（系统工程专业论文）基于VMS信息的驾驶员路径选择行为研究.pdf

摘要 r 8 7 9 9 2 9 摘要 随着交通量和汽车保有量的不断提高，我国的北京、上海等一些 大都市中的快速路也出现了拥堵、延误、事故等交通问题，造成了大 量的经济损失，影响了人们的日常生活。建立大都市快速道路网监控 系统对快速路进行控制与管理已经成为必然。从国内外大都市快速道 路网的交通管理特点和智能运输系统( i t s ) 的最新进展来看，可变 信息标志系统( v m s ) 是目前满足我国实际需求并符合国际发展趋势 的一种先进的出行者信息系统( a n s ) 。 v m s 在国外的应用比较广泛，研究也比较多。但在国内，这方面 的应用还处于起步阶段，关于这方面的理论研究就更少。论文的研究 主要是建立在对北京市机动车驾驶员的调查问卷基础上的，并结合 v m s 在北京市的实际应用而展开。 论文首先回顾了国外v m s 的发展历程以及关于v m s 的理论研 究，并总结了v m s 的各种技术特点。从调查阅卷得到的客观数据中 建立了一个基于动态信息的机动车驾驶员路径转换倾向的1 0 9 i s t j c 回 归模型，该模型包含了驾龄、教育水平以及v m s 信息的准确程度等 众多因素，这里面既有类似于国外一些学者的研究成果，也有像驾龄 这样国外学者未作过多研究的因素，实际结果显示，驾龄对驾驶员的 决策有着显著的影响。论文还详细分析了v m s 的发布内容及设置原 则等问题，并简要介绍了v m s 在北京市的应用。 关键词：v m s ，驾驶行为，路径选择，s p 调查，l o g i s t i cr e g r e s s i 咖 a b s r a c t a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u s l yi n c r e a s i n go ft r a 伍cv 0 1 u n a e ，m a n yt r a 饿c p r o b l e m s ， s u c ha s c o n g e s t i o n ， d e l a y ， a c c i d c n t ，b e 酉nt oe m e r g e i i l e x p r e s s w a y n e t w o r ki nm a n y t i l e t m p o l i t a n c i t i e sl i k e b e 巧i n g a n d s h a n 曲a j t h i sh a sr c s u l t e di nm u c he c o n o m i cl o s sa n dd i s o r d e fi np u b l i c d a i l yl j f e i ti sn e c e s s a r yt os e tu pa na d v a n c e dt r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e m f o rt h e m e t r o p o l i t a ne x p r e s s w a y n e t w o r k f r o mt r a f f i c m a n a g e m e n to fm e t r o p o l i t a e x p r e s s w a yt l i i o u g h o u tt h e w o r l da n dt h e l a t e s td e v e l o p m e n to fi t s ，v m sh a sb e e nr e c o g n i z e da sau s e f u lt o o lo f a t i s w h i c hs a t i s f i e so u rc o u n t r i e s n e e da n da c c o r d sw i t ht h ew o r l d s t r e n d v m sh a sb e e nu s e da dr e s e a r c h e dw i d e l yi nf o r c i g nc o u n t r i e s b u ti n d o m e s t i cc o u n t r y w ea r ei nt h eb e g i n n i n go ft h i sa r e aw i t hv e r yf c w t h e o r yr e s e a r c h e s t _ i l et h e s i si sb a s e do naq u e s t i o l l i l a i r cs u r v e yt od r i v e r s i nb e j j i n gr e g a r d i n gt ot h ev m si np r a c t i c emt h ee x p r e s s w a yo fb e i j i n g f i r s t l y ；t h et h e s i sr e v i e w st h