（交通运输规划与管理专业论文）可变信息标志的人—机关系研究.pdf

摘要 交通诱导系统是i t 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 s ，i t s ) 的重要子系统，其常 见的形式是可变信息标志( v a r i a b l em e s s a g es i g n ，v m s ) 交通诱导系统。v m s 交通诱导系 统是通过安装在路边或公路上方的电子信息显示牌为驾驶员提供与交通相关的诱导信 息。v m s 的信息包括交通状况、停车、公共交通以及环境等。 虽然v m s 交通诱导系统自2 0 世纪6 0 年代以来得以发展和广泛应用，但系统的设 计很难达到网络上交通负荷尽可能均衡分布从而使道路使用效率最高、用户最优的目 标。 通过研究国内外文献，从人机工程学理论出发，为了设计v m s 系统，实现v m s 效益最优，需对系统中的“人”驾驶员、“机”- v m s 设施、“环境 - v m s 空间布设进行优化，使之协调工作。因此，论文从驾驶员对v m s 的认知性、视认性、 可读性和v m s 的空间布设进行了研究。 认知性是从驾驶员的心理和行为方面进行分析的，包括驾驶员看到v m s 发布信息 的反应过程以及驾驶员个体属性的不同对v m s 认知性的影响。论文利用咨询法和s p 调查法对驾驶员属性的影响进行分析，并提出了基于离散选择模型的多元罗吉特模型。 视认性和可读性主要表现在v m s 发布的交通信息的内容、形式、色彩、字体等方 面。论文给出了有关计算v m s 视认距离和字体大小的计算公式，通过问卷调查提出了 v m s 信息发布的最佳形式。 空间位置布设是目前最难决策的问题，尽管国内外很多文献对此提出了不同的模 型，但是这些模型多是理论上的研究，没有考虑一些随机因素的影响。论文针对不同的 路网提出不同的模型，在高速公路和城市主干道组成的路网中应用动态与随机交通网络 模型来解决选址问题；在城市网络中应用基于影响指数的数学规划模型；并给出了计算 v m s 确切位置的计算公式。 关键词：认知性，视认性，可读性，布设，v m s a b s t r a c t t r a f f i cg u i d a n c es y s t e mi sa ni m p o r t a n ts u b s y s t e mo fi 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 s ， w h o s ec o m m o nf o r mi sv a r i a b l em e s s a g es i g n ( v m s ) t r a f f i cg u i d a n c es y s t e m v m st r a f f i c g u i d a n c es y s t e mp r o v i d e st h eg u i d a n c ei n f o r m a t i o nt od r i v e r sb yt h ee l e c t r o n i cd i s p l a yb r a n d i n s t a l l e di nt h er o a d s i d eo rt h eh i g h w a y t h ev m si n f o r m a t i o ni n c l u d e st r a f f i cs i t u a t i o n ， p a r k i n ga n de n v i r o n m e n te t c a l t h o u g hv m s 仃a f f i cg u i d a n c es y s t e mw e r ed e v e l o p e da n da p p l i e db r o a d l ys i n c e19 6 0 s ， b u tt h ed e s i g no ft h es y s t e mi sv e r yd i f f i c u l tt or e a c hd i s t r i b u t i o no ft r a f f i cl o a d i n go nt h er o a d n e t w o r kb a l a n c e da n dm a k e st h er o a da v a i l a b i l i t ym a x i m a l ，o p t i m u mc o n s u m e rt a r g e t s t u d y i n gb yt h ed o c u m e n th o m ea n da b r o a d ，f r o mm a n m a c h i n ee n g i n e e r i n gt h e o r ya n d f o rd e s i g n i n gt h ev m ss y s t