（交通信息工程及控制专业论文）先进的出行者信息系统评价方法研究.pdf

摘要 先进的出行者信息系统通过整合各种交通信息资源，并充分应用先进的通信技术和发布 手段向出行者提供各类出行信息，帮助出行者完成出行前、出行中的决策，从而达到节约出 行时间、缓解交通拥堵的目的，其效益已从理论和实践中得到了验证。但综观国内外a t i s 的评价可以发现，绝大多数研究都局限在微观层面对a t i s 进行评价。此外，由于国外a t i s 发展应用较早，已形成许多具体的应用系统，许多评价也正是针对这些物理系统展开的。对 于我们国家而言，由于a t i s 的新颖性及其复杂性，很难找到已建a t i s 系统可以提供参考 的经验，因此如何对a t i s 项目的实施效果进行评估，成为目前开展a t i s 规划与建设急需 解决的难题。 本论文从中宏观的角度出发，应用技术经济理论、可靠性理论、费用效益理论、行为理 论等，结合a t i s 的特点对a t i s 项目的评价方法进行系统、深入的研究，给出了a t i s 项目 评价的完整方法体系。 本文首先对国内外现有a t l s 的项目评价方法和技术综合比较分析研究。特别是研究分 析欧盟、北美及日本等国家和地区关于a t i s 项目的评价技术、方法及已有的评价结果。 在借鉴国内外成功经验的基础上。结合中国i t s 项目发展的特点和现状，建立了a t i s 评价的框架体系；并在建立a t i s 指标体系原则的指导下，结合a t i s 评价的具体内容和特 点，建立了a v i s 评价的指标体系。此外，为了能综合评价项目的优劣，研究从a t i s 系统 的组成部分、评价对象及经济学角度出发，建立了a t i s 综合评价的指标体系。 结合评价指标体系，从a t i s 具体实施方案所需投入的费用和可能产生的效益入手，深 入探讨了a t i s 费用效益评价方法，在费用评价方面，确定了a t i s 费用评价的框架，并以 v m s 交通系统为例，给出了评价的基本参数。在效益评价方面，提出了a t i s 效益评价的重 点，并在通用效益评价模型的基础上，给出了效益评价的基本参数，进而对a t i s 节约时间 效益、管理效益及交通安全方面的效益方法进行了深入探讨。在技术评价方面，本研究主要 从系统的可靠性、稳定性、出行时间预测的准确性以及在a t i s 系统中占重要作用的数据融 合技术等方面进行深入探讨。并给出了相应的评价方法和框架。 为了科学的评价a t i s 项目带来的效益，建立具有较高实用性的出行者信息系统，作为 基础研究，分析明确信息提供下的路径选择行为，是不可或缺的研究内容，本研究在初步分 析交通行为基本模式的基础上，对出行者路径的选择行为及存在的问题进行了分析，并给出 了a t i s 作用下出行者行为研究的方法。此外，本研究还在分析a t i s 信息层次的基础上， 提出了考虑信息内容的出行者交通行为模型的建立方法。 最后，在全文研究成果的基础上，开发了相应的评价软件，并对上海市外环线浦西段交 通监控诱导系统进行了评价，验证了本次研究成果的科学性和实用性。 关键词：智能交通系统先进的出行者信息系统项目评价 技术评价 费用效益评价指标体系系统可靠性数据融合出行者行为 a b s t r a c t a d v a n c e dt r a v e l e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ( a t i s ) c a np r o v i d et r a v e l e r st r a v e li n f o r r n a t i o nt 0 h e l pt h e mm a k ep r e t r i pa n de n - r o u t ed e c i s i o n ss o a st os a v et r a v e lt i m ea n dr e l e a s et r a f f i c c o n g e s t i o n , i t sb e n e f i t sh a v eb e e np r o v e db yt h e o r e t i cr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o nc a s e s b u tm o s to f t h er e s e a r c ho na t i se v a l u a t i o ni sc o n f i n e di nt h em i c r ol e v e l f u r t h e r m o r e ，a st h ed e v e l o p e d c o u n t r i e si n t r o d u c e dt h ea t i sc o n c e p te a r l y t h e r eh a v eb e e nl o t so fc o n c r e t ea p p l i c a t i o n s ；s o m e e v a l u a t i o n sc a l ld e p e n do nt h ef i e l dt e s tr e s u l t s b u tt oo u