交通信息对驾驶员选择行为的影响研究_张存保

1、交通信息对驾驶员选择行为的影响研究3张存保1杨晓光2严新平3(武汉理工大学1,3武汉430063(同济大学1,2上海200092摘要论述了交通信息对驾驶员选择行为的影响,指出了交通信息系统可能导致的过激反应、信息过剩和集聚反应等。研究了系统中信息质量、信息服务对象、信息发布方式、信息发布位置等问题,提出了分析交通信息对驾驶员选择行为影响的方法和有待进一步研究的几个问题。关键词交通信息;出行选择;交通行为;智能交通系统Abstract :T he travel info r m ati on system has distinct effect on the driverscho ice .T

2、h is paper discusses the i m pact of travel info r m ati on on drivers cho ice ,and po ints out the po ssible p roblem s caused by the travel info r m ati on system .T he paper also researches into som e key po ints of the travel info r m ati on ,such as the info r m ati on quality ,the info r m ati

3、 on release m anner ,and so on .Som e i m po rtant issues fo r future research are also put fo r w ard in the paper .Key words :travel info r m ati on ;travel cho ice ;travel behavi o r ;IT S收稿日期:20042072053国家“十五”科技攻关项目资助(2002BA 404A 01国家自然科学基金项目资助(596382300引言交通信息系统是智能交通系统的一个子系统。系统实时采集各种交通信息,在对信息进行处

4、理后向出行者发布相关信息,帮助出行者合理地确定出行路径。交通信息系统的作用主要包括:均衡交通流,提高路网通行效率,降低行程时间和延误;提高突发事故应对能力,缓解交通拥挤,减少二次事故的发生;降低能源消耗和环境污染;因交通条件改善带来的潜在效益。1交通信息对驾驶员选择行为的影响影响驾驶员选择行为的因素很多,包括道路描述了路网的通达性,根据动态交通信息计算并实时更新路权,为最优路径规划提供依据,并提供了可视化的平台。但节点2弧段模型也有其不足之处。因为弧段与属性记录是一一对应的,由于路网中同一路段上拥挤状况不均匀,常常要根据其道路拥挤度的变化,通过增加伪节点将完整线形的道路分割成若干路段,造成数据

5、大量冗余,无疑降低了最优路径计算效率。A rc info 8.3软件支持线形参照体系及动态分段技术,能够根据路段属性信息的变化进行动态分段,如何应用线形参照体系技术来描述城市路网仍有待于进一步研究。参考文献1F letcher D .M odeling G IS transpo rtati on netw o rk s .U R ISA P roceedings ,L o s A ngeles ,CA ,1987(2:84922Caldw ell T .O n finding m ini m um routes in a net 2w o rk s w ith turn penalties.C

6、omm unicati on of the A C M ,1961,4(2:1071083韩刚,蒋捷,陈军.车辆导航系统中顾及道路转向限制的弧段D ijk stra 算法.测绘学报,2002,18(5:3663684A n ez J ,Barra T de la ,P érez B .D ual graph rep re 2sentati on of transpo rt netw o rk s.T ranspo rtati onR esearch B ,1996,30(3:2092165O tto A nker N ielsen ,R as m us D yh r F rederi

7、k sen .U sing expert system rules to establish data fo r intersecti ons and turns in road netw o rk s.E lsevier science L td ,1998,5(6:5695816苏永云,晏克非,黄翔.车辆导航系统的动态最优路径搜索方法研究.系统工程,2000,31(4:32377杨兆升.关于智能运输系统的关键理论综合路段行程时间预测的研究.交通运输工程学报,2001(1:6568与交通方面的因素和驾驶员本身的因素。道路与交通因素有:道路状况、道路拥挤程度、行驶路线所经交叉口数量及控制方式、

