面向智慧城市的公路限高系统交互设计研究
来源:用户上传
作者:章文 陈金龙
摘要：公共限高系统是一个复杂的产品服务系统，为超高车辆的智慧管理提供了物质产品和非物质服务为一体的综合解决方案，对于智慧城市背景下公路设施设计提供一定的理论参考和实践依据。交互设计成为构建公路限高系统的深层逻辑的关键点，本文研究内容包括：构建服务提供者—服务接收者的契合关系，以较低的社会成本高效地实现系统决策目标;以优质的系统外观融入城市形象体系，提升人在城市中的駕驶体验;面向近场事故管理和远程导航服务两个交互场景，基于用户的行为逻辑合理地规划系统的交互过程，构建基于先进技术的系统交互方式，营造更加人性化、安全和精准的系统交互体验。
关键词：智慧城市;公路限高系统;交互设计;行为逻辑;交互场景
中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编码：1672-7053（2020）11-0125-03
电子商务时代下，公路中出现了越来越多的超高车辆，因此交通管理部门会在部分道路上安装公路限高杆，防止超高车辆与立体化交通设施发生碰撞事故。然而，现有的公路限高杆采用刚性的型材结构，安全性能较差;另外简陋的警戒色设计不利于驾驶员在高速行驶中及时而准确识别限高杆的位置，因此碰撞事故频发。一旦发生撞击，会造成车毁人亡的恶性事故，如限高门架被撞坏报废、桥身被剐蹭或碰撞、人员伤亡等。因此，限高设施是智慧城市背景下公路交通管理亟待解决的痛点。所以研究面向智慧城市的公路限高系统的交互设计，对于改善现有公路交通设施的安全问题具有积极意义。
1 相关理论概述
1.1智慧城市
智慧城市是以物联网为核心的新一代信息技术对城市自然、经济、社会系统进行全面的智能化改造，实现合理分配社会资源、可持续驱动组织和社会力量参与、高效产出社会效益和均衡满足人民需求的系统化城市服务目标。面向智慧城市的产品服务系统是以物质产品为基础，以用户价值为核心、用户需求为主导、用户体验为重点的系统设计，为创新城市管理提供了物质产品和非物质服务为一体的综合解决方案。
1.2 公路限高系统的交互设计
公路限高系统是一个复杂的产品服务系统，具有智能感知的自适应特性、移动互联的物联网特性、利益相关者关系的契合特性和基于用户行为逻辑的自然交互特性等。为了保障公路限高系统的合理设计和高效运营，交互设计成为构建公路限高系统的深层逻辑的关键内容，其通过重新确定参与者、定位行为动机、规划行为过程、谋求新的手段、营造新的场景和环境等方法，以公共服务创新构建利益相关者之间人际交互关系的契合，以较低的社会成本高效地实现系统决策，以合理的用户行为逻辑规划交互场景中的服务过程，采用先进技术支持的自然交互方式，营造良好的城市体验。
2 公路限高系统交互设计现状分析
2.1 研究现状分析
诸多工程领域的学者对公路限高系统的技术开发和实践开展了相关研究，其内容也涉及到公路限高系统的交互设计。有些学者面向以人为本的交通危情管理模式，提出基于数字电子技术的系统交互创新，如赵广秀的电子限高门架系统、蔡诚昊的城市智能限高控制与信息发布系统，设置了超高车辆的检测、警告、抓拍、识别、违章记录等功能，通过拓宽驾驶员的交互通道来预防事故的发生;有些学者提出基于机械结构的系统交互创新，如汪超提出在横梁上设置可溃装置，使碰撞时横梁能断开而形成门式结构;钟翔从危险发生的过程出发，不仅设计了面向驾驶员安全的门式结构，还针对维修人员易操作的需求，将限高部件和立柱的连接部件设置成易替换结构，具有经济、安全和易用的优点;徐戚从事前预防、事中保护和事后疏导的过程管理出发，通过结构、材料、色彩和操作方式等要素，提出了一种升降式的横杆构件，横杆末端采用橡胶轮防止升降时卡死，下部采用易断裂的工程塑料，横杆色彩具有警示效果，并采用可前、后端手动、遥控或远程控制等操作方式，符合人机工程学要求。
