中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目： 國道大客車防撞警示系統介面對駕駛安全 績效與主觀工作負荷之影響分析

Effects of Interface Designs for Bus Collision Warning Systems on Driving Safety Performance and Subjective Workload for Freeway

系 所 別：運輸科技與物流管理學系碩士班 學號姓名：M 0 9 5 1 4 0 0 4 林 思 余

指導教授：陳 菀 蕙 博 士

中華民國 九十七 年 七 月

國道大客車防撞警示系統介面對駕駛安全績效與主觀工作 負荷之影響分析

學生：林思余 指導教授：陳菀蕙博士 摘 要

車內資訊系統中之防撞警示系統(collision avoidance warning systems，

CAWS)，它可讓駕駛者面臨突發危險時能即時做出適當反應，能防止事故減少 危險而提升駕駛安全。防撞警示系統是利用不同顯示介面(指聽覺、視覺或觸覺) 提供必要警示訊息給駕駛者，但不適當的介面卻有可能增加駕駛負荷而導致分 心，反而影響駕駛行車安全，所以不同的防撞警示系統介面會如何影響駕駛者 工作負荷和駕駛安全是個重要研究議題，另外目前國內外較少文獻以大客車防 撞警示系統介面進行不同介面設計的比較。本研究主要研究目的是利用大客車 駕駛模擬器以探討國內大客車駕駛在不同防撞警示系統介面(聲音、語音或 HUD)之設計對駕駛安全績效的影響，且同時考慮駕駛時有無次要任務分心情況 下 ， 不 同 防 撞 警 示 系 統 介 面 對 駕 駛 安 全 績 效 之 影 響 。 此 外 ， 本 研 究 並 以 NASA-TLX 主觀量測法(NASA-Task Load Index, NASA-TLX)瞭解駕駛者對於 不同警示介面之心智負荷程度。由駕駛安全績效分析得知，發生事故之主要影 響因素為放油門反應時間(以下均稱事件反應時間)，影響事件反應時間之因素 包括有無次要任務、警示方式、事件方向，在駕駛安全績效得知，有次要任務 事件反應時間會比無次要任務之事件反應時間長，顯示分心情況對駕駛績效有 一定的影響程度；有裝設防撞警示系統會比無裝設防撞警示系統之事件反應時 間快，當中又以「嗶嗶聲+HUD」之警示介面最佳；大客車駕駛對左邊事件之 事件反應時間會比右邊事件之事件反應時間短。在NASA-TLX 主觀評量問卷發 現，有提供防撞警示系統之心智負荷程度會比無提供防撞警示系統小，另外駕 駛者認為「嗶嗶聲+HUD」之警示介面最有用。

關鍵詞：防撞警示系統、駕駛安全績效、主觀工作負荷

誌 謝

在兩年的研究所生涯中，承蒙 指導教授陳菀蕙博士對論文的指導，讓學生 可以透過製作論文的過程中去學習，不管是專業的統計方法與解釋、思考架構 與邏輯或是基本的處事態度，當中真的學習到很多，使我能順利的完成論文，

非常感謝老師。

此外，感謝張開國博士、王國川博士、張靖博士以及陳菀蕙博士等口試委 員指導，各位老師們的寶貴意見讓本論文更加充實完善，在此一併致謝。

感謝清華大學的蒼威學長，對於實驗場景的問題不厭其煩的傳授與教導；

智浩學長對於學校模擬器硬體部分的幫忙；還有萬能的高桂學姐全方位之協助 與意見；另外要感謝同窗好友及我的大學同學的關懷與加油打氣，因為有你們 大家的相伴與幫忙，讓我的研究生活充滿回憶與感恩。

最後要感謝我的家人，感謝給我無後顧之憂專心於課業中。最後將此論文 獻給曾經照顧和幫助我的師長、同學、朋友以及家人，致上我最深的謝意。

林思余 謹識於中華運管系碩士班 中華民國97 年 7 月 15 日

目 錄

摘 要... i

誌 謝... ii

目 錄... iii

圖目錄... v

表目錄... vi

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 研究對象與範圍... 2

1.4 研究流程... 2

第二章 文獻回顧... 4

2.1 防撞警示系統之介面設計與駕駛安全績效... 4

2.2 駕駛安全績效... 9

2.3 主觀評比量測法...11

2.3.1 NASA-TLX 主觀量測法...11

2.3.2 SWAT 主觀評量法 ... 14

2.3.3 NASA-TLX 與 SWAT 主觀評量法之優缺點彙整 ... 16

2.4 小結... 17

第三章 駕駛模擬實驗規劃與設計及主觀評量問卷設計... 18

3.1 駕駛模擬實驗設備... 18

3.2 實驗因子設計... 19

3.3 實驗內容規劃... 20

3.4 主觀工作負荷評量問卷之設計... 24

3.5 實驗程序... 25

3.6 實驗資料擷取... 25

第四章 駕駛模擬實驗分析... 27

4.1 羅吉特迴歸模式與混合型模式之應用... 27

4.2 駕駛安全操作績效分析... 28

4.2.1 事件反應時間之初步分析結果... 28

4.2.2 碰撞影響因素之羅吉特迴歸模式(Logistic Regression Model)分析. 33 4.2.3 事件反應時間之混合型模式(Mixed model)分析... 34

參考文獻... 45 附錄... 47

圖目錄

圖1.1 研究流程圖... 3

圖2.1 彩色條纹碰撞警示顯示之 LCD 防撞警示顯示圖... 4

圖2.2 大客車擋風玻璃兩側裝置光棒(lightbars)之警示系統 ... 7

圖2.3 NASA-TLX 主觀評量問卷... 13

圖3.1 駕駛模擬器配備設置俯視圖... 18

圖3.2 駕駛模擬器之駕駛座艙圖... 19

圖3.3 HUD 防撞警示圖形 ... 20

圖3.4 前方車緊急煞車事件... 21

圖3.5 左邊車切入事件... 21

圖3.6 右邊車切入事件... 22

圖3.7 主要駕駛任務之實驗場景... 22

圖3.8 次要任務之實驗場景... 23

圖3.9 LCD 之數學問題... 23

圖3.10 駕駛模擬器之實驗數據記錄格式... 26

圖3.11 擷取資料後之類別與數據... 26

圖4.1 前方與側方事件之事件反應時間盒形圖... 30

圖4.2 前方事件防撞警示方式之事件反應時間盒形圖... 30

圖4.3 前方事件有無次要任務之事件反應時間盒形圖... 31

圖4.4 側方事件防撞警示方式之事件反應時間盒形圖... 31

圖4.5 側方事件有無次要任務之事件反應時間盒形圖... 32

表目錄

表1.1 依道路類型之交通事故（A1 類）概況... 1

表2.1 探討防撞警示系統介面與實驗車種之彙整表... 8

表2.2 防撞警示系統相關模擬情境與駕駛安全績效... 9

表2.2 防撞警示系統相關模擬情境與駕駛安全績效(續) ... 10

表2.3 NASA-TLX 主觀評量之六個評比刻度指標... 12

表2.4 SWAT 之評比向度與等級 ... 15

表2.5 NASA-TLX 與 SWAT 優缺點分析 ... 16

表3.1 實驗因子與相對應水準... 19

表3.2 實驗時間分配表... 25

表4.1 各變數之事件反應時間統計分析表... 29

表4.2 前方事件之羅吉特迴歸模式分析表... 33

表4.3 側方事件之羅吉特迴歸模式分析表... 33

表4.4 前方事件之共變數結構比較表... 35

表4.5 前方事件之混合型模式... 35

表4.6 側方事件之共變數結構比較表... 36

表4.7 側方事件之之混合型模式... 37

表4.8 心智需求面各警示介面分數之多重比較... 38

表4.9 體力需求面各警示介面分數之多重比較... 39

表4.10 時間需求面各警示介面分數之多重比較... 39

表4.11 自我績效面各警示介面分數之多重比較... 40

表4.12 努力程度面各警示介面分數之多重比較... 40

表4.13 挫折程度各警示介面分數之多重比較... 41

表4.14 四種警示介面有用程度比較... 41

表4.15 六個向度之心智負荷量測彙整表... 42

第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

根據內政部警政署警政統計通報96 年和 97 年第 11 號得知，高速公路交通 事故（Ａ1 類）特性分析中，高速公路交通事故平均每件事故 94 年有 2.42 人死 傷、95 年有 2.24 人死傷和 96 年有 1.96 人死傷，會比一般道路平均每件事故 94 年有 1.51 人死傷、95 年 1.45 人死傷和 96 年 1.43 人死傷來的嚴重(詳見表 1.1 所示)，顯示在高速公路發生交通事故死傷人數比例較高。另外在公路運輸中之 道路運具來看，大客車是所有車種乘載人數最高的交通運具，只要發生事故死 傷會較其他車種嚴重。

表1.1 依道路類型之交通事故（A1 類）概況

高速公路 其他道路

道路類型

年份 件數 死亡 人數

受傷 人數

死傷人

數/件 件數 死亡 人數

受傷 人數

死傷人 數/件 94 年 117 129 154 2.42 2,650 2,765 1,229 1.51 95 年 111 135 114 2.24 2,888 3,005 1,187 1.45 96 年 101 112 86 1.96 2,362 2,461 920 1.43 資料來源：【1、2】

