中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目：國道客運司機員駕駛行為之實車觀測研究

Research of Freeway Bus Driver Behaviors on Field Tests

系 所 別：運輸科技與物流管理學系碩士班 學號姓名：郭 施 良 M 0 9 5 1 4 0 0 7

指導教授：蘇 昭 銘 博 士

中華民國 九十七 年 七 月

國道客運司機員駕駛行為之實車觀測研究 國道客運司機員駕駛行為之實車觀測研究 國道客運司機員駕駛行為之實車觀測研究 國道客運司機員駕駛行為之實車觀測研究

學生：郭施良 指導教授：蘇昭銘博士

摘 摘 摘 摘 要 要 要 要

近年來大客車肇事事故頻繁，由於大客車特性為搭載人數較多，一旦發生 事故，所造成的傷亡會高於其他車種，此外，回顧過去國內、外相關文獻，大 多採用大客車駕駛模擬器進行實驗，國內方面僅以蘇昭銘等人【11】在國科會 計畫案(NSC 95-2218-E-216-001)曾進行一次連續 28 個小時之大客車實車實 驗，本研究皆續先前研究另增兩次總計 116 個小時以上實驗，以蒐集更多有效 樣本數作為本研究實驗後觀測之依據。透過大客車長時間實車觀測實驗，在一 般正常營運狀況下，裝設三台 CCD 攝影機與縱向防撞警示系統，透過人工方 式觀測拍攝之影片，在觀測過程中可看到司機員於駕駛過程中發生許多事件，

例如：喝水事件、使用無線電通訊設備事件、變換車道事件等，透過分析結果 發現，司機員當進行「喝水(或飲料)事件」時會刻意選在前方無車或安全跟車 間距範圍內；「使用無線電通訊設備事件」過程會放慢大客車車速且在通話過程 大客車平均偏移量增加，也造成大客車潛在危險性提高；進行「前方車輛逼近 狀況下(50 m 內)之變換車道」在事件發生前 5 秒內司機員平均瞥視百分比例增 加至快 50 %，也表示有將近一半的時間眼睛離開前方車況。在有、無警示狀況 下觀測事件發現，當有警示系統時會降低大客車與前方車輛之危險跟車百分比 例，但在事件過程中有警示系統反而會降低大客車橫向穩定度。本研究為探究 在有、無警示狀況下是否會影響司機員駕駛行為，因此以相同事件基準下，觀 測司機員在聽到警示訊號後是否會影響其駕駛行為，且是否能提高大客車安全 性，其結果發現當有警示系統時會降低大客車與前方車輛之危險跟車百分比 例，但在事件過程中有警示系統反而會降低大客車橫向穩定度。此外，本研究 設計兩項實驗因子，其一為在一日當中分為四個時段，以探討不同時段下是否 會造成駕駛行為之差異；其二為單一趟次中分為四個駕駛時間，以探討大客車 是否因駕駛時間越長反而增加其危險程度，在實驗因子分析結果發現，四個時 段以凌晨 0 點到上午 6 點之平均車速最快，危險跟車百分比例最低，但在侵犯 車道百分比例上為增加，其主要原因為此時段車流量較少，但在橫向掌控度上 會減少，根據民國 92 年到 94 年大客車 A1 類之主要肇事原因分析發現，該時 段中為一日當中肇事件數最多(27.5 %)，且主要肇事原因第一名為「未保持行車 安全距離」與「其他引起事故之違規或不當行為」（分別佔 27.3 %），其分析結 果顯示該時段雖危險跟車百分比例最低，但主要肇事原因為未保持行車安全距 離，主要可能為該時段中司機員較為疲倦，當危及事件時恐怕會來不及反應。

其他分析內容於第四章將進行詳盡說明。本研究為衡量駕駛行為間之差異性，

因此回顧過去國內、外相關文獻，訂定出六項駕駛指標作為研究分析衡量依據。

關鍵詞關鍵詞

關鍵詞關鍵詞：縱向防撞警示系統、駕駛行為、實車實驗

致 致 致 致 謝 謝 謝 謝

研究所這兩年，感謝蘇昭銘博士用心指導，感謝老師能體諒我因家庭因素 必須常回家，也感謝老師知道我在經濟上需要獨立，因此派給我許多計畫案工 作，讓我無後顧之憂，老師除了在課業上的指導，更在日常生活給予我最大的 支持，也讓我極力推薦蘇昭銘老師作為其他學弟妹們不論是大學專題或是碩士 論文之指導教授。感謝張靖主任與淑貞老師曾帶我進入佛教境地，讓我能體驗 到法的重要，將法落實在日常生活當中，

論文方面，感謝交通大學吳炳飛博士與昭榮等學長在實車實驗硬體設備上 的支援；中華大學張建彥博士與智浩學長在警示邏輯程式方面設計；本研究室 志鴻學長的大力支持，此外，還要謝謝怡君學姊還有兩位古意的學弟時常的幫 忙；更感謝 H 客運公司對於安全與行車品質的堅持，大力相助整個實車實驗，

包含總公司的楊副總、傅特助與台中、台南新營與高雄三地車廠等，曾經幫助 過我的全體工作人員與一起相處過的四位司機大哥，再次非常感謝您們。

感謝父親在我碩士兩年期間能陪伴在生病母親的身邊讓我無後顧之憂，並 且時常鼓勵我寧可多睡覺，也不要熬夜趕論文；母親在生病期間辛苦對抗病魔 纏身，永不放棄的精神也讓全家人更凝聚在一起；而大姐在經濟與生活上能給 予我最大的支援，總是希望我能生活過得更好；二姐在母親生病期間能用心蒐 集相關醫療資訊，讓我們能掌控最新的醫療技術，給予母親更多的選擇。

感謝研究所這兩年與我一起度過的 18 位同學，一起唱歌、吃飯、打保齡球 也一起熬夜趕作業、寫論文。妮妮同學不論在課業上或遊戲中都是最佳夥伴與 戰友，思余同學在生活中是我跟妮妮的開心果，對於課業的認真與執著是值得 學習的對象，也感謝其他同學在課業與生活中的幫忙。

在生活當中感謝兩位學弟室友在日常生活的扶持與體諒，系排的卓裕仁老 師、小朱學長與學弟妹們在最後一年當中共同努力，拿下系際盃與交通盃男排 的雙料亞軍，讓我在排球生涯中已無遺憾了！

