追蹤與紀錄功能。
顯示攝影機拍攝之追蹤影像。
控制視窗( The Control Window ) 世界模型視窗( The World Model Window )
視窗位置：左下角 視窗位置：右下角
顯示各種狀態之資訊，並且允許使用者 變更目前頭部模型之控制設定、變更紀 錄選項、更新攝影機設定與調校。
允許使用者編輯世界模型，並且在 追蹤時顯示三維頭部模型的凝視、
專注與頭部位置資訊。
(二)建立Stereo-Head模型
1.執行 faceLAB4.2 進入起始畫面後，建立新的 Stereo-Head，點選 Create New Stereo-Head，先在Camera Type選取Sony FCB Series，然後在Head Name輸 入自訂的受測者名稱或編號，按OK進行下一步驟，如圖12所示。
圖 12 建立Stereo-Head模型步驟1圖
2.等待攝影機開機讀取後，進入Camera Configuration Wizard，按Next進行下一 步驟，選取攝影機組態，選擇“Classic Tracking”，攝影機B視窗應包含臉部的 眼睛、眼角、嘴角；攝影機A視窗包括整個頭部的影像，調整後(加)進入下個 步驟，如圖13所示。
圖 13 建立Stereo-Head模型步驟2圖
3.調整攝影機Zoom與Focus，攝影機焦距微調，要求受測者將頭部置於攝影機 前方，按下 Auto-Focus後直到自動對焦後則放開，攝影機B重複執行進行焦 距微調，如圖14所示。
圖14 建立Stereo-Head模型步驟3圖
4.利用調校板進行調校，進行調校時必須轉換各種不同方向，軟體會自動進行資 料分析，資料分析後調校成功會顯示〝The collected data is OK. Click NEXT to
continue〞。如果出現其他顯示結果則回到上一步重新調校，方位調校時手持調
校板於攝影機前方適當位置，當綠框出現及調校板上兩個水平儀都對準中間
時，按下Take Snapshot Now，成功後進行下一步驟，如圖15所示。
圖 15 建立Stereo-Head模型步驟4圖
5.取得影像後，Stereo-Head Orientation Calibration Wizard 會開始分析所擷取的 畫面，並將此Stereo-Head儲存成資料。
(三)建立頭部追蹤模型
1.在 faceLAB 視窗中選取 Create Auto 按 Set Model 自動產生一個模型，在 faceLAB視窗上Head model選取Edit Head model編輯頭部模型，在Tracking Setup Wizard中追蹤形式選擇Front Only，如圖16所示。
圖 16 建立頭部追蹤模型步驟1圖
2.進行受測者頭部拍照，編輯參考點時注意臉部六個參考點，應將參考點儘可能 精確移到適當位置(眼角與嘴角)，兩邊的圖片都可編輯，對點按左鍵可使框框
圖 17 建立頭部追蹤模型步驟2圖
3.觀察 Tracking Quality(%)，數值最好達到 75 以上，若是辨識品質(Tracking
Quality(%))一直無法達到滿意的水準，使用者可以調整右下角三個調整鈕提昇
辨識品質。建立頭部 classic 模型凝視，主要是檢查在不同凝視角度攝影機追 蹤績效，調整眼睛追蹤參數，可選取瞳孔或虹膜眼睛追蹤方式來進行調整，將 追蹤選項的Automatically Adjust選項取消，藉由人工方式來調整Iris Visibility
與Iris Radius直到調整到滿意的水準，如圖18所示。
圖 18 建立頭部追蹤模型步驟3圖
4.進行一次凝視調校，主要的目的是眼睛方向的辨識，凝視調校完成，系統即可 追蹤頭部與眼睛的移動狀況，如圖19所示。
圖 19 建立頭部追蹤模型步驟4圖
5.一旦完成調校，用眼睛環視螢幕周圍或請受測者跟著滑鼠游標所點的位置移 動，看是否達到準確水準，如果效果不佳，可以重複流程再度調校。
6.選取控制式窗中SID選項後，案Show Screen Intersection Display，如圖20所 示，會彈出一個全螢幕畫面，按下Space Bar 開始調校螢幕，此時從左上到右 下依序出現9個白原點，請受測者用眼睛凝視圓點出現位置，凝視的過程盡量 不要眨眼睛。一但完成調校，用眼睛環式螢幕周圍或請受測者跟著滑鼠游標所 點的位置移動，看是否達到準確水準，如果效果不佳，可以重複流程再度調校，
完成上述faceLAB應用程式設定與調校步驟後，即可開始進行模擬實驗。
圖 20 SID測試位置圖