2.2 现有问题分析
目前，公路限高系统设计与开发由工程技术团队主导，尚未被设计师关注，处于设计空白的状态。公路限高系统交互设计主要遵循物理逻辑――对“物”的自身属性（功能、色彩、材料和结构等）进行合理组织，尽管上述研究涉及到人机交互的内容，但研究成果未成体系，存在诸多局限：
1） 系统交互设计契合度不高。现有产品缺乏对服务提供者和服务接收者的需求关系的分析。碰撞事故不仅威胁驾驶员的人身安全，也会增加交管人员的工作负荷，使服务的提供方和接收方均产生负面情绪。任何一方的负面情绪都会影响公共服务效益。
2）外观设计不符合城市形象。现有产品主要采用门架结构和警戒色的色彩，造型简陋，使公路限高系统难于融入现代化的城市形象体系。
3）系统交互设计信息化程度低。现有产品缺乏对驾驶行为逻辑的分析，忽略了超高车辆的驾驶员在交互过程中容易出现侥幸心理或误操作的情形，而刚性材料拦截方式安全性差、隐患大。
综上，智慧城市背景下技术、驾驶行为和交管模式均发生重大变革，公路限高系统的开发亟需设计思维的介入，从利益相关者的关系质量、行为逻辑出发，分析不同交互场景中的人—人交互、物—物交互和人—机交互等内容，将交互设计作为规划系统深层逻辑的策略来应对城市发展新挑战。
3 面向智慧城市的公路限高系统的交互设计策略
3.1基于契合关系的系统交互目标
作为面向公共事务的服务设施，公路限高系统是服务提供者—服务接收者（即人—人）的服务交互界面。因此，公路限高系统交互设计应以人—人的契合关系为目标，分析从产品设计、生产到管理、维护、使用、回收等整个生命周期中服务提供者—服务接收者的服务交互关系，从公共利益出发划分关系的优先级，权衡关系质量的影响因素，确定系统的目标，创新公共服务模式。
3.2面向城市形象体系的系统外观设计
随着城市规划和建设的日益完善，公路限高系统作为城市的公共交通设施和信息平台，不仅具有物质功能，也是展示城市形象的 “门户”。因此，公路限高系统应从人—城市交互的层面，考虑如何使公路限高系统的外观设计能更加系统、和谐、有序地纳入到城市形象体系建设中，使人们获得更好的城市驾驶体验。 3.3基于先进技术的系统交互方式
基于互联网络、无线通信、全球定位、智能终端设备、信息网络平台等先进技术手段的多通道模式，通过各种传感器和控制器代替人的视觉信息通道，扩宽交互信息带，精准地感知车辆、道路和环境的信息;并根据人的认知特征，通过声音、视觉通道合理地反馈系统信息，是公路限高系统理想的自然交互形式。自然交互能高效而精准地应对各种突发险情，提升驾驶体验和管理工作体验，体现了以人为中心的交互思想。
3.4基于行为逻辑的系统交互过程
公路限高系统的交互设计应以人为本地深入研究驾驶过程，划分不同的交互场景，并分析场景中人—杆交互过程，结合人的认知特征和行为逻辑，采用以智能限高设施和信息服务管理平台相结合的系统框架，实现智能化危情管理和超高车辆导航服务，有效预防灾情和保障交通安全，符合智慧城市管理的目标。
4 面向智慧城市的公路限高系统交互设计实践
公路限高系统包括用户、管理人员、智能限高杆、限高服务APP、环境和技术等交互要素，面向智慧城市的公路限高系统交互设计实践包括四部分内容：基于服务提供者—服务接收者的契合关系确定系统交互目标、面向城市形象体系设计系统外观、基于先进技术构建系统交互方式和基于行为逻辑规划系统交互过程。
4.1 基于契合关系确定的系统交互目标
如表1所示，交通管理员和货车司机是系统重要的服务提供者—服务接收者的关系。通过访谈、问卷、行为聚焦和情境分析等方法记录了二者的心理特征和行为过程，归纳出二者的需求和痛点。公路限高系统作为服务提供者—服务接收者的人际交互的界面，其作用在于代替彼此的角色，匹配对方在交互过程中的需求点，解决对方的痛点，有助于建立二者的契合关系。