本篇論文的完成，感謝曹壽民博士、羅孝賢博士以及林良泰博士等口試委 員於百忙之中撥空指導，提供諸多寶貴意見，使得本論文得以更加完善，在此 一併致謝。

郭施良 謹識於中華運管所 中華民國 97 年 7 月 30 日

目 目 目 目 錄 錄 錄 錄

摘 要...i

致 謝... iii

目 錄...iv

圖目錄...vi

表目錄...viii

第一章 緒論 ...1

1.1 研究背景與動機...1

1.2 研究目的 ...2

1.3 研究範圍與限制...2

1.4 研究流程 ...3

第二章 文獻回顧 ...6

2.1 防撞警示系統之模擬器實驗...6

2.2 防撞警示系統之實車實驗 ...7

2.3 駕駛行為分析... 11

2.4 駕駛指標 ...12

2.5 綜合評析 ...15

第三章 實車實驗計畫...18

3.1 實驗規劃 ...18

3.2 實驗設備 ...20

3.3 分析方法 ...25

第四章 駕駛行為分析...27

4.1 實車實驗與資料分析 ...27

4.1.1 實車實驗...27

4.1.2 人工觀測影片與數據資料彙整 ...28

4.2 大客車縱向防撞警示系統之成效分析 ...34

4.2.1 車輛突然匯入實驗車車道事件 ...34

4.2.2 前車突然煞車事件 ...38

4.2.3 感知反應時間 ...41

4.3 觀測事件分析...42

4.3.1 喝水(或飲料)事件...43

4.3.2 使用無線電通訊設備事件 ...46

4.3.3 與前方車輛逼近之變換車道事件 ...52

4.4 實驗因子分析...58

4.4.1 不同時段分析 ...58

4.4.2 不同駕駛時間長短分析...64

4.5 兩因子間多重比較分析 ...70

4.6 綜合討論 ...74

第五章 結論與建議 ...78

5.1 結論 ...78

5.2 建議 ...80

參考文獻...81

圖目錄 圖目錄 圖目錄 圖目錄

圖 1.1 研究流程 ...5

圖 2.1 雷達訊號呈現圖...9

圖 2.2 實驗系統設備裝設圖 ...10

圖 2.3 偵測與攝影設備安裝情況 ... 11

圖 3.1 硬體設備配置圖...22

圖 3.2 拍攝前方車況攝影機之裝設狀況...22

圖 3.3 拍攝司機臉部攝影機之裝設狀況...23

圖 3.4 拍攝司機腳部攝影機之裝設狀況...23

圖 3.5 防撞警示系統設備架構圖 ...24

圖 3.6 軟體架構圖 ...25

圖 4.1 資料處理流程圖...29

圖 4.2 透過微型電腦螢幕即時監控之四分格畫面 ...30

圖 4.3 數據資料記錄方式...31

圖 4.4 有、無警示狀況下面臨車輛突然匯入過程之跟車間距變化情況...35

圖 4.5 有、無警示狀況下面臨車輛突然匯入過程之偏移量變化情況...36

圖 4.6 無警示狀況下面臨車輛突然匯入過程之車速-跟車間距分析散佈圖...37

圖 4.7 有警示狀況下面臨車輛突然匯入之車速-跟車間距分析散佈圖 ...37

圖 4.8 有、無警示狀況下面臨前車突然煞車事件過程之跟車間距變化情況 ...38

圖 4.9 有、無警示狀況下面臨前車突然煞車事件過程之偏移量差變化情況 ...39

圖 4.10 無警示狀況下面臨前車突然煞車事件之車速-跟車間距分析散佈圖...40

圖 4.11 有警示狀況下面臨前車突然煞車事件之車速-跟車間距分析散佈圖...40

圖 4.12 有、無警示狀況下面臨前車突然煞車事件之感之反應時間分析...41

圖 4.13 司機員進行喝水事件各階段之車速分析 ...43

圖 4.14 司機員進行喝水事件各階段之偏移量分析 ...44

圖 4.15 司機員進行喝水事件各階段之瞥視百分比例分析...45

圖 4.16 司機使用無線電通訊設備之各階段別車速分析...47

圖 4.17 司機使用無線電通訊設備之各階段別跟車間距分析 ...48

圖 4.18 司機使用無線電通訊設備之各階段別偏移量分析...49

圖 4.19 司機使用無線電通訊設備之各階段別瞥視百分比分析 ...50

圖 4.20 司機使用無線電通訊設備之各階段別危險跟車百分比分析...51

圖 4.21 司機進行變換車道之各階段別車速分析 ...53

圖 4.22 司機進行變換車道之各階段別跟車間距分析...54

圖 4.23 司機進行變換車道之各階段別偏移量分析 ...55

圖 4.24 司機進行變換車道之各階段別瞥視百分比分析...56

圖 4.25 司機進行變換車道之各階段別危險跟車百分比分析 ...57

圖 4.26 不同時段之車速分析 ...59

圖 4.27 不同時段之跟車間距分析 ...60

圖 4.28 不同時段之偏移量分析 ...62

圖 4.29 不同時段之危險跟車百分比分析...63

圖 4.30 不同駕駛時間階段之車速分析...65

圖 4.31 不同駕駛時間階段之跟車間距分析 ...67

圖 4.32 不同駕駛時間階段之偏移量分析...68

圖 4.33 不同駕駛時間階段之危險跟車百分比分析 ...69

表目錄 表目錄 表目錄 表目錄

表 2.1 駕駛模擬器文獻探討分析表 ...13

表 2.2 實車實驗文獻探討分析表 ...14

表 2.3 實車實驗與駕駛模擬器實驗之優缺點比較 ...16

表 2.4 模擬器實驗、實驗車實驗與本研究實驗所使用之駕駛指標 ...17

表 3.1 各系統設備功能說明 ...21

表 3.1 各系統設備功能說明(續)...22

表 4.1 大客車縱向防撞警示實車實驗之紀錄表 ...28

表 4.2 有、無警示狀況下面臨車輛突然匯入過程之跟車間距分析 ...35

表 4.3 有、無警示狀況下面臨車輛突然匯入過程之偏移量分析 ...36

表 4.4 有、無警示狀況下面臨車輛突然匯入過程位在危險跟車百分比分析 ...37

表 4.5 有、無使用警示系統狀況下面對車輛匯入實驗車車道之事件分析...38

表 4.6 有、無警示狀況下面臨前車突然煞車事件過程之跟車間距分析...39

表 4.7 有、無警示狀況下面臨前車突然煞車事件過程之偏移量差分析...40

表 4.8 有、無警示狀況下面臨前車突然煞車過程位在危險跟車百分比分析 ...41

表 4.9 有、無系統狀況下之不同感知反應階段分析...42

表 4.10 有、無使用警示系統狀況下面臨前車突然煞車事件 ...42

表 4.11 司機員喝水事件各階段之車速與一般車況之車速差異性檢定...44

表 4.12 司機員喝水事件各階段之偏移量與一般車況之偏移量差異性檢定 ...45

表 4.13 司機員喝水事件各階段與一般車況之瞥視百分比例差異性檢定...45

表 4.14 司機員進行喝水之事件分析...46

表 4.15 司機使用無線電通訊設備各階段別與一般車況之車速差異性檢定 ...47

表 4.16 司機使用無線電通訊設備各階段別與一般車況之跟車間距差異性檢定48 表 4.17 司機使用無線電通訊設備各階段別與一般車況之偏移量差異性檢定 ...49

表 4.18 司機使用無線電通訊設備各階段別與一般車況之瞥視百分比差異性檢定 ...50

表 4.19 司機使用無線電通訊設備之各階段別危險跟車百分比分析...51

表 4.20 司機員使用無線電通訊設備之事件分析 ...52

表 4.21 司機進行變換車道各階段別與一般車況之車速差異性檢定...53

表 4.22 司機進行變換車道各階段別與一般車況之跟車間距差異性檢定...54

表 4.23 司機進行變換車道各階段別與一般車況之偏移量差異性檢定...55

表 4.24 司機進行變換車道各階段別與一般車況之瞥視百分比差異性檢定 ...56

表 4.25 司機進行變換車道各階段別與一般車況之危險跟車百分比差異性檢定57 表 4.26 司機員進行與前方車輛逼近之變換車道之事件分析 ...58

表 4.27 不同時段之車速差異性檢定分析...59

表 4.28 不同時段 Scheffe 分析之車速檢定...59

表 4.29 不同時段之跟車間距差異性檢定分析 ...60

表 4.30 不同時段 Scheffe 分析之跟車間距檢定 ...61

表 4.31 不同時段之偏移量差異性檢定分析 ...62

表 4.32 不同時段 Scheffe 分析之偏移量檢定 ...62

表 4.33 不同時段之危險跟車百分比差異性檢定分析...63

表 4.34 不同駕駛時間階段分析 ...64

表 4.35 不同駕駛時間階段之車速差異性檢定分析 ...65

表 4.36 不同駕駛時間階段 Scheffe 分析之車速檢定 ...66

表 4.37 不同駕駛時間階段之跟車間距差異性檢定分析...67

表 4.38 不同駕駛時間階段 Scheffe 分析之跟車間距檢定...67

表 4.39 不同駕駛時間階段之偏移量檢定分析 ...68

表 4.40 不同駕駛時間階段 Scheffe 分析之偏移量檢定...69

表 4.41 不同駕駛時間階段之危險跟車百分比分析 ...70

表 4.42 不同駕駛時間階段分析 ...70

表 4.43 各實驗因子說明表...71

表 4.44 兩因子間效應項的偏移量檢定...72 表 4.45 凌晨 0 點到上午 6 點時段下四個駕駛時間 Scheffe 分析之偏移量檢定 .72 表 4.46 上午 6 點到中午 12 點時段下四個駕駛時間 Scheffe 分析之偏移量檢定73 表 4.47 中午 12 點到下午 6 點時段下四個駕駛時間 Scheffe 分析之偏移量檢定73 表 4.48 下午 6 點到凌晨 0 點時段下四個駕駛時間 Scheffe 分析之偏移量檢定 .74

第一章 第一章

第一章 第一章 緒論 緒論 緒論 緒論

1.1 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

自民國 80 年起交通部逐漸取消對台灣地區營業用大客車的相關管制措 施，包括民國 80 年取消遊覽車的牌照管制及民國 84 年開放公路汽車客運的路 線經營權，使得營業用大客車的數量由民國 85 年底的 18,285 輛增加到民國 95 年底的 25,337 輛，十年間增加超過 7 千輛【2】顯示營業用大客車之市場隨著 市場的開放而蓬勃發展。在詹淑敏【7】研究中指出近年來大客車事故頻傳，民 國 92 年 7 月尊龍客運的火燒車事件 6 死 4 傷；民國 93 年 10 月九份翻車意外 5 死 32 傷；民國 94 年苗栗縣獅潭鄉大客車事故 4 死 26 傷。此外，在民國 95 年 12 月 3 日台南縣梅嶺風景區大客車因車齡老舊(已行駛約 18 年)，部分輪胎磨損 十份嚴重，過彎時造成翻入 20 多公尺深的溪谷下，共計造成 22 死亡 24 人輕重 傷，此項事故為國內繼民國 75 年谷關車禍後死傷最為慘重的道路交通事故，由 上述可知大客車行駛時間長且載客人數眾多，一旦發生事故，所造成之死傷嚴 重性都高於其他公路車種。蘇昭銘等人【10】研究中根據內政部警政署提供肇 事資料庫分析指出，透過 A1 類事故(指造成人員當場或 24 小時內死亡之交通 事故)中發現各車種之平均肇事比例最高者為「大客車」，平均每萬輛車肇事比 例為 38.19 件，由此可知，大客車每日長時間行駛於國道或市區道路所造成之 潛在危險程度最高；若進一步針對此三年間 A1 類及 A2 類(係指造成人員受傷 之交通事故)營業用大客車交通事故之主要肇事原因分析中，發現高達 90%以上 的交通事故均是由人為因素所引起；在大客車主要肇事原因分析發現｢未注意車 前狀態｣為 A1 類與 A2 類車禍主要肇事原因之冠，此三年平均每年約佔總車禍 事件比例之 14.61%，值得客運業者及交通主管機關加以重視。另針對三年中所 發生 318 件大客車 A1 類事故，針對事故當時碰撞位置與道路類別分析發現，