e m ，n e e dt os t u d yt h e ”h u m a n - d r i v e r s ，”m a c h i n e ”- v m sf a c i l i t i e s ， ”e n v i r o n m e n t - s p a c es p r e a d t h e r e f o r e ，t h ep a p e rs t u d yo nt h ec o g n i t i v eq u a l i t y , r e a d a b i l i t y , v i s i b i l i t ya n ds p a c el o c a t i o no f v m s t h ec o g n i t i v eq u a l i t yo fv m si sc a r r i e so u tf r o md r i v e r sm e n t a l i t ya n db e h a v i o r , i n c l u d i n gt h a tt h ed r i v e r sr e a c t i o nt o t h ei n f o r m a t i o no fv m sa n dt h ed r i v e r si n d i v i d u a l a t t r i b u t ed i v e r s i t yo v e rt h ec o g n i t i v eq u a l i t yo fv m s t h ep a p e ru s eo ft h em e t h o do f c o n s u l t a t i o na n ds pt oa n a l y s i st h ei m p a c tt h ed r i v e r sr e a c t i o n ，ad i s a g g r e g a t ec h o i c ea n a l y s i s m e t h o du s e dt oa n a l y z et h es pd a t a , a n dam u l t i n o m i a ll o g i tm o d e l ( m n l ) e s t i m a t e d t h er e a d a b i l i t ya n dv i s i b i l i t yo fv m sm a i n l yd i s p l a y si nc o n t e n t ，f o r m ，c o l o r , t y p e f a c eo f t h ev m s t h ep a p e rp r o d u c e dt h ef o r m u l a st oc a l c u l a t et h ef o n ts i z ea n dt h et y p e f a c es i z e ， p r o p o s e dt h eb e s tf o r mi n f o r m a t i o ni s s u et h r o u g ht h eq u e s t i o n n a i r es u r v e y t h es p a c el o c a t i o no fv m si st h em o s td i f f i c u l tp r o b l e ma tp r e s e n t ；t h e s em o d e l sm o s t p r o b a b l ya r et h e o r e t i c a lr e s e a r c h ，a l t h o u g hm a n y d o c u m e n t sh a sb r o u g h tf o r w a r dt h ed i f f e r e n t m o d e lt oh e r ea th o m ea n da b r o a d t h et h e s i sb r i n g sf o r w a r dt h ed i f f e r e n tm o d e li nd i f f e r e n t r o a dn e t ，t h et r a f f i ca p p l y i n gd e v e l o p m e n ta n dt h er a n d o mi nr o a dn e tb e i n gc o m p o s e do fi n e x p r e s sh i g h w a ya n dc i t yt u r n p i k er o a d s o l v e sc o m i n gt h en e t w o r km o d e lc h o o s i n gt h e l o c a t i o np r o b l e m ；m a t h e m a t i c sp l a nm o d e la