rc o l r l t r y , i t sd i f f i c u l tt of i n dt h e r e f e r e n c e ds y s t e m st oe v a l u a t ei t se f f e c t s s oi t su r g e n tt od e v e l o pt h ea t i se v a l u a t i o nm e t h o d st o s e l v et h en e e d so f a t i sp l a n n i n ga n dc o n s t r u c t i o n i nt h em a c r ov i e wa n dc o m b i n e dw i t ha t i sc h a r a c t e f i s t i c s ，t h ei n t a c te v a l u a t i o nm e t h o d s s y s t e mw a sp u tf o r w a r di nt h i sp a p e r , b a s e do nt h et e c h n i c a le c o n o m yt h e o r y , r e l i a b i l i t yt h e o r y , c o s t b e n e f i tt h e o r ya n db e h a v i o rt h e o r ye r e u p o nt h ee x p e r i e n c e so fd e v e l o p e dc o u n t r i e sa n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fi t sp r o j e c t si no u r c o u n t t y , t h ea r c h i t e c t u r eo fa t i se v a l u a t i o nw a sc o n s t i t u t e d t h e nt h ei n d i c e ss y s t e mo fa t i s e v a l u a t i o nw a s p u tf o r w a r d ，i n c l u d i n gt h ec o s t , b e n e f i c ，t e c h n i c a la n di n t e g r a t e di n d i c e s u n d e rt h eg u i d a n c eo fi n d i c e ss y s t e m ，t h em e t h o d so f h o wt oe v a l u a t et h ec o s ta n db e n e f i to f a t i sp r o j e c t sw e r ee x p o u n d e di nd e t a i l o nt h ea s p e c to fc o s te v a l u a t i o n ，t h ee v a l u a t i o nf l a m e w a sg i v e n ，t h e nu s i n gt h ev m st op r e s e n tt h eb a s i cp a r a m e t e r sr e q u i r e d o nt h ea s p e c to fb e n e f i t e v a l u a t i o n , t h ee m p h a s i so fa t i sb e n e f i tw a sg i v e nf i r s t ；t h e nb a s e do nt h eg e n e r a le v a l u a t i o n m o d e l ，t h eb a s i cp a r a m e t e r sw e r el i s t e d t h em e t h o d so fh o wt oe v a l u a t et i m es a v i n gb e n e f i t , m a n a g e m e n tb e n e f i ta n dt r a f f i cs a f e t yb e n e f i tw e r ed i s c u s s e da tl e n g t h o nt h ea s p e c to ft e c h n i c a l e v a l u a t i o n , e v a l u a t i o nm e t h o d so nt h e s ei n d i c e sw e r eg i v e n , i n c l u d i n gs y s t e mr e l i a b i l i t y , t h e a c c u r a c yo f t r a v e lt i m ep r e d i c t i o n ，d a t af u s i o ni na t i sa n ds oo n a st h eb a s i cr e s e a r c hi nd e s i g