大客車肇事件數最多之道路類別為｢市區道路｣，三年間共發生 142 件，但因各 道路類別長度差異很大，因此在相同基準下以平均每百公里發生事故頻率計 算，則結果發現以「國道」為最多，平均為 3.29 件/每百公里，高於市區道路 四倍之多；另針對主要碰撞位置分析發現，車輛前方碰撞共發生 220 件，佔所 有肇事事件 69.18%。根據上述分析結果，本研究冀望透過「縱向防撞警示系 統」，當國道客運司機員於行駛過程中因分心或長時間駕駛造成之疲勞，導致與 前方車保持過近之距離，透過系統發佈警示訊息提示司機員，以降低國道客運 發生前撞事故之機率與嚴重程度。

目前防撞警示系統發展已成為各個先進國家發展重點，在 2007 年駕駛輔助 暨車用影像技術研討會【1】中提到歐洲「PReVENT 計畫」是歐盟 i2010 旗艦 專案之一，共包含 12 家車廠與 16 家零組件供應商在內的 50 多個產研機構，預 計投入 5,500 萬歐元進行研發；日本的 ASV(Advanced Safety Vehicle)計畫 I-IV 中，第一階段從西元 1991 年開始，每五年設定一個目標，在西元 1991-1995 年 中主要發展重點在於讓司機員以及社會大眾接受新的科技與適應後續發展的科

技；第二階段西元 1996-2000 年主要重點在發展車間通訊以達預防車輛間發生 碰撞事件；第三階段西元 2001-2005 年主要發展重點為車道維持輔助系統、

ACC(Adaptive Cruise Control) 與 事 故 前 自 動 煞 車 減 緩 系 統 ； 而 台 灣 在 ITS(Intelligent Transportation Systems)方面，政府預計四年將投入 60 億元開發先 進智慧車輛的研發，目前主要發展重點在於車輛通訊、保全與安全三大項目。

本研究將透過先進技術(縱向防撞警示系統)應用於國內的大客車安全方面。

目前國內探討大客車駕駛行為之研究大多採用駕駛模擬器實驗方式，在實 車實驗部份僅以蘇昭銘等人【11】於 96 年行政院國家科學委員會補助專題研究 計畫成果報告中，以國道客運車輛進行實車實驗觀測方式，本研究接續蘇昭銘 等人之研究，由於該研究中僅以兩天 28 小時之實車實驗時間，後續實驗將研究 時間增加為 11 天約 116 個小時，本研究重點不僅在縱向防撞警示系統之成效，

透過更長時間實驗觀測來探討司機員長時間駕駛過程之駕駛行為是否影響大客 車行車安全。

1.2 研究目的 研究目的 研究目的 研究目的

本研究基於上述研究背景與動機，希冀能達到下列目的：

一、彙整過去探討防撞警示系統與駕駛行為相關文獻研究中之各項駕駛指標，

作為衡量本研究所觀測特殊事件與實驗因子之駕駛行為依據；

二、在車上安裝偵測與攝影設備，透過長時間實車實驗觀測國道客運司機員駕 駛行為，以探討駕駛過程中司機員行為分心是否造成大客車潛在危險性增 加，並透過駕駛指標作為衡量依據；

三、本研究欲探討司機員在一天當中不同時段以及每趟次中不同駕駛時間長短 是否影響駕駛行為，因此本研究設計此兩項實驗因子透過長時間觀測研 究，分析各因子內或因子間是否存在差異或相關性。

四、探討裝置縱向防撞警示系統後，司機員在面臨前方車況是否有更多時間處 理，依據研究分析結果探討警示系統之成效；

五、透過本實車觀測研究之分析結果與過去相關文獻研究進行討論。

1.3 研究範圍與限制 研究範圍與限制 研究範圍與限制 研究範圍與限制

依據公路法第三十四條內容規定，營業用大客車可分為公路汽車客運業、

市區汽車客運業與遊覽車客運業三者，在此將三類同屬於「大客車」。透過民 國九十四年內政部警政署所提供之肇事資料庫分析可得，各車種間(針對大客 車、大貨車、小客車、小貨車與機動腳踏車五類別)平均每萬輛車發生A1類事故，

最高者為「大客車」，由於大客車乘載人數多，一旦發生車禍其嚴重性高於其 他車種之特性，因此作為本研究之研究對象。

蘇昭銘等人【10】研究指出民國九十二年至九十四年大客車之肇事道路類 別來看，以「國道」平均每百公里肇事件數3.29件為最高，因此本研究主要實驗 範圍界定為國道客運長時間行駛於「國道一號高速公路」。透過與某國道客運

業者間合作於國道客運車上安裝攝影與偵測設備，以期能獲得駕駛過程之影像 畫面與駕駛數據資料；此三年間A1類事故中，主要碰撞位置有69.81%發生於車 輛前方(包含正前方、右前方與左前方三項)，因此本研究優先針對大客車「正前 方」安裝「縱向防撞警示系統」，透過實驗過程蒐集駕駛行為與指標數據資料，

以評估裝置前後系統成效之差異性。

在研究限制部份如下列五點：

一、 本研究主要探討客運司機員駕駛於「國道」過程之觀測行為，因此在上交 流道前與下交流道後之路線，以及在駕駛過程如遇塞車狀況(車速未滿 60 km/h)或進入收費站階段皆不納入本研究分析中；

二、 國道事故中以前方碰撞比例最高，因此優先於車輛前方安裝「縱向防撞警 示系統」以探討系統之成效；

三、 本研究與國立交通大學、中華大學及國道客運業者合作，由於需配合業者 正常營運有載客狀況下，因此「車輛」與「受測人員」皆由業者安排；

四、 實驗車輛中需安裝偵測、攝影設備與警示系統，但在安裝過程有配線上的 困難，因此實驗過程僅以「同一台」國道客運車輛進行研究，也降低不同 車輛間操作上的差異；

五、 由於國道客運車輛受限於駕駛環境，因此在警示訊號上僅提供「嗶嗶聲」

提醒客運司機員；

六、 本研究偵測設備之最佳偵測範圍在 20 m 到 50 m；本研究所觀測事件發生 之跟車間距是以偵測範圍(50 m)內之數據進行分析，超出部分並不納入探 討跟車間距指標分析；

七、 在實驗設計方面為考量到行駛過程車流影響，因此以 80 km/h 以上進行探 討，以降低車流對駕駛指標之影響；

八、 本實車實驗過程皆為「晴天」狀況下進行實驗拍攝，因此駕駛過程並不受 到其他氣候因素影響；

九、 本研究影像畫面與數據資料皆由「同一人」進行觀測與處理，以避免不同 人員主觀意識之差異性影響；

1.4 研究流程 研究流程 研究流程 研究流程

一、 確立研究題目與目的：本研究根據過去蘇昭銘等人【10】研究中肇事資料 分析與接續先前蘇昭銘等人【11】研究，將研究重點著重於觀測長時間駕 駛行為是否影響大客車之行車安全，以確立研究題目與目的；

二、 文獻回顧：主要參考國外地區做過相關實車實驗研究作為本研究實驗架構 之參考。此外，在駕駛指標方面透過國內、外文獻中，找出作為評估防撞 警示系統成效與司機員駕駛行為影響行車安全之衡量指標。透過參考各篇 實驗架構與駕駛指標作為實驗計畫之依據。

三、 實車實驗計畫：主要在大客車實車實驗前規劃完善的研究目的、時間、路 線、車輛、人員、系統設備與後續分析方法。

四、 系統整合與測試：本研究由國立交通大學、中華大學與某國道客運業者進 行合作，由於各項系統設備由兩校個別開發，因此在實驗前必須經過多次 系統整合與測試，才得以進行後續實車實驗研究；

五、 大客車實車實驗：在系統測試完成與進行實車測試後，則開始進行正式實 驗，實驗中主要透過數位訊號處理器將 CCD 攝影機拍的影像畫面，進行 與前車跟車距離與實驗車偏移量數據資料傳回主機中控端進行記錄，另 外，加上車速訊號擷取盒所偵測到即時車速數據，透過即時跟車距離與車 速做為警示邏輯之依據，並透過 CCD 攝影機拍攝前方車況、司機員臉部 畫面與司機員腳部畫面將影像畫面記錄於中控主機端中，以作為後續分析 之用；