由於近年來國內外車內資訊系統(in-vehicle information systems，IVIS)的發 達，能提供多樣化的資訊給駕駛者，如防撞警示系統(collision avoidance warning systems，CAWS)之訊息，可讓駕駛者碰到突發危險時能即時做出適當反應，防 止事故或減低危險而提升駕駛安全，所以防撞警示系統是一個有助於提升駕駛 安全的車內資訊系統。就目前車內之防撞警示系統能利用不同顯示介面組合提 供訊息給駕駛者，如聽覺(聲響、語音)、視覺(符號、文字或數字)顯示於抬頭顯 示器(head-up-display, HUD)或液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)及觸覺(震 動座椅)等，但不適當的防撞警示系統介面卻有可能增加駕駛負荷而導致分心，

反而影響駕駛行車安全，所以不同的防撞警示系統介面會如何影響駕駛者工作 負荷和駕駛安全是個重要研究議題。

目前防撞警示系統已是重要的車內資訊系統，且國內外文獻大多數都是探 討小客車防撞警示系統之相關研究，黃慶旭【6】利用簡易型駕駛模擬器探討 HUD 視覺警示、語音警示、語音警示加 HUD 視覺警示、無警示等四種防撞警 示方式對駕駛之影響；高桂娟【4】、黃勝弦【5】、曾建基【7】利用小客車駕駛 模擬器探討語音警示和無警示等兩種防撞警示方式對駕駛之影響；陳菀蕙等【8】

利用小客車駕駛模擬器探討語音警示、嗶嗶聲(Beep)警示和無警示等三種防撞

示方式對駕駛之影響；Suetomi, T. et al.【16】利用小客車駕駛模擬器探討以語 音警示、嗶嗶聲警示和嗶嗶聲混合模擬聲等三種防撞警示方式對駕駛之影響；

Cheng B. et al.【11】利用小客車駕駛模擬器探討每種警示聲音代表面臨不同的 危險情況對駕駛之影響。在大客車之文獻方面，進行不同的防撞警示介面設計 之比較較少，為了瞭解大客車防撞警示系統介面對駕駛行為的影響，所以本研 究以大客車探討防撞警示系統介面設計對駕駛安全績效的影響。

為瞭解大客車防撞警示系統介面對駕駛行為的影響，駕駛模擬器是個很好 的實驗工具，它可避免實車測試產生的碰撞危險和無法預知的情況，同時可以 模擬真實的駕駛環境，也可控制模擬實驗而能重複實驗減少費用。而本研究實 驗主要在測驗當大客車駕駛者對於突發事件下，不同的防撞警示系統之事故反 應時間及導致碰撞因素的探討，所以實驗中受測者可能發生碰撞相對較高，因 此本研究基於安全和費用下的考量，採用中華大學所建置之大客車駕駛模擬器 作為進行模擬之工具。另外也透過主觀評量問卷，探討大客車駕駛者對於不同 防撞警示系統介面心智負荷程度，因此本研究將以主觀之問卷資料及客觀之模 擬數據探討不同防撞警示系統介面對駕駛安全績效之影響。

1.2 研究目的

本研究基於以上研究動機期望能達到以下之目的：

一、利用駕駛模擬器來探討國內大客車駕駛於不同防撞警示系統介面(聲音、語 音或HUD)之設計對駕駛安全績效的影響。

二、探討當駕駛時有無次要任務分心情況下，不同防撞警示系統介面對大客車 駕駛安全績效之影響。

三、以NASA-TLX 主觀量測法(NASA-Task Load Index, NASA-TLX)瞭解駕駛 者對於不同警示介面之心智負荷程度。

1.3 研究對象與範圍

本研究受測對象為大客車駕駛者，年齡介於36 歲至 50 歲，須具備大客車 駕駛執照和三年以上大客車駕駛經驗。而本研究是採用中華大學所建置之固定 基底式大客車駕駛平台駕駛，透過真實大客車操作介面和場景進行模擬實驗，

以大客車作為探討的實驗車種，雙向三車道之高速公路為本研究所探討的道路 類型。

1.4 研究流程

本研究基於研究背景與動機後，進而確定研究目標與研究範圍，同時進行 防撞警示系統介面、駕駛安全績效與主觀評比量測法之相關文獻回顧，再進行 駕駛模擬實驗規劃與設計及主觀評量問卷設計，招募受測人員進行駕駛模擬實 驗，實驗分為有次要任務和無次要任務兩部分，經模擬實驗後資料透過統計軟 體進行分析，最後針對分析結果提出結論與建議，本研究流程如圖1.1 所示。

圖1.1 研究流程圖 確定研究目標與研究範圍

進行文獻回顧

進行駕駛模擬實驗規劃與設計 1.實驗內容規劃

2.實驗因子設計

問卷設計 主觀評量問卷

招募受測人員

進行有次要任務駕駛模擬 實驗與主觀評量問卷調查

進行無次要任務駕駛模擬實驗

進行實驗與問卷資料分析

結論與建議

第二章 文獻回顧

本章主要針對國內外車內資訊系統中，防撞警示系統對駕駛安全績效之影 響相關議題進行文獻彙整與探討，內容包括 2.1 防撞警示系統之介面設計與駕 駛安全績效進行文獻彙整、2.2 介紹各文獻之駕駛安全績效、2.3 探討主觀評量 法中最常進行心智負荷分析之方法。

2.1 防撞警示系統之介面設計與駕駛安全績效

Jaesik Lee et al.【13】主要是透過 Iowa 駕駛模擬器來探討駕駛者在有無防 撞警示下對於較短(2.7 秒)或較長車頭距(3.2 秒)反應時間之影響。該防撞警示方 式主要以聲音警示為主，其次為視覺警示。是利用液晶螢幕(liquid crystal display, LCD)視覺警示與聽覺警示，當車頭距介於 1.6 秒～2.4 秒或大於 2.4 秒時，彩色 條纹碰撞警示顯示 (Multicolored “bars＂ collision warning display)之梯形條 狀會顯示綠色，車頭距介於 1.1 秒～1.6 秒會顯示黃色或橘色，車頭距介於 0.9 秒～1.1 秒或車速過快或兩者皆視時，梯形條狀會顯示紅色，而車頭距小於 0.9 秒或車速過快或兩者皆視時，梯形條狀會顯示閃爍紅色。也就是當兩車之間車 頭距距離減少，條狀顏色顯示會越來越低且代表越危險(如圖 2.1)，梯形條狀介 於紅色區域或閃爍紅色區域，聽覺警示才會發出警示功能。根據該研究結果得 知，在短車頭距的駕駛情況下，裝置防撞警示系統有較少的碰撞發生、碰撞速 度較低和較快的油門踏板減速反應；在長車頭距的駕駛情況下，不管有無裝置 防撞警示系統在各項比較之下，並無明顯差異。

資料來源：【13】

圖2.1 彩色條纹碰撞警示顯示之 LCD 防撞警示顯示圖

Suetomi T. et al.【16】主要是透駕駛模擬器來探討多樣的碰撞警示系統中 如何設計一個符合人性的介面，分別探討嗶嗶聲(Beep)、模擬聲(imitation sound) 及警示聲方向在危險情境下對駕駛行為的影響，警示聲分為嗶嗶聲(不同音調及 不同播放頻率的聲音)、日語發音之語音以及嗶嗶聲加模擬聲三種，又模擬聲是 指隆隆聲(rumbling)和喇叭聲(horn)，警示狀況包括前方車輛突然減速狀況下提 供警示(嗶嗶聲、語音、嗶嗶聲加語音)；車道偏離狀況下提供警示(嗶嗶聲、嗶 嗶聲加隆隆聲、語音)；行人衝出狀況下提供警示(嗶嗶聲、嗶嗶聲加喇叭聲、

語音)。根據該研究結果得知，在行人突然衝入及變換車道下，語音防撞警示系 統比嗶嗶聲和嗶嗶聲加模擬聲防撞警示系統反應時間快，因此，若警示聲是告 知危險的方向，可使反應時間變快。

黃慶旭【6】主要是透過簡易型駕駛模擬器來探討當駕駛者於能見度高和能 見度低之狀況下有無防撞警示系統對駕駛行為之影響，當中能見度高是指駕駛 時能看的到前方車輛，能見度低是指駕駛時不能看的到前方車輛，需等跟前車 間 距 小 於 60 公 尺 時 才 能 看 見 前 方 車 輛 。 防 撞 警 示 方 式 為 抬 頭 顯 示 器 (head-up-display, HUD)視覺警示、語音(Speech)警示、語音加 HUD。根據該研 究結果得知，受測者在駕駛主要任務上語音加 HUD 視覺警示會有較短的旅行 時間和閃避前方車時間、有較少的碰撞次數等較好的表現。