n i n ge f f e c t i v ea t i sa n de v a l u a t i o no fi t sb e n e f i t s ，t h et r a v e l e r b e h a v i o ri sa ni m p o r t a n ti s s u et h a tn e e d sh i 曲a t t e n t i o n o nt h eb a s i so f r e s e a r c ho f t r a v e lb e h a v i o r m o d e s ，t h er o u t ec h o i c eb e h a v i o ra n di t sp r o b l e m sw e r ea n a l y z e di nd e t a i l ，a n dt h er e s e a r c h m e t h o dw a sg i v e nt o o f u r t h e r m o r e ，t h er o u t ec h o i c em o d e lu n d e rd i f f e r e n tm e s s a g ec o n t e n t sw a s e s t a b l i s h e db a s e do nt h ec l a s s i f i c a t i o no f a t i si n f o r m a t i o nl e v e l s f i n a l l y , u p o nt h em a i n a c h i e v e m e n t st h ee v a l u a t i n gs o f t w a r ew a sd e v e l o p e d t h ea p p l i c a t i o n o ft h es h a n g h a ie x p r e s s w a yt r a f f i cc o n t r o la n dg u i d a n c es y s t e mp r o v e dt h ep r a c t i c a b i l i t ya n d r e a s o n a l i l i t yo ft h er e s e a r c hi nt h ee n d k e yw o r d s ： i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ( i t s ) p r o j e c te v a l u a t i o n a d v a n c e dt r a v e l e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ( a t i s )c o s t b e n e f i te v a l u a t i o n t e c h n i c a le v a l u a t i o ni n d i c e ss y s t e m s y s t e mr e l i a b i l i t y d a t a f u s i o nt r a v e l e rb e h a v i o r 声明尸i 刃 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果，撰写成博士学位论文“先进的出行者信息系统评价方法 研究 。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究所做出重要 贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本论文中不包含 任何未加明确注明的个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年月日 第一章绪论 1 1 课题来源 第一章绪论 本论文以国家十五科技攻关项目“智能交通系统关键技术开发和示范工程”课题一“智 能交通系统项目评价方法的研究”( 2 0 0 2 b a 4 0 4 a 0 1 ) 为背景开展研究工作。 1 2 研究的目的和意义 智能交通运输系统( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，简称i t s ) 作为一种先进信息技 术、数据通信传输技术、自动控制技术以及计算机处理技术等有效地运用于整个运输管理体 系，使人、车、路密切地配合、和谐地统一，从而建立起一种在大范围内，全方位发挥作用 的实时、准确、高效的综合管理系统，正日益得到我国政府、大学、科研机构和各企业单位 的重视f 1 1 。 我国学者在9 0 年代初开始关注i t s 的发展，并通过各种方式将其引入到中国。通过多 年来中国交通科技界和工程界的不断努力，在中国高等级公路建设的带动下，我国在智能交 通运输系统的开发和应用方面也取得了相当的进步。如智能运输系统发展规划的编制确定了 我国i t s 发展的总体战略，国家i t s 体系框架的研究进一步对我国i t s 研究的方法、目标、 范围、原则等进行了界定。