交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響研究_張存保

1、交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響研究3張存保1楊曉光2嚴(yán)新平3(武漢理工大學(xué)1,3武漢430063(同濟(jì)大學(xué)1,2上海200092摘要論述了交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響,指出了交通信息系統(tǒng)可能導(dǎo)致的過(guò)激反應(yīng)、信息過(guò)剩和集聚反應(yīng)等。研究了系統(tǒng)中信息質(zhì)量、信息服務(wù)對(duì)象、信息發(fā)布方式、信息發(fā)布位置等問(wèn)題,提出了分析交通信息對(duì)駕駛員選擇行為影響的方法和有待進(jìn)一步研究的幾個(gè)問(wèn)題。關(guān)鍵詞交通信息;出行選擇;交通行為;智能交通系統(tǒng)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國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目資助(2002BA 404A 01國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(596382300引言交通信息系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各種交通信息,在對(duì)信息進(jìn)行處

4、理后向出行者發(fā)布相關(guān)信息,幫助出行者合理地確定出行路徑。交通信息系統(tǒng)的作用主要包括:均衡交通流,提高路網(wǎng)通行效率,降低行程時(shí)間和延誤;提高突發(fā)事故應(yīng)對(duì)能力,緩解交通擁擠,減少二次事故的發(fā)生;降低能源消耗和環(huán)境污染;因交通條件改善帶來(lái)的潛在效益。1交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響影響駕駛員選擇行為的因素很多,包括道路描述了路網(wǎng)的通達(dá)性,根據(jù)動(dòng)態(tài)交通信息計(jì)算并實(shí)時(shí)更新路權(quán),為最優(yōu)路徑規(guī)劃提供依據(jù),并提供了可視化的平臺(tái)。但節(jié)點(diǎn)2弧段模型也有其不足之處。因?yàn)榛《闻c屬性記錄是一一對(duì)應(yīng)的,由于路網(wǎng)中同一路段上擁擠狀況不均勻,常常要根據(jù)其道路擁擠度的變化,通過(guò)增加偽節(jié)點(diǎn)將完整線形的道路分割成若干路段,造成數(shù)據(jù)

5、大量冗余,無(wú)疑降低了最優(yōu)路徑計(jì)算效率。A rc info 8.3軟件支持線形參照體系及動(dòng)態(tài)分段技術(shù),能夠根據(jù)路段屬性信息的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)分段,如何應(yīng)用線形參照體系技術(shù)來(lái)描述城市路網(wǎng)仍有待于進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)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

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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蘇永云,晏克非,黃翔.車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)最優(yōu)路徑搜索方法研究.系統(tǒng)工程,2000,31(4:32377楊兆升.關(guān)于智能運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵理論綜合路段行程時(shí)間預(yù)測(cè)的研究.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào),2001(1:6568與交通方面的因素和駕駛員本身的因素。道路與交通因素有:道路狀況、道路擁擠程度、行駛路線所經(jīng)交叉口數(shù)量及控制方式、

8、行程時(shí)間可靠性、天氣情況等。駕駛員方面的因素則更復(fù)雜,包括駕駛員的駕駛經(jīng)驗(yàn)、個(gè)人偏好、出行目的和性質(zhì)、出行距離等1。駕駛員的選擇行為是這兩方面因素相互作用的結(jié)果。對(duì)不同駕駛員這些因素影響程度不同,但要識(shí)別每個(gè)駕駛員個(gè)體特性是不現(xiàn)實(shí)的,只能依據(jù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查分析,得出駕駛員群體的一般傾向和行為特點(diǎn)。在沒(méi)有交通信息的情況下,駕駛員的選擇行為主要依據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)(對(duì)道路的熟悉程度、過(guò)去的交通情況等來(lái)確定。若通過(guò)交通信息系統(tǒng)向駕駛員提供實(shí)時(shí)的道路擁擠程度、預(yù)測(cè)行程時(shí)間、交通事故等信息,駕駛員會(huì)根據(jù)這些信息,在綜合考慮各種因素的基礎(chǔ)上作出選擇。研究發(fā)現(xiàn),在影響駕駛員路徑選擇行為的幾種因素中,行程時(shí)間、行