Cheng B. et al.【11】主要是透過駕駛模擬器來探討跟車行為中，前方碰撞 警示對反應時間的影響，每種警示聲音代表面臨不同的危險情況，聲調聲(tone) 代表接近前車和超車，模仿聲(imitation sound)代表車道偏移，依頻率、和聲學 (Harmonics)、重複速度、時間和發生率分為 A 到 G 等七種警示聲音。根據該研 究結果得知，於超車情形中，以兩和聲學及 2000 赫茲之 B 種警示聲的煞車反 應時間較短。

曾建基【7】主要是透駕駛模擬器來探討當駕駛者分心情況下遇到路口兩側 闖紅燈違規車輛時對於有無裝設語音防撞警示系統之影響，語音防撞警示系統 是指錄製女生說話聲之「注意右邊」或「注意左邊」，分心是以呈現數學問題於 LCD、HUD 及語音等三種不同類型的顯示裝置。根據該研究結果得知，當駕駛 者因觀看LCD 和 HUD 上顯示資訊而導致視覺分心時，語音防碰撞警示系統有 助於降低駕駛之感知反應時間。分心以語音顯示資訊會與語音防碰撞警示系統 因相近的時間點作用對駕駛而言可能造成聽覺上混淆及過度負荷問題。

高桂娟【4】主要是透過焦點團體與駕駛模擬器探討車內資訊系統(即防撞 警示與路線導航系統)介面設計對駕駛安全績效與工作負荷之影響。根據該研究 結果得知，語音防撞警示系統可以有效降低駕駛者對突發事件之反應時間。另 外，駕駛者經歷突發事件為第ㄧ事件後注意力會提高，因此第二次以後的事件 會有較快反應時間。

Wan-Hui Chen et al.【21】主要是透過駕駛模擬器來探討當駕駛者受次要任

發生的碰撞。次要任務難度以 3 種類型之數學問題，包括一位數數字加法(如 5+7)、二位數數字加法(如 32+15)和重複三位數數(如 254)，顯示方式有語音、

LCD 或 HUD 上，會以不同的短嗶嗶聲提醒問題即將出現需要回答，駕駛中問 題出現的時間可能距離鄰近路口非常遠(20 秒或 25 秒)或非常近的(2 秒或 4 秒)。根據該研究結果得知，駕駛者接近路口前 2 或 4 秒問問題，其感知反應時 間比在接近路口前20 或 25 秒高 0.66 秒。而重複三位數和二位數數字加法的感 知反應時間沒有明顯不同的，但簡單數學計算問題感知反應時間短0.94 秒。在 沒有提供防撞警示系統訊息下，數學問題顯示方式上，HUD 或 LCD 之感知反 應時間兩者幾乎是相同的，在語音大約快0.25 秒；有提供 ICWS 警示訊息下，

聽覺分心比視覺分心更嚴重。

黃勝弦【5】主要是利用交通部運輸研究所駕駛模擬器探討在有無車內資訊 系統(導航與防撞警示系統)情況下，駕駛者安全之表現(包括分析感知反應時間 影響因素及探討減速時間影響因素)，以及衡量導航系統使用 LCD 或 HUD 作為 顯示介面時，搭配有無語音防撞警示系統以及不同路線導引轉彎方向（左或右 轉）的情況下對駕駛安全績效之影響。根據該研究結果得知，語音防撞警示系 統確實能有效提高駕駛者注意力使感知反應時間縮短，而使用導航系統時會增 加駕駛者負荷使用感知反應時間與減速時間受到影響，使駕駛者之總反應時間 延長。

陳菀蕙等【8】主要是利用交通部運輸研究所建置之駕駛模擬器探討駕駛者 使用不同車內資訊系統介面造成不同駕駛分心情況下，遇到突發狀況時，不同 語音防撞警示系統對於駕駛反應時間之影響。聲音警示方式分為語音(內容為注 意右邊、注意左邊和注意前面)及嗶嗶聲。突發狀況是指路口闖紅燈及前方輛緊 急煞車兩種事件。根據該研究結果得知，當駕駛者在無預期之狀況下遇到突發 事件時（即第一個路口事件），相對於無裝設防撞警示系統，語音防撞警示系統 的突發事件反應時間較短，嗶嗶聲之防撞警示系統與無警示系統的突發事件反 應時間無顯著差異。另外，在非第一個路口事件有裝配防撞警示系統會比無裝 配防撞警示系統之突發事件反應時間快0.22 秒以上，但同樣有裝配防撞警示系 統時語音警示和嗶嗶聲警示聲對突發事件反應時間是無差異的。代表在第一個 路口事件中，駕駛者沒有預期會有路口事件發生時，雖然有嗶嗶聲之方式來提 醒駕駛者，但未能知道危險方向，而在非第一個路口事件中，駕駛者在經歷過 事件後已預期心態可能會有事件發生，故有裝設防撞警示系統，無論是語音或 嗶嗶聲的突發事件反應時間皆較短。

Wan-Hui Chen et al.【22】主要是利用焦點團體探討年輕駕駛者偏愛於 CAWS 和 RGS 聽覺和視覺介面之設計(嗶嗶聲、語音、HUD 和 LCD)及利用駕 駛模擬實驗確定最佳的HUD 位置。根據該研究結果得知，在焦點團體討論下，

對於CAWS 資訊，聽到嗶嗶聲會比語音來的注意；但是嗶嗶聲不能表示危險來 自哪個方向，而語音只告訴危險的方向，但害怕如果突然語音出現會來不急聽 清楚內容。LCD 不適合用來顯示 CAWS 資訊，另外，HUD 擔心眼睛偏差的問

題，建議在緊急CAWS 下可結合聲音警示。

Tsang-Wei Lin et al.【18】主要是透過四次焦點團體討論探討市區公車和城 際客運駕駛者對速度偵測系統及防撞警示系統設計之偏好。根據討論結果得 知，大客車駕駛者對於警示系統的偏好之圖形設計同SAE J2400 規定；圖形的 色彩組成以紅底黑圖；聲音格式會因駕駛的路線而有所不同，但主要都是以嗶 嗶聲和語音防撞警示方式為主。

C.Y. David Yang et al.【12】介紹美國發展大客車之前向防撞警示系統

（Frontal Collision Warning System）是透過偵測前方是否會與障礙物發生碰 撞，若即將發生危險，系統會將危險的訊息告知駕駛者。警告裝置是位於大客 車內駕駛者附近擋風玻璃兩側有光棒(lightbars) 告知駕駛者即將發生碰撞訊 息，見圖 2.2 所示，當危險接近時，光棒的亮度即會增加直至危險遠離後才關 掉。

資料來源：【12】

圖2.2 大客車擋風玻璃兩側裝置光棒(lightbars)之警示系統

表2.1 探討防撞警示系統介面與實驗車種之彙整表

視覺 聽覺

防撞警示介面

文獻 LCD HUD 嗶嗶聲 語音 聲響*

視覺 + (混合) 聽覺

實驗 車種 Jaesik Lee et al.

(1998) V V V 小客車

Suetomi T. et al.

(2001) V V V 小客車

黃慶旭

(2002) V V V 小客車

Cheng, B. et al.

(2002) V 小客車

曾建基

(2004) V 小客車

高桂娟

(2005) V 小客車

Wan-Hui Chen et al.

(2005) V 小客車

黃勝弦

(2006) V 小客車

陳菀蕙等

(2007) V V 小客車

註：*聲響：指模仿聲或模擬聲(如隆隆聲、喇叭聲)

「V」：有探討之防撞警示介面

資料來源：本研究整理

綜合上述文獻及表 2.1 可得知，利用駕駛模擬器進行防撞警示介面之相關 實驗中，大多僅探討小客車為模擬器車種。另外，大多數探討有無裝設防撞警 示系統對駕駛安全績效之影響，如Cheng, B. et al.【11】研究結果以兩和聲學及 2000 赫茲產生「聲響」之防撞警示系統介面反應時間最快；高桂娟【4】、黃勝 弦【5】、曾建基【7】、Suetomi T. et al.【16】、Wan-Hui Chen et al.【21】研究結 果以裝設「語音」之防撞警示系統介面較無裝設防撞警示系統的反應時間最快，

以上皆是以使用單一防撞警示系統介面跟無警示系統進行比較。而在探討多種 不同防撞警示系統介面(視覺、聽覺及視覺加聽覺警示)對駕駛者之影響較少，

如陳菀蕙等【8】研究結果以「語音」防撞警示系統介面會較「嗶嗶聲」防撞警 示系統介面反應時間快；Jaesik Lee et al.【13】研究結果先以視覺 LCD 防撞警 示系統搭配聲響之「LCD 加聲響」防撞警示系統介面之反應時間最快；黃慶旭

【6】研究結果以「語音加 HUD」防撞警示系統介面會較「HUD」與「語音」

防撞警示系統介面反應時間快。

2.2 駕駛安全績效

針對防撞警示系統相關模擬情境與駕駛安全績效進行彙整，如表2.2 所示，

衡量駕駛安全績效中，黃慶旭【6】是以閃避前方車時間和碰撞次數為主；曾建 基【7】、Suetomi T. et al.【16】、Wan-Hui Chen et al【21】以感知反應時間為主；

高桂娟【4】、陳菀蕙等【8】、Jaesik et al.【13】以放油門踏板之反應時間為主；

黃勝弦【5】以踩煞車踏板之突發事件感知反應時間為主。彙整結果得知，探討 駕駛安全績效之變數主要包含碰撞次數和感知反應時間(放油門和踩煞車)等，

因此可將反應時間和碰撞次數作為衡量駕駛安全績效之參考變數。

表2.2 防撞警示系統相關模擬情境與駕駛安全績效

文獻 模擬情境 駕駛安全績效

Jaesik et al.