为了进一步推动中国i t s 核心技术的研究和产业化进程，“十五” 期间，国家科技部结合中国城市的特点，确定十个城市为i t s 示范城，着手在i t s 的相关领 域开始研究与开发，力争从发展模式、运作机制、核心产品等方面有所突破，并能在全国推 广实施。2 0 0 2 年，“智能交通系统关键技术开发和示范工程”正式列入“十五”国家科技攻 关重大项目，这标志着我国智能交通系统的研究和应用将进入一个新的发展阶段。 与传统的交通基础设施建设项目相比，i t s 项目投资巨大，对社会和经济各方面带来的 影响更加复杂。我国当前仍是一个发展中国家，建设资金短缺，基础设施的发展相对滞后， 因此决策者、投资者非常关注建设i t s 的巨大投资带来的社会、经济、环境诸多方面的效益， 以及需要的费用、可能承担的风险及可能的负面影响等。因此，对i t s 项目的实施、i t s 项 目实施后的效益等都需要展开深入的研究，这也是本研究的重要背景之一。 作为i t s 的重要组成部分之一，先进的出行者信息系统( a d v m a c e dt r a v e l e ri n f o r m a t i o n s y s t e m ，简称a t i s ) 的研究与开发始于二十世纪五十年代【2 】。五十多年来，该领域的技术 为城市交通监控和控制系统做出了巨大的贡献。a t i s 通过整合各种交通信息资源，并充分 应用先进的通信技术和发布手段向出行者提供各类出行信息，帮助出行者完成出行前、出行 中的决策，从而达到节约出行事件、缓解交通拥堵的目的，其效益已从理论和实践中得到了 验证，具体总结参见第二章。 同济大学申请博士学位论文 a t i s 评价方法的研究 但综观国内外a t i s 领域的评价可以发现，绝大多数研究都局限于微观层面对a t i s 进 行评价，如t s u j i ( 1 9 8 5 ) 运用随机模型发现交通信息系统给有信息获得能力的驾车者可以 带来9 n1 4 的收益，如果考虑突发性的交通拥挤，有信息获得能力的驾车者的收益还会 增加【3 1 。k a n a f a n i 和a 1 - d e e k 运用简单的理论模型发现，交通信息系统可使公路网络进入最 佳使用状态，产生1 4 的收益，如果考虑突发性的交通拥挤，有信息获得能力的驾车者的 收益还会增加【4 】。此外，由于国外a t i s 发展应用较早，已形成许多具体的应用系统，许多 评价也正是这些物理的系统展开评价。 对于我们国家而言，由于a t i s 的新颖性及其复杂性，很难找到已建a t i s 系统可以提 供参考的经验，因此如何对a t i s 项目的实施效果进行评估，成为目前开展a t i s 规划与建 设急需解决的难题l s l 。关于a t i s 项目评价工具与指导书等，在我国i t s 方兴未艾的建设 与发展过程中，不言而喻又是十分重要的。为此，本研究试图从中宏观的角度出发，应用技 术经济理论、可靠性理论、成本效益理论、行为理论等，结合a t i s 的特点对a t i s 项目的 评价方法进行系统、深入的研究，给出了a t i s 项目评价的完整方法体系。从广义上讲，a t i s 的服务范围包括航运、水运等交通运输方式，本次研究则主要侧重于道路交通领域的研究。 1 3 研究内容与章节安排 本研究的主要研究内容包括： 第一章绪论 介绍本研究的课题来源、研究背景及目的和意义及论文的主要研究内容和章节安排。 第二章a t i s 发展及评价综述 本章在简述a t i s 概念的基础上，对a t i s 的特点和发展历史进行了简单回顾。众所周 知，有关i t s 方面的研究在欧美日等国家发展较早，为此，本章第三节主要对欧洲美国和日 本地区的a t i s 应用进行了总结，同时也简单总结了a t i s 在中国的发展与应用。本章第四 节则从理论研究、实例评价两大方面总结了国内外对a t i s 评价的情况。 第三章a t i s 评价的体系结构 a t i s 的评价是一个复杂的系统工程，本章结合a t i s 自身的特点和我国经济发展的特 征，主要研究了我国a t i s 评价的基本原则、评价的特点、评价的分类和一般程序。此外， 通过比较现有的多种评价方法， 提出了适合我国a t i s 效益评价的a p f 方法和综合评价的 层次分析法评价方法。 第四章a t i s 评价指标体系的建立 本章对a t i s 评价指标体系的建立进行了系统研究。首先在确定了a t i s 评价指标体系 建立原则的基础上，将指标体系共分为三大类，即成本指标体系、效益指标体系、技术评价 体系，然后对三类指标体系的构筑进行了深入探讨，最后给出了a t i s 综合评价指标体系。 第五章a t i s 项目的费用效益评价 本章从a t i s 具体实施方案所需投入的费用和可能产生的效益入手，深入探讨了a t i s 2 第一章绪论 费用效益评价方法，在费用评价方面，确定了a t i s 费用评价的框架，并以v m s 交通系统 为例，给出了评价的基本参数。在效益评价方面，提出了a t i s 效益评价的重点，并在通用 效益评价模型的基础上，给出了效益评价的基本参数，进而对a t i s 节约时间效益、管理效 益及交通安全方面的效益方法进行了深入探讨。 第六章a t i s 技术评价方法的研究 本章参照4 5 节中建立的技术评价指标体系，主要从系统的可靠性、稳定性、出行时间 预测的准确性以及在a t i s 系统中占重要作用的数据融合技术等方面进行深入探讨，并给出 了相应的评价方法和框架。 