9、駛距離和駕駛員對(duì)道路的熟悉程度對(duì)其路徑選擇行為影響較大。駕駛員通常傾向于選擇行程時(shí)間少、行駛距離短、道路情況比較熟悉的路線。當(dāng)不存在各方面均最優(yōu)的路線時(shí),駕駛員就必須權(quán)衡各要素,并選擇其認(rèn)為效用最大的路線。對(duì)于不同的駕駛員個(gè)體,不同路線的效用是不一樣的。最終的路線選擇是駕駛員選擇特性和路線屬性共同作用的結(jié)果。研究結(jié)果表明:向駕駛員提供交通信息并不一定能改善路網(wǎng)交通狀況。由于出行者個(gè)體的差異性、路網(wǎng)本身特性等原因,提供交通信息可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)激反應(yīng)、信息過(guò)剩、聚集反應(yīng)等問(wèn)題2。1過(guò)激反應(yīng)。過(guò)激反應(yīng)是指大量的出行者根據(jù)交通信息改變行駛路線,導(dǎo)致一條路段的擁擠轉(zhuǎn)移至另一路段,甚至在路網(wǎng)上產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。過(guò)

10、激反應(yīng)產(chǎn)生的原因是由于出行者接收到交通信息后,在做出選擇時(shí)忽略了或者錯(cuò)誤地估計(jì)了其他出行者的反應(yīng)。例如,出行者通過(guò)交通信息系統(tǒng)獲悉某路段處于擁堵?tīng)顟B(tài),大部分出行者將轉(zhuǎn)向另一條不擁擠的路段,結(jié)果導(dǎo)致原來(lái)不擁擠的路段發(fā)生擁堵,而原先擁堵的路段卻因交通量轉(zhuǎn)移而暢通。美國(guó)西雅圖的一份調(diào)查表明,大部分出行者在出行選擇時(shí)會(huì)受到交通信息的影響,其中有52.4%的出行者在出行途中會(huì)受到交通信息的影響而轉(zhuǎn)向另一路線3。表1表明了出行者的出行路線受不同因素影響的程度。表1出行者出行路線受不同因素的影響程度%影響因素影響程度頻繁經(jīng)常很少交通信息28.048.123.9交通擁擠28.650.021.4出行時(shí)間23.4

11、37.638.9天氣情況8.028.963.1時(shí)間約束12.735.451.8從表1的調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出,大部分出行者根據(jù)交通信息或出現(xiàn)交通擁擠時(shí),可能會(huì)選擇其他出行線路。只有當(dāng)出行者能正確預(yù)計(jì)其他出行者對(duì)交通信息的反應(yīng)時(shí),過(guò)激反應(yīng)現(xiàn)象才可以避免,這在現(xiàn)實(shí)中是很難做到的。2信息過(guò)剩。信息過(guò)剩是指向出行者提供大量的可用信息,使出行者不知所措,無(wú)法處理這些信息而作出合適的選擇。信息過(guò)剩問(wèn)題可能是信息的提供問(wèn)題,也可能是出行者的反應(yīng)問(wèn)題。一方面交通信息系統(tǒng)提供的信息可能有冗余,另一方面有些出行者由于缺乏經(jīng)驗(yàn)或者能力欠缺而無(wú)法對(duì)這些信息進(jìn)行取舍,從而作出正確的選擇,這就造成信息過(guò)剩問(wèn)題。3集聚反應(yīng)。集聚

12、反應(yīng)是指大量的出行者根據(jù)路網(wǎng)交通信息選擇其最優(yōu)出行路線時(shí),具有相似偏好的人往往集聚到同一路徑上的現(xiàn)象。在缺乏交通信息時(shí),由于出行者個(gè)體的差異性,其對(duì)交通狀況和道路狀況有著不同的了解,因此,出行者選擇的出行線路不會(huì)很集中。而在提供交通信息的情況下,出行者都能清楚地了解道路狀況和交通狀況,減小了出行者之間的個(gè)體差異性,從而導(dǎo)致出行者選擇的出行路線比較集中,而且這種現(xiàn)象在具有相似偏好的出行者之間表現(xiàn)得更為明顯,這就造成聚集反應(yīng)現(xiàn)象。需要說(shuō)明的是,過(guò)激反應(yīng)和集聚反應(yīng)的本質(zhì)是不同的。集聚反應(yīng)是系統(tǒng)本身所存在的問(wèn)題,而過(guò)激反應(yīng)則是由于出行者無(wú)法正確預(yù)計(jì)其他出行者的反應(yīng)而造成的。2影響駕駛員選擇行為的交通信