(1998)

模擬彩色條纹碰撞警示、

聽覺及無警示之防撞警示 介面於較短或較長車頭距 反應時間的影響

在短車頭距情況下，裝置 防撞警示系統有較少的 碰撞發生、碰撞速度較低 和較快的油門踏板減速 反應

Suetomi et al.

(2001)

模擬不同的嗶嗶聲、模擬 聲及警示聲方向三種警示 介面在危險情境下對駕駛 行為之影響

語音防撞警示系統比嗶 嗶聲和嗶嗶聲加模擬聲 防撞警示系統反應時間 快

黃慶旭 (2002)

模擬HUD、語音、語音加 HUD 及無警示之防撞警 示對於能見度高及能見度 低的情境下對駕駛行為的 影響

受測者在駕駛主要任務 上語音加 HUD 警示會有 較短的閃避前方車時間 和有較少的碰撞次數等 表現

曾建基 (2004)

模擬語音和無警示防撞警 示對於路口兩側闖紅燈駕 駛行為的影響

語音防碰撞警示系統有 助於降低駕駛之感知反 應時間

高桂娟 (2005)

模擬語音和無警示之防撞 警示對於遇到突發事件駕 駛安全績效與工作負荷之 影響

語音防撞警示系統可有 效降低駕駛者對突發事 件之反應時間。第二次以 後的事件會有較快感知 反應時間

資料來源：本研究整理

表2.2 防撞警示系統相關模擬情境與駕駛安全績效(續)

文獻 模擬情境 駕駛安全績效

Wan-Hui Chen et al.

(2005)

模擬語音路口警示系統受 次要任務影響時提供路口 碰撞警示系統(ICWS)對駕 駛安全績效之影響

駕駛者接近路口前 2 或 4 秒問問題，其感知反應時 間比在接近路口前 20 或 25 秒高 0.66 秒。有提供 ICWS 警示訊息下，聽覺 分心比視覺分心更嚴重 黃勝弦

(2006)

模擬有無語音防撞警示系 統以及不同路線導引轉彎 方向（左或右轉）之情況 下，其對駕駛安全績效之 影響

語音防撞警示系統確實 能有效提高駕駛者注意 力，使突發事件感知反應 時間縮短

陳菀蕙等 (2007)

模擬說話聲(內容為注意 右邊、注意左邊和注意前 面)及嗶嗶聲於遇到突發 狀況時對駕駛反應時間之 影響

在第一個路口事件上，語 音防撞警示系統的突發 事件反應時間較短，嗶嗶 聲防撞警示系統與無警 示系統的突發事件反應 時間無顯著差異

資料來源：本研究整理

2.3 主觀評比量測法

受測者根據自己操控任務所感受到工作困難度、時間壓力、緊張心情等主 觀感受，對工作負荷進行評價。最常見的主觀測量法有美國國家航空暨太空總 署工作負荷指標法(National aeronautics and space administration task load index, NASA-TLX)和主觀工作負荷評估技術(Subjective workload assessment technique, SWAT)等方法【3,19】，本章針對此兩種主要最常見之評量方法進行相關文獻整 理。

2.3.1 NASA-TLX 主觀量測法

NASA-TLX 主要是要求受測者在執行完一項任務後回答ㄧ份六個評比刻 度問題：心智需求(Mental Demand)、體力需求(Physical Demand)、時間需求 (Temporal Demand)、自我績效(Performance)、努力(Effort)和挫折(Frustration)，

其詳細問卷向度敘述如表2.3，每個刻度受測者做兩兩比較取自我評鑑之權重，

之後將權重乘以評估各刻度間之範圍(範圍從 0-100，每五為一單位)再除總刻度 之權重，其過程詳見圖 2.3 之範例，最後就可得出受測者對進行該項任務心智 負荷評估值。【19】

高桂娟【4】於研究中藉由 NASA-TLX 來測量觀看 LCD 和 HUD 導航資訊 碰到前車煞車時的心智負荷問題。其評比刻度包括：心智、費力、時間、滿意 度、心思和費力及挫折六項。

蔡維彬【9】於研究中將 NASA-TLX 主觀評量問卷之評比刻度進行改良，

以針對主控制室運轉人員之特性進行修改，發展出一份適合主控制室運轉人員 之心智負荷評比刻度。其評比刻度包括：心智需求再分成 1.資訊之知覺、2.記 憶力之需求與 3.決策之制定(再針對每部分特性進行細分：1.資訊之知覺：(1) 資訊之搜尋與偵測、(2)資訊之識別與(3)資訊之確認；2.記憶力之需求：(1)活性 記憶資源需求、(2)長期記憶資源需求與(3)相關資訊之回憶；3.決策之制定：(1) 選擇之制定、(2)診斷之制定與(3)預測之制定)、體力需求、時間需求、自我績 效、努力及挫折程度。

表2.3 NASA-TLX 主觀評量之六個評比刻度指標

刻度 端點 描述

心智需求

(Mental Demand) 低/高 需要多少心智及感覺活動?如：思考、決策、計 算、記憶、看和搜尋等有關。此一任務之心智需 求是低還是高?是簡單還是複雜?是嚴格還是寬 鬆?

體力需求

(Physical Demand) 低/高 需要多少體力活動?如：推、拉、轉動和控制等 有關。此一任務之體力需求是低還是高?是慢還 是快?是輕鬆還是激烈?是可休息還是持續努力?

時間需求

(Temporal Demand) 低/高 由任務或是任務的要素之發生率或步調感覺到 多少時間壓力?任務之步調是悠閒還是忙亂或是 慢還是快?

自我績效

(Performance) 低/高 覺得自己在完成任務目標方面有多成功?自己對 自己在完成任務目標方面有多滿意?

努力

(Effort) 低/高 需要多努力(心智方面與體力方面)和能力完成自 己的任務目標和表現?

挫折

(Frustration) 低/高 自己在此任務中覺得輕鬆還是沮喪? 如：可靠 度、沮喪、壓力和煩惱等有關。此一任務之是從 容還是焦躁?

資料來源：【9、19】

資料來源：【19】

圖2.3 NASA-TLX 主觀評量問卷

2.3.2 SWAT 主觀評量法

SWAT 是由時間負荷(Time Load)、心智負荷(Mental Effort Load)以及壓力負 荷(Stress Load)三個評比向度所組成的。在當中又可區分低、中及高三個負荷等 級，時間負荷等級為低代表經常有空閒時間，等級為中代表偶爾有空閒時間，

等級為高代表必須花較多時間注視而增加工作量；心智負荷等級為低代表花很 少的精神或集中力，等級為中代表花適度的精神或集中力，等級為高代表精神 努力和集中是必要；壓力負荷等級為低代表有一點感到失望或憂慮存在，等級 為中代表代表有適度感到失望或憂慮存在，等級為高代表強烈感到失望或憂慮 存在，其詳細內容敘述如表2.4。當受測者於任務結束後評估在這三種向度上所 感受到之負荷等級，可得出受測者對進行該項任務所感受到之心智負荷評估 值。【20】

在SWAT 心智負荷評比方式能夠獲得任務負荷分數，首先每位受測者必須 先使這尺度標準化，於執行該任務前依照自己認知將三種評比向度及等級的重 要性借助卡片分類技術進行27 種組合排列順序，經由數學模型產生各組相對於 每個組合之比重值。

接著要求受測者於任務完成後指出該任務屬於 27 種組合中之那一項組 合，並依照公式換算成1～100 間的值，此值便為受測者對於此ㄧ任務感受到心 智負荷數值。

再來將任務中所有受測者之心智負荷值加以平均，便可得知此ㄧ任務之平 均心智負荷值，就可與另ㄧ任務相互比較，以瞭解在不同任務時受測者所感受 到之心智負荷程度的不同。

表2.4 SWAT 之評比向度與等級 向度

等級

時間負荷 (Time Load)

心智負荷 (Mental Effort Load)

壓力負荷 (Stress Load)

低

Often haven spare time. Interruptions or overlap among activities occur infrequently or not at all.

Very little conscious mental effort or concentration required. Activity is almost automatic, requiring little or no attention.

Little confusion, risk, frustration, or anxiety exists and can be easily accommodated.

中

Occasionally have spare time.

Interruptions or overlap among activities occur frequently.

Moderate conscious mental effort or concentration

required. Complexity of activity is

moderately high due to uncertainty, unpredictability, or unfamiliarity.

Considerable attention required.

Moderate stress due to confusion,

frustration, or anxiety noticeable adds to the workload. Significant compensation is required to maintain adequate

performance.

高

Almost never have spare time.

Interruptions or overlap among activities are very frequent, or occur all the time.

Extensive mental effort and

concentration necessary. Very complex activity requiring total attention.

High to very intense stress due to

confusion, frustration or anxiety. High to extreme

determination and self-control required.