ep r o c e s so fd e v e l o p m e n ta n dt h e o r y r e s e a r c ho nv m si nf b r e i p mc o 咖t r i e sa n dc o n d u d e sj t st e c h n j cc h a m c t e l s e c o n d l y ，al o g i s t i ct e g r e s s i o nm o d e i a b o u td r i v e r s r o u t ec h o i c eb a s e do n d v n a m i ci n f o m l a t i o nf r o md a t as t e m m i n gf r o mm eq u e s t i o n n a i r e i s b u i l d e d ，w h i c hi n c l u d e sd r i v i i l gy e a r s ，e d u c a t i o n ，v m si n f o m a t i o na n ds o o n 1 m er e v i e ws h o w st h a t ，s o m ef a c t o r sh a v eb e e nr c s e a r c h e db yf o r e i g n r e s e a r c h e r s ，b u ts o m eo t h e r s1 i k ed n v i n 窟v e a r sh a v e n tb e e nr e a e a r c h e d b c f o r e t 1 l er e s u l tp r o v e st h a td r i v i n gy e a r sh a sas i g i l 墒c a n te 仃e c to nt 王1 e d e c i s i o no fd r i v e r s t h ei n f o n a t i o ns h o w e do nv m sa j l dt h ed e s i 窄耻p l a 北 o fv m si sd i s c u s s e dp a r t i c u l a r l y t 1 l ev m si nb e i j i n g se x p r e s s w a yi s a l s oi n t m d u c e di nb r ie f k e y w o r d s ： v m s ，d r i v eb e h a v i o r ，r o u t ec h o i c e ，s p ，l o g i s t i cr e g r e s s i o n i i 第1 章绪论 1 绪论 1 1 问题的提出 随着社会的进步以及人类经济的不断发展，城市化进程也在不断 的加快，各种新的交通工具层出不穷，交通问题成为人类面临的一个 严峻的挑战。当今社会，交通拥挤和交通事故随处可见。一方面，由 于可用于修建或扩展道路的土地和空间有限，要想单纯依靠新建道路 来解决目前面临的主要交通问题几乎是不可能的。另一方面，随着交 通需求的不断增长、交通系统的日益复杂，使得仅仅从车辆或道路单 方面考虑同样很难有效的解决交通拥阻问题。例如，我国一些发达的 大城市像北京，上海等，交通基础设施建设已经初具规模，近年来又 修建了大量的城市快速道路网，大大缓解了市内交通压力，但是随着 机动车拥有量的急速增长，这些快速道路也同样出现了不同程度的拥 挤、堵塞等交通问题。所以，要更好的改善这些问题，还应该从先进 有效的交通管理和交通控制方面着手。 智能交通系统( i n t e l l i g e n tt r a l l s p o r t a t i o n s y s t e m ，简称i t s ) 是将 先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术及计算机处理技 术等综合运用于整个交通运输管理体系，通过对交通信息的实时采 集、传输和处理，借助各种科技手段和设备，对各种交通情况进行协调 和处理，建立起一种实时、准确、高效的综合运输管理体系，从而使 交通设施得以充分利用并能够提高交通效率和安全，最终使交通运输 服务和管理智能化，实现交通运输的集约式发展。在智能交通系统的 研究和发展中，解决交通拥挤、保证交通安全、提高交通网络使用效 北京交通大学硕士学位论文 率的主要手段之一便是建立交通诱导系统，这也是智能交通系统的重 要组成部分。交通诱导信息系统是根据道路交通状态或管理部门的指 令及时显示各种通告和相关信息，从而有效地对交通流进行诱导，合 理地控制和均衡交通流分布，提高现有道路的使用率，为驾驶人员安 全快速行车提供良好的服务。 交通诱导信息系统是智能交通管理系统( i t s ) 功能体现的关键 性系统。i t s 中各个子系统相互协调作用，对交通信息进行采集、处 理和分析，并向交通管理者和出行者提供所需的有效信息。信息采集、 信息处理及诱导信息的生成和诱导信息的发布，构成智能化城市交通 诱导信息系统。 