8、行程时间可靠性、天气情况等。驾驶员方面的因素则更复杂,包括驾驶员的驾驶经验、个人偏好、出行目的和性质、出行距离等1。驾驶员的选择行为是这两方面因素相互作用的结果。对不同驾驶员这些因素影响程度不同,但要识别每个驾驶员个体特性是不现实的,只能依据对相关数据的调查分析,得出驾驶员群体的一般倾向和行为特点。在没有交通信息的情况下,驾驶员的选择行为主要依据个人的经验(对道路的熟悉程度、过去的交通情况等来确定。若通过交通信息系统向驾驶员提供实时的道路拥挤程度、预测行程时间、交通事故等信息,驾驶员会根据这些信息,在综合考虑各种因素的基础上作出选择。研究发现,在影响驾驶员路径选择行为的几种因素中,行程时间、行

9、驶距离和驾驶员对道路的熟悉程度对其路径选择行为影响较大。驾驶员通常倾向于选择行程时间少、行驶距离短、道路情况比较熟悉的路线。当不存在各方面均最优的路线时,驾驶员就必须权衡各要素,并选择其认为效用最大的路线。对于不同的驾驶员个体,不同路线的效用是不一样的。最终的路线选择是驾驶员选择特性和路线属性共同作用的结果。研究结果表明:向驾驶员提供交通信息并不一定能改善路网交通状况。由于出行者个体的差异性、路网本身特性等原因,提供交通信息可能会导致过激反应、信息过剩、聚集反应等问题2。1过激反应。过激反应是指大量的出行者根据交通信息改变行驶路线,导致一条路段的拥挤转移至另一路段,甚至在路网上产生振荡现象。过

10、激反应产生的原因是由于出行者接收到交通信息后,在做出选择时忽略了或者错误地估计了其他出行者的反应。例如,出行者通过交通信息系统获悉某路段处于拥堵状态,大部分出行者将转向另一条不拥挤的路段,结果导致原来不拥挤的路段发生拥堵,而原先拥堵的路段却因交通量转移而畅通。美国西雅图的一份调查表明,大部分出行者在出行选择时会受到交通信息的影响,其中有52.4%的出行者在出行途中会受到交通信息的影响而转向另一路线3。表1表明了出行者的出行路线受不同因素影响的程度。表1出行者出行路线受不同因素的影响程度%影响因素影响程度频繁经常很少交通信息28.048.123.9交通拥挤28.650.021.4出行时间23.4

11、37.638.9天气情况8.028.963.1时间约束12.735.451.8从表1的调查数据可以看出,大部分出行者根据交通信息或出现交通拥挤时,可能会选择其他出行线路。只有当出行者能正确预计其他出行者对交通信息的反应时,过激反应现象才可以避免,这在现实中是很难做到的。2信息过剩。信息过剩是指向出行者提供大量的可用信息,使出行者不知所措,无法处理这些信息而作出合适的选择。信息过剩问题可能是信息的提供问题,也可能是出行者的反应问题。一方面交通信息系统提供的信息可能有冗余,另一方面有些出行者由于缺乏经验或者能力欠缺而无法对这些信息进行取舍,从而作出正确的选择,这就造成信息过剩问题。3集聚反应。集聚

12、反应是指大量的出行者根据路网交通信息选择其最优出行路线时,具有相似偏好的人往往集聚到同一路径上的现象。在缺乏交通信息时,由于出行者个体的差异性,其对交通状况和道路状况有着不同的了解,因此,出行者选择的出行线路不会很集中。而在提供交通信息的情况下,出行者都能清楚地了解道路状况和交通状况,减小了出行者之间的个体差异性,从而导致出行者选择的出行路线比较集中,而且这种现象在具有相似偏好的出行者之间表现得更为明显,这就造成聚集反应现象。需要说明的是,过激反应和集聚反应的本质是不同的。集聚反应是系统本身所存在的问题,而过激反应则是由于出行者无法正确预计其他出行者的反应而造成的。2影响驾驶员选择行为的交通信