資料來源：【20】

2.3.3 NASA-TLX 與 SWAT 主觀評量法之優缺點彙整

從相關文獻回顧彙整得知主觀評量測以 NASA-TLX 和 SWAT 兩種方法最 常見，且兩種方法的測量結果類似。因此進行優缺點比較，如表 2.5 所示，蔡 維彬【9】提到 NASA-TLX 具有較佳之敏感度及效度存在，而 SWAT 之內部效 度不佳，且NASA-TLX 是最常見被應用來進行主觀評量心智負荷分析。因此，

可參考NASA-TLX 之心智需求、體力需求、時間需求、自我績效、努力和挫折 等六個評比刻度指標設計問卷。

表2.5 NASA-TLX 與 SWAT 優缺點分析 方法

比較 NASA-TLX SWAT

優點 *敏感度及ㄧ致性是所有主觀 評量法中最高的

*在任務負荷程度的變化上具 有敏感性的特性

缺點 *只能知道受測者此六個向度 各別之感受，無法詳細瞭解造 成心智負荷的原因為何

*受測者可能會很難判斷為心 理或生理因素所造成的，很難 去衡量它，造成評估值有誤差

*詢問受測者的時間會與任務 完成時間如果差距過久，易造 成評估值不準

*當只要增加任務某ㄧ向度負 荷值時，所評估之三個向度的 平估值將會增加，而不是只有 負荷增加的那個向度平估值 增加，易造成內部效度不高

*受測者可能會很難判斷為心 理或生理因素所造成的，很難 去衡量它，造成評估值有誤差 資料來源：【9】及本研究整理

2.4 小結

本研究針對防撞警示系統介面設計、駕駛安全績效及主觀評比量測法進行 文獻回顧，主要文獻彙整評析分述如下：

一、防撞警示系統介面比較：在防撞警示系統介面相關文獻之駕駛模擬實驗均 個別探討視覺(HUD、LCD)、聽覺(語音、聲響)或單ㄧ視覺加單一聽覺警示 介面，較少同時探討不同防撞警示介面之視覺、聽覺和混合視覺聽覺防撞 警示介面對駕駛安全績效的影響。

二、根據文獻回顧歸納防撞警示系統特性後，暸解在視覺警示介面上，擔心錯 過顯示在LCD的碰撞警示訊息，不能即時反應事件，LCD不適合用來顯示 防撞警示系統訊息。另外，SAE J2400【17】建議警示介面不行單獨以圖形 顯示，原因為怕錯過警示圖形的出現。聽覺警示介面上，聽到嗶嗶聲會比 語音來的注意，但是嗶嗶聲不能表示危險來自哪個方向，而語音雖能提供 危險方向訊息，但耽心如果突然語音警示出現時會來不急聽清楚警示內容。

三、防撞警示系統介面上大多數以小客車之模擬器為主為對象，大客車之模擬 車種研究較少，但大客車乘載人數多，其安全日益受到重視，如何設計大 客車防撞警示系統介面是一個重要研究議題。

四、針對防撞系統之駕駛安全績效測量變數進行文獻回顧後，可得知許多文獻 衡量駕駛安全績效之變數為反應時間及碰撞次數。

五、主觀評比量測法以NASA-TLX和SWAT兩種方法最常見，而兩種方法的測量 結果類似。但NASA-TLX具有較佳之敏感度及效度存在，而SWAT之內部效 度不佳，且NASA-TLX是最常見被應用來進行主觀評量心智負荷分析。

第三章 駕駛模擬實驗規劃與設計及主觀評量問卷設計

因本研究主要是探討大客車防撞警示系統介面對駕駛行為的影響，如真實 於實際道路上測試的話，危險性非常高，而駕駛模擬器是個很好的實驗工具，

它可避免實車測試產生的碰撞危險和無法預知的情況，同時可以模擬真實的駕 駛環境，也可控制模擬實驗而能重複實驗減少費用。以下則針對本研究設計之 駕駛模擬實驗內容進行介紹。

3.1 駕駛模擬實驗設備

本研究所進行之模擬實驗係採用中華大學建置之大客車駕駛模擬器，其配 備設置俯視圖如圖 3.1 所示，該駕駛模擬器之車體採包覆式設計方式，以提高 駕駛座艙真實感，如圖 3.2 所示。視覺系統是採用無邊珠光螢幕 3 片以同步顯 示系統，能增加受測者之視覺角度與真實感。

資料來源：本研究整理 圖3.1 駕駛模擬器配備設置俯視圖

主控制電腦區

背投式單槍投影機

無邊珠光螢幕

包覆式駕駛座

資料來源：本研究整理 圖3.2 駕駛模擬器之駕駛座艙圖

駕駛座艙右方及後方分別會各擺設ㄧ台攝影機，用於拍攝受測者在進行駕 駛模擬實驗時的情形及駕駛場景。

3.2 實驗因子設計

本研究共設計警示方式、事件方向以及有無次要任務等三個實驗因子，其 中防撞警示方式包括「嗶嗶聲」、「語音」、「嗶嗶聲+語音」、「嗶嗶聲+HUD」與 無警示等五個水準，事件方向分為前面事件、左邊切入事件與右邊事件切入等 三個水準，而分心次要任務分為有次要任務與無次要任務二個水準，所以每位 受測者須進行5 × 3 × 2 共三十個事件，實驗因子與水準數如表 3.1 所示。

表3.1 實驗因子與相對應水準

因子 警示方式 事件方向 分心次要任務

水準

嗶嗶聲 語音

嗶嗶聲+語音 嗶嗶聲+HUD 無警示

前面 左邊 右邊

有次要任務 無次要任務

水準數 5 水準 3 水準 2 水準

資料來源：本研究整理

3.3 實驗內容規劃

此節介紹駕駛模擬器實驗設計原則與設計內容，包括防撞警示系統介面設 計、事件方向與事件觸發時機、次要任務設計和實驗場景規劃。

ㄧ、防撞警示系統介面設計

依據Tsang-Wei Lin et al.【18】職業大客車駕駛者對防撞警示介面設計 之焦點團體討論結果及歸納文獻回顧中防撞警示系統特性後【8、16、17、

22】，暸解 LCD 不適合用來顯示防撞警示系統訊息，且 SAE J2400 建議警 示介面不行單獨以圖形顯示，原因為怕錯過警示圖形的出現。「嗶嗶聲」會 比「語音」警示來的注意，但「嗶嗶聲」不能表示危險來自哪個方向，而

「語音」只告訴危險的方向，但怕來不及聽清楚警示內容。

本實驗警示介面設計包括「嗶嗶聲」(指兩短聲，如嗶～嗶～)、「語音」

(如前面、左邊、右邊)、「嗶嗶聲+語音」(如嗶～嗶～前面\左邊\右邊)、「嗶 嗶聲+HUD」(如嗶～嗶～HUD)與無警示共五種，HUD 警示圖形設計採用 SAE J2400【17】規定，圖形的色彩組成以焦點團體討論結果之紅底黑圖 為主，見圖3.3 所示。

前方警示 右方警示 左方警示

資料來源：【17、18】

圖3.3 HUD 防撞警示圖形

另外在警示音量設計方面，依據 AAM【10】研究建議警示強度最高 為75 分貝，因此本研究採用 75 分貝為警示聲設定音量範圍。

二、事件方向與防撞警示系統觸發時機

在事件設計分為「前方車緊急煞車」、「左邊車切入」與「右邊車切入」

三種突發狀況，事件車皆以小客車所組成，為了避免受測者有預期發生事 件心理，實驗中設計非事件車隨機出現。

前方車緊急煞車事件，是指事件車以110 公里/小時的速度前進並隨機 出現於本車右後方或左後方30~50 公尺處，待事件車車身完全超越本車之 後，事件車將以橫向5 公里/小時的速度切入本車前方並繼續前進，直到事 件車與本車的時間距離達到2 秒時，事件車將減速度並緊急煞車，之後事 件車離去後事件結束，如圖3.4 所示。

左邊車切入事件，指事件車以110 公里/小時的速度前進並出現本車左 後方 30~50 公尺處，待事件車進入駕駛者水平視角左方 65°之範圍時，事

件車將以橫向2 公里/小時的速度切入本車前方，並在切入完成後煞車，之 後事件車離去後事件結束，如圖 3.5 所示；右邊車切入事件，指事件車以 110 公里/小時的速度前進並出現本車右後方 30~50 公尺處，待事件車進入 駕駛者水平視角左方65°之範圍時，事件車將以橫向 2 公里/小時的速度切 入本車前方，並在切入完成後煞車，之後事件車離去後事件結束，如圖3.6 所示。【15】

資料來源：本研究整理 圖3.4 前方車緊急煞車事件

資料來源：本研究整理 圖3.5 左邊車切入事件

資料來源：本研究整理 圖3.6 右邊車切入事件

防撞警示系統觸發時機是指事件發生時，提供防撞警示系統介面的時 間。在前方為事件車與本車的時間距離達到2 秒時提供防撞警示系統，左 邊是指事件車進入駕駛者水平視角左方 65°之範圍時提供防撞警示系統，