第七章a t i s 作用下出行者行为的分析与评价 本章在初步分析交通行为基本模式的基础上，对出行者路径的选择行为及存在的问题进 行了分析，并给出了a t i s 作用下出行者行为研究的方法。众所周知，a t i s 发布信息的具体 内容对出行者的行为决策起着重要的影响，为此，本文在分析a t i s 信息层次的基础上，提 出了考虑信息内容的出行者交通行为模型的建立方法。 1 4 本章小结 本章对研究的课题来源、研究背景及目的和意义进行了阐述。并介绍了主要研究内容和 章节安排。 3 第二章a t i s 发展及评价综述 第二章a t i s 发展及评价综述 2 1a t i s 的概念 先进的出行者信息系统( a d v a n c e dt r a v e l e ri n f o r m a t i o ns y s t e m , a t i s ) 是智能交通系统 ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m , i t s ) 中重要的组成部分。二十世纪8 0 年代以来，在欧、 美、日等西方发达国家为寻求缓解道路交通拥挤良策的研究中，出现了以个体出行者为服务 对象的综合交通信息系统，出行者可以通过多种信息获取渠道，在与交通信息中心的单向 双向通信过程中，实时、动态地了解交通状况，实现出行前或在途中的路径规划与导航，避 开阻塞路段、事故路段或环境不良路段，从而减少延误，使交通拥挤状况得到缓解。通常我 们称这样的系统为先进的出行者信息系统1 6 j ，其概念图如图2 1 所示。 螨日磊坚； 对个人而言，通过使用a t i s 提供的实时交通信息，出行者将更有效的选择出行路径和 出行方式，减少出行规划、路径查找和导航过程中的压力和忧虑。对系统而言，如果足够多 的出行者使用a t i s ，将有效的提高整个路网的通行能力，减少出行时间、延误、燃料消耗 和废气排放。 根据信息流的三要素，即信息采集、信息处理与信息传递的集成程度以及系统功能不同， 先进的出行者信息系统又可分为单向通信系统和双向通信系统。p l 单向通信系统通常由交通信息中心( t r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o nc e n t e r ，简称t i c ) 和道 路信息发布设备或个人信息接收处理设备组成。交通信息中心将采集到的交通信息经过加 工、处理后定时发送给各类信息显示设备，如各路段的可变信息标志、路边信息发送系统、 交通网站或广播等，据此出行者可以直接或间接地通过信息接受设备来获得这些信息，了解 5 同济大学申请博士学位论文 佃s 评价方法的研究 当前关于交通阻塞地区和一般道路交通状况等信息，进而决定出行的计划和具体的行驶路线 等。很显然单向通信系统有致命的弱点，即交通信息中心仅仅单方面向道路使用者提供实时 处理的信息，却不能收到出行者反馈回来的信息，等到信息中心通过监视系统采集到新的信 息并发出时，拥挤可能已经发生了。换言之，单向通信系统在信息的发布上有很大的滞后性， 滞后时间的长短取决于信息采集的手段。 双向通信系统则克服了单向通信系统的弱点，实现了信息中心和出行者之间的双向信息 交换，具备了动态交通流分配、动态交通监视以及实时交通预测等功能。该系统的一个重要 特征是使用了装备a t i s 设备的车辆作为交通探测器。通过测量经过道路路段的通行时间， 并借助车载无线电收发器发送此信息给交通信息控制中心，这样运动的车辆本身就被用作交 通探测器，实现了车辆系统和道路系统的融合。该系统是目前各国致力研究的方向，由于该 系统的研究与实施涉及众多的政府机构、行业部门以及多门学科，专业联合跨度很大，所以 具有很高的难度。 简言之，先进的出行者信息系统能为各类出行者提供多模式出行规划、路径导航和咨询 服务等功能。出行规划信息包括出行前的和在途的，出行前的规划信息包括道路信息，如道 路条件、交通状况和出行时间等，而公交信息则可用来选择出行的路线、模式和出发时间。 这些信息可以从家里、办公室、停车换乘点、公交站及其他的地方获取。在途出行信息将为 出行者提供出行途中的信息，如交通信息、道路状况、公交信息、路径导航信息及其他的信 息( 不利的出行条件、特殊事件及停车信息等) 8 1 。 通常先进的出行者信息系统可以实现的功能包括： 多模式出行规划：提供区域信息辅助出行者进行出行规划，包括私人小汽车模式、 公交模式、合乘模式等。信息的提供和预约服务还可以让出行者方便的选择轨道交 通及航运等出行模式。 路径导航服务及信息提供：自动或动态的( 利用实时的信息) 提供路径导航及其他 服务。根据系统提供的当前路段的出行时间，司机可以选择最佳的路径来避免严重 的拥挤或其他不利因素。 咨询功能：咨询服务包括事故警告、延误提醒、到目的地的出行时间预测( 根据实 时的交通状况) 、换乘情况及时间的衔接( 如公交站点之间的换乘) 、不利出行条件 信息、商用车辆的限制信息( 高度、重量、宽度) 、停车信息、下一公交站点位置 的识别、即将到来的收费站等。 交通管理的交互界面：通过该功能，区域级的交通管理系统可以获取快速路和主干 道上的交通状况、事故等信息，同样，用户也可以从交通管理系统中获取公交的信 息，如时间及状态等。