交通诱导信息室外显示系统是现代化交通管理系统的重要信息 发布渠道之一，它根据道路交通状态或管理部门指令及时显示各种通 告和相关信息，从而有效地对交通流进行诱导，合理地控制和均衡交 通流分布，提高现有道路的使用率，为驾驶人员安全快速行车提供良 好的服务。 可变信息标志v m s ( v a r i a b l em e s s a g es i 弘) 是一种因交通、道 路、气候等状况的变化而改变显示内容的标志，可用作道路状况、交 通状况、气象状况、速度限制和其他内容的显示，适合于交通管理和 分流、不利行驶条件警告、大桥、隧道等重要节点的控制、施工养护 期间的管制以及车道控制等场合。 改革开放以来，我国高速公路和城市快速路的大量建设为城市的 经济发展和日常生活提供了巨大的便利，然而，随着汽车保有量和交 第l 章绪论 通需求的不断增长，交通拥挤日益明显，交通问题日趋严重。这就需 要建立高效的高速公路或城市快速路管理系统，从而最大限度地发挥 这些基础设施的作用，更好地满足出行者的需求。高速公路和快速路 管理系统中的出行者信息系统a = 兀s ( a d v a n c e dt r a v e l e ri n f o 衄a t i o n s y s t e m ) 则起着联系道路管理者和道路使用者的作用，a 1 i s 是否先进、 合理将直接影响高速公路和城市快速路管理系统作用的大小。 可变信息标志系统( v m s ) 作为一种常见的a t i s 形式，在国外 已有几十年的发展历史，它一般由交通数据采集及交通状况预测子系 统、通信子系统、中心处理子系统和诱导方案显示子系统等几部分组 成，用来将交通状况、气象和环境等信息实时地显示在道路关键部位 的可变信息标志上，供驾驶员路径选择之用。可变信息标志在国外称 作v m s ( l r i a b l em e s s a g es i 弘) 、c m s 或d m s ，被广泛地用在高速公 路和城市快速路的管理中，且有着丰富的显示技术。我国使用v m s 的历史不长，理论研究和技术应用上与国外存在一定的差距，但随着 高速公路和城市快速路的不断发展，近年来有关于v i s 的研究和应 用越来越多，积累了许多研究成果和使用经验。 1 2 v m s 的简单介绍 v m s 通过安装在路边或马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。v m s 的信息包括危险m a z a r d ) 、交通条 件、停车、公共交通以及环境等。在交通条件对于驾驶员是未知的情 况下v m s 信息尤其有用，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。 北京交通大学硕士学位论文 v m s 系统可提供停车信息，它可以缩短驾驶员寻找停车位置的时 间。在德国的法兰克福市，有些驾驶员寻找停车位置的时间已经占总 行车时间的4 0 。我国城市停车面积比例较小，随着我国机动车保有 量的增加，停车问题也愈加严重。s 是解决这个问题的一个有效途 径。 v m s 可以提供交通状况信息。v m s 系统在美国已经应用于发生 交通事件时的交通管理。在用于高速公路维修分流时，v m s 的分流效 果比较明显，但是用于高速公路交通事故分流的时候，v m s 并没有改 变多少正常交通条件的分流比例。产生这种现象的原因是交通事故信 息的获取速度太慢而非v m s 系统的无效。在英国，v m s 被用于城市 道路的分流。这一系统可以及时提供交通状况和延误信息，以使驾驶 员能选择新的行车路经。该系统是基于计划的基础上的，每个计划是 根据当时的路网交通条件和交通事件在v m s 上显示相应的信息。每 一计划是由宏观交通分配模型离线计算获得并储存，实施时半自动的 选择计划。在英国还进行了一项v m s 系统的计划r o m a n s e 。该计 划已经开发了一系列的适用于主要交通走廊的不同交通事件处理的 策略，这些策略包括信号控制和通过固定或移动的v m s 向出行者提 供信息。 总的来说，v m s 的作用主要表现在： 1 1 向驾驶员提供前方交通拥挤信息，以减少尾撞事故，并为驾 驶员提供改道信息来分流、减少拥挤程度，以利疏导交通； 2 1 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，从而减小事故发生的可能性，因为事故发生 第l 章绪论 的外部因素主要是车速不均匀导致超车、制动增多，从而增 加了事故发生的可能性； 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，以利行车。 v m s 系统的硬件技术已经基本成熟，但是该系统所能提供的信息 容量较少，不利于交通流的全面诱导。v m s 可在一定范围内恰当分流， 但过多的分流会导致交通流诱导效果的下降，也可能引起别的路段上 的拥挤和阻塞。因此，在设计v m s 系统的时候应该特别注意被分流 路段的通行能力、合适的分流比例和能引起分流的可变信息内容。在 v m s 系统的分流策略和驾驶员对可变信息反应的问题上还需做进一 步的研究。 