右邊是指事件車進入駕駛者水平視角右方 65°之範圍時提供防撞警示系 統。

三、主要駕駛任務

主要駕駛任務是指受測者必須行駛於中間車道且不能變換車道及超 車，依速限維持90～100 公里/小時之速限行駛，且須針對可能發生的各種 狀況進行適當的反應及處理，而圖3.7 為主要駕駛任務之實驗場景。

資料來源：本研究整理 圖3.7 主要駕駛任務之實驗場景

四、次要任務設計

在真實駕駛環境中，駕駛者可能因為講手機或與人交談而產生聽覺分 心、思考分心和說話分心，或是因想拿水杯喝水所產生觀看分心、手動分 心等外在各種分心因素的干擾，因此，本研究設計次要任務以代替真實駕 駛環境中各種分心干擾，而設計次要任務之數學加法計算主要目的是想結 合觀看、思考(算數)、說話(回答)與手動等分心方式來模擬真實開車時車內 駕駛者活動情形，如圖3.8 所示。

次要任務的設計主要是位於駕駛者視線右方之6 吋 LCD 觸控螢幕上，

如圖3.9 所示，顯示數字為 49(含)以下兩位數加法計算(如 47+42)，數學問 題出現間隔為3～5 秒隨機的出現，受測者除了主要駕駛車輛外須計算數學 問題後說出答案且按下觸控螢幕按鍵，駕駛者在問題出現8 秒內未回答，

題目將消失緊接換下題題目出現。

資料來源：本研究整理 圖3.8 次要任務之實驗場景

五、道路實驗場景

實驗模擬場景設計為高速公路雙向三車道與路肩，每車道寬度為 3.5 公尺，路肩寬度為3 公尺，道路兩側為丘陵地。場景之交通量為 A 等級，

車流平均分佈於內、外側車道。

3.4 主觀工作負荷評量問卷之設計

本研究是採用NASA-TLX 之心智需求(Mental Demand)、體力需求(Physical Demand)、時間需求(Temporal Demand)、自我績效(Performance)、努力程度(Effort) 和挫折程度(Frustration)等六個評比刻度指標來設計受測者主觀工作負荷評量 問卷。所設計之主觀評量問卷(詳見附錄 A)係針對「嗶嗶聲」、「語音」、「嗶嗶 聲+語音」、「嗶嗶聲+HUD」與「無警示系統」等五種防撞警示系統介面進行比 較，在心智需求方面，主要是詢問受測者遇到汽車突然切入且又煞車的事件時，

此五種防撞警示系統輔助下，是否會很費心思(如決策、思考、記憶、搜尋、注 意視野等)才能做出回應進行評分，評分向度為 0-10 分(0：代表不費心，10：代 表很費心)；在體力需求方面，主要是詢問受測者遇到汽車突然切入且又煞車的 事件時，此五種防撞警示系統輔助下，是否會很費體力才能控制車輛(如控制車 子前進方向、油門、煞車)進行評分，評分向度為 0-10 分(0：代表不費力，10：

代表很費力)；在時間需求方面，主要是詢問受測者遇到汽車突然切入且又煞車 的事件時，此五種防撞警示系統輔助下，是否會感到時間緊迫而怕來不及反應 進行評分，評分向度為0-10 分(0：代表時間充裕，10：代表時間緊迫)；在自我 績效方面，主要是詢問受測者遇到汽車突然切入且又煞車的事件時，此五種防 撞警示系統輔助下，認為自己處理這些事件時的表現很好或是表現很差進行評 分，評分向度為0-10 分(0：代表表現很差，10：代表表現很好)；在努力程度方 面，主要是詢問受測者遇到汽車突然切入且又煞車的事件時，此五種防撞警示 系統輔助下，認為自己處理這些事件是否感到困難或容易進行評分，評分向度 為0-10 分(0：代表很容易，10：代表很困難)；在挫折程度方面，主要是詢問受 測者遇到汽車突然切入且又煞車的事件時，此五種防撞警示系統輔助下，認為 自己處理這些事件感到很挫折或沒有挫折進行評分，評分向度為0-10 分(0：代 表沒有挫折感，10：代表有挫折感)。透過問卷瞭解受測者對於遇到突發事件，

此五種防撞警示系統介面之心智負荷程度差異。另外，在問卷最後會詢問受測 者「嗶嗶聲」、「語音」、「嗶嗶聲+語音」與「嗶嗶聲+HUD」此四種警示介面有 用程度為何進行評分，評分向度為0-10 分(0：代表沒用，10：代表有用)，與此 四種警示資訊內容的意見或建議。

3.5 實驗程序

本研究之實驗程序包括學習性實驗、正式實驗及問卷調查三部份，首先，

受測者須熟悉駕駛模擬器的操控，如加速、減速、煞車和方向盤控制等，接著 受測者須瞭解警示聲伴隨的警示意義，正式實驗分為有次要任務之駕駛模擬實 驗和3 個月後之無次要任務駕駛模擬實驗。有次要任務之駕駛模擬實驗階段，

實驗結束後請受測者立即填寫NASA-TLX 主觀評量問卷，最後領取受測費後即 可離開。實驗每人所需時間約為60 分鐘，時間分配詳見表 3.2 所示。

表3.2 實驗時間分配表

項目 所需時間(分鐘)

受測者報到 1 說明實驗目的與過程 1

說明駕駛模擬器使用方式 1

說明警示的方式和代表的意思 2

練習操作駕駛模擬器(學習性實驗) 15

休息 5

進行正式實驗 30

填寫NASA-TLX問卷* 5

總計每人次實驗時間 60

註：*有次要任務之駕駛模擬實驗後實施

資料來源：本研究整理 3.6 實驗資料擷取

本研究共招募22 位大客車駕駛者，針對有次要任務實驗與無次要任務進行 實驗。實驗數據是以時間軸紀錄，每1 秒紀錄十筆資料，其紀錄時間內容包括 事件編號、事件觸發點、駕駛車輛之油門深度、煞車深度、方向盤角度、側向 位置、縱向位置和車速、事件車之側向位置、縱向位置和車速，如圖3.10。進 行實驗數據的擷取中，本研究擷取資料有事件發生時間、駕駛車輛放油門和踩 煞車時間、事件車煞車時間、事件車離開時間，將此擷取時間換算所需的數據，

最後將此數據彙整為本研究分析之數據，如圖3.11，以進行駕駛操作安全績效 分析。

本研究依變數(Y)為放油門反應時間(指事件觸發時至受測者腳離開油門踏 板的時間，以下均簡稱事件反應時間)和碰撞次數(指整個實驗過程中，受測者 碰撞前車之次數)資料；自變數(X)包括有無防撞警示系統、事件方向、有無次 要任務、駕駛者年齡、駕駛者經驗、駕駛者行駛道路類別(指城際客運和市區客

資料來源：本研究整理

圖3.10 駕駛模擬器之實驗數據記錄格式

資料來源：本研究整理 圖3.11 擷取資料後之類別與數據

第四章 駕駛模擬實驗分析

本研究主要依據大客車模擬實驗之數據資料，利用 SAS 統計軟體進行實 驗數據與問卷資料分析，分析內容包括 4.1 羅吉特迴歸模式與混合型模式之介 紹、4.2 駕駛者操作績效分析，分別針對前方事件和側方事件下之碰撞機率和事 件反應時間進行分析、4.2 主觀工作負荷評量問卷分析，以瞭解各種防撞警示系 統介面對駕駛績效以及工作負荷之影響。

4.1 羅吉特迴歸模式與混合型模式之應用

羅吉特迴歸分析(Logistic Regression Model)適用於依變數為二類或二類以 上，自變數為離散型或連續型之變數資料，本研究依變數為有發生碰撞事故 (Y=0)及無發生碰撞事故(Y=1)，自變數(Xs)包含警示方式、事故反應時間、踩 煞車踏板之反應時間、有無次要任務、年齡、駕駛經驗和受測者駕駛道路別(指 城際客運和市區客運)。而羅吉斯特迴歸模式表示為：

X X

e Y e

β β

+ +

= +

0 0

1 (4.1.1) 在(4.1.1)式中，Y 為有無發生碰撞事故，Yi=1代表發生碰撞事故，Yi=0代 表沒有發生碰撞事故， X 代表影響發生碰撞事故所考慮的各種因素。因此，本 研究將透過羅吉斯特迴歸模式來了解影響發生碰撞事故之最主要因素為何。

另外，由於本實驗一位受測者會量測 30 筆資料之事件反應時間(5 種警示 方式×3 種事件方向×2 種分心次要任務，共組合成 30 個事件之反應時間)，有重 複量測的問題。

混合型模式(Mixed model)是在解決重複量測(Repeated Measures)的問題，當 中的共變數結構(Covariance Structure)所組成因子會考量到重複量測的問題，而 混合型模式表示為：【14】

δ γ β

=

X Z

Y

γ

δ ：隨機誤差向量(random error vector)

在(4.1.2)式中，使用 SAS MIXED 之方法是非常有用的，有非常多個共變 數結構可以選擇，如Compound Symmetry(CS)、Banded Main Diagonal(UN(1)) 等，在多種共變數結構中透過 Akaike Information Criterion (AIC)、Schwarz Bayesian Criterion (BIC)和 corrected Akaike Information Criterion (AICC)作為評 估指標【14】選出比較適合的共變數結構，指標越接近 0 越佳，就能找出使模 式最佳的共變數結構。