p p l y i n gi nt h en e t w o r ko w i n gt oa f f e c t i n ga n e x p o n e n ti nc i t y ；a n dh a v eg i v e nt h ef o r m u l a t oc a l c u l a t et h ed e f i n i t el o c a t i o no fv m s s k e yw o r d s ：c o g n i t i v eq u a l i t y , v i s i b i l i t y , r e a d a b i l i t y , l a y o u t ，v m s l i 图表清单 图1 1论文研究思路7 图2 13 种可变信息标志1 0 图2 2 隧道内的v m s 1 0 图3 1 两种选择注意机制1 6 图3 2 驾驶员信息处理结构图1 7 图3 3 驾驶员对v m s 认知过程1 8 图3 4v m s 认知性调查方案设计框图2 0 图3 5 文化程度与是否注意到v m s 的关系图。2 2 图3 6 熟悉程度与注意到v m s 的关系图2 3 图3 7 熟悉程度与未注意到v m s 的关系图2 3 图3 8 三类v m s 发布形式2 4 图4 1驾驶员对v m s 的可视距离2 8 图4 2 道路概要化3 1 图4 3驾驶员对v m s 的意见- 3 3 图4 4v m s 板面设计流程图3 7 图4 5 网格状图形式v m s 3 9 图4 6 环形图形式v m s 3 9 图4 7 带状图形式v m s 4 0 图5 1v m s 影响区域示例5 0 图5 2 放置了6 个v m s 的网络图。5 2 图5 3某一公路网图5 4 图5 4 汽车超车过程5 7 图6 1西安市v m s 设置位置6 2 表3 1v m s 调查信息表2 1 表3 2 道路使用者性别与是否注意到v m s 关系表2 1 表3 3 道路使用者年龄与是否注意到v m s 关系表2 2 表3 4 驾驶员属性交通调查设计表2 4 表3 5 驾驶员个体属性对v m s 发布形式的影响2 5 v i 表4 1阅读距离计算表2 8 表4 2 消失距离计算表2 9 表4 3口= 7 度可视距离计算表2 9 表4 4 口= 15 度可视距离计算表2 9 表4 5 汉字高度与车速关系表3 8 表4 6 其它文字高度3 8 表4 7 文字的间隔、行距等的规定3 8 表4 8 不同车速下的v m s 道路宽度4 0 表5 1v m s 布设建议4 5 表5 2o d 量( 千辆d , 时) 5l 表5 3 路段的流量( 千辆小时) 及信息量5 2 表5 4v m s 位置结果比较表5 3 表5 5 各类路面滚动阻力系数厂值【3 2 】5 7 表5 6 各类路面附着系数的平均值3 2 1 5 7 表6 1南二环雁塔路立交处v m s 调查表6 3 表6 2 南二环长安路立交处v m s 调查表6 4 表6 3南门前长安路上v m s 调查表6 5 表6 4v m s 设置总结表6 7 v i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：韩茼茵 础年岁月口日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：韩漕苗 础年玉月2 2 日 别雌辄于卜乞 川扩年细棚 长安大学硕一l 学位论文 1 1 论文的研究背景 第一章绪论 进入新世纪，全球信息化步伐不断加快，信息技术渗透到社会经济的各个领域，给 人类社会带来巨大而深远的影响。交通信息化是运用信息技术对交通基础设施、运载装 备和管理手段等进行改造，全面提升交通运输系统供给能力、运行效率、安全性能和服 务水平。信息化发展水平已成为衡量交通现代化程度的重要标志之一。为更好地指导“十 一五”期间交通行业信息化的发展，交通部出台了公路水路交通信息化“十一五”发展 规划，加强交通信息资源合理的开发、利用和整合，提高行业运行效率，改善服务质 量，增强市场监管能力及应对重大突发事件的能力。交通信息作为社会发展的基本动力， 正在向智能交通系统( i t s ) 及其产业化方向发展。 先进的出行者信息系统( a t i s ) 是i t s 系统的关键子系统，是通过对出行信息进行采 集、传输、处理和发布，让出行者及时掌握交通动态，及时调整、优化出行计划，减少 交通延误和阻塞，对于促进交通信息化的发展，缓解交通压力和保障未来交通的可持续 发展具有重要意义。实施交通信息化，不仅方便交通管理者可以进行网络化快速管理， 而且要有利于道路使用者，使他们可以及时了解道路使用状况、拥堵信息、事故及施工 等信息。对于交通信息的发布有多种形式，如通过互联网发布、手机短信、可变信息标 志( v a r i a b l em e s s a g es i g n ，v m s ) 、限速板等方式。