这些信息也可以通过其他的监控设备和信息源获得。 6 第二章a t i s 发展及评价综述 2 2a t i s 的发展历史及特点 有关驾驶员信息技术的研究可以追溯到二十世纪五十年代，五十多年来，该领域的技术 为城市交通监控和控制系统做出了巨大的贡献。尽管各类应用技术得到了长足的发展，但提 供出行者信息的首要目标仍未发生变化，即更好的管理交通流、方便驾驶员的操作和提高出 行者的安全等。二十世纪六十年代及七十年代早期，许多大城市的交通管理部门，如洛杉矶、 底特律、芝加哥等，开始着手研究、开发和测试与交通监控及实时信息发布的高新技术。有 关出行者信息系统的工作主要集中在使用可视化显示技术提供司机交通状况和娱乐信息 9 1 。那时的研究者坚信：随着功能更加强大的计算机和其他技术的发展，使用实时交通监 控和控制策略的道路交通系统的集中化协调将有助于改善交通系统的运作。到二十世纪七十 年代末，许多交通监控及控制项目已在全美及世界范围内开始全面实施l 埘。 二十世纪七十年代，开发车内路径导航系统的研究开始启动。其目标是通过提供驾驶员 正确的信息来改善传统信息的发布方式，进而提高驾驶员的依从度( c o m p l i a n c er a t e ) 。由 联邦公路局资助的第一个项目是电子路径导航系统( e l e c t r o n i cr o u t eg u i d a n c es y s t e m , e r g s ) 。该研究是为了根据初始的起点一终点( o r i g i n - d e s t i n a t i o n , o d ) 的出行方案，提供 驾驶员车内路径导航【l 。遗憾的是，1 9 7 1 年政府便放弃了该项目的研究。 二十世纪七十年代中期，日本开始了一系列基于e r g s 模型的研究项目。直到二十世 纪八十年代，当计算机技术和通信技术发展到一定的阶段的时候，实旌出行者信息系统的努 力才有了结果。二十世纪八十年代末，集中式控制、可变信息标志及公路广播系统开始在大 城市普及。此外，全球仍有许多车内路径导航系统( r g s ) 处于试验阶段，尤其是在日本 1 1 2 1 1 3 】【1 4 l ，欧洲1 1 5 】1 1 6 j 和美国1 1 刀。二十世纪九十年代，随着i t s 的快速发展，a t i s 的研究重点 主要集中于实时交通管理、动态路径导航系统和动态交通分配系统。 出行者信息系统的发展时期可以分为两个阶段。第一代系统，即出行者信息系统，是在 二十世纪六十年代末和七十年代初随着计算机技术、交通监控系统的出现而发展起来的。这 代系统对使用通信技术发布信息做出了尝试。多数情况下，这类系统主要是改善网络上局部 点的交通流，如严重堵塞的道路交叉口，或让出行者了解非常发性的拥堵，如突发事件或交 通事故等。可变信息标志( v a r i a b l em e s s a g es i g n s ，v m s ) 和公路交通信息广播( h i g h w a y a d v i s o 巧r a d i o ，l i a r ) 是第一代系统的代表，该类系统还不能成为真正意义上的先进的出行 者信息系统。 目前我们正经历所谓的第二代系统，即先进的出行者信息系统的发展与成熟阶段。如今 a t i s 包含的技术更加广泛，其提供给出行者的信息有动态路径导航信息、实时交通状况信 息和出行者服务信息等。人们也在试图研究一种区域级的多模式出行者信息系统，使出行者 能了解更多的交通模式和出行路径。 第一代系统向第二代系统的飞跃象征着人们对传统出行者信息概念及表现理解上的转 变。可变信息标志和公路交通信息广播是一种单向通信系统，它将普通出行信息传给用户， 7 同济大学申请博士学位论文a t i s 评价方法的研究 由用户筛选并决定使用何种信息。第二代系统则试图提供人性化的出行辅助信息。通信、制 图及多媒体技术的发展使系统可以将路径或黄页等帮助信息提供给指定的用户。它通过集中 特定用户的需求，减少信息的提供量，并最终降低用户对数据筛选的工作量。代表性的第 二代通信设备包括车内路径导航系统( i n - v e h i c l er o u t eg u i d a n c es y s t e m ，i v r g s ) 、移动电 话、有线电视、信息亭和互联网等。 第二代系统将下列一项或多项高级属性应用到系统中，为用户提供更为直接的信息。这 些属性包括： 交互式用户界面：a t i s 为用户提供了类似双向通信的方式，使用户能够从系统中 获取特定的信息。例如，车内系统允许司机指定目的地，并为其计算最短( 最优) 路径。这种用户和导航设备之间的交互可以通过多语言、菜单驱动的界面和多媒体 的表现形式来实现。 车辆定位和智能制图：许多a t i s 集成了基于全球定位系统( g l o b a lp o s i t i o n i n g s y s t e m ，g p s ) 的地图显示功能，为用户提供实时的车辆行驶路径。这些系统能够 定位车辆，并判断车辆是否在指定的路线上行驶，帮助出行者在路网上实时调整行 驶路径。 个性化的路径搜索：许多路径搜索系统允许用户从多个出行目标中选择出行路径。 典型的选项包括最小出行时间、最短出行距离和最大限度的使用快速路等。 