4.2 駕駛安全操作績效分析

針對前方事件和側方事件下，利用羅吉特迴歸模式(Logistic Regression Model)分析，以瞭解會提高發生碰撞事故之最主要影響因素為何，由分析結果 得知影響碰撞事故最主要因素為放油門反應時間(以下稱事件反應時間)，本研 究進ㄧ步進行混合型模式(Mixed model)分析以瞭解駕駛者事件反應時間影響 關係與影響程度，詳細分析過程與結果分述如下。

4.2.1 事件反應時間之初步分析結果

本研究在有次要任務和無次要任務共招募22 位大客車駕駛者，於擷取後事 件反應時間之實驗數據筆數共有660 筆。而在進行實驗數據分析時，發現部分 駕駛者會於事件前就先放開油門，不是因為受到突發事件影響所做出的反應，

因此，本研究將此類情況下之事件反應時間數據進行刪除，剩餘數據筆數在前 方事件為198 筆，側方事件為 407 筆，最後總事件反應時間筆數為 605 筆。另 外，在整個實驗過程中本車與事件車發生碰撞次數共有 15 筆(前方事件有 11 筆，側方事件有4 筆)。

事件反應時間是指事件觸發時至受測者腳離開油門踏板的時間(秒)，將事 件反應時間分別以事件方向、在前方事件下之防撞警示介面與有無次要任務、

在側方事件下之防撞警示介面與有無次要任務進行探討，其統計彙整結果如表 4.1 所示，在事件方向類別中，可知前方之事件反應時間平均數為 1.04 秒、中 位數為0.9 秒、標準差為 0.5 秒、最小值為 0.4 秒及最大值為 2.91 秒；側方事件 反應時間平均數為1.93 秒、中位數為 1.30 秒、標準差為 1.56 秒、最小值為 0.27 秒及最大值為7.51 秒。透過圖 4.1 前方與側方事件之事件反應時間盒形圖(Box plots)可發現，在前方事件之事件反應時間變異範圍較小，而在側方事件之事件 反應時間變異範圍較大，顯示前方事件與側方事件之事件反應時間差異大，因 此，將事件方向分為前方事件與側方事件。

在前方事件中，透過表4.1、圖 4.2 和圖 4.3 得知，防撞警示介面之事件反 應時間以「嗶嗶聲+HUD」最短，其他依序為「語音」、「嗶嗶聲+語音」、「嗶嗶 聲」之警示介面，「無警示」事件反應時間最長。在有無次要任務類別中，有次 要任務之事件反應時間會比無次要任務慢。

在側方事件中，透過表4.1、圖 4.4 和圖 4.5 得知，防撞警示介面之事件反 應時間以「嗶嗶聲+HUD」最短，其他依序為「嗶嗶聲+語音」、「語音」、「嗶嗶 聲」之警示介面，「無警示」事件反應時間最長。在有無次要任務類別中，有次 要任務之事件反應時間會比無次要任務慢。

表4.1 各變數之事件反應時間統計分析表

事故反應時間(秒) 類別 變數名稱

平均數 中位數 標準差 最小值 最大值 前方事件 1.04 0.9 0.5 0.4 2.91 事件方向

側方事件 1.93 1.30 1.56 0.27 7.51 嗶嗶聲 1.06 0.90 0.49 0.50 2.81 語音 0.94 0.90 0.26 0.52 1.50 嗶嗶聲+語音 1.02 0.90 0.43 0.60 2.41 嗶嗶聲+HUD 0.76 0.70 0.18 0.40 1.10

前方事件

無警示 1.44 1.10 0.71 0.68 2.91 嗶嗶聲 1.50 1.11 1.14 0.60 7.51 語音 1.45 1.21 0.71 0.60 4.60 嗶嗶聲+語音 1.33 1.19 0.60 0.60 4.60 嗶嗶聲+HUD 1.03 0.87 0.49 0.27 2.60 警 示

方式

側方事件

無警示 4.25 4.31 1.59 1.00 7.22 有次要任務 1.19 1.00 0.59 0.50 2.91

前方事件

無次要任務 0.90 0.80 0.35 0.40 2.41 有次要任務 2.09 1.41 1.62 0.64 7.51 有

無 次 要 任務

側方事件

無次要任務 1.78 1.10 1.48 0.27 6.92 資料來源：本研究整理

資料來源：本研究整理

圖4.1 前方與側方事件之事件反應時間盒形圖

資料來源：本研究整理

圖4.2 前方事件防撞警示方式之事件反應時間盒形圖

事件反應時間

( 秒

)

0 4

2 6 8

前方 側方

事件反應時間

( 秒

)

0 0.5 2 3

1 1.5 2.5

嗶嗶聲+HUD 嗶嗶聲 語音 嗶嗶聲+語音 無警示

資料來源：本研究整理

圖4.3 前方事件有無次要任務之事件反應時間盒形圖

資料來源：本研究整理

圖4.4 側方事件防撞警示方式之事件反應時間盒形圖

事件反應時間

( 秒

)

0 0.5 2 3

1 1.5 2.5

有次要任務 無次要任務

事件反應時間

( 秒

)

0 2 8

4 6

嗶嗶聲+HUD 嗶嗶聲 語音 嗶嗶聲+語音 無警示

資料來源：本研究整理

圖4.5 側方事件有無次要任務之事件反應時間盒形圖

事件反應時間

( 秒

)間

0 2 8

4 6

有次要任務 無次要任務

4.2.2 碰撞影響因素之羅吉特迴歸模式(Logistic Regression Model)分析 ㄧ、前方事件

在前方事件中，考慮發生碰撞影響之變數包括警示方式、事故反應時 間、踩煞車踏板之反應時間、有無次要任務、年齡、駕駛經驗和受測者駕 駛道路別(指城際客運和市區客運)等變數，本研究建立前方碰撞機率之羅 吉特迴歸模式分析如表 4.2 所示，由該表得知影響因子為事故反應時間，

顯示該模式之猜對比為90.5%，由勝算比(odds ratio)可知事故反應時間每增 加一秒，發生碰撞事故將增加11.91 倍。

表4.2 前方事件之羅吉特迴歸模式分析表

變數名稱 係數 勝算比 標準差 Wald

Chi-Square P 值 猜對比 常數 -6.31 - 0.98 41.34 <.0001 事故反應時間 2.37 11.91 0.52 22.74 <.0001 90.5 % Hosmer and Lemeshow Goodness-of-Fit Test：

Chi-Square=8.0226，DF=8，Pr > ChiSq=0.4313 資料來源：本研究整理

二、側方事件

在側方事件中，考慮發生碰撞影響之變數包括事件方向、警示方式、

事故反應時間、踩煞車踏板之反應時間、有無次要任務、年齡、駕駛經驗 和受測者駕駛道路別(指城際客運和市區客運)等變數，本研究建立側方碰 撞機率之羅吉特迴歸模式分析如表 4.3 所示，由該表得知影響因子為事故 反應時間，顯示該模式之猜對比為93.5%，由勝算比(odds ratio)可知事故反 應時間每增加一秒，發生碰撞事故將增加2.42 倍。

表4.3 側方事件之羅吉特迴歸模式分析表

變數名稱 係數 勝算比 標準差 Wald

Chi-Square P 值 猜對比 常數 -7.79 - 1.64 22.59 <.0001 事故反應時間 0.88 2.42 0.29 9.21 0.0024 93.5 % Hosmer and Lemeshow Goodness-of-Fit Test：

Chi-Square=0.6637，DF=8，Pr > ChiSq=0.9996 資料來源：本研究整理

4.2.3 事件反應時間之混合型模式(Mixed model)分析

由 4.2.2 節之羅吉特迴歸模式發現在前方和側方事件中影響碰撞機率素的 因素為事故反應時間，因此，考慮本實驗為重複測量的問題，接下來針對事故 反應時間因素進行混合型模式(Mixed model)分析，以瞭解駕駛者事故反應時間 影響關係與影響程度。

ㄧ、前方事件

在前方事件中，影響事故反應時間變數包括警示方式、有無次要任務、

年齡、駕駛經驗和受測者駕駛道路別(指城際客運和市區客運)等，由研究 結果得出影響事故反應時間因子包括有無次要任務與警示方式，接著進行 混合型模式(Mixed model)分析，從表 4.4 前方事件之共變數結構(Covariance Structure)比較表得知，以 Heterogeneous CS(CSH)的 AIC(值為 202.5)、

BIC(值為 214.5)和 AICC(值為 204)等三項在共變數結構類別當中是最佳 的，該Heterogeneous CS(CSH)之共變數結構之混合型模式結果如表 4.5 所 示，模式參數正負符號解釋合理，各因子解釋敘述如下：

(一) 有無次要任務：在前方事件中，受測者受有次要任務分心情況下，其 事故反應時間會比無次要任務下之事故反應時間增加 0.278 秒。顯示 大客車駕駛者駕駛時，在有分心情況(如：講手機、與人交談、拿水杯 喝水等)干擾下，會導致其反應時間會較慢，而對駕駛績效有一定的影 響程度。