目前，可变信息标志v m s 已成为发布 公众交通信息、进行动态诱导的重要手段。 v m s 的功能是通过文本、图像、数字等合成信号提供道路几何信息，路面路况信 息，路段交通信息和社会公众服务信息等各种信息，以利于驾驶员调整其驾驶行为，达 到缓解交通堵塞、减少交通事故、提高高速公路路网通行能力的目的。 v m s 同时具有交通标志和动态显示的特点，与静态交通标志一起构成了系统化的 交通标志信息系统，为交通的有序安全畅通服务。 v m s 技术的发展使管理者相信v m s 是向出行者提供信息的有效工具。在美国，2 0 0 1 年就有3 8 个州的7 5 个最大的城市使用了1 7 9 9 块v m s 作为他们管理程序的一部分，其 它的大城市也正在计划采用v m s 技术，这个数字还会增加。我国上海市2 0 0 3 年底建立 了延安高架路交通监控系统，经过对该系统运行评估表明，各类v m s 都发挥了诱导车 流的作用，在保持流量基本不变的情况下，交通服务水平明显提高，典型断面畅通时 第一章绪论 段的增幅平均达2 0 ，而堵塞时段减少近2 0 ，行车速度有显著提高，断面平均车速提 高近2 0 【1 1 。因以，建设v m s 信息服务系统、规范v m s 发布信息及合理布设v m s 对 于缓解交通压力、提高道路使用率具有重要意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 v m s 在美国有着广泛的应用和悠久的历史。美国在2 0 世纪3 0 年代开始修建高速 公路和城市快速路，但当时交通控制较少。5 0 年代，一些道路监控系统的使用逐渐增加， 到了7 0 年代，高速公路交通监控系统更是得到了飞速发展，出现了各种各样的技术和 设备，v m s 作为一种交通监控手段在美国得到了广泛的研究和应用。9 0 年代，随着i t s 技术的提出，v m s 在城市快速道路管理中的应用和相关研究越来越多。 在美国，可变信息标志被大量的用于发生交通事故和高速公路维修分流时的交通管 理中，取得了很好的效果。随着技术的进步，发光二极管( l e d ) 标志和光纤标志己成为 最主要的主动发光标志，并在交通控制领域得到了广泛的应用。美国使用的大部分是文 字式v m s ，也有一些州使用图形式v m s 。图形式v m s ，一般被安装在前沿道路和平面 街道中要进行决策的地方，用来向到来的车辆通报高速公路下游的情况、指示入口匝道 关闭、指示最近的入口匝道及下游的匝道情况和建议能避开拥堵的可替换道路。 日本是最早在城市快速路道路交通管理中使用可变信息标志的国家之一，研究和应 用水平是相当成熟的。其典型例子就是东京的首都快速道路交通控制系统。在7 0 年代 最开始使用的是文字式v m s ，后来到了8 0 年代，使用图形式v m s ，以图形的方式来 动态显示路网内的服务水平等交通信息，对交通实施诱导，到了9 0 年代，系统已经能 够提供行程时间、拥挤警告、通过拥挤区域所需时间等信息，使道路使用者和道路管理 者对紧急事件的响应更加迅速、灵活。 在德国，v m s 广泛用于高速公路、城市快速路以及城市道路上，德国的研究认为 v m s 能使交通安全性能提高2 0 - - 3 0 。v m s 在荷兰也有着广泛的应用，以往多为文 字式。近年来，交通、公用事业和水务部的交通研究中心( a v 开始推行r i s ( r o u t e i n f o r m a t i o ns y s t e m ) 概念，对图形式v m s 进行了大量的试验和研究，以提高动态交通管 理的效率。图形式v m s 在荷兰被称为g r i p s ( g r a p h i c a lr o u t ei n f o r m a t i o np a n e l s ) ，融合 了静态路标和常规v m s 的优点。r i s 提出两类标志概念：路径选择标志和路段标志。 路径选择标志以图形式方式动态地显示整个路网的路段服务水平等信息，同时还提供拥 2 长安大学硕上学位论文 堵地点等文字信息，以供驾驶员路线选择之用；路段标志只显示前方路段的服务水平和 提供到达各出1 ：3 的旅行时间，是一种较初级的g r i p s 2 1 。 1 2 2 国内研究现状 我国从上世纪8 0 年代中期开始建设高速公路，并开始在沈大等高速公路中使用 v m s 。进入9 0 年代后，国内愈加重视高速公路和城市快速路的交通监控和管理，v m s 也得到了更大范围的使用【3 】。 从显示形式来看，我国目前在高速公路和城市快速路中使用的主要还是文字式 v m s ，但是文字式v m s 信息诱导的缺点随着路网规模的扩大、交通需求的增加而日益 明显。一些大城市开始寻求新的思路以改善城市快速道路网的交通拥挤状况，进行了大 量的研究，取得了不少成果。 北京目前在全市己经建立了比较完善的信息发布系统。北京市交管局实时动态交 通流信息发布系统( 简称v r t d ) 2 0 0 4 年5 月份开始正式试运行。