行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
子計畫二:道路駕駛以及使用車內資訊系統的行為研究(2/2)
計畫類別： 整合型計畫
計畫編號： NSC91-2213-E-011-063-
執行期間： 91 年 08 月 01 日至 92 年 07 月 31 日 執行單位： 國立臺灣科技大學工業管理系
計畫主持人： 李永輝
計畫參與人員： 陳玉慈、簡亨旭、陳玉航、洪苡鈞
報告類型： 完整報告
處理方式： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 92 年 9 月 19 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告 道路駕駛以及使用車內資訊系統的行為研究(III)
Research on the on-road driving behavior and the use of in-car information system (III)
(三年計畫之第三年)
計畫編號：NSC 91-2213-E-011-063
執行期間：91 年 08 月 01 日至 92 年 07 月 31 日 主持人：李永輝 國立台灣科技大學 工業管理系
計畫參與人員：陳玉慈、簡亨旭、陳玉航、洪苡鈞 工業管理系
摘要
本計畫透過實車操作針對全球衛星定位系統(Global Positioning System, GPS) 探討相關人因議題。實驗車為第一年計畫裝置之 Cefiro3.0，車上裝設道路駕駛車 內數據收集系統(In Car Data Acquiaition System, In-car DAS)。共有 16 位受試者，
其中男性與女性受試者各有 8 位。結果顯示駕駛中使用 GPS 進行路徑導引作業 確實會對駕駛績效產生影響，額外的心智負荷仍會影響到單純駕駛，行為績效面 顯示駕駛員傾向於降低車速、轉動方向盤和減少觀看顯示器等，來提高駕駛操控 的維持性。製造商可以考慮設計力求簡單、清楚而容易理解的顯示畫面及語音訊 息，避免贅述及連續過長的提示，改成差異性較為強烈的辭彙。
一、緒論
全球衛星定位系統(GPS)已成為新款車種的必要配備(Dingus and Hulse, 1993)，由 電子地圖搭配全球定位系統的地理定位產品可為駕駛人服務，使用者以接收器收 到衛星訊號，再接上車用型電腦，即可得知所在位置。此外衛星定位精細度可達 巷弄，地圖還可以放大縮小，並有中文化的圖層控制，並備有文字及地標保持原 來之狀態，對於不太會看地圖及方向感不好的人，可說是一項極為貼心的 產品。GPS 可提供及時路況、路線規劃與指引、豐富的道路週邊資訊均可從此系 統呈現給駕駛員，讓開車不再只是開車，而是享受高科技的成果。本計畫探討相 關人因議題，將 GPS 更符合人員使用能力與需求，降低操作時可能發生意外的 風險。
二、研究方法
2.1 受試者﹙subject﹚
共有 16 位受試者，其中男性與女性受試者各有 8 位，8 位當中有 4 位為熟練駕 駛者(一星期中有 4 天以上自行開車上班或上課之經驗)，以及 4 位生疏駕駛者(一 星期中只有 2 天以下駕駛經驗)，每位均有 2 年以上駕駛經驗，視力經矯正後均
達 1.0 以上。
2.2 實驗設備
實驗車：Cefiro3.0，車上裝設道路駕駛車內數據收集系統(In Car Data Acquiaition System, In-car DAS)。
2.3 實驗設計：實驗設計如表一。
2.4 實驗流程說明
本實驗全程位於大台北地區共有 4 個路段，當中又包含 9 個有使用 GPS 的決策 路段，以及 2 個未使用 GPS 的參考路段，如表二
表一 實驗因子設計 應變項 自變項 水準
績效 生理
反應 一般道路
道路型
態 快速道路 未使用 作業型 GPS
態 使用
GPS 高 中 受 GPS
干擾程
度 低
熟悉 對路況
熟悉程
度 不熟悉
平均車速 方向盤轉動變 異量
看 GPS 顯示器 頻率
看 GPS 顯示器 時間比重
心跳