六、 實驗數據資料與人工觀測影片彙整：實驗中所獲得之原始資料，透過數據 資料彙整、剔除異常受測者的駕駛行為數值；另外在影像畫面部分透過人 工方式進行觀測，並記錄下實驗行為之數據資料，先將兩者之時間進行同 步處理，再依影像畫面所蒐集之事件與數據資料彙整

七、 統計分析與研究探討：根據上階段同步處理影像與數據資料後，進一步研 究在防撞警示系統安裝後之成效與司機員於長時間駕駛過程其駕駛行為 是否影響行車安全，最後提出綜合探討；

八、 結論與建議：針對本研究實驗過程與研究內容，最後提出本研究之結論與 對於未來相關研究者之建議。

以下茲將本研究之研究流程整理如圖1.1所示。

圖 1.1 研究流程

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

目前防撞警示系統技術在國外已發展純熟，系統方面可分為前方防撞警示 系統、側向防撞警示系統與後方防尾撞警示系統三方面，其中又以前兩項發展 佔大多數，2.1節中主要探討防撞警示系統於國內、外模擬器實驗之發展趨勢，

針對各篇相關研究了解國內、外防撞警示系統之實驗設計、研究目的、研究方 法、分析方式、研究結果、結論與討論等；另外在2.2節中主要探討國內、外防 撞警示系統於實車實驗之發展，並對各篇進行文獻評析；由於駕駛行為對行車 安全有絕對之影響，因此在2.3節中針對駕駛行為相關文獻，探討文獻中所觀測 駕駛行為、使用駕駛指標與研究結果；2.4節主要探討前三節中各篇實驗所使用 之駕駛指標，由於實車實驗中受到環境、氣候、人為、經費等限制，因此所能 蒐集到駕駛指標有限，本研究彙整相關文獻之各項駕駛指標，作為本研究觀測 國道客運司機員駕駛行為與大客車縱向防撞警示系統實車實驗中所使用駕駛指 標之參考依據。最後在2.5節針對前述所提及之相關文獻提出綜合評析。

2.1 防撞警示系統之模擬器實驗 防撞警示系統之模擬器實驗 防撞警示系統之模擬器實驗 防撞警示系統之模擬器實驗

目前國內以駕駛模擬器進行防撞警示系統模擬實驗方面，包含陳菀蕙等人

【9】談到IVIS(車內資訊系統)包含防撞警示系統雖能提升駕駛行車方便性與安 全性，但可能讓司機員當使用這些系統時，導致分心或不注意反而造成事故發 生，因此透過駕駛模擬器實驗來探討司機員當使用不同IVIS介面時，透過實驗 設計模擬路口事件發生，以探討司機員對突發事件之反應時間，其研究結果發 現，不論有、無裝設防撞警示系統，在非預期狀況下其反應較慢；此外，以前 方事件、右方事件與左方事件進行分析，其結果發現前方突然發生緊急事件之 反應時間最短，其次為左方，最後才是右方，實驗最後透過問卷方式詢問受測 者一般會先查看右方或是左方狀況，其問卷結果為有67%的人會先看左方狀 況，14%會先看右方狀況，14%未特別會先注意何方，5%只會注意前方。蘇昭 銘等人【12】研究中主要針對不同警示系統介面對司機員在面對前方車況或左 右鄰近車道突然切入實驗車道時，其感知反應時間是否有差異，該文獻首先透 過焦點團體方式了解大客車司機在使用警示系統時，對於介面的接受度、偏好、

建議等；之後並在模擬實驗中針對有無裝設防撞警示系統對駕駛員感知反應時 間進行多重比較，結果發現裝設防撞警示系統能有效縮短司機員感知反應時 間；張建彥【6】於行政院國家科學委員會專題研究計劃申請書中主要以防撞警 示系統警示邏輯開發與設計，其研究目的主要進行防撞警示系統中參數管理、

參數安全隸屬度、縱向防撞警示基本公式、模糊縱向防撞警示公式與自適性模 糊化縱向防撞警示系統五項模組的建置，透過大客車駕駛模擬器實驗驗證。

在國外以模擬器實驗探討防撞警示系統部分，Masha Maltz 等人【18】研究 主要探討由於近年來防撞警示系統發展迅速，但系統絕非完美，有時司機員過 度信賴警示系統，反而失去警覺性，因此該研究透過駕駛模擬器實驗方式，來 探討非完美的警示系統對於分心的司機員幫助程度。實驗中主要以「車頭距」

作為警示依據指標，警示發佈分為單一週期性警示與不定期警示兩種，依不同 信賴度之警示系統會給予隨機的錯誤訊息。另外，在實驗中給予受測者次要任 務作為分心事件，研究結果指出當駕駛人使用高信賴度之警示系統，駕駛實驗 車與前車保持之車頭距，反而會越來越縮短。此外，一旦任務負荷增加時，對 照組(無警示系統)反而會得到較差的績效，因此透過防撞警示系統於有分心任 務駕駛過程中，能得到較佳的績效。Lee 等人【17】研究主要探討有無分心事 件與有無警示系統下，其駕駛感知反應時間差異。實驗中警示訊息主要以視覺 與聽覺兩種方式呈現，警示時機又區分為較早警示與較晚警示兩種，次要任務 主要讓受測者手動按鈕再回答所看見的數字，其研究結果發現，警示系統能增 加司機員在面對碰撞事件之時間，減慢駕駛速度以因應碰撞事件，且較早警示 時機在安全效用上優於較晚警示時機，而兩者更優於無警示系統，也代表防撞 警示系統的確能有效改善當司機員有分心動作時之安全績效。Abea 等人【15】

在 2004 年研究中主要探討在煞車事件下，不同警示時機對司機員之感知反應時 間是否有關聯性，其實驗中分為兩組，一組人員於駕駛過程中並無給予警示；

另一組人員提供三種不同時機(過早、適中與過晚)的警示與無警示系統，警示 方式則以聽覺方式來告知受測者，其研究結果發現，警示時機明顯會影響受測 者之信賴度同時也影響司機員在面對事件時的感知反應時間，較晚的警示時間 比較早或適中的警示時間，讓駕駛人得到較低的信賴感，而在感知反應時間方 面，從煞車事件發生到司機員踩煞車踏板之反應時間上，較早警示時機明顯優 於其他警示時機(包含無警示)。隔兩年，Abea 等人【16】在 2006 年研究中除 接續先前探討警示時機外，另針對司機員在不同駕駛情境下(三種駕駛速度 (40,60,70mile/h)、兩種與前車車頭距(1.7s,2.2s))對警示系統之信賴度進行研究，

以駕駛感知反應時間作為駕駛指標部分，主要分為三項，分別為前車煞車事件 至本車踩煞車之時間、前車煞車事件至本車釋放油門之時間與本車釋放油門至 本車踩煞車之時間。由分析結果發現，「車頭距」對於警示訊號呈現及駕駛者對 警示的感知有較大的影響。此外，相較於沒有警示的條件下，當駕駛有較長的 車頭距，則會適應較晚的警示，可能會造成較長的反應時間。

2.2 防撞警示系統之實車實驗 防撞警示系統之實車實驗 防撞警示系統之實車實驗 防撞警示系統之實車實驗

近年來，國內交通主管機關積極投入 ITS 技術，優先發展九大服務系統，

其 中 一 項 為 先 進 車 輛 控 制 安 全 系 統 (Advanced Vehicle Control and Safety System，AVCSS) 係結合感測器、電腦、通訊、電機及控制技術應用於車輛及 道路設施上，協助駕駛人提高行車安全性，增加道路容量，減少交通擁擠，該 系統之主要特色係利用感測器協助人類感官功能之不足，減少危險之發生；提 高自動控制之程度，從事更安全、準確、可靠之控制，彌補駕駛人因判斷錯誤 或技術不足所造成的疏失。因此本研究發展大客車縱向防撞警示系統及為 AVCSS 的重要服務項目之一；就目前國內針對防撞警示系統之發展現況，主要 還是以小型車(小客車)發展為主，部分高級房車已具備防撞警示系統設備，以

提升小型車於行駛過程之安全性。國內目前已進行安全性設備實車相關技術開 發之單位有財團法人工業技術研究院【5】與財團法人車輛研究測試中心 (ARTC)，前者目前已研發出智慧型車輛，藉由各種感測器駕駛輔助，發展適應 性巡航控制系統、停車輔助系統、影像警示系統，發展高自主影像安全警示技 術，提供高附加價值且低成本的先進安全系統產品，但目前著重於透過影像辨 識技術之偏移車道警示系統；後者財團法人車輛研究測試中心於 07 年舉辦 2007 年駕駛輔助暨車用影像技術研討會【1】，會中談到目前 ARTC 主要研發重點在 於先進駕駛輔助系統，透過整合電子、通訊及感測等先進設備，協助司機員對 於車況環境的變化作即時感知、判斷與控制上的反應，以提高行車安全，此類 設備多著重於主動式安全(例如：適應性定速巡航、夜視、車道偏移警示、車道 維持、盲點警示、駕駛疲勞監控、停車輔助、車間通訊等技術)藉此以達到有效 降低事故、順暢交通，進而減少燃料耗損與廢氣排放。ARTC 在車道維持系統 與前方碰撞警示系統主要透過前方 CCD 攝影機偵測，將影像畫面傳到數位訊 號處理器(DSP)進行辨識，並經由邏輯判斷車輛是否有偏移車道或是與前方車保 持過近的距離，如果有則以警示告知司機員，以達到在危險發生前告知司機員 知道，此部分與本研究所採用之大客車實車實驗設備有部份雷同。在國內防撞 警示系統實車實驗方面，蘇昭銘等人【11】之研究創國內先例，將縱向防撞警 示系統安裝於大客車上，主要探討國道客運司機員於有、無警示系統下，其駕 駛行為與駕駛績效之差異性探討，該篇研究中主要由中華大學、國立交通大學 與某國道客運業者合作進行大客車防撞警示系統之實車實驗，偵測設備方面，