根据上述人际交互关系研究的结果，首先，确定出智能路线规划与导航、车辆高度测量与判断、易识别的警示提醒、安全碰撞装置、违章记录与处罚等系统目标事件;其次，界定目标事件之间的结构关系，分析各事件中司机驾驶行为和交通管理行为，构建出公路限高系统的关系框架图（如图1），通过疏导式限高服务保障驾驶者的安全，减轻交管人员的工作负荷，提高执法效率，提高双方对于公共事务的满意度和投入度。
4.2面向城市形象体验的系统外观设计
智能限高杆作为代表执法部门的公共服务设施，其造型可参考工业设备的硬朗风格，突出限高杆的装备感，给用户带来稳定可靠的心理感受;其色彩采用交通设施或标志的标准用色，在符合国家关于交通工具法规的基础上，可以提高公路限高杆在各种时间段和天气条件下的易识别性。根据上述分析，经过头脑风暴得到草图方案，筛选出如图2所示的最终外观方案。界面设计采用简约的风格，视觉化设计方案如图3所示。
4.3基于先进技术构建的系统交互方式
智能限高杆是公路限高系统的关键交互要素。公路限高系统的自然交互设计体现在基于视觉、听觉通道的预警交互上。如图4所示，智能限高杆的自然交互是基于摄像头、通信模块、红外线测高模块、太阳能电板和交通信号灯等硬件元件，实现监视、测高、判定、传输和取证等功能，其中通信模块是系统的中枢，首先要调度太阳能面板向系统提供电源，红外测高模块采集车辆尺寸数据，摄像头记录车辆的通行信息和抓拍超高车辆的违章行为。通信中枢依据感知和识别到的环境信息和车辆尺寸进行智慧执法决策，再传输给交通信号模块，并指挥模块通过易识别的视觉和声音通道将通行信息反馈给司机，有效提高智能限高杆的辨识度和应急事件管理的精准度。公路限高系统的自然交互设计也体现在材料和结构等硬件设计上，例如，采用片状的橡胶缓冲材料和活动连接结构来减少车辆与限高杆碰撞时的人员伤害，保护限高杆的主体结构，减少经济损失。
4.4 基于行为逻辑规划的系统交互过程
面向突发应急事件管理和疏导服务两个交互场景，智能限高系统的人—車—杆交互过程包括基于限高杆的近场交互和基于手机APP的远程交互两方面。
4.4.1基于智能限高杆的近场交互过程
当车辆靠近时，智能限高杆实时感知车辆的高度信息，经后台程序判定后，通过多交互通道向驾驶人传递通行信息，用户参照信息对车辆执行相应操作;最后，自动启动智能限高杆的功能模块，获取和记录用户驾驶信息，判定驾驶行为的合法性，将管理决策发送给后台的交通管理人员审核。限高任务的故事板如图5所示。
4.4.2 基于服务APP的远程交互过程
用户可通过服务APP查询城市限高设施的位置，根据载货车辆规格合理地规划驾驶路线，完成实时导航服务，即基于APP实现人—车—杆的远程交互。
APP的功能框架如图6所示，用户通过登录页面进入APP主页后，完成个人信息管理和个性化路线导航任务。个人信息包括个人车辆尺寸和车辆违章等信息，个性化路线导航包括限高设施位置查询、目的地选择、路线规划和导航服务。由于安全驾驶的需要，驾驶员在车辆行驶时采用以语音交互为主，以视觉交互为辅的方式。
5结语
公路限高系统的交互设计，有助于理清智慧城市背景下复杂系统的深层逻辑，如有效地匹配服务提供者—服务接收者的需求关系，自然地应对公路限高管理的复杂场景，安全且精准地实现交互目标等。本研究提出的公路限高系统交互设计策略和实践案例，能够改进目前同类产品的设计理念，实现以公共设施为服务界面，构建和谐的服务提供者—服务接收者关系以及实现高效的城市公共服务效益的设计目标。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-15377911.htm