16 位受試者受測皆以台科大為起點，中途經過汐止家樂福、台北市政府，最後 到達行天宮，當中所有受試者必須完全依照 GPS 所指定路徑予以行駛，若中途 因為決策錯誤而偏離指定路徑，必須繞回原先系統所指定路徑，再繼續受測，全 程以車上所裝設道路駕駛車內數據收集系統，收集相關數據，並且於車輛通過各 個決策路段後，馬上以問卷對受試者進行 GPS 對應路況之干擾程度、GPS 干擾 原因以及對於實驗路徑之熟悉程度…等主觀評比。
2.5 資料分析
各個變項之取樣區間，使用 GPS 之決策路段為由 GPS 發出語音提示開始，到達 通過決策路段結束；未使用 GPS 之參考路段則為隨機取樣一連續流暢的 40 秒。
取樣之頻率皆為 1Hz。因此樣本數計有在一般道路使用 GPS 111 比(扣除第 12 號
受試者在明水路區塊數據收集失敗)、在快速道路使用 GPS 32 比、在一般道路未 使用 GPS 16 比以及在快速道路未使用 GPS 16 比。
表二 實驗決策/參考路段
路段 決策/參考路段
木柵交流道入口 (一般道路決策路段)
北二高入口 (快速道路決策路段) 台科大→汐止家樂福
快速道路參考路段 一般道路參考路段 南港 TOYOTA 路口 (一般道路決策路段) 汐止家樂福→台北市政
府
松山高中 (一般道路決策路段)
環東快速道路入口 (一般道路決策路段) 台北市政府→中油西湖
站 基湖路口
(快速道路決策路段) 明水路區塊 (一般道路決策路段)
松山機場區塊 (一般道路決策路段) 中油西湖站→行天宮
建國高架橋迴轉道 (一般道路決策路段)
數據分析以統計軟體 EXCEL 進行各應變項的平均值、標準差、相關係數分析以 及其他檢定分析。
三、結果與討論
3.1 一般道路與高速道路
在一般道路行駛時，駕駛未使用 GPS 時的方向盤轉動變異量為 2.435﹙1.165﹚
degrees，平均車速為 34.625﹙5.806﹚km/hr，心跳率則為 83.866（7.511）BPM。
未使用 GPS 在快速道路行駛時，方向盤轉動變異量比一般道路少，大小為 0.568
﹙0.149﹚，減少幅度為 76.6%﹙p<0.01﹚。平均車速 93.29﹙6.623﹚ km/hr，快了 62.9％﹙p<0.01﹚。心跳率雖然增大為 85.888﹙8.361﹚BPM，但未達統計上的顯 著水準。
當駕駛員使用 GPS 作業時，在一般道路 7 個決策路段，其方向盤轉動變異
量為 3.238﹙1.554﹚degrees，比未使用 GPS 增加 24.8%﹙p<0.05﹚；車速為 28.296
﹙9.206﹚km/hr，較未使用 GPS 減少 18.3%﹙p<0.01﹚，心跳率則為每分鐘 82.515
﹙8.409﹚次。
快速道路上使用 GPS 時，方向盤轉動量有增大到 1.663﹙0.663﹚ degrees 比 快速道路上未使用 GPS 增加 65.8%﹙p<0.01﹚。使用 GPS 平均車速為 39.627﹙8.697﹚
km/hr，比無使用 GPS 慢了 57.5％﹙p<0.01﹚。心跳率為 83.748﹙9.122﹚BPM。
3.2 GPS 對應路況之干擾程度
將 9 個決策路段依照問卷分為 3 種干擾程度﹙高、中、低﹚，使用 GPS 時方向盤 轉動變異量在高、中與低干擾程度中皆顯著高於未使用 GPS 路段；而心跳率在 高、中干擾程度中明顯低於未使用 GPS。
表三 使用 GPS 在不同干擾程度下統計表 干擾程度 方向盤轉動變異量 心跳率
高 3.139﹙1.389﹚
***81.13﹙7.671﹚
*中 2.792﹙1.854﹚
***81.118﹙7.157﹚
*低 2.731﹙1.345﹚
***86.09﹙9.779﹚
P(T<=t) 雙尾
*p<0.05 、
**p<0.01、
***p<0.001
將干擾原因歸納問卷後，依照受試者填寫結果顯示，受試者本身對系統不熟 而困擾或失誤所佔比例最高為 12.35%，顯示器畫面無法與實際路況相互呼應為 11.52%，語音提示內容太複雜而聽不懂(無法配合路況) 所佔比例為 11.11%，語 音提示時機過早而忘記導致佔 10.29%。
3.3 對路況之熟悉程度
根據問卷內容將受試者對於路況熟悉程度分為熟悉與不熟悉，在一般及快速 道路下，路況熟悉程度與觀看顯示器頻率無顯著相關﹙R=0.099 及 R=0.092﹚，而 對於熟悉與否對觀看顯示器時間比並無顯著相關﹙R=0.049 及 R=0.023﹚。