目前在我国城市中，例如北京、上海，v m s 主要是在城市快速路 上提供当前的路网交通状况信息，并在路网上发生交通事件的时候， 能够有效地对交通流进行控制与诱导，改善交通状况。 1 3 文献综述 1 1 3 1 s p 与r p 调查方法 s p ( s 伽e d p r e 6 矾n c es u r v c y ) 调查指为了获取人们对假定条件下 的多个方案表现出来的主观偏好而进行的实际调查。而r p ( r e v e a l e d p r e 6 玳n c es u r v e y ) 调查指对实际行动进行的调查，它是一种传统使用 北京交通大学硕士学位论文 的调查方法。7 0 年代末，英国开始交通问题s p 调查以后，美国、澳 大利亚等也进行了相关调查。8 0 年代，研究人员从理论和实际两方面 进行了更为深入的研究。1 9 8 9 年运输经济与政策学报上出版了运 输领域的s p 方法研究专辑7 1 ，使s p 调查在我国交通领域得到进一 步推广。 目前，s p 调查法多用于研究非集计模型的交通方式分担率问题， 包括机动车保有率和新增交通方式的票价问题。采用s p 调查法，通 过调查车辆拥有率建立私家车拥有模型，可以预测在各种成本及其他 经济条件变化情形之下，私家车拥有情况的变化( 胡郁葱，徐建闽， 林兴强等2 0 0 1 ) 峨利用s p 调查数据对p c l ( p a i r e dc o n l b i n e dl o g i t ) 模型进行推算，可用于交通方式分担率的研究( 赵鹏，藤原章正，杉 惠濑宁2 0 0 0 ) f 7 j 。通过s p 调查和计算机仿真测试等实验分析，也可 研究驾驶员的路径选择行为，并用于在行程时间信息已知情况下驾驶 员在熟悉程度不同的路径之间的选择分析( 曾松，史春华，杨晓光 2 0 0 2 ) 【9 】。 s p 与r p 调查方法在离散选择模型中更具有优越性。在研究电信 办公( 或运程办公) 与i t s 对土地利用模式的影响过程中，尤其对家 庭居住地点选择的决策影响，采用基于s p 与r p 调查的l o 酏模型分 析结果，并将其用于表示离散选择模型的随即效用函数中，获得较理 想的m n l ( m m t i n o 血a ll o 垂t ) 模型参数标定结果( m o h a m m a dr ， 2 0 0 0 ) 。 实践证明，s p 方法已成为交通出行行为研究中一种重要的调查方 法，可以为建立效用函数提供更多的数据( b r 砌e y ，1 9 8 8 ) ，被广泛 第l 章绪论 用于研究出行方式选择( o m l z a ra n dg a r r i d o ，1 9 9 4 ) 、泊位选择 ( a ) 【1 】a u s e na 玎dp o l a k ，1 9 9 l ；c l a r ka n da l l s o p ，1 9 9 3 ) 以及路线选择 ( f o w k e sa n dw 豇d m a n 1 9 8 8 ) 等方面9 1 。 1 3 2 订s 的影响研究 黜c h 盯dh m e m m e r i i = 【k1 9 9 4 年使用了二变量模型( b i v a r i a t e m o d e l ) 来模拟( m o d e l ) 交通电台和v m s 信息作用的独立性【2 2 j 。该 论文的结果证实了早期的发现，即女性更不易为交通信息的影响，新 发现那些经常乘车上下班的人也不易为交通信息的影响，而且对可替 代路径的满意程度同替代路径的距离和类型有很大的关系。论文分析 揭示了交通电台和v m s 两种信息对路径选择的影响作用非常相似， 并且基于交通电台的路径选择适应性( r o u t ec h o i c ea d a p c a t i o n ) 跟基 于v m s 的路径选择适应性肯定是有关联的。另一个重要的发现是交 通电台和v m s 之问有相关性作用( p o s i t i v ec o r r c l a t i o n ) 。此外，一些 离散选择模型被用来分析数据( d i s c r e t ec h o i c em o d e l s ) ( o r d e r e dp r o b “， m u l t i p l e l o 班a n d b i v 撕a t e o r d e r e ( 1 p r o b i t ) 。其中b i v a r i a t e m o d e l 被用来 分析两者之间内在的独立性。 8 0 年代，m a h m a s s a n j 通过对实际的出行者进行观察，在有信息 的情况下分析了路径和出发时间选择问题( m a l l m a s s a i l i h e r a n1 9 9 0 ) 。 c 即i i c e 和m a h m a s s 孤i ( 1 9 9 2 ) 通过信件调查，使用二元逻辑模型 来解释收听交通广播的倾向( 1 i s t e n i n gp m p e n s 毋) 问题q ，他们发现年 纪大的和女性驾驶员更有可能收听广播。他们还使用了同样的凋查方 法分析了如何改变路径和出发时间，并且指出经常出行的人更倾向于 改变出行路径和出发时间，而且女性比男性更频繁。