13、息因素2.1信息質(zhì)量交通信息系統(tǒng)通過(guò)向駕駛員提供交通信息來(lái)影響駕駛員的選擇行為,其效果取決于駕駛員對(duì)信息的響應(yīng)。由于駕駛員的行為是主動(dòng)的,他們對(duì)信息質(zhì)量的看法必定會(huì)影響其對(duì)信息的信任程度,進(jìn)而影響其路線選擇行為。交通信息系統(tǒng)提供的信息總會(huì)與實(shí)際情況有 一定的差異。當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)交通信息系統(tǒng)提供的信息與實(shí)際情況相差過(guò)大時(shí),對(duì)信息的信任度就會(huì)降低,對(duì)信息的接受率也會(huì)下降,從而影響到交通信息系統(tǒng)的運(yùn)行效益。日本學(xué)者II DA 等提出了一種路線選擇的實(shí)驗(yàn)分析方法,它通過(guò)反復(fù)提供行程時(shí)間信息,來(lái)研究信息質(zhì)量對(duì)駕駛員對(duì)路線選擇行為的影響。研究結(jié)果表明,信息質(zhì)量對(duì)駕駛員的路線選擇行為有重要影響。隨著交通信息質(zhì)

14、量的降低,信息對(duì)駕駛員路線選擇的重要性降低,即使信息的質(zhì)量得到改善,已經(jīng)使用過(guò)低質(zhì)量信息的駕駛員也不會(huì)改變對(duì)信息的評(píng)價(jià)和選擇路線時(shí)使用信息的目的4。 其結(jié)果將導(dǎo)致交通信息系統(tǒng)效益的惡化。2.2交通信息服務(wù)對(duì)象向全部出行者提供相同的信息并不能達(dá)到交通系統(tǒng)的最優(yōu)化。交通信息提供的對(duì)象越少,服務(wù)對(duì)象從中得益越大,反之,當(dāng)交通信息服務(wù)的對(duì)象越多時(shí),服務(wù)對(duì)象得益越少。這里引入導(dǎo)行率的概念。導(dǎo)行率是指根據(jù)交通信息而改變出行路徑的車輛占車輛總數(shù)的比率。文獻(xiàn)5的研究表明,在導(dǎo)行率很低時(shí),系統(tǒng)效益很小;導(dǎo)行率增加,系統(tǒng)效益隨之增加。當(dāng)導(dǎo)行率增大到一定程度時(shí),系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài),系統(tǒng)效益不再增加。這時(shí)導(dǎo)行率達(dá)到一個(gè)

15、臨界狀態(tài),稱為高臨界導(dǎo)行率。它與系統(tǒng)效益上、下界點(diǎn)與路網(wǎng)容量、路網(wǎng)形態(tài)、交通需求量及其分布有關(guān)?，F(xiàn)將行程時(shí)間作為衡量交通系統(tǒng)效益的指標(biāo),并通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)化的例子來(lái)說(shuō)明交通信息服務(wù)對(duì)象與系統(tǒng)效益之間的關(guān)系。如圖1所示,單OD 簡(jiǎn)單路網(wǎng)的OD 對(duì)之間存在A 、B 兩條路徑,其行程時(shí)間費(fèi)用函數(shù)如下:A :T A =4x +6B :T B =2x +20式中:T 為行程時(shí)間費(fèi)用;x 為路徑上的車輛數(shù)。圖1單OD ,兩條路徑的簡(jiǎn)單路網(wǎng)示意圖假定行程時(shí)間費(fèi)用是駕駛員選擇路線的惟一因素,每個(gè)駕駛員都會(huì)選擇行程時(shí)間費(fèi)用低的路徑。若有100輛車從O 點(diǎn)出發(fā)要到D 點(diǎn)。假設(shè)在沒(méi)有交通信息的情況下,選擇A 線路的車輛數(shù)