黄页目录：一些a t i s 预先装载了司机可能要选择的黄页目录，如主要的旅游点、 购物中心、饭店、旅馆等。这类系统能够帮助出行者结合路线选项选择目的地。例 如，用户可以通过系统查询最近的电影院或查询行车时间在1 5 分钟内的饭店等。 多模式出行信息：智能信息亭已经将公路和交通信息系统集成起来，为用户提供综 合的出行计划，包括交通模式选择、出发时刻和路径选择等。 2 3 国内外a 1 1 s 的应用现状 2 3 1 日本的车辆信息与通信系统 7 0 年代中期，日本开发了综合汽车交通控制系统( c o m p r e h e n s i v ea u t o m o b i l et r a f f i c c o n t r o ls y s t e m ，简称c a c s ) l l s l c a c s 证明了电子路径导航系统技术的可行性，并成为 “先进的汽车交通信息和通信系统( a d v a n c e da u t o m o b i l et m t t i ci n f o r m a t i o na n d c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，a m t i c s ) ”及“道路，汽车通信系统( r o a da n da u t o m o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，r a c s ) ”的前身。a m t i c s 是一个相对复杂的交通信息及控制系统， 它从交通中心向车内显示器发送交通拥堵信息1 1 9 】。r a c s 则由路边通信单元、车内显示单元 及信息中心组成，信息中心负责在路边单元和车内单元之间收集并发送信息1 1 4 1 。后来，这 两个系统于19 9 0 年整合形成v i c s 系统( v e h i c l ei n f o r m a t i o nc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) ，世界 上最早的v i c s 服务开始于1 9 9 6 年4 月。 8 第二章a t i s 发展及评价综述 v i c s 是一个庞大的数字数据通信系统，其总体框架如图2 2 所示。 随着用户对实时道路交通信息需求量的增加以及导航设备成本的降低，v i c s 系统的服 务范围在不断扩大，目前已基本覆盖全日本刚。 信息收集 警察部门 公路管理部门 0上 道路交通信息中心 其他信息( 如停车等) i 信息处理 干道子区规划研究、区域规划研究、其它类型的交通研究以及不同方案的初步用 户效益评价； i t s 战略规划的用户效益评价； 针对某些i t s 项目的假设条件进行敏感性分析。 i d a s 是f h w a ( 美国联邦公路管理) 开发的可以用于i t s 项目实施规划的软件，既可 以作为传统公路和公交规划的替代手段，也可以作为传统方法的补充和完善。目前i d a s 可 以用于大约6 0 种i t s 项目投资的成本和效益分析，具有如下特点： 与现有的交通规划模型数据兼容； 可以进行i t s 项目方案的对比分析： 估算i t s 项目的影响和出行者对其反应； 估算生命周期成本，包括公共部门和私营部门的资金成本和维护及运营成本。 2 5 国内外有关触r i s 评价研究的不足 但综观国内外a t i s 领域的评价可以发现，绝大多数研究都局限于微观层面对a t i s 进 行评价，如运用随机模型评价交通信息系统给有信息获得能力的驾车者带来的效益。运用简 单的理论模型评价应用交通信息系统使公路网络进入最佳使用状态后产生的效益等。而关于 系统实旌的整体性成本效益评价研究不足，虽然相关的经济评价理论已相对成熟，但如何结 合中国的国情及中国i t s 研究和开发所处的特殊阶段，从中宏观角度提出一套完整的评价方 法体系有着重要的意义。 国外a t i s 发展应用较早，已形成许多具体的应用系统，许多评价也正是这些物理的系 统展开的。但对于我们国家而言，由于a t i s 的新颖性及其复杂性，很难找到己建a t i s 系 统可以提供参考的经验，因此如何对a t i s 项目的实施效果进行评估，成为目前开展a t i s 规划与建设急需解决的难题。关于a t i s 项目评价工具与指导书等，在我国i t s 方兴未艾的 建设与发展过程中，不言而喻又是十分重要的。 此外，由于技术更新速度较快，加之没有成熟的经验，在a t i s 系统的建设与维护过程 中，都需要对系统的相关技术指标及整体技术水平进行有效的评价，以期为系统的优化提供 1 8 第二章a t i s 发展及评价综述 科学的决策支持，而国外关于该领域的评价并没有作为专项展开。 基于以上的分析，本研究则试图从中宏观的角度出发，应用技术经济理论、可靠性理论、 成本效益理论、信息作用下的行为理论等，结合a t i s 的特点对a t i s 项目的评价方法进行 系统、深入的研究，给出了a t i s 项目评价的完整方法体系。 2 6 本章小结 本章在简述a t i s 概念的基础上，对a t i s 的特点和发展历史进行了简单回顾。众所周 知，有关i t s 方面的研究在欧美日等国家发展较早，为此，本章第三节主要对欧洲美国和日 本地区的a t i s 应用进行了总结，同时也简单总结了a t i s 在中国的发展与应用。