j o u 和 北京交通大学硕士学位论文 m a l l m a s s a t l i ( 1 9 9 4 ) 使用了一种复杂的经济模型动态分析了路径选择和 出发时间，但他们的分析星没有包括交通信息1 1 7 】。y 蛐g ( y 锄ge ta 1 ) 等人( 1 9 9 3 ) 使用通过交叉口模拟装置采集的数据，并运用神经网 络在交通信息通畅的环境里模拟路径选择行为 18 1 ，他们发现了路径选 择主要受驾驶员最近的经验影响。k h a t t a _ ke ta 1 ( 1 9 9 3 ) 使用了多项式 l o g i t 模型来分析驾驶员的转向和返回( r e t u m ) 选择，他们认为：( 1 ) 信息能鼓励驾驶员转向；( 2 ) 在有多个可替代路径的情况下应该提供 交通时间的信息；( 3 ) 信息越精确，驾驶员就越可能改变路径。l o 拄m 和k o u t s o p 0 1 l l o s ( 1 9 9 3 ) 建议使用模糊理论和近似推理( a p p r o x i m a t e r e a s o i l i n g ) 来模拟路径选择行为，但没有构造出具体的模型来。 1 9 8 8 年，s p y i i d a k i se ta 1 ( 1 9 9 1 ) 通过对西雅图的出行者做的问卷 调查发现出行者：( 1 ) 注重节约出行时间；( 2 ) 下班比上班更有可能改 变出行路径；( 3 ) 对路径比较熟悉时更有可能改变路径；( 4 ) 会被交通 信息影响。c o n q u e s t e ta 1 ( 1 9 9 3 ) 同样对这次调查使用c h l s t e ra 1 1 a i y s i s 定义了以下四种往返者( 1 ) r o u t ec h a i l g e r s ；( 2 ) n o n c h a n g e r s ；( 3 ) r o u t ea n d d e p a f t u r et i m ec h a n g e f s ；( 4 ) p r e 矗pc h a n g e r s 。m a n 幽g e la 1 ( 1 9 9 4 ) 同 样对西雅图的调查使用o r d e r e dl o g i tm o d e l s 分析了往返者关于路径， 出行方式和出发时间的变化( n e x i b i h t y ) 。 m c d 蜘a l d 等人( 1 9 9 5 ) 对考虑驾驶员反应的动态路径诱导系统策 略进行了研究f 2 。】。该研究将驾驶员分为对路网熟悉和不熬悉，装备诱 导设备和末装备诱导设备，并对各种组合下的排队等待、转向等路径 选择问题进行了研究。重点是对装备车载诱导系统的驾驶员反应进行 研究，而对基于v m s 的反应策略较少。 第l 章绪论 以前的一些研究成果目前已经被用在建立驾驶员对v m s 反应的 模型上。l e e d s 大学利用v l a d i m i r 交互式路径选择模拟器( b o 璐a l l da 1 ，1 9 9 7 ) 估计司机对v m s 的反应【l 。奥尔堡( 丹麦) 的司机通过 模拟器在仿真路网上进行一系列的出行，在交叉口选择时被自动记 录，模拟的情况分为有或者没有v m s 事故信息。实验结果表明在给 定信息下，司机在正常交通条件f 通过改变路径( 需要额外的时间) 到达目的地所需的最小旅行时间对路径选择的倾向性影响很大。 b o 璐a l la i l dm e n 0 1 ( 1 9 9 6 ) 说明和校准了多项l o 酏模型，用来预测 司机在交叉口利用各条路径达到目的地的比例i l 。模型显示了与各个 出口相关的旅行时间和旅行距离的重要性，并且出口选择随着信息内 容和司机对路网的熟悉程度而变化。b o n s a l la n dp a l m 叫2 0 0 0 ) 在另外 一篇文章中深入解释了仿真结果以及和有关由不同信息类型引起的 转向率方面的结论。 l e e d s 大学的另外一项研究( w 缸d m a n 吼a 1 ，1 9 9 7 ) 通过s p 调查 问卷调查司机对v m s 的反应。对数据的l o 醇分析揭示了相应旅行时 间和v m s 信息的精确程度对驾驶行为的重要影响作用。p a l m e re ta 1 1 9 9 8 年的研究包含了两种不同的数据来源，把v l a d i m i r 路径选择 模拟器的数据和问卷调查的数据进行比较，结果表明路径选择模拟 器得到的数据更能描述真实的行为，但问卷调查相对要花费低的多， 并且能够在一个新的研究地区应用，数据结果也更容易建模。 h a t oe ta i ( 1 9 9 6 ) 在东京地区用s p 问卷调查v m s 发布的旅行时间 信息对路径选择的影响1 9 1 。校准了反应p r o b “模型。z h a oe ta 1 ( 1 9 9 6 ) 在东京的s p 调查，考虑信息对感知旅行时间的影响，结果发现利用 北京交通大学硕士学位论文 感知旅行时间的模型和利用所提供旅行时间信息的模型在预测能力 上是没有统计上的差别的。 