试运行阶段发布的显 示屏包括积水潭、西直门和复兴门，共计三块，发布路段范围为整个西二环。2 0 0 4 年7 月中旬，北京四通智能交通系统集成有限公司完成了另外2 9 块显示屏动态信息发布的 设计工作。 截止到2 0 0 6 年上半年，北京市目前正在使用的显示屏共有4 9 块，分别位于二、三、 四环路、联络线和中关村大街，初步形成了集成化的交通信息室外发布系统。通过分布 于城市主干路以及快速路上的显示屏，发布主要道路和拥堵路段图形和文字的交通信 息，达到提示驾驶员注意交通状况、避免交通事故发生的目的。这4 9 块显示屏全部为 点阵式显示屏，这种显示屏能同时发布文字信息和图形信息，但是成本高，投资额度大， 限制了规模化、系统化地安装使用。到2 0 0 6 下半年又新建5 0 块显示屏，市区交通诱导 室外显示屏总数达到1 3 8 块，系统可实时发布二环路、三环路、四环路、联络线等快速 路和市区多条主要干道以及八达岭、京石、机场路等多条高速路的路况信息，在及时诱 导来往于这些路段的车辆选择最佳路径，缩短行程时间方面取得了一定的效果【2 1 。 上海市在2 0 0 5 年底正式建成高架路交通诱导系统，它由监控中心、外场设备以及 通信系统三部分组成。通过设置在道路上的传感器、闭路电视等外场设备进行实时信息 采集，监控中心对采集收到的信息进行加工处理，并通过v m s 显示屏发布高架路交通 状态、交通事件及行程时间等信息，实现对上海市高架路的交通诱导。目前上海市高架 路交通诱导系统总共设有各类v m s 显示屏5 4 块。上海市高架路交通诱导系统建成运行 3 后，有效地调节了高架路的交通流量。根据该系统建成运行后的测算，交通服务水平明 显提高，平均流量增加了5 ，有效地均衡了高架路网的交通流量；畅通时间增加7 ， 高架道路交通拥堵情况有所缓解。 1 3 研究内容及思路 1 3 1 提出问题 在v m s 的使用中存在很多问题。一是由于大部分城市尚未建立道路动态交通信息 采集系统：二是因为对基础信息的加工不深入，没有对v m s 系统做深入的研究。比如， 有些v m s 发布的信息只是一些交通政策、法规及驾驶常识；有些交通信息未有效加工， 发布信息长、字数多，致使道路使用者不能有效的利用信息；有些v m s 的位置布设没 有经过合理研究，致使信息浪费，不能有效利用。例如，西安市南二环与雁塔路交叉口 设置的大型v m s 只是发布一些交通法规和交通常识，经过一周的连续调查，未发布过 一次有关道路使用情况或诱导信息，严重的造成了v m s 的浪费。另外，作者认为在此 地点设置v m s 没有太大的作用。根据调查，西安市雁塔路交通拥堵常出现在和平门附 近，根据v m s 设置原则，一般应设置在重要交叉口的上游，所以，该处的v m s 应该 面向南面，才能起到告知驾驶员或行人，前方路段是否拥堵以及选择其他路线信息。 总的来看，我国的v m s 研究并不完善，没有完整的理论体系，v m s 系统的设计、 建立、运行以及维护等缺乏实际经验，又没有统一的标准和规范。对于可变信息标志的 效益评价、影响因素、信息发布及位置布设如何确定的问题没有很好的解决。 m w a r s m a n 提出s p 方法( s t a t e dp r e f e r e n c ei n v e s t i g a t i o no rs u r v e y ) ，他认为驾驶 员对v m s 信息的反应取决于三个因素：信息的内容，如延误原因和程度；当地环境， 如正常状态下相应的在途时间；驾驶员特征，如性别、年龄、文化程度和交通网络知识 等。 2 0 0 2 年j u l i em a r i e 运用装备了i t s 技术的c o n n e c t i c u t 高速公路实时交通数据，采 用数理统计方法分析了v m s 信息与驾驶员行为之间的关系，确定了在交通事件中v m s 信息是否影响了正常的交通流。 经过分析总结，论文认为，v m s 系统的设计可以从人机工程学方面来研究。人机 工程学( m a n m a c h i n ee n g i n e e r i n g ) 是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科； 而v m s 的使用对象是人，为实现v m s 效益最优就要协调人、v m s 及周围环境的关系。 4 长安大学硕士学位论文 1 3 2 人机工程学概述 人机工程学( m a n m a c h i n ee n g i n e e r i n g ) 是研究人、机械及其工作环境之间相互作用 的学科。不同的国家对此命名不同，在美国被称为“人因工程学( h u m a nf a t o r so rh u m a n f a t o r se n g i n e e r i n g ) ”；欧洲国家则称之为“工效学( e r g o n o m i c s ) ，相当于e r g o n ( t 作、劳 动) + n o m o s ( 规律、规则) ；有时还被称作“人类工程学( h u m a ne n g i n e e r i n g ) 和“工程 心理学( e n g i n e e r i n gp s y c h o l o g y ) 。 