(二) 警示方式：當駕駛者遇到前方突發事件時，有裝設防撞警示系統事故 反應時間較無裝設防撞警示系統短，顯示有防撞警示系統能較快提醒 駕駛者注意。依據實驗結果發現，「嗶嗶聲+HUD」具有先提醒駕駛者，

且能讓駕駛者透過眼睛看就能即時馬上對危險方向做出反應，比無防 撞警示系統之事故反應時間短0.643 秒，其餘警示方式依序為「語音」

之反應時間(短 0.405 秒)、「嗶嗶聲+語音」之反應時間(短 0.316 秒)、「嗶 嗶聲」之反應時間(短 0.246 秒)。

表4.4 前方事件之共變數結構比較表

共變數結構之類別 AIC BIC AICC

Compound Symmetry 320.2 232.3 320.2 Banded Main Diagonal 223.0 233.9 224.2 First-Order Autoregressive 238.5 240.7 238.5

Toeplitz 238.5 249.4 239.7

Toeplitz with Two Bands 240.3 242.5 240.4 Heterogeneous AR(1) 213.1 225.1 214.6 First-Order Autoregressive Moving-Average 230.2 232.3 230.2 Heterogeneous CS 202.5 214.5 204.0 First-Order Factor Analytic 210.9 231.6 215.3 First-Order Ante-Dependence 224.7 245.5 229.1 Heterogeneous Toeplitz 212.8 233.5 217.2 資料來源：本研究整理

表4.5 前方事件之混合型模式

變數名稱 估計值 標準差 T 值 P 值 截距項 1.207 0.073 16.63 <.0001 有無次要任務

有次要任務

無次要任務(比較基準)

0.278 -

0.046 -

6.03 -

<.0001*

- 警示方式

嗶嗶聲+HUD 嗶嗶聲 語音

嗶嗶聲+語音

無防撞警示(比較基準)

-0.643 -0.246 -0.405 -0.316

-

0.077 0.077 0.078 0.086

-

-8.39 -3.21 -5.20 -3.66

-

<.0001*

0.0019*

<.0001*

0.0004*

- 共變數結構

(Covariance Structure)

Heterogeneous CS (CSH) AIC=202.5，BIC=214.5，AICC=204

註：*達到顯著水準(α=0.05)

資料來源：本研究整理 二、側方事件

在側方事件中，影響事故反應時間變數包括事件方向、警示方式、有 無次要任務、年齡、駕駛經驗和受測者駕駛道路別(指城際客運和市區客

之共變數結構比較表得知，以Heterogeneous Toeplitz(TOEPH)的 AIC(值為 964.5)和 AICC(值為 973.1)等兩項在共變數結構類別當中是最佳的，該 Heterogeneous Toeplitz(TOEPH)之共變數結構之混合型模式結果如表 4.7 所 示，模式參數正負符號解釋合理，各因子解釋敘述如下：

(一) 事件方向：在側邊之事件方向中，左邊切入事件反應時間會較右邊切 入事件短0.162 秒。

(二) 有無次要任務：在側方事件中，受測者受有次要任務分心情況下，其 事件反應時間會比無次要任務下之事件反應時間增加 0.172 秒。顯示 大客車駕駛者駕駛時，在有分心情況(如：講手機、與人交談、拿水杯 喝水等)干擾下，會導致其反應時間會較慢，而對駕駛績效有一定的影 響程度。

(三) 警示方式：當駕駛者遇到側方突發事件時，有裝設防警示系統事件反 應時間較無裝設警示系統短，顯示有防撞警示系統能較快提醒駕駛者 注意。依據實驗結果發現，「嗶嗶聲+HUD」具有先提醒駕駛者，且能 讓駕駛者透過眼睛看就能即時馬上對危險方向做出反應，比無防撞警 示系統之事件反應時間最短 2.397 秒，顯示有防撞警示系統事件反應 時間較無防撞警示系統短，其餘警示方式依序為「嗶嗶聲+語音」之 反應時間(短 2.167 秒)、「語音」之反應時間(短 2.077 秒)、「嗶嗶聲」

之反應時間(短 2.064 秒)。

表4.6 側方事件之共變數結構比較表

共變數結構之類別 AIC BIC AICC

Compound Symmetry 1111.6 1111.3 1111.6 Banded Main Diagonal 1031.5 1053.3 1033.7 First-Order Autoregressive 1137.0 1139.1 1137.0 Toeplitz 1091.8 1113.6 1094.0 Toeplitz with Two Bands 1142.7 1144.9 1142.7 Heterogeneous AR(1) 1012.0 1034.9 1014.4 First-Order Autoregressive Moving-Average 1111.8 1115.1 1111.9 Heterogeneous CS 970.9 993.8 973.3 First-Order Factor Analytic 977.5 1021.2 986.6 First-Order Ante-Dependence 1012.4 1054.9 1021.0 Heterogeneous Toeplitz 964.5 1007.1 973.1 資料來源：本研究整理

表4.7 側方事件之之混合型模式

變數名稱 估計值 標準差 T 值 P 值

截距項 3.164 0.150 21.13 <.0001*

事件方向 左方事件

右方事件(比較基準)

-0.162 -

0.040 -

-4.03 -

0.0006*

- 有無次要任務

有次要任務

無次要任務(比較基準)

0.172 -

0.051 -

3.39 -

0.0028*

- 警示方式

嗶嗶聲+HUD 嗶嗶聲 語音

嗶嗶聲+語音

無防撞警示聲(比較基準)

-2.397 -2.064 -2.077 -2.167 -

0.137 0.142 0.142 0.134 -

-17.50 -14.53 -14.60 -16.17 -

<.0001*

<.0001*

<.0001*

<.0001*

- 共變數結構

(Covariance Structure)

Heterogeneous Toeplitz (TOEPH) AIC=964.5，AICC=973.1

註：*達到顯著水準(α=0.05)

資料來源：本研究整理

綜合本研究之結果得知，在有無防撞警示系統中，有提供防撞警式系統之 事件反應時間會比無提供防撞警式系統短，此研究結果與高桂娟【4】、黃勝弦

【5】、曾建基【7】、陳菀蕙等【8】和 Jaesik Lee et al.【13】之結果相似。另外，

本研究在有防撞警示介面中，以「嗶嗶聲+HUD」事故反應時間最短，此結果 與黃慶旭【6】之結果類似，以「語音加 HUD」有較快閃避前方車時間，兩者 皆是先以聲音引起駕駛者注意後再加上視覺之HUD 警示。

4.3 主觀工作負荷評量問卷分析

在有次要任務實驗結束後立即請受測者填寫主觀評量問卷，該問卷設計是 以防撞警示系統設計之介面為主，探討受測者對於各種警示介面之心智負荷程 度差異，分別有心智需求、體力需求、時間需求、自我績效、努力程度和挫折 程度等六向度進行自我評分(0-10 分)。此外，問卷最後二題則會針對本研究所 設計四種警示方式進行個別有用程度之評分與建議。

本 研 究 針 對 上 述 六 個 向 度 進 行 最 小 顯 著 差 異 法(Least Significant Difference，LSD)分析，從分析結果中，A、B 和 C 符號表示檢定結果之因子水 準間是否有顯著差異，若符號相同表示因子水準間無顯著差異，若符號不相同 表示因子水準間有顯著差異。

表 4.8 為心智需求面各種警示介面分數之多重比較，當事件發生時，各種 警示介面下是否很費心思才能做出回應，由表可發現有警示系統與無警示系統 是有顯著差異，在無警示系統下，較會讓受測者感到費心程度高(平均 6.50 分)，

而在有警示系統下，以「嗶嗶聲+ HUD」(平均 2.36 分)和「嗶嗶聲+語音」(平 均2.36 分)費心程度最低，其他依序為「語音」(平均 2.59 分)、「嗶嗶聲」(平均 3.14 分)，彼此間是無顯著差異。

表4.8 心智需求面各警示介面分數之多重比較 心智需求 樣本數 分數

平均 標準差

多重比較 (LSD, α= 0.05) 嗶嗶聲+ HUD 22 2.36 2.22 B 嗶嗶聲+語音 22 2.36 1.81 B 語音 22 2.59 1.79 B 嗶嗶聲 22 3.14 2.27 B 無警示 22 6.50 2.60 A

註：A 和 B 符號表示檢定結果之因子水準間是否有顯著差異，若符號相同表示因子水準間無顯 著差異，若符號不相同表示因子水準間有顯著差異

資料來源：本研究整理

表 4.9 為體力需求面各種警示介面分數之多重比較，指當事件發生時，各 種警示介面下是否很費體力才能控制車輛，由表可發現有警示系統與無警示系 統是有顯著差異，在無警示系統下，較會讓受測者感到費力程度高(平均 7.05 分)，而在有警示系統下，以「嗶嗶聲+ HUD」費力程度最低(平均 2.59 分)，其 他依序為「嗶嗶聲+語音」(平均 2.73 分)、「語音」(平均 2.77 分)、「嗶嗶聲」(平 均3.18 分)，彼此間是無顯著差異。