13、息因素2.1信息质量交通信息系统通过向驾驶员提供交通信息来影响驾驶员的选择行为,其效果取决于驾驶员对信息的响应。由于驾驶员的行为是主动的,他们对信息质量的看法必定会影响其对信息的信任程度,进而影响其路线选择行为。交通信息系统提供的信息总会与实际情况有 一定的差异。当驾驶员发现交通信息系统提供的信息与实际情况相差过大时,对信息的信任度就会降低,对信息的接受率也会下降,从而影响到交通信息系统的运行效益。日本学者II DA 等提出了一种路线选择的实验分析方法,它通过反复提供行程时间信息,来研究信息质量对驾驶员对路线选择行为的影响。研究结果表明,信息质量对驾驶员的路线选择行为有重要影响。随着交通信息质

14、量的降低,信息对驾驶员路线选择的重要性降低,即使信息的质量得到改善,已经使用过低质量信息的驾驶员也不会改变对信息的评价和选择路线时使用信息的目的4。 其结果将导致交通信息系统效益的恶化。2.2交通信息服务对象向全部出行者提供相同的信息并不能达到交通系统的最优化。交通信息提供的对象越少,服务对象从中得益越大,反之,当交通信息服务的对象越多时,服务对象得益越少。这里引入导行率的概念。导行率是指根据交通信息而改变出行路径的车辆占车辆总数的比率。文献5的研究表明,在导行率很低时,系统效益很小;导行率增加,系统效益随之增加。当导行率增大到一定程度时,系统达到最优状态,系统效益不再增加。这时导行率达到一个

15、临界状态,称为高临界导行率。它与系统效益上、下界点与路网容量、路网形态、交通需求量及其分布有关。现将行程时间作为衡量交通系统效益的指标,并通过一个简化的例子来说明交通信息服务对象与系统效益之间的关系。如图1所示,单OD 简单路网的OD 对之间存在A 、B 两条路径,其行程时间费用函数如下:A :T A =4x +6B :T B =2x +20式中:T 为行程时间费用;x 为路径上的车辆数。图1单OD ,两条路径的简单路网示意图假定行程时间费用是驾驶员选择路线的惟一因素,每个驾驶员都会选择行程时间费用低的路径。若有100辆车从O 点出发要到D 点。假设在没有交通信息的情况下,选择A 线路的车辆数

16、为20,选择B 线路的车辆数为80,记为状态1。此时路网中100辆车的平均行程时间费用为149.8。此时若通过交通信息系统向5位选择B 线路的驾驶员发布各路径的行程时间费用信息。因路径A 的行程时间费用比路径B 低,这5位驾驶员会放弃线路B 而选择线路A 。此时A 线路的车辆数为25,B 线路的车辆数为75。记为状态2。若通过交通信息系统向15位选择B 线路的驾驶员发布各路径的行程时间费用信息,则A 线路的车辆数为35,B 线路的车辆数为65。记为状态3。若通过交通信息系统向40位选择B 线路的驾驶员发布各路径的行程时间费用信息,则A 线路的车辆数为60,B 线路的车辆数为40。记为状态4。各

17、状态的行程时间费用如表2所列。表2行程时间费用线路A 行程时间费用线路B 行程时间费用路网平均行程时间费用状态186180161.2状态2106170154.0状态3146150148.6状态4246100187.6通过上例可以看出,随着获得交通信息的驾驶员数量的增加,路网平均行程时间费用逐渐降低,当获得交通信息的驾驶员数量增加到一定程度时,路网平均行程时间费用达到最低(状态3。此时随着获得交通信息的驾驶员数量继续增加,路网平均行程时间费用开始逐渐增加。虽然现实世界中的情况比上述例子要复杂的多,但两者具有很大的相似性。因此,应当考虑只向部分驾驶员提供信息而不是向全部的驾驶员提供信息。同时,由于