16、為20,選擇B 線路的車輛數(shù)為80,記為狀態(tài)1。此時(shí)路網(wǎng)中100輛車的平均行程時(shí)間費(fèi)用為149.8。此時(shí)若通過(guò)交通信息系統(tǒng)向5位選擇B 線路的駕駛員發(fā)布各路徑的行程時(shí)間費(fèi)用信息。因路徑A 的行程時(shí)間費(fèi)用比路徑B 低,這5位駕駛員會(huì)放棄線路B 而選擇線路A 。此時(shí)A 線路的車輛數(shù)為25,B 線路的車輛數(shù)為75。記為狀態(tài)2。若通過(guò)交通信息系統(tǒng)向15位選擇B 線路的駕駛員發(fā)布各路徑的行程時(shí)間費(fèi)用信息,則A 線路的車輛數(shù)為35,B 線路的車輛數(shù)為65。記為狀態(tài)3。若通過(guò)交通信息系統(tǒng)向40位選擇B 線路的駕駛員發(fā)布各路徑的行程時(shí)間費(fèi)用信息,則A 線路的車輛數(shù)為60,B 線路的車輛數(shù)為40。記為狀態(tài)4。各

17、狀態(tài)的行程時(shí)間費(fèi)用如表2所列。表2行程時(shí)間費(fèi)用線路A 行程時(shí)間費(fèi)用線路B 行程時(shí)間費(fèi)用路網(wǎng)平均行程時(shí)間費(fèi)用狀態(tài)186180161.2狀態(tài)2106170154.0狀態(tài)3146150148.6狀態(tài)4246100187.6通過(guò)上例可以看出,隨著獲得交通信息的駕駛員數(shù)量的增加,路網(wǎng)平均行程時(shí)間費(fèi)用逐漸降低,當(dāng)獲得交通信息的駕駛員數(shù)量增加到一定程度時(shí),路網(wǎng)平均行程時(shí)間費(fèi)用達(dá)到最低(狀態(tài)3。此時(shí)隨著獲得交通信息的駕駛員數(shù)量繼續(xù)增加,路網(wǎng)平均行程時(shí)間費(fèi)用開(kāi)始逐漸增加。雖然現(xiàn)實(shí)世界中的情況比上述例子要復(fù)雜的多,但兩者具有很大的相似性。因此,應(yīng)當(dāng)考慮只向部分駕駛員提供信息而不是向全部的駕駛員提供信息。同時(shí),由于

18、不同駕駛員的個(gè)體差異性,將不同的、分層次的信息提供給不同的駕駛員,能夠達(dá)到更好的效果。2.3交通信息發(fā)布方式目前交通信息系統(tǒng)中交通信息的發(fā)布方式主要包括:可變信息標(biāo)志、交通信息廣播系統(tǒng)、車載導(dǎo)航系統(tǒng)、電話等?？勺冃畔?biāo)志是一種能改變顯示內(nèi)容的信息顯示裝置,用于顯示行程時(shí)間信息、交通事故信息、交通狀況信息、氣象信息等。顯示形式分為文字、符號(hào)和圖形等。文字形式的可變信息標(biāo)志用于發(fā)布行程時(shí)間信息、異常交通事件信息、警示信息等;符號(hào)形式的可變信息標(biāo)志用于顯示限速信息、可變車道信息等;圖形形式的可變信息標(biāo)志主要用于顯示路網(wǎng)的交通狀況(綠色表示暢通,黃色表示擁擠,紅色表示堵塞?？勺冃畔?biāo)志直接向路網(wǎng)上的駕