国际人机工程学会对它的定义是：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心 理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、生活中和休 息时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。中国企业管理百 科全书的定义是：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境 系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的的 学科。 综上所述可以认为：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的 观点，分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用。因此，人机工程 学可定义为：按照人的特性设计和改善人一机一环境系统的科学。这里的“人 指操作 者或使用者；“机泛指人操作或使用的物，可以是机器，也可以是用具、工具或设施、 设备等；“环境 指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会 环境等。“人一机一环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机及它 们所处的环境所构成的系统，简称人一机系统。研究方向是：把人一机一环境作为一个 整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。 人机工程学的研究内容具有多样性、应用性和灵活性。主要包括以下几个方面： 1 人体特性：主要研究在工业设计中与人有关的问题，包括人体测量、人的感知、 视觉和心理； 2 工作场所和信息传递装置的设计：主要研究如何设计合适的环境及信息传递装 置，使人可以舒适高效的工作； 3 环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发，如何设计环境及进行安全保护 以保证人在长期工作下健康不受影响，事故危险性最小： 4 人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计，即在 整体上使“机”与人体相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题； 人机工程学主要的研究方法有： 5 第一章绪论 1 观察法：可借助摄影或录像： 2 实测法：借助于仪器进行实际测量； 3 实验法：在实验室或作业现场进行多次反复观测； 4 模拟和模型试验法； 5 计算机数值仿真法： 6 分析法； 7 调查研究法：各种调查研究的方法都可以，如抽样、询问、问卷。 1 3 3 研究内容 本论文先提出问题，然后基于人机工程学理论，为实现v m s 系统的效益最优，从 人体特性研究“人一机 ，从v m s 的空间布设研究“机一环境 。人机工程学中人的 特性主要研究内容包括：人体测量、认知心理学、视觉机能、听觉机能、神经系统机能 以及其他感觉技能。论文主要论述三部分内容：第一部分介绍可变信息标志发布的信息 的形式、类型、发布信息的形式、效益评价等基本知识；第二部分从人机工程学的角度 分析了v m s 设计中的关键问题即驾驶员对v m s 的认知性、视认性、可读性和空间位 置布设，第三部分对西安市某一v m s 进行实例分析。 本论文各章节主要内容如下：第一章主要介绍研究背景及国内外研究动态，介绍了 人机工程学研究内容及方法；第二章主要介绍v m s 的研究历史、发布信息的形式、类 型、v m s 技术要求及v m s 效益评价等；第三章主要研究了v m s 设计中关键问题之一： 人的特性认知性，包括驾驶员对v m s 信息的认知过程，利用咨询法和s p 调查法分 析了驾驶员属性对v m s 认知性的影响，为v m s 系统建设提供了依据：第四章v m s 的 视认性和可读性，包括v m s 发布信息的颜色、形式、版面设计、可视距离的设计，是 对机显示设施的设计；第五章v m s 周围环境空间位置布设，布设的原则、常 用模型和算法：第六章西安市某一v m s 实例分析并提出了v m s 效益评价模型。 1 3 4 研究思路 本论文首先从v m s 在实际应用中的问题出发，利用学校的图书馆资源及网络资源 查阅并收集了大量的基础资料进行理论准备；其次从实践出发，对西安市内安装的v m s 进行调查，证实了v m s 没有得到很好的利用，而且安装数量明显不足等实际问题；最 后参考国外及国内v m s 应用比较成功的实例，从人机工程学方面提出了使v m s 效益 最优的研究内容：v m s 的认知性、视认性、可读性和空间位置布设。 