s r i l l i v a sp e e t a l 等学者研究了信息内容及详细程度对驾驶员反映 特性的影响【l i l ，他们通过s p 问卷调查法对印地安那州b 快速路 上的驾驶员进行了研究，建立了驾驶员换道l o 醇模型，通过分析发 现可变情报扳的信息内容及其详略程度会对驾驶员的换道决策产生 很大的影响，其他影响因素还有驾驶员社会经济状况、路网熟悉程度、 对信息的信任度等。同时他们发现货车司机和非货车司机的行为特性 是不同的，并建立了各自的模型。他们希望该研究能够有助于制定合 理的v m s 控制策略，以使v m s 系统发挥最大效益。目前，这些学者 正计划尝试使用h n e m e t 调查来扩大样本，同时优化模型以弥补二进 制模型的不足【1 0 】。 也有学者在把上述研究结果结合进有关交通分配模型方面做了 一些尝试。m c a r b l l r ( 1 9 9 5 ) 在l e e d s 大学研究结果的基础上，阐述了将 行为规则融入到p a r a m i c s c m 模型中。在这个模型中，车辆可以在 关键决策点( 经过v m s ) 考虑更新的路径费用和行为规则后进行再分 配。其中使用的路径选择规则考虑了“额外时间”( 由b o n s a l la n d m e 枷，1 9 9 6 定义) 和司机忍耐限度( t 1 1 i e s h o l d sf o rd r i v e r s p 砒i e n c e ) 以及对信息的信任程度。例如，如果建议路径只是略微好于原始路径， 司机就会使用原始路径。同样的，j a y a i ( r i s l l i l a l l e ta 1 ( 1 9 9 4 ) 研究表明， 在d q a s m a r t 模型中，转向取决于替换路径( v m s 建议) 所节省 的时间是否超过一定的限度。在这两个模型中，都只是运用了简单的 逻辑而不是前面提到的研究中的统计模型。 第l 章绪论 1 4 研究的内容、思路及方法 有关于v m s 可研究的内容有很多，有v m s 技术的选用，系统的 设计要素包括类型的选用、v m s 的选址等，有v m s 系统自动控制算 法模型，还有v m s 的影响等。本文在前人工作的基础上，对照v m s 在实际中的应用，对以上部分问题做了一番概括和总结，研究了v m s 的内容发布及设置地点等，并着重探讨了v m s 对驾驶员驾驶行为的 影响。 研究v m s 的影响有很多途径，包括司机问卷调查，路网监控和 交通网络建模( b o n s a l l ，1 9 9 3 ) 。驾驶员问卷调查可以帮助理解驾驶员 对v m s 所提供信息的反应。在巴黎进行的一次面访调查中发现，9 7 的司机注意到v m s ，6 2 的司机能够完全理解订s 的信息，8 4 的 司机认为v m s 提供的信息是有用的，4 6 的司机表示至少有一次因 v m s 信息改变了路径( m v 2 ，1 9 9 7 ) 。问卷调查还可以对垤s 信息 内容的设计提供有用的反馈。一项在苏格兰f o r t he s t u a “地区进行的 针对使用城市中心路网的驾驶员问卷调查结果表明，当v m s 信息显 示他们要经过的路径有问题时，有1 6 司机改变了路径f s w 跚e t a l 。1 9 9 5 1 。 路网监控是估计v m s 信息影响的另一个途径。t a r r ya n d g r a l l 锄r 1 9 9 5 ) 评估了米兰m d i s 系统中一些常用信息的影响。v m s 设 置在关键决策点的上游，在该点向北行驶的司机能够选择向东还是西 绕过b i 咖i n 吐锄当信息报告有事故并建议使用西向的路径时，测量 到有2 7 4 0 的转向率，当仅仅报告拥挤但没有指导建议时，有2 5 的转向率。c a r d e ne ta 1 ( 1 9 9 8 ) 通过比较由测量得到的分别在有无事故 北京交通火学硕士学位论文 情况下的交通流，计算了发生事故时信息对整体旅行时间影响。 德国一些大学和研究机构通过问卷调查、室内实验及模拟驾驶试 验等对驾驶员的认知能力和行为特性进行了研究，确定了图形式可变 情报板的设计方案，以用于实地试验。 国外的很多学者都不约而同地使用了问卷调查的方式来分析 v m s 的影响，并利用各种离散模型，如l o g i t ，p r o b i t 等来建立一些统计 模型。这些成果都对本文的研究起了一定的指导作用。但在国内，由 于v m s 应用起步晚，应用的也不是很多，虽然也有一些关于v m s 的 理论研究，但针对v m s 对驾驶员的影响研究基本没有。此外关于v 】s 的内容发布及地点设置也是一个很有意义的问题，本文试图在这些方 面，利用调查阔卷采集的数据并结合北京市v m s 的应用现状，做一 些基础性的探索。 研究v m s 对驾驶员行为的影响，可以让我们更好的了解v m s 在 实际中发挥的作用，从而为v m s 信息的发布及设置提供更科学的依 据，而且建立有效的驾驶员路径选择行为模型也可以为交通仿真软件 提供支持i t s 的基础模型。 本文结构是按以下方式组织的：前面也就是绪论部分由交通的现 状引出了本文所要研究的问题v m s ，并回顾了国外关于v m s 的一些 相关研究，既而提出了本文所采用的方法。