主要以都卜勒雷達與影像測距系統偵測與前方車間隔距離，此兩系統透過有效 性分析結果發現，兩系統在偵測與前方車間隔距離上並無顯著差異；影像畫面 部分，透過三台 CCD 攝影機分別拍攝包括前方車況畫面、司機員臉部畫面與 司機員腳部踩油門或煞車踏板之畫面；車速部分，透過電壓訊號擷取盒取得實 驗車車速，將車速與間隔距離數據資料傳回中控主機端，透過主控端電腦判斷 前方車況是否有危險，如果有則須發佈警示訊號給予司機員，讓司機員提早進 行煞車反應，以達到避開危險之效果。

該研究探討實驗車與前車間距部分，前面提到是採用兩種不同的方式來加 以偵測而得，第一種方式為利用都卜勒雷達儀偵測，將雷達裝設在實驗車車頭，

擷取雷達輸出的五個訊號，五個訊號分別代表了車頭正前方五度角的距離，並 取出這五筆資料中的最小值為雷達所輸出的距離值；第二種方式則是利用影像 判斷，將小型 CCD 攝影機裝設於大客車車輛二樓前擋風玻璃上，輸出的影像 直接輸入至 DSP 數位訊號處理器內，DSP 數位訊號處理器會偵測影像中的車道 線，並判斷前方車輛的位置，獲得影像的距離與車道偏移量。透過大客車實車 測試後，其分析結果發現，大客車駕駛在合法使用無線電通訊設備狀態下，其 感知反應時間及車輛橫向偏移量均較一般車況下高，此表示縱使合法使用無線 電通訊設備，亦可能會對行車安全有所影響；從前方車況事件發生到駕駛放開 油門之感知反應時間上，其感知反應時間明顯有縮減，代表裝設防撞警示系統

後能讓司機員在遭遇危險時，有較多的時間作反應；但就偏移量指標而言，使 用無線電通訊設備能明顯降低司機員在駕駛過程中其偏移量穩定性；在平均車 速指標部分，警示系統能有效讓駕駛在相同跟車距離下，平均車速亦降低，故 可知在安裝縱向防撞警示系統之後，司機員在駕駛行為上有明顯改善。在國內 側向防撞警示系統發展方面，郭耀聰【8】之研究主要模擬安裝於小客車，以實 驗桌方式取代實際安裝於小客車側邊，偵測設備主要以超音波雷達偵測系統來 偵測是否有車輛或物體接近實驗桌，其實驗地點為路外實驗，而非在一般道路 上進行。實驗過程中車輛以不同角度與車速切入或切出實驗桌，透過不同方式 探討防撞警示系統對於物體靠近實驗桌是否須發佈警示訊號，警示邏輯方面先 透過車輛與實驗桌兩者相對距離下進行邏輯判斷，假如相對距離在 1.2 公尺以 上則僅顯示距離數據；相對距離在 0.7 公尺內則直接發佈危險警報(顯示紅燈燈 號)；但如果相對距離介於 0.7 公尺至 1.2 公尺中，則須再進行碰撞時間 (Time-to-collision)邏輯判斷，假設大於門檻值 0.8s 則顯示距離數據；如 TTC 數 據小於 0.15s，系統判定為有物體(車輛)瞬間進入，並不發佈警示訊號，但如 TTC 介於 0.15s 至 0.8s 則發佈危險警報。警示方式透過 LCD 圖形介面，顯示當不同 相對距離下給予不同色彩之燈號警示，其呈現方式如圖 2.1 所示，由於本研究 大客車駕駛環境受限下，因此警示方式僅以發佈警示聲為主。

資料來源：【8】

圖 2.1 雷達訊號呈現圖

在國外發展防撞警示系統之實車實驗中，Christoph Mertz 等人【14】之研 究中以兩台市區公車作為影像偵測實驗車，系統設備包含前方與兩側皆裝設攝

影機設備，此外偵測設備部份前方安裝雷射測距設備，兩側裝設光學定向測距 系統，該研究安裝系統設備如圖 2.2 所示，實驗時間將近一年，將偵測到的數 據資料抽樣取出數百小時與數千英哩旅程作為樣本分析，透過系統模擬方式，

將物體以不同速度與碰撞時間下，計算出物體碰撞時間、碰撞機率值與警示發 佈時機，以作為後續計算防撞警示系統之最佳感應範圍。

資料來源：【14】

圖 2.2 實驗系統設備裝設圖

Ruff【20】主要探討大型傾卸式卡車行駛於礦區中，由於車體大死角多，

因此於車輛前、後安裝攝影器材與雷達偵測設備於車架如圖 2.3 所示，警示方 式以警示聲結合簡單畫面讓操作人員檢查，當警示發佈時是何物體進入偵測範 圍內，其系統績效主要透過連續一週作業過程扣除裝、卸貨與停止過程，將運 行過程偵測到物體且是否有警示記錄下來，其實驗過程蒐集到 618 筆警示訊 號，研究結果發現其中僅有 41%的警示訊號對操作員有急迫性警示，其他的 59%

警示訊息反應出並非緊急狀況給操作員，這結果反而造成操作員對於警示系統 之信賴度下降並給操作人員帶來困擾，因此在警示邏輯設計上，警示時機與哪 些狀況下需給予駕駛者警示為防撞警示系統研究中重要的重點之一。

資料來源：【20】

圖 2.3 偵測與攝影設備安裝情況

2.3 駕駛行為分析 駕駛行為分析 駕駛行為分析 駕駛行為分析

在蘇昭銘等人【19】研究中指出造成大客車事故之主要原因前三名分別為

「未注意車前狀況」(第一名)、「未保持行車安全間隔」(第二名)與「未依規定 讓車」(第三名)，造成這些事故原因主要可分為兩類，第一類為司機員分心或疲 勞造成未注意車況，第二類為司機員與實際情況的認知差異，造成在行車安全 上的危險。

在國外Richard J. Hanowski【19】等人研究中提到，當司機員疏忽的同時危 急事件也同時發生，才會構成危險駕駛之狀況，該篇研究主要針對41位長拖曳 卡車司機員行駛約140,000英哩旅程，透過四台攝影機拍攝司機員臉部、操控方 向盤、變換車道與煞車反應時的影像畫面並進行後續分析，結果共記錄到178項 的分心事件，將其中34件會造成危急情況之分心事件依不同類型狀況(例如：使 用無線通訊設備、看左邊、看右邊等方式分類)共分為七大類群組，其中以危急 事件前活動平均持續時間和司機員眼睛遠離道路於20秒的時間所佔比例作為分 心判定指標，該篇研究分析結果發現，使用無線通訊設備於平均瞥視時間上相 較於其他任務事件有明顯較長。

在國內文獻中吳純如【3】在研究中主要針對兩種不同道路環境(單調、複 雜)所誘發的疲勞效應對於司機員認知及駕駛行為的影響，透過小客車駕駛模擬 器進行實驗，該研究以三種疲倦量測指標，第一類為生理性量測指標包含腦波、

心跳率、眨眼次數、臉部表情；第二類為駕駛行為指標包含方向盤移動、速度 變異、橫向位置變異指標；第三類為主觀評量問卷，透過問卷方式(李克特尺度) 請受測者於實驗後填寫，分析結果發現觀察車速的變化，由未疲倦至疲倦路段 時車速標準差均呈現顯著下降，到了疲倦路段時受測者因疲倦再加上警覺性大

幅降低，大幅減少調整踏油門之力道而保持一定速，故車速標準差均呈現下降 趨勢，但當增加駕駛時間使受測者感到極度疲倦，則可能會造成車速變異大幅 增加；而在邊界位置的維持上，當駕駛者呈現疲累狀態下，其車輛位置偏移現 象會更明顯，維持車輛穩定性的能力會下降。此外，洪啓源【4】主要以大客車 駕駛模擬器進行實驗，探討大客車司機在單調路況下，其心理、生理與駕駛績 效受實驗時間與駕駛疲勞影響而產生之變化，另也針對駕駛疲勞警示系統顯示 介面對於改善駕駛疲勞程度進行相關分析，研究中所使用之駕駛指標包含車道 入侵事件反應時間、標誌牌辨識正確率、車輛橫向位置、眨眼次數、心跳頻率 五項，其分析結果發現，車輛橫向位置指標方面，隨實驗時間的增加並不會顯 著差異；但當疲勞程度增加則會明顯增加車輛橫向位置偏移程度。