由上述結果可知，駕駛作業屬視覺作業，而使用 GPS 同時需要聽覺與視覺 作業，兩種作業同時存在時，駕駛員無法同時保持兩者績效在單一作業績效的水 準，因為兩種作業均會佔用到注意力資源。
當駕駛作業有額外作業負荷時，駕駛作業維持性會提高，當駕駛員使用 GPS 同時，仍會以駕駛作業為主要作業，使用 GPS 系統所提供資訊當作次要作業，
必須在主要作業績效能夠維持某一水準時，才分派多餘注意力資源到次要作業 中。另一方面，駕駛員預知使用 GPS 作業可能會影響駕控作業績效，而傾向實 施補償措施— 提高安全標準，更謹慎的駕駛，分派更多的注意力在駕控作業上
(Schofer, et al., 1993)。
因此有時對於不熟悉路況、GPS 系統提供過於復雜資訊或是道路設計過於複 雜等干擾，使得駕駛員無法及時對外在交通狀況做出反應，因而傾向採取保守策 略，而造成車速、方向盤轉動變異量、眼睛觀看顯示器頻率等駕控維持性高於只 有單純駕駛的情形。
四、結論與後續建議
綜合以上結果，顯示出於駕駛中使用 GPS 進行路徑導引作業確實會對駕駛 績效產生影響，額外的心智負荷仍會影響到單純駕駛，行為績效面顯示駕駛員傾 向於降低車速、轉動方向盤和減少觀看顯示器等，來提高駕駛操控的維持性。
另外，路況熟悉程度與觀看顯示器之間並無顯著相關，這和注意力資源的分 配模式有關(Eby, and kostyniuk, 1999)，當駕駛員遇上不熟悉的路況，整體的負荷 上升，因此駕駛員一方面會減少觀看顯示器來降低駕駛作業負荷，另一方面分配 注意力資源在不熟悉的路況上。
由研究結果提出下列後續建議：
1. 本次實驗通過 9 個決策路段，平均耗費兩個小時，會因為受試者的學習曲 線，而使得部份數據分析結果不夠準確。期望往後的研究者能找出更佳的方 式來進行此類研究。
2. 由於本研究結果並無法證明駕駛員於駕駛中使用 GPS 進行路徑導引作業 時，其注意力資源的確實分配狀況，因此後續研究可量測駕駛員對外在交通 狀況刺激的反應時間，及偵覺程度，以便佐證其確實的注意力分配模式。
3. 根據本研究受試者填寫的問卷結果顯示，GPS 路徑導引時所提供的顯示器畫 面及語音提示對駕駛員造成不少的干擾和困惑，故未來車業製造商可以考慮 設計力求簡單、清楚而容易理解的顯示畫面及語音訊息，例如當平面道路銜 接高架道路時，因兩者道路空間上的差異，難以判別，故建議該銜接點切換 為立體畫面顯示。在語音部份，應省略時機過早的提示(大約五公里後請向 右行駛)。此外，因為駕駛員感覺儲存(sensory storage)有限，無法記取壟長 且複雜的提示(三百公尺後請向右行駛，前方岔路口請再向左前方行駛)，故 應避免贅述及連續過長的提示。語音中相近的辭彙(向右行駛、向右前方行 駛)，常造成駕駛員誤解，建議改成差異性較為強烈的辭彙(向右轉、向右前 方行駛)，使得駕駛人員可清楚分辨。幫助駕駛員在使用 GPS 時獲取便利資 訊、駕車安全與良好的駕駛績效。
參考文獻
Dingus, T.A., and Hulse, M.C., 1993, Some human factors design and
recommendations for automobile navigation information systems, Transportation Research, 1, 2, 119-131
Eby, D. W. and kostyniuk, L.P., 1999, An on-the-road comparison of in-vehicle
navigation assistance systems, Human Factors, 1, 2, 295-311
Schofer, J. L., Khattak, A, and Koppelman, F. S., 1993, Behavioral issues in the design and evaluation of advanced traveler information systems, Transportation Research, 1, 2, 107-117