6 长安大学硕士学位论文 具体思路流程图如1 1 所示： 图1 1 论文研究思路 7 第二章可变信息标志综述及效益评价 第二章可变信息标志v m s 综述及效益评价 可变信息标志v m s 是交通诱导系统中出行者信息系统的主要实现工具。它通过安 装在路边或公路上方的电子信息显示牌为驾驶员提供与交通相关的信息和诱导信息。在 交通条件对于驾驶员是未知的情况下v m s 信息的作用尤其明显，它可以帮助驾驶员选 择合适的路径以避开交通堵塞和减少驾驶员的焦虑。 2 1 可变信息标志v m s 的综述 可变信息标志v m s 正在成为智能交通系统( i t s ) 范畴内的先进的交通管理和旅行者 信息系统( a t m s a t i s ) 中的一个重要组成部分。通过向出行者提供准确的、及时的、可 靠的动态交通诱导信息，提高道路网络的运行效率和安全性能。 2 0 0 1 年1 2 月，美国联邦公路出版的( ( o p e r a t i o n a lm a n u a lf i n a lr e p o r t ) ) 对v m s 的 信息设计及操作应用作了详细的阐述。在英国等许多欧洲国家也有自己的v m s 使用指 南，如英国h i g h w a ya g e n c y2 0 0 5 年2 月出版了ag u i d et ov a r i a b l em e s s a g es i g n sa n d t h e i r u s e s v 1 2 0 。美国的俄勒冈州运输部2 0 0 4 年6 月出版的g u i d e l i n e sf o r t h eo p e r a t i o no f v a r i a b l em e s s a g es i g n so ns t a t eh i g h w a y s 对v m s 在公路上的应用方法作了叙述。 我国人民交通出版社在1 9 9 9 年出版的高速公路丛书高速公路交通工程及沿线设 施和在2 0 0 0 年9 月出版的由瓮小雄编著的高速度公路机电系统中，对v m s 的技 术性能和应用的一般方法做了介绍。 在2 0 0 4 年m o n t o r o l 、l u c a s a 、b l a n c h m t 从驾驶员的生理心理因素方面对v m s 的设计参数作了研究。 在2 0 0 1 年的世界i t s 大会上，l o p e z e 、a b e d o n d 对v m s 的运行标准也做了研 究，s r i n i v a s a n k 、k r i s h n a m u r t h y a 对偶发性拥堵状态下v m s 的作用做了研究。 我国在2 0 0 0 年l o 月2 7 日第1 次发布高速公路v m s 的交通行业标准：高速公路 l e d 可变信息标志技术条件j t 4 3 2 2 0 0 0 和高速公路l e d 可变限速标志技术条件 j t t 4 3 1 2 0 0 0 ；在2 0 0 4 年1 1 月2 日发布高速公路监控设施通信规程第3 部分：l e d 可 变信息标志j 们6 0 6 3 2 0 0 4 ，并新增行业标准：高速公路可变信息标志信息的显示和管 理j t 厂r6 0 7 2 0 0 4 。 8 长安大学硕士学位论文 2 1 1 可变信息标志v m s 的组成及作用 可变信息标志v m s 是高速公路及城市主干道信息发布的重要设备，它由l e d 显示 屏、微处理器、驱动模块、通信控制单元、安装支架、控制箱、电源及软件等组成【4 1 。 作为智能信息发布系统，l e d 电子显示屏在高速公路上有着重要的作用：担负着高速公 路及城市主干道上交通信息、气象信息、政策宣传等信息的发布任务。可变信息标志可 以显示指挥调度部门根据道路路况或天气状况的异常，及时发布不同路段推荐的最佳行 车速度数值或各种宣传文字、图形，提醒驾驶员注意车速等注意事项，减少交通事故的 发生；可以显示指挥调度部门的各种指令，通告及其他相关的交通信息，从而有效地对 交通流进行诱导，提高路网的交通运输能力，为驾驶员安全、快速行车提供良好的服务。 经过总结，v m s 的作用主要表现在【2 】： 1 向驾驶员提供前方交通拥挤信息，以减少追尾事故，并为驾驶员提供改道信息来 分流、减少拥挤程度，以便于疏导交通； 2 平滑交通流，使同一路段上车速分布均匀，减少相邻两路段的平均速度差i 从而 减小事故发生的可能性； 3 提供主线、匝道的开通关闭情况，为驾驶员选择合适路线以及提供辅助信息； 4 向驾驶员提供事故、灾害、气象、施工等信息，减轻其急躁和失望情绪，以便利 于行车。 2 1 2 可变信息标志v m s 的分类 目前，在高速公路及城市主干道上使用的l e d 可变信息标志( v m s ) 设备有以下4 种： 1 门架式可变信息标志( 简称a 板) 是高速公路外场监控系统中主要的大型智能显 示终端，全点阵象素显示，主要显示文字，可辅助显示交通图形。