2.4 駕駛指標 駕駛指標 駕駛指標 駕駛指標

針對前面所提及之各篇文獻，以下針對模擬器實驗與實車實驗中各篇研究 中衡量防撞警示系統成效或駕駛行為是否影響行車安全之績效指標整理如表2.1 與表2.2所示，並針對各篇文獻提出對於本研究之貢獻或參考之處進行說明。

表 2.1 駕駛模擬器文獻探討分析表 作者作者作者

作者

(年份年份年份) 年份 車種車種車種車種 駕駛指標駕駛指標駕駛指標駕駛指標 對於本研究貢獻對於本研究貢獻對於本研究貢獻對於本研究貢獻 或參考之處 或參考之處或參考之處 或參考之處 陳菀蕙

等人 (民96)

小 型 車

駕駛者遭遇突發事件之反應時 間(秒)

以駕駛者感知反應時 間作為本研究之駕駛 指標

蘇昭銘 等人 (民96)

大 客 車

1. 感知反應時間(秒) 2. 車道偏移次數(次) 3. 橫向偏移變化量(公尺) 4. 車速變化量(公尺/分)

探討不同警示方式對 司機員感知反應時間 之差異性，但由於本實 驗駕駛環境受限下僅 以聲音警示為主。

Maltz, Shinar (2007)

小 型 車

1. 車頭距(秒)

2. NASA-TLX心智評量問卷 (分)

實驗結果發現透過防 撞警示系統於有分心 任務駕駛過程，能有較 佳績效。

張建彥 (民95)

大 客 車

1. 感知反應時間(秒) 2. 減速率(公尺/秒) 3. 速率(公里/小時) 4. 車間距(公尺)

本研究警示邏輯由張 建彥老師研究團隊建 置，透過本次實車實驗 進行驗證。

洪啓源 (民95)

大 客 車

1. 車道入侵事件反應時間 2. 標誌牌辨識正確率 3. 車輛橫向位置 4. 眨眼次數 5. 心跳頻率

提供本研究了解大客 車司機員疲勞狀況下 會有哪些駕駛指標明 顯表示。

吳純如 (民94)

小 型 車

1. 生理性量測指標包含腦波、心 跳率、眨眼次數、臉部表情 2. 駕駛行為指標包含方向盤移

動、速度變異、橫向位置變 異

3. 主觀評量問卷(分)

本研究參考該篇文獻 使用「速度變異」、「橫 向位置變異」兩項駕駛 行為績效指標。

Lee等人 (2002)

四門 中型 房車

1. 碰撞率(百分比)

2. 碰撞當時兩車相對車速(公尺/

秒)

3. 調整後最小碰撞時間(秒)

實驗結果發現防撞警 示系統的確能有效改 善當司機員有分心動 作時之安全績效。

表 2.2 實車實驗文獻探討分析表 作者作者

作者作者

(年份年份年份年份) 車種車種 車種車種 駕駛指標駕駛指標駕駛指標駕駛指標 本研究參考之處本研究參考之處 本研究參考之處本研究參考之處

蘇昭銘 等人 (民96)

大 客 車

1. 感知反應時間

2. 平均瞥視次數、時間與最大瞥 視秒數

3. 平均車速 4. 平均跟車距離 5. 平均偏移量

為國內首次針對大客 車防撞警示系統進行 實車實驗，本研究皆續 該篇文獻進行更深入 研究。

Mertz, Richardsonb

(2005)

市區

公車 －

該篇文獻主要以偵測 設備與攝影器材進行 蒐集數據與影像畫面 資料。

Ruff (2005)

傾卸 式卡 車

警示訊息正確性與急迫性 防撞警示系統之正確 性與可靠性可透過影 片進行比對。

Hanowski (2005)

長途 拖曳 車

危急事件前活動平均持續時間 和司機員眼睛遠離道路於20秒 的時間所佔比例

參考該篇文獻中「司機 員眼睛遠離道路於20 秒的時間所佔比例」績 效指標

郭耀聰

實驗 桌模 擬小 型車

－

提供警示邏輯判斷架 構與警示訊號以燈號 方式可供本研究參考 之用。

本研究 本研究 本研究 本研究

大大 大大 客 客 客 客 車 車 車 車

1. 車速車速車速車速(km/h) 2. 跟車距離跟車距離跟車距離跟車距離(m) 3. 偏移量偏移量偏移量偏移量(cm)

4. 瞥視頻率瞥視頻率瞥視頻率瞥視頻率百分比百分比百分比百分比(%) 5. 危險跟車危險跟車危險跟車危險跟車百分比百分比百分比百分比(%) 6. 司機員感知反應時間司機員感知反應時間司機員感知反應時間司機員感知反應時間(s)

主要探討縱向防撞警 主要探討縱向防撞警主要探討縱向防撞警 主要探討縱向防撞警 示成效與司機員於長 示成效與司機員於長示成效與司機員於長 示成效與司機員於長 時間駕駛是否影響行 時間駕駛是否影響行時間駕駛是否影響行 時間駕駛是否影響行 車安全性車安全性車安全性

車安全性，，，分為兩類，分為兩類分為兩類分為兩類 指標

指標指標 指標。。。。

在探討防撞警示系統成效中必須要有駕駛指標來客觀驗證系統能帶來的 實質成效，在先前文獻回顧中，Abea 等人【15】在 2004 年研究中主要探討在 煞車事件下，前方發生煞車事件到司機員踩煞車踏板之反應時間上作為駕駛指 標，相同作者 Abea 等人【16】在 2006 年之研究中也以駕駛反應時間作為駕駛 指標，此外，除先前以當前車發生煞車事件至本車踩煞車之時間，另細分兩項 包括前車煞車事件至本車釋放油門之時間與本車釋放油門至本車踩煞車之時 間。本研究由於為實車實驗因此無法控制前方車之煞車反應，因此本研究以當 前方車亮煞車燈到司機員放開油門與釋放油門踏板轉而踩煞車踏板之感知反應

時間為本研究之駕駛指標之一；Hanowski【19】研究中指出以危急事件前活動 平均持續時間和司機員眼睛遠離道路於 20 秒的時間所佔比例作為分心判定指 標，由於國外文獻中行駛道路大多在州際道路上，其交通狀況與國內車流量差 異很大，因此本研究以國內國道為研究路線，因此本研究修改其指標，先將各 事件當中依照不同駕駛行為分為數個時間階段，再以各時間階段之司機員「瞥 視頻率百分比例」作為衡量司機員於事件發生過程中個別時間階段是否影響行 車安全；吳純如【3】研究中主要以方向盤移動、速度變異、橫向位置變異三項 作為判定司機員疲勞程度指標，本研究也透過「車速」與「偏移量」之平均值 與變異程度作為衡量司機員於長時間駕駛時是否影響行車安全之績效指標；

Masha Maltz 等人【18】研究中主要以「車頭距」作為警示依據指標，最後所得 結果以車頭距小於 1s 為危險跟車，大於 1.5s 為安全區域，由於本實車實驗中 無法控制前車車速和與前方車間隔距離，因此本研究在探討四個不同時段因素 是否影響司機員駕駛行為研究中，以相同車速範圍下探討其與前方車輛之平均 間隔距離是否有差異。透過文獻回顧整理介紹先前國內、外研究中所使用之駕 駛指標，本研究將藉由連續一週的實車實驗，來探討國道客運司機於長時間的 駕駛行為與裝置防撞警示系統所帶來的成效，本實車實驗之設計、系統設備、

實驗後所使用的駕駛指標與後續彙整、分析部份於第三章與 4.1 節將進行詳細 介紹說明。

2.5 綜合 綜合評析 綜合 綜合 評析 評析 評析

根據以上文獻回顧中不論模擬器實驗或實車實驗對於各項研究方面各有優 缺點如表 2.3 所示，在文獻中發現一般實車實驗主要可區分為路外實驗與道路 實驗兩方面，路外實車實驗主要為了特定實驗目的而去尋找特定實驗車輛進行 研究，實驗路線與其他車流進行區隔，此實驗過程設計較為縝密，但缺乏一般 車流狀況下真實情境；而道路實車測試則在營運車輛安裝偵測或監控設備，實 驗過程則採用在正常營運過程進行實驗，道路實車測試所耗費的時間一般較路 外實車實驗長。在路外實車實驗方面由於實驗過程需控制許多因子，可能包括 前方車、實驗車與周圍車流狀態，因此所需耗費的人力成本最高，此外，由於 實驗過程有經過設計且周遭外在影響因素較模擬器實驗多，因此安全性較低；