18、不同驾驶员的个体差异性,将不同的、分层次的信息提供给不同的驾驶员,能够达到更好的效果。2.3交通信息发布方式目前交通信息系统中交通信息的发布方式主要包括:可变信息标志、交通信息广播系统、车载导航系统、电话等。可变信息标志是一种能改变显示内容的信息显示装置,用于显示行程时间信息、交通事故信息、交通状况信息、气象信息等。显示形式分为文字、符号和图形等。文字形式的可变信息标志用于发布行程时间信息、异常交通事件信息、警示信息等;符号形式的可变信息标志用于显示限速信息、可变车道信息等;图形形式的可变信息标志主要用于显示路网的交通状况(绿色表示畅通,黄色表示拥挤,红色表示堵塞。可变信息标志直接向路网上的驾

19、驶员发布信息,经过该位置的所有驾驶员都可以看到发布的交通信息,具有清晰、直观等优点。缺点是价格昂贵,发布信息的内容有限,视认性受能见度影响。交通信息广播系统通过广播电台向驾驶员提供道路交通信息。交通信息广播系统主要有两种方式:一种是用公用广播网发布交通信息,具有简单、经济等优点,但实时性和针对性较差。另一种是路边广播系统,通过道路沿线布设的定向天线播放交通信息,当车辆进入接收区时,就可在相应的波段收到当前路段的交通信息。交通信息广播系统具有灵活、高效、信息量大、针对性强、不受能见度影响等优点,且不会影响驾驶的安全性。但是,目前国内公用广播网能发布的交通信息很少,信息的及时性和准确性难以提高,而

20、路边广播系统造价和维护成本较高,目前还处于试验阶段。车载导航系统利用安装在车上的导航仪,通过无线通信方式接收实时交通信息,并能显示路网电子地图、车辆位置、实时交通状况、最佳行驶路径、交通事故信息等。目前车载导航系统在美国、日本等发达国家已投入使用,我国还处于研究阶段,尚无实际应用的系统。以上几种交通信息发布方式的应用范围、发布信息的内容、信息发布效果等各不相同,对驾驶员行为的影响程度也有差别。这些问题需要结合实际应用进行深入的研究。2.4交通信息发布位置相同的交通信息在不同的地理位置向驾驶员发布,对驾驶员选择行为的影响也不相同。例如,在路网的A点发生了交通事故,造成A点交通拥挤。此时通过交通信

21、息系统发布事故信息。如果发布此事故信息的位置离A点较近,当驾驶员获得事故信息时已经没有替代路径可以选择,驾驶员无法根据事故信息改变出行路径。同样,如果发布事故信息的位置离A点较远,驾驶员在离A点较远的B点获得事故信息,便可选择替代路径。而实际情况可能是,A点的事故很快恢复,不影响从B点驶向A点的车辆通行;因路网在B点发布了事故信息,使一些驾驶员选择了替代路径,从而造成路网通行效率的降低。因此,应根据交通信息内容、路网结构、交通状态、交通流预测情况等来合理确定交通信息的发布位置和发布范围。3交通信息对驾驶员选择行为影响的分析方法交通信息对驾驶员的选择行为产生明显的影响。常用的衡量交通信息对驾驶员

22、选择行为的影响的分析方法有:实地调查;路径选择典型调查;计算机交互模拟实验;路径选择仿真及建模;以驾驶员为对象的问卷陈述偏好调查。上述5种方法为定量分析交通信息对驾驶员选择行为的影响提供了良好的思路。但每种方法都有其局限性,只能在一定程度上定量了解驾驶员的选择行为,无法完全反映驾驶员的实际选择行为。目前还没有哪一种方法能真实反映出驾驶员的选择行为规律。相信随着研究方法和科学技术的发展,一定能找到更好的分析方法。4结束语交通信息对驾驶员选择行为的影响涉及到很多因素,驾驶员的选择行为非常复杂。目前对驾驶员选择行为的研究缺乏定量分析,无法准确预测在交通信息服务条件下路网的交通状态。只有在了解交通信息对驾驶员选择行为影响的基础上,才