本章第四 节则从理论研究、实例评价两大方面总结了国内外对a t i s 评价的情况。本章第五节则分析 了国内外研究的不足，同时提出了本文研究的侧重点。 1 9 第三章a t i s 评价的框架及方法 第三章a t i s 评价的框架及方法 结合a t i s 自身的特点和我国经济发展的特征，本章对a t i s 评价的框架体系进行了深 入探讨，基于a t i s 自身的特点和a t i s 评价的特点，主要研究了我国a t i s 评价的基本原则、 评价的分类和一般程序。针对目前存在的多种评价方法，对主要的评价方法进行了比较分析， 提出了适合我国a t i s 评价的方法。 3 1 棚s 评价的特点 a t i s 作为i t s 的一个关键组成部分，除了具有其自身特点外，还具有i t s 项目的特点， 因此在讨论a t i s 评价的特点之前，有必要讨论一下i t s 项目的特点。i t s 项目首先具备交 通运输项目和高新技术项目的特点。作为具有特定意义的概念，i t s 项目还有如下特点嗍： 1 新颖性 i t s 概念最初产生于1 9 6 0 年代，1 9 9 0 年代以来，由于相关技术尤其是信息技术的发展 才使得人们越来越重视i t s 的应用和产业化前景。并不断出台相关计划和措施。i t s 的历史 至多只有4 0 年的历史，且主要是近1 0 多年的事情。因此i t s 项目具有新颖性的特点。 2 开放性 该特点在前文中已经提到，这里的开放性是借用物理学中的概念，主要指由于i t s 概念 内涵不完全，固不排斥未来有新的项目属于i t s 项目。这也是i t s 具有强大生命力的根源。 该特点衍生出i t s 项目的其它一些特点。 3 不稳定性 该特点是由i t s 项目的开放性衍生出来的。大多i t s 子系统还处于发展期，并且这一现 象将持续相当一段时间。随着新技术的发展和成熟，有可能会产生新的i t s 项目，现有i t s 项目的内容也有可能会产生变化。 4 广泛性 i t s 项目的研发和实施需要多方参与，包括政府、企业、私人组织、科研院所等。 5 综合性 i t s 项目融合了传统技术和现代高新技术的许多领域。从技术开发到系统集成直至项目 实施，始终强调综合。 6 动态性 i t s 项目是指运用先进技术提高现有( 传统) 交通运输系统使用效率的项目。目前，先 进技术主要是指信息相关技术。大量有价值的信息使得运输系统、运输工具，特别是作为运 输系统的使用者人的行为发生了变化，从而使得系统各要素的时变性大大增加，我们称 这种时变性为动态性。 7 复杂性 2 】 同济大学申请博士学位论文 a t i s 评价方法的研究 以上特点导致i t s 项目的研发及组织实施过程中的复杂性。 上述i t s 项目的特点对i t s 项目的评价有着重要的影响，如前所述，a t i s 系统的评价 是一个非常复杂的工程，要考虑的因素非常之多，如出行者的行为因素、信息系统对管理者 的贡献程度、技术经济评价因素等，因此a t i s 系统的评价还具有以下特点。 1 ) a t i s 项目的投资效益具有公用性，和与其关联的其它工程项目取得的效果联系在一 起，并相互作用而产生综合效果。它对经济、社会、文化、政治等有多方面的影响，将使物 质生产、经济和生活服务，以及思想交流的范围扩大。 2 ) a t i s 项目投资大、工期长，不论是信息中心的建设，还是路边通信设施的建设，投 资、建设及维护的费用都是巨大的。因此，必须从国民经济角度加以评价，统筹兼顾与其他 相关部门之间的关系。 3 ) a t i s 项目具有系统性和整体性的特点。单纯的a t i s 系统的评价或软硬件设施的评 价并不能科学的反映其真正的经济和社会效益。因此其评价必须从整个系统的角度来进行。 4 ) a t i s 项目的成本和效益无实体性。这是由交通运输业的产出不是具体的物质产品这 一特点决定的。a t i s 投入运行，可以使入和物的移动更加便捷、高效和安全，但其并不会 产生看得见、摸的着的产品，这种无实体性同时也决定了a t i s 项目的服务性。此外，这种 无实体性还导致交通运输项目的经济效益往往难以直接用货币计算，财务评价很难全面衡量 项目的效益。 5 ) 应侧重国民经济宏观成本和效益的评价。因为交通运输是社会再生产过程在流通领 域内的继续，它连接着生产与生产、生产与交换、生产与消费、交换与消费，是社会再生产 过程不可或缺的环节。其效益不仅表现为本部门的直接效益，更多的是带来工业、农业、商 业、科技、文教、卫生、旅游、国防等的发展。因此，对a t i s 及其他运输项目的评价，必 须着重于国民经济评价，财务评价仅对项目的决策起辅助作用。只有国民经济评价才能全面 正确地衡量a t i s 的经济效益和成本，特别是项目以外的社会经济效益和成本。 3 2a 1 吣评价的基本原则 先进的出行者信息系统无论是初期的规划设计，还是后期系统运行后的管理与维护，都 是一项复杂的系统工程，同样，a t i s 系统的效益评价也是一项复杂的系统工程。要正确、 客观地揭示a t i s 的投入产出关系及其约束条件，需要遵循以下原则才能保证评价的科 学性和可靠性。 1 ) 整体性原则 任何a t i s