在道路實車測試中由於實驗時間長，主要在一般正常營運下進行實驗，因此真 實性最貼近正常狀況下，由於實驗過程無控制其他交通因素且所受到外在影響 因素最多，因此安全性較路外實車實驗與模擬器實驗低；在模擬器實驗中由於 無安全上的顧慮，造成受測人員在反應上可能會與實車實驗存在差異，模擬器 實驗中由於不會受到外在交通、環境因素影響且可作重複性實驗，因此可探究 實驗因子較實車實驗多。本研究實驗過程主要為道路實車測試，實驗人員透過 連續數日在國道客運的正常營運時間進行實驗，其實驗目的主要透過長時間觀 測實驗，以了解國道客運司機員在駕駛過程之行為是否影響大客車行車安全，

並且設計實驗因子以了解在白天、晚上或在不同駕駛時間長短其司機員的駕駛

行為是否有明顯差異。

表 2.3 實車實驗與駕駛模擬器實驗之優缺點比較 分析項目

分析項目 分析項目

分析項目 路外實車實驗路外實車實驗路外實車實驗路外實車實驗 道路實車測試道路實車測試 道路實車測試道路實車測試 模擬器實驗模擬器實驗模擬器實驗模擬器實驗

人力成本 略高 低 低

安全性 低 低 高

真實性 高 較高 略低

探究因子 少 少 多

外在影響因素 多 多 少

先前模擬器與實車實驗文獻研究中，作為實驗過程衡量結果優劣依據，彙 整如表 2.4 所示，主要以各項駕駛指標，在模擬器研究之駕駛指標方面包含碰 撞率、碰撞當時兩車相對車速與調整後最小碰撞時間，此三項指標在實車實驗 中由於安全上的顧忌因此無法使用，在本研究實車實驗中基於安全考量故也不 採用此項指標。在車道偏移次數指標方面，僅在模擬器實驗文獻中使用，但該 項指標在實車實驗中也可透過攝影設備以人工方式觀看或使用車道偏移設備進 行記錄，但此本研究並不採用該項駕駛指標。減速率與車頭距指標主要以模擬 器實驗較常被研究作為衡量指標，其原因由於模擬器實驗可以控制前方車輛車 速與兩車間隔距離，因此兩項指標在實車實驗中求得之數據資料誤差較大。危 急事件前活動平均持續時間和司機員眼睛遠離道路於 20 秒的時間所佔比例指 標方面，主要在前面 Hanowski【19】實車實驗研究中透過指標衡量司機員欲到 事件時分心狀況與程度，在本研究中使用在探討司機員在駕駛過程可能因分心 造成瞥視頻率不同，由於國內國道駕駛過程中車流量大且車流比國外州際道路 複雜，因此本研究依照遭遇狀況不同之時間，給定在相同時間基準下其瞥視頻 率百分比例。

表 2.4 模擬器實驗、實驗車實驗與本研究實驗所使用之駕駛指標 駕駛指標

駕駛指標駕駛指標

駕駛指標 模擬器模擬器模擬器模擬器 實車實車 實車實車 本研究本研究 本研究本研究 駕駛指標駕駛指標 駕駛指標駕駛指標 模擬器模擬器 模擬器模擬器 實車實車實車實車 本研究本研究 本研究本研究 感知反應時間

(秒) ˇˇ ˇˇ ˇˇˇˇ ˇˇˇˇ 碰 撞 率 ( 百 分

比) ˇˇˇˇ

瞥視頻率(秒) ˇˇ ˇˇ ˇˇˇˇ ˇˇˇˇ

碰撞當時兩車 相 對 車 速 ( 公 尺/秒)

ˇˇ

ˇˇ

車道偏移次數

(次) ˇˇ ˇˇ 調整後最小碰

撞時間(秒) ˇˇˇˇ 橫向偏移變化

量(公尺) ˇˇ ˇˇ ˇˇˇˇ ˇˇˇˇ 警示訊息正確

性與急迫性 ˇˇˇˇ ˇˇˇˇ 速率( 公里 /小

時) ˇˇ ˇˇ ˇˇˇˇ ˇˇˇˇ 減速率 (公 尺/

秒) ˇˇ ˇˇ 車頭距(秒) ˇˇ ˇˇ

車間距(公尺) ˇˇ ˇˇ ˇˇˇˇ ˇˇˇˇ

危急事件前活 動平均持續時 間和司機員眼 睛遠離道路於 20 秒的時間所 佔比例

ˇˇˇˇ ˇˇˇˇ

目前國內、外針對防撞警示系統研究的課題中，如 Genya Abea 等人於 2004 年【15】與 2006 年【16】中針對警示時機進行研究，透過過早、適中與過晚警 示來探討司機員在面對前方車況時，三種警示時機對於司機員感知反應時間所 造成的變化與對於系統之信賴感，該研究顯示國外學者認為防撞警示系統不但 要對於司機員在遭遇前方可能發生碰撞前提早警示，也要讓司機員對於警示系 統產生信任感。由於本研究警示邏輯方面接續先前蘇昭銘等人【11】之研究，

因此在本研究中並不針對警示時機與邏輯進行探討。此外，蘇昭銘等人【12】

針對不同警示介面對大客車司機員反應時間進行研究，研究結果發現複雜的車 內通訊設備，當司機員專心在操作介面時，反造成司機員容易分心而造成危險 發生，不同警示介面與警示方式對於司機員在面對危急事件之感知反應時間是 有不同的，但各種警示方式皆比無警示狀況下對於受測人員反應方面是有幫助 的，因此本研究在實車實驗車內環境受限條件下，因此僅提供以「警示嗶嗶聲」

作為縱向防撞警示系統之警示方式。

第 第

第 第三 三 三 三章 章 章 章 實車實驗計畫 實車實驗計畫 實車實驗計畫 實車實驗計畫

本研究透過大客車實車實驗進行探討縱向防撞警示系統成效與司機員長時 間駕駛行為是否影響大客車行車安全之研究，在本章主要在 3.1 節介紹本研究 實車實驗規劃，包含各項實驗前所規劃之項目；在 3.2 節針對大客車實車實驗 所需之實驗設備包含軟、硬體設備進行介紹；3.3 節針對後續分析所使用之統計 方法進行說明。

3.1 實驗規劃 實驗規劃 實驗規劃 實驗規劃

在實車實驗前進行規劃工作，其中包含實驗目的、時間、路線、參與人員 與車輛、警示邏輯設計、訂定駕駛指標六項進行說明，以及實驗過程所需的軟、

硬體設備也在下小節進行詳盡介紹。此外，由於偵測設備在有限條件下，因此 本研究所訂定出駕駛指標是作為衡量駕駛過程或設計實驗因子在駕駛行為間差 異性比較之依據。

一、實驗目的：本研究以大客車進行實車實驗，以透過長時間觀測司機員以探 討不同狀況下其駕駛行為是否會增加大客車潛在的危險性與探討縱向防撞 警示系統之成效，。

二、實驗時間：本研究進行兩次實車實驗，第一次實驗時間訂於 96 年 12 月 24 日到 30 日，規劃實驗時間為一週；第二次實驗時間訂於 97 年 3 月 24 日到 27 日，其規劃實驗時間為四天。總計規劃十一天進行大客車實車實驗研究。

三、實驗路線：本研究主要以行駛於國道一號高速公路上，其行駛路線為高雄 到台北間，由於實驗過程客運業者仍正常營運，因此路線安排皆由客運業 者視當天營運需求進行調派，行駛過程當中在下交流道後的路線並不納入 研究範圍中。

四、參與人員與車輛：本研究主要與某國道客運業者合作，因此實驗車與受測 人員皆由客運業者安排，由於硬體設備在車上有配線上的困難度，因此在 兩次實驗安排上為相同一輛實驗車。

五、實驗因子設計：本研究欲探討一天當中四個不同時段與每趟次中不同駕駛 時間長短組間或組內對於司機員在駕駛過程是否造成影響，甚至存在交互 影響，為本研究探討重點。

六、訂定駕駛指標

在偵測設備有限條件下欲探討司機員在長時間駕駛過程之駕駛行為是 否存在差異性，甚至影響到大客車行車安全，因此本研究訂定各項駕駛指 標作為探討之依據，本研究主要使用之駕駛指標包含下列六項，並說明其 指標來源、定義與其探討原因：

(一) 車速指標：透過電壓訊號擷取設備抓取車速電壓轉換為數據值，主要 分析大客車平均車速(取平均值)與車速變異程度(取標準差值)之差 異，以探討實驗過程中不同階段其車速值之差異，並配合影像畫面進 行比對，提出各階段車速差異之主要原因所在。此駕駛指標來源主要

沿用先前蘇昭銘等人【13】研究，此外吳純如【3】、張建彥【6】、蘇 昭銘等人【12】研究中也作為衡量指標之一。

(二) 跟車間距指標：以數位訊號處理器透過影像畫面抓取與前方車輛後保 險桿之間隔距離，主要分析大客車平均跟車間距與其變異程度之差 異，藉此了解司機員在縱向穩定度上是否隨駕駛過程而有所不同，配 合影像畫面進行比對以提出各駕駛過程跟車間距差異之主要原因。此 駕駛指標主要參照洪啓源【4】、張建彥【6】、蘇昭銘等人【11】制定。