第2 章介绍了国内外v m s 发展的历程，并总结了v m s 的各种技术特点。第3 章简要介绍了调 查问卷的设计以及数据采集。第4 章着重分析了v m s 信息的设置及 发布等一些问题，并简要介绍了北京市快速路上v m s 的应用情况。 第l 章绪论 第5 章在问卷采集数据的基础上，建立了基于动态信息的驾驶员路径 转换倾向的模型。第6 章主要是对全文做一个简短的总结。 北京交通大学硕士学位论文 2 v 】s 发展历程及其技术特点 2 1 国外发展历程及研究现状 2 1 1 美国 美国的盯s 已经经历了2 0 余年的发展，早在9 0 年代初就制定了 i t s 的国家框架( 觚l l i t e c t u r e ) ，它包括了先进的交通管理系统( a 1 m s ： a d v a n c e dt 列 cm a n a g e m e n ts y s t e m ) 、先进的出行者信息服务系统 ( a t i s ：a d v a l l c e dt r a v e l e r si n f o 肌a t i o ns y s t e m ) 、先进的公共交通系 统( a p t s ：a d v a l l c e dp u b l i ct r a n s p o n a 畦o ns y s 钯m ) 、先迸的郊区交通 管理系统( 朋玎s ：a d v a n c e dr m ln a n s p o n 蚯0 ns y s t e n l ) 、先进的车 辆控制系统( a v c s ：a d v a n c e dv e i l i c l e c o n 仃o ls y s t e m s ) 、商用车辆运 行管理系统( c v o ：c o m m e r c i a lv e m c l eo p e m t i o n s ) 。其中先进的交通 管理系统( 删s ) 、先进的出行者信息服务系统( a t i s ) 、先进的公 共交通系统( a p t s ) 在美国大中城市中更是得到了成功的应用。所有 这些系统无一不是建立在先进的交通流信息采集、处理分析、发布系 统和地理信息平台的基础之上。 作为a t i s 一个重要部分的v m s ，在美国同样有着广泛的应用和 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 第2 章v 淞发展历程及其技术特点 道路管理中的应用和相关研究越来越多。 在美国，可交情报板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 ) 标志和光纤标志已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。 2 1 2 日本 日本是最早在城市快速路道路交通管理中使用可变情报板的国家 之一，研究和应用水平是相当成熟的。其中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、更加灵活。 目前在高架道路上使用的图形式v m s 分两种：大扳和小板。小板 设置在大板之前，以保证驾驶员能够正确理解大板的内容。路网由一 定数量的路段单元组成，每个路段单元表示的实际路段长度约为l k m ， 信息刷新周期为1 分钟，用颜色来表示路段状态，红色表示堵塞，橙 色表示拥挤，红闪的x 表示事故，红x 表示道路关闭。近年来，日本 在与高架道路相关的地面道路上设置图形式v m s ，采用全屏可变形 式，具有图形文字切换功能，般交通事故、堵塞信息以图形方式显 示，入口关闭、入口限制和其他驾驶员辅助信息等以文字形式显示。 用颜色来表示道路网的服务水平已成为日本的国家标准。以下为日本 北京交通人学硕+ 。学位论文 v m s 的一些图例。 第2 章v m s 发展历w 及其技术特点 北京交通大学硕士学位论文 2 1 3 德国 德国人口只有8 0 0 0 万，然而高速公路里程却达到1 2 0 0 多万公里 以上，1 9 2 8 年首次使用可交信息标志。现在v m s 广泛用于高速公路、 城市快速路以及城市道路的停车诱导等场合中，德国的研究认为v m s 能使交通安全性能提高2 0 3 0 。 德国很早就提出了v m s 的相关标准，为v m s 的进一步研究和应 用提供了有利的依据。例如，1 9 7 6 年德国颁布的h a w ( v m s 使用指 南) 手册介绍了使用v m s 的基本方法和原则，并对当时常用的技术 如折叠式、卷轴型等进行了详细的介绍，为v m s 系统设计和技术选 用提供了依据。h a w 还对当时的一些实际工程进行了介绍，以供工 程设计人员参考。1 9 9 7 年出版的r w v z ( v m s 规范) 对垤s 在不同 运行环境和使用场合下的标志尺寸、字高、间距等几何元素进行了规 定，并给出了v m s 设计的一般原则和基本方法。德国最近的研究发 现，单独使用可变限速标志的作用并不明显，但是如果与具有解释作 用的辅助性图标一起使用则有更好的效果，并且图标的效果优于文 字，目前德国正在进行这方面的深入研究。 