19、駛員發(fā)布信息,經(jīng)過(guò)該位置的所有駕駛員都可以看到發(fā)布的交通信息,具有清晰、直觀等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,發(fā)布信息的內(nèi)容有限,視認(rèn)性受能見(jiàn)度影響。交通信息廣播系統(tǒng)通過(guò)廣播電臺(tái)向駕駛員提供道路交通信息。交通信息廣播系統(tǒng)主要有兩種方式:一種是用公用廣播網(wǎng)發(fā)布交通信息,具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),但實(shí)時(shí)性和針對(duì)性較差。另一種是路邊廣播系統(tǒng),通過(guò)道路沿線布設(shè)的定向天線播放交通信息,當(dāng)車輛進(jìn)入接收區(qū)時(shí),就可在相應(yīng)的波段收到當(dāng)前路段的交通信息。交通信息廣播系統(tǒng)具有靈活、高效、信息量大、針對(duì)性強(qiáng)、不受能見(jiàn)度影響等優(yōu)點(diǎn),且不會(huì)影響駕駛的安全性。但是,目前國(guó)內(nèi)公用廣播網(wǎng)能發(fā)布的交通信息很少,信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性難以提高,而

20、路邊廣播系統(tǒng)造價(jià)和維護(hù)成本較高,目前還處于試驗(yàn)階段。車載導(dǎo)航系統(tǒng)利用安裝在車上的導(dǎo)航儀,通過(guò)無(wú)線通信方式接收實(shí)時(shí)交通信息,并能顯示路網(wǎng)電子地圖、車輛位置、實(shí)時(shí)交通狀況、最佳行駛路徑、交通事故信息等。目前車載導(dǎo)航系統(tǒng)在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已投入使用,我國(guó)還處于研究階段,尚無(wú)實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)。以上幾種交通信息發(fā)布方式的應(yīng)用范圍、發(fā)布信息的內(nèi)容、信息發(fā)布效果等各不相同,對(duì)駕駛員行為的影響程度也有差別。這些問(wèn)題需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行深入的研究。2.4交通信息發(fā)布位置相同的交通信息在不同的地理位置向駕駛員發(fā)布,對(duì)駕駛員選擇行為的影響也不相同。例如,在路網(wǎng)的A點(diǎn)發(fā)生了交通事故,造成A點(diǎn)交通擁擠。此時(shí)通過(guò)交通信

21、息系統(tǒng)發(fā)布事故信息。如果發(fā)布此事故信息的位置離A點(diǎn)較近,當(dāng)駕駛員獲得事故信息時(shí)已經(jīng)沒(méi)有替代路徑可以選擇,駕駛員無(wú)法根據(jù)事故信息改變出行路徑。同樣,如果發(fā)布事故信息的位置離A點(diǎn)較遠(yuǎn),駕駛員在離A點(diǎn)較遠(yuǎn)的B點(diǎn)獲得事故信息,便可選擇替代路徑。而實(shí)際情況可能是,A點(diǎn)的事故很快恢復(fù),不影響從B點(diǎn)駛向A點(diǎn)的車輛通行;因路網(wǎng)在B點(diǎn)發(fā)布了事故信息,使一些駕駛員選擇了替代路徑,從而造成路網(wǎng)通行效率的降低。因此,應(yīng)根據(jù)交通信息內(nèi)容、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通狀態(tài)、交通流預(yù)測(cè)情況等來(lái)合理確定交通信息的發(fā)布位置和發(fā)布范圍。3交通信息對(duì)駕駛員選擇行為影響的分析方法交通信息對(duì)駕駛員的選擇行為產(chǎn)生明顯的影響。常用的衡量交通信息對(duì)駕駛員

22、選擇行為的影響的分析方法有:實(shí)地調(diào)查;路徑選擇典型調(diào)查;計(jì)算機(jī)交互模擬實(shí)驗(yàn);路徑選擇仿真及建模;以駕駛員為對(duì)象的問(wèn)卷陳述偏好調(diào)查。上述5種方法為定量分析交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響提供了良好的思路。但每種方法都有其局限性,只能在一定程度上定量了解駕駛員的選擇行為,無(wú)法完全反映駕駛員的實(shí)際選擇行為。目前還沒(méi)有哪一種方法能真實(shí)反映出駕駛員的選擇行為規(guī)律。相信隨著研究方法和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一定能找到更好的分析方法。4結(jié)束語(yǔ)交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響涉及到很多因素,駕駛員的選擇行為非常復(fù)雜。目前對(duì)駕駛員選擇行為的研究缺乏定量分析,無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)在交通信息服務(wù)條件下路網(wǎng)的交通狀態(tài)。只有在了解交通信息對(duì)駕駛員選擇行為影響的基礎(chǔ)上,才