(三) 偏移量指標：以數位訊號處理器透過影像畫面抓取車道線，透過兩條 車道線畫出虛擬中心線，以中心線為基準則可計算出車輛本身偏離中 心線之距離，以公分為單位。主要分析大客車平均偏移量與其變異程 度差異，以了解司機員在駕駛過程其橫向穩定度是否有差異。此駕駛 指標主要參照吳純如【3】、洪啓源【4】、蘇昭銘等人【11】、【12】研 究制定。此外，本研究制定侵犯車道百分比例指標，由於高速公路標 準車道寬為 375 cm，大客車車寬為 250 cm，換算當大客車偏移量大於 62.5 cm 時會發生車輛侵犯鄰近車道之情形，此狀況發生百分比例越 高，也顯示橫向穩定度越差，代表大客車潛在的側撞危險性也有所增 加。

(四) 瞥視頻率百分比指標：透過影像畫面以計時器計算司機員在駕駛過程 事件發生各階段之秒數值，再除以各階段別時間長度，則可換算出各 階段別司機員之瞥視頻率百分比，藉此了解各階段別容易受到鄰近車 輛或駕駛行為之影響程度，而對於前方車況注意力之降低，也讓司機 員在面臨前方車如果緊急煞車情況時恐怕會有煞車不及的情形發生，

也讓大客車增加潛在的危險程度。此項指標主要參照蘇昭銘等人【11】

與 Hanowski【19】並進行修改作為本實驗衡量駕駛行為指標之一。

(五) 危險跟車百分比指標：根據賓士汽車車廠針對大客車安全跟車間隔之 研究【13】顯示，大客車一般跟車間距必須達到當時本身車速數值乘 上 0.6，也表示當大客車車速達 100 km/h 時，其跟車間距必須大於等 於 60 m 才屬於安全跟車範圍，根據國內高速公路及快速公路交通管 制規則(民國 96 年 10 月 31 日修正)修正條文第 6 條指出，大型車行駛 於高速公路及快速公路，前後兩車間之行車安全距離，在正常天候狀 況下，並需為當時車速數值減 20 為應保持之安全跟車間距，也表示當 大客車車速達 100 km/h 時，其跟車間距必需達到 80 m 以上，但由於 本研究偵測範圍受限下，最準確的偵測範圍在 20 m 到 50 m，因此本 研究為探討大客車位於潛在危險跟車百分比，必須放寬安全跟車間距 範圍，制定出本研究之跟車間距，以小於當時車速乘上 0.5 後之數值，

則屬於在危險跟車範圍內，將各階段別中位於危險範圍內之時間做加 總除以各事件總時間或各實驗因子之總時間，則計算出所處於危險跟 車百分比例。以探討是否隨不同階段別或不同實驗因子條件下其危險

跟車百分比之差異，如危險跟車有明顯增加也顯示大客車在縱向掌控 程度上有明顯下降，也讓大客車潛在的危險有增加趨勢。

(六) 駕駛感知反應時間指標：根據許多參考文獻張建彥【6】、陳菀蕙等人

【9】、蘇昭銘等人【11】【12】、Abea 等人【15】、【16】皆以駕駛感知 反應時間作為衡量警示系統對司機員成效指標之一，在 Abea 等人

【15】、【16】研究中採用事件發生過程當前車煞車事件至本車釋放油 門之時間、本車釋放油門至本車踩煞車之時間與前車煞車事件至本車 踩煞車之時間三階段作為衡量指標，本研究主要為實車實驗無法控制 前車煞車事件，因此以前方車燈亮起為開始到司機員放開油門踏板與 司機員放開油門踏板到轉而踩煞車踏板之駕駛感知反應時間，透過此 項駕駛指標來探討縱向防撞警示系統之成效依據。此指標制定與先前 蘇昭銘等人【11】研究相同。

依據後續實驗過程所觀測到的影像畫面進行分析與探討，針對探討的主題 的不同，因此所採用的駕駛指標也有所不同，於 4.1 節將會進行詳盡說明。

3.2 實驗設備 實驗設備 實驗設備 實驗設備

由於本研究進行大客車實車實驗，實驗當中分為偵測與感應裝置、智慧辨 識與決策、警示與記錄三大系統，本節內容將介紹本實車實驗所使用之軟、硬 體設備。

一、硬體設備

本次實車實驗所安裝之硬體設備及其功能彙整如表 3.1 所示，而硬體 方面其配置狀況如圖 3.1 所示。本研究各項設備主要由國立交通大學與中 華大學研究團隊共同研發，在硬體設備方面主要由前國立交通大學電機與 工程控制學系吳炳飛教授在國科會計畫(NSC 94-2213-E-009-062)中進行有 關車輛行駛距離之即時影像偵測技術研發，該設備能提供本實驗車橫向偏 移量與前車間隔距離數據資料，後者作為本研究警示程式之輸入值 (input)。系統設備分別列舉並說明其功能如下：

(一) 中控主機端：主要為本研究之作業系統，透過蒐集回與前車間隔距離、

實驗車車速進入警示邏輯判斷，如前方車進入危險跟車則透過中控主 機端發佈警示訊號，實驗過程記錄並儲存各項數據資料，以供後續分 析之用。

(二) 數位訊號處理器(DSP)：當即時影像畫面傳至數位訊號處理器時，處理 器會利用即時前方車況影像抓取車道線，透過車道線之中心線抓取車 輛偏移量以及偵測與前方車之跟車間距，傳送回中控主機端並記錄儲 存。

(三) NI 卡：擷取實驗車車速之電壓值。

(四) 電壓訊號擷取盒：透過 NI 卡所擷取的類比車速電壓值轉換為實驗車 數位車速值，並將傳回中控主機端作警示邏輯判定依據，並儲存於中

控主機端。

(五) 三台 CCD 攝影機：三台 CCD 攝影機中，CCD1 為拍攝前方車況畫面，

放置於上層前座玻璃前方，透過支架固定，如圖 3.2 所示，主要拍攝 前方車況並將即時畫面回傳至數位訊號處理器做影像處理，以擷取實 驗車之偏移量和與前方車間隔距離，並同時傳回四分割器與微型電腦 做影像記錄，供後續分析觀測之用；CCD2 為拍攝司機員臉部畫面，

主要安裝於司機駕駛座右前方小型電視上，透過支架與膠帶固定如圖 3.3 所示，司機員臉部即時畫面傳回四分割器與微型電腦做影像記錄，

以供後續分析觀測司機員瞥視頻率之依據；CCD3 為拍攝司機員腳部 畫面，主要安裝於大客車油門踏板右後方，透過支架與膠帶固定如圖 3.4 所示，司機員腳部即時畫面傳回四分割器與微型電腦做影像記錄，

以供後續分析觀測司機員感知反應時間之依據。

(六) 四分割器與微型電腦：由三台 CCD 攝影機拍攝到前方車況、司機員 臉部瞥視畫面、司機員腳部踩、放油門或煞車踏板之影像畫面與中控 主機端即時畫面同時傳至四分割器與微型電腦進行同步記錄，並作儲 存影像畫面動作。

(七) 微型電腦螢幕：將微型電腦四分割畫面即時輸出，以供即時監控。

(八) 揚聲器：主要連結中控主機端，當警示邏輯程式判定需發佈警示訊號 時，透過揚聲器發出嗶嗶聲，作為提醒司機員前方車況可能有危急情 況發生。

(九) 分貝機：主要量測一般駕駛環境下之聲音數據值(單位為分貝)，以作 為警示訊號聲音大小之判定基準。

(十) 120G USB 硬碟：儲存實車實驗過程中數據與影像畫面資料。

表 3.1 各系統設備功能說明 設備名稱

設備名稱設備名稱

設備名稱 功能功能 功能功能 裝設位置裝設位置裝設位置裝設位置 中控主機端 警示邏輯程式判斷與記錄實驗影像及數據資料 上層前座 數位訊號處理

器(DSP)

量測實驗車橫向位移、與前方車輛之跟車間距 上層前座

NI 卡 擷取時速表電壓 上層前座

電壓訊號擷取 盒

抓取實驗車車速 上層前座

四分割器與微 型電腦

主要將前方車況、司機臉部、腳部畫面與中控 主機端螢幕畫面同時擷取畫面於微型電腦中

上層前座

微型電腦螢幕 將微型電腦四分割畫面即時輸出，以供即時監 控

上層前座

CCD1 拍攝前方路況 上層前座

CCD2 拍攝司機員臉部畫面 駕駛座周邊

CCD3 拍攝司機員腳部畫面 駕駛座周邊

表 3.1 各系統設備功能說明(續) 設備名稱設備名稱設備名稱

設備名稱 功能功能功能功能 裝設位置裝設位置裝設位置裝設位置

揚聲器 發出警示聲響 駕駛座周邊

分貝機 量測環境聲 駕駛座周邊

120G USB 硬碟 備份資料 連結中控主

機端

資料來源：【11】

圖 3.1 硬體設備配置圖

資料來源：【11】

圖 3.2 拍攝前方車況攝影機之裝設狀況