德国的图形式v m s 研究是最早的，德国m o b i n e t 计划的重要 内容之一就是优化慕尼黑地区道路主干网的运行效率，优化控制分为 4 个层面： 1 ) 用于市郊高速公路的信息诱导系统( n 武i n f o ) ，利用图形式 v m s 引导驾驶员选择最佳路线； 2 ) 城乡结合地区的交通控制系统，包括可逆车道控制、自适应 第2 章v 船发展历程及其技术特点 信号控制； 3 ) 用于市内环城快速路的环控制系统，包括使用图形式v m s 对 快速路上以及连接道路上的车流进行诱导； 4 ) 研制新的交通信号控制策略，以协调公共交通、私人汽车、 自行车、行人等各种交通出行需求。 德国一些大学和研究机构通过问卷调查、室内实验及模拟驾驶试 验等对驾驶员的认知能力和行为特性进行了研究，确定了图形式可变 情报板的设计方案，以用于实地试验。 2 1 4 其它国家 v m s 在祷兰也有着广泛的应用，但以往都为文字式。近年来，交 通、公用事业和水务部的交通研究中心( a 、) 开始推行r j s ( r o u t e i i 墒珊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 砸p s ( 鲋曲i c a lr o u t ei n f 0 衄a t i o np 咖l s ) ，融合了静态路标和常规v m s 的 优点。r 】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口的旅行时间，是一种较初 级的g r p s a 、通过室内模拟驾车试验，将g r j p s 与常规v m s 进行了对比， 研究了驾驶员的反应特性，以此作为设计( 汛i p s 的依据。主要研究结 果为： 北京交通大学硕士学位论文 1 ) 通过图形的方式显示道路的堵塞信息不会影响驾驶员的行车 安全； 2 ) 驾驶员对常规的v m s 的理解能力要强于g r i p s ，但是g r j p s 对驾驶员来说更有利于路线的选择； 3 ) 驾驶员对g r 口s 的喜爱程度随着使用经验的增加而迅速提高。 v m s 在英国和澳大利亚也有广泛的应用。在英国，v m s 被用于 城市道路的交通分流，用来及时提供交通状况和延误信息，以剥于驾 驶员选择新的行车路径。英国的可变信息标志系统计划r o m a n s e 已 经开发了一系列用于主要交通走廊的不同事件处理的策略，这些交通 控制策略包括信号控制和通过各类v m s 向出行者提供出行信息。最 近，英国正在研究如何使用能够显示多行信息的、1 s 。 澳大利亚除了在高速公路和城市快速路上使用常规的文字式 v m s 以外，也开发了自己的图形式v m s ，例如维多利亚州道路管理 局( c r o a d s ) 开发的行程时间显示系统，利用高速公路上的图形式 v m s ，向驾驶员提供到达前方几个主要出口的行程时f 团和前方沿线的 拥阻状况，供驾驶员选择路线之用。这类标志的设计样式与荷兰的路 段标志很相似。 在城市快速路中使用可变情报板的还有欧洲其他一些国家。限于 篇幅，本文不再赘述。 2 2 国内发展和研究现状 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 第2 章s 发展历程及其技术特点 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。 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 要还是文字式讧s ，但是文字式v m s 信息诱导作用有限的缺点随着 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。例如北京，目前在全市已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 l 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 月中句，北京四通智能交通系统集成有限公司完成了另 外2 9 块显示屏的动态信息发布的设计工作，到2 0 0 5 年底，全北京市 共有6 0 块左右v m s ，基本满足覆盖全市主要路段的要求，在这些v l s 中主要有矩形和长条形。 从理论研究方面来看，我国的v m s 系统的研究还处于起步阶段， 已有部分学者开展了相关理论的研究。例如统计大学的杨佩昆、陈建 阳等学者提出了动态路线导行系统，并进行了研究。此外还有上海科 委“八五”重点项目“上海交通路线引导系统”以及上海交警总队关于 “上海城市交通路线诱导系统”等研究。这些都为在城市快速道路阿中 的v m s 的应用提供了相关的理论基础。 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。就连可变信息标志的设置位置( 如前置距离) 如何确 北京交通大学硕士学位论文 定的问题也没有很好的解决。同时，订s 的新发展所带来的新问题也 让我们必须对v m s 有一番重新认识和研究。 2 3 s 的技术特点 2 3 1 v 】