安装于道路上方，净 高5 5 m 以上，常规显示尺寸以l m 1 0 m 居多，见图2 1 ( a ) 。 2 立柱式可变信息标志( 简称t 板) 全点阵象素显示，可显示4 个汉字的简短词语和 常用交通图形，安装于道路路侧，净高2 5 m ，常见显示尺寸以1 6 m x1 6 m 居多。作为 特例，可变限速标志可列归此类，见图2 1 ( b ) 。 3 悬臂式可变信息标志( 简称f 板) 全点阵象素显示，功能与门架可变信息标志相似 但显示面积通常略小。通过路边的悬臂式立柱，安装于道路上方，净高5 5 m ，常见显示 尺寸有2 m 3 m ，1 5 m 3 m 等。f 板是门架可变信息标志显示功能与t 板安装方式的一 9 第一章坐信息标志综述及散益详价 种结合，见图2 1 ( c ) 。 4 另外，l e d 也在隧道内的车道控制标志、警示标志、交通信号灯、报警发光按 钮等方面得到了广泛的应用，见图2 2 。 可变信息标志按显示的方式则分为反光型、发光型、混合型三种。反光型v m s 通 过反射车灯、太阳或路灯等外部光源来显示信息，如折叠式( 活板) 、转鼓型、卷轴型、 磁翻板矩阵等。发光型v m s 则通过主动发光来显示信息如氖灯、灯泡矩阵、光纤固 定格栅或光闸矩阵、发光二极管( l e d ) 固定格栅或矩阵等。混合型v m s 则是将两种 v m s 技术结合起来，兼具两者的特点，如磁翻板与光纤的结合使用，静态标志与v m s 的结合使用等。 a ) 门架式( b ) 直柱式( c ) 悬臂式 图2 13 种可变信息标志 图2 2 隧道内的v m s 213 可变信息标志l e d 显示设备的技术特性 在选择、使用l e d 可变信息显示设备产品的过程中，除必须满足国家有关标准外 从实用的角度上总结了一些基本要求【5 1 ： l 蒸 1 该类产品最主要的共性是应具备高亮度、合理视角、能进行远程控制和智能检测 的功能； 2 优良的显示方案 产品应考虑，从光电设计、工艺筛选及线路设计等多方位入手，确定显示尺寸、解 析度、亮度和配色方案，适应环境光强变化，实现显示亮度自动和手动调节功能。 3 对恶劣外场环境的强适应性 产品应选用高强度抗腐蚀的野外组件作为象素显示单元材料，采用内层密封的内外 双层机箱，开关电源充分散热，实现无风扇环境工作，辅以全套密封工艺，使设备实现 防风防雨型，防烈日暴晒的全天候工作。 4 保证系统的安全性和高可靠性 在进行出厂检验时，要关注选用高可靠性抗干扰i c 集成电路和其他电子元件、象 素管模块、控制模块和开关电源等电器部件，以及对元器件的电气老化和整机连续考机 的检查。对有些关键部件，尽量指定产品的型号和牌业，如象素发光管中红管最好采用 h p 原装管，绿管最好采用日亚原装管，可提高l e d 变信息显示设备的寿命。 5 要便于维护 产品要有完备方便的现场独立调试功能，从箱体背后能方便进行维修操作，可监测 到每个象素单元的系统单点在线自检功能，自动关屏保护功能，箱门开关状态和箱体温 度的监测，箱体内提供维修照明和用电装置等，产品要体现系统的人性化设计。 6 要有防盗措施 设备投入运行后，一些关键设备部件，经常被沿线村民偷盗的现象在高速公路时常 发生，既影响高速公路的服务质量，又增加运营成本，是一件很头疼的事。建议最好对 一些容易被拆的设备外壳采用焊接或防盗网等形式加以防备。 7 加强产品的规范化和标准化建设 随着市场发育的逐渐成熟，产品的规范化和标准化工作应适时跟进。事实上，交通 部和公安部已根据各自行业的不同要求，相继制定和推出了相关的产品标准，标准化体 系日臻完善。 2 1 4 可变信息标志v m s 信息显示类型 v m s 作为面向道路交通出行群体的信息发布媒介，其所发布的实时动态诱导信息 具有不同的类型。 1 按发布内容可以分为： ( 1 ) 行驶时间：到前方某地的预计行驶时间。 ( 2 ) 行驶速度：到前方某地的平均行驶速度、中间每个路段的平均速度、或沿途各 重要地点的行驶速度。 2 按发布精度分： ( 1 ) 定性信息：前方某地或沿途拥堵或畅通的信息。 ( 2 ) 定量信息：具体的行驶时间或速度值。 3 按表达方式分： ( 1 ) 文字信息：用文字方式表达道路交通状态。 ( 2 ) 图形信息：用图形方式表达道路交通状态。 4 按信息性质分： ( 1 ) 发布诱导式信息：这类信息为驾驶员选择路线提供参考，比如“前方路段施工， 请绕行”。 ( 2 ) 发布指令式信息：这类信息采取强制性的命令引导驾驶员的路线选择从而达到 缓解交通拥挤的目的，比如“前方事故，请减速慢行 、“严禁酒后驾车 等。 2 2 可变信息标志v m s 效益评价 v m s 交通系统能够广泛运用一方面是管理部门出于交通控制的需要；另一方面是 由于出行者对交通信息的需求水平不断提高，驾驶员希望能够通过v m s 获知更多的路 况信息，v m s 交通系统是目前已被广泛应用的i t s 技术之