城市快速路交通信息對駕駛員選擇行為的影響研究

1、.城市快速路交通信息對駕駛員選擇行為的影響研究 基金項目：國家自然科學基金項目（59638230）；國家基礎研究發(fā)展規(guī)劃（973）項目（G1998030408）作者簡介：張存保（1976），男，湖北鐘祥人，武漢理工大學講師，同濟大學博士生。張存保1，2 楊曉光2 嚴新平1（1武漢理工大學 智能運輸系統(tǒng)研究中心，武漢 430063；2同濟大學 道路與交通工程教育部重點實驗室，上海 200092）摘 要 論述了交通信息對駕駛員選擇行為的影響，指出了交通信息系統(tǒng)可能產(chǎn)生的問題如過激反應、集聚反應等。對交通信息系統(tǒng)中信息質量、信息服務對象、信息發(fā)布方式、信息發(fā)布位置等問題進行了研究，指出了分析交通信息

2、對駕駛員選擇行為影響的方法，并提出了有待進一步研究的幾個問題。關鍵詞 交通信息；出行選擇；智能交通系統(tǒng)The effect of the urban rapid route travel information on the driverschoiceZHANG Cun-bao1，2, YANG Xiao-guang2, YAN Xin-ping1(1ITS Research Center, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063,China；2School of Traffic and Transportation Engineering,

3、Tongji University, Shanghai 200092,China)Abstract: The travel information system of urban rapid route have distinct effect on the drivers choice. This paper discuss the impact of travel information on driver choice, indicate the possible problems caused by the travel information system. The study al

4、so investigate some key point of the travel information ,such as the information quality, the information release manner, and so on. Some important issues for future research are put forward at the end of the paper.Key words: travel information; travel choice; ITS0 引言 隨著機動車數(shù)量的快速增長，城市交通需求與交通供給之間的矛盾越來

5、越嚴重。一些經(jīng)濟發(fā)達的大城市如北京、上海等修建了大量的城市快速道路，對改善城市交通狀況發(fā)揮了重要作用。但隨著交通量的急劇增長，城市快速道路也出現(xiàn)了不同程度的擁堵問題。同時，因缺乏實時準確的交通信息,駕駛員無法根據(jù)路網(wǎng)交通狀況合理選擇行駛路線,導致快速路網(wǎng)上交通量分布不均衡,加劇了部分路段的擁堵程度。交通信息系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的一個重要子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過采集實時交通信息，并對信息進行處理后向出行者發(fā)布交通信息，幫助駕駛員合理地進行出行選擇。應用交通信息系統(tǒng)的作用主要包括：（1）提高路網(wǎng)通行效率，降低行程時間和延誤；（2）緩解交通擁擠，提高安全性，減少交通事故；（3）減少能源消耗和環(huán)境污染；（4）因

6、交通條件改善帶來的潛在效益。 在城市快速路網(wǎng)上應用交通信息系統(tǒng)是改善其交通狀況的重要途徑。上海市目前已經(jīng)在市內高架道路、外環(huán)線等快速路上建立了交通信息系統(tǒng)，通過可變信息板實時發(fā)布交通信息，對改善路網(wǎng)交通狀況起到了一定的作用。1 交通信息對駕駛員選擇行為的影響影響駕駛員選擇行為的因素很多,包括道路方面的因素和駕駛員本身的因素。道路方面的因素有: 道路狀況、道路擁擠程度、路線所經(jīng)交叉口數(shù)量及控制方式、行程時間可靠性、天氣情況等。駕駛員方面的因素則更復雜，包括駕駛員的駕駛經(jīng)驗、個人偏好、出行目的和性質、出行距離等2。駕駛員的選擇行為就是這兩方面因素相互作用的結果。這些因素對不同駕駛員的影響程度不同，

7、但要識別每個駕駛員個體的特性是不現(xiàn)實的，只能依據(jù)對相關調查數(shù)據(jù)的分析，得出駕駛員群體的一般傾向和行為特點。城市快速路網(wǎng)交通信息系統(tǒng)可以向駕駛員提供實時的道路擁擠程度、行程時間、交通事故等信息。駕駛員根據(jù)這些信息，在綜合考慮多種因素的基礎上作出選擇。研究發(fā)現(xiàn),在影響駕駛員路徑選擇行為的幾種因素中,行程時間、行駛距離和駕駛員對道路的熟悉程度對其路徑選擇行為影響較大。駕駛員通常傾向于選擇行程時間較短、行駛距離較小、道路情況比較熟悉的路線。復雜的是,當不存在各方面均最優(yōu)的路線時,駕駛員就必須權衡各項因素,在各具優(yōu)缺點的路線中選擇其認為效用最大的路線。對于不同的駕駛員個體,不同路線的效用是不一樣的。最終

8、的路線選擇是駕駛員選擇特性和路線屬性共同作用的結果。向駕駛員提供交通信息是否一定能改善路網(wǎng)交通狀況？不一定。由于出行者個體的差異性、路網(wǎng)本身的特征等原因，提供交通信息服務可能會導致過激反應、信息過剩、聚集反應等問題1。1）過激反應過激反應是指大量的出行者根據(jù)交通信息改變行駛路線,導致一條路段的擁擠轉移至另一路段,甚至在路網(wǎng)上產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。過激反應產(chǎn)生的原因是由于出行者接收到交通信息后，在做出選擇時忽略了或者是錯誤地估計了其他出行者的反應而造成的。例如,出行者通過交通信息系統(tǒng)獲悉某路段處于擁堵狀態(tài)，大部分出行者將轉向另一條不擁擠的路段，結果導致原來不擁擠的路段發(fā)生擁堵，而原先擁堵的路段卻因交通量

9、轉移而變成暢通了。西雅圖的一份調查表明,大部分出行者在出行選擇時會受到交通信息的影響,其中有52.4%的出行者在出行途中會受到交通信息的影響而轉向另一路線5。表1表明了出行者的出行路線受不同因素影響程度的比例。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出行時間23.437.638.9天氣情況8.028.963.1時間約束12.735.451.8從上表的調查數(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，可能會選擇其他出行線路。只有當出行者能正確預計其他出行者對交通信息的反應時，過激

10、反應現(xiàn)象才可以避免，這在現(xiàn)實中是很難做到的。2）信息過剩信息過剩是指向出行者提供大量的可用信息,使出行者不知所措,無法處理這些信息而做出合適的選擇。信息過剩問題可能是信息的提供問題,也可能是出行者的反應問題。一方面交通信息系統(tǒng)提供的信息可能有冗余，同時有些出行者由于缺乏經(jīng)驗或者能力欠缺而無法對這些信息進行取舍，從而做出正確的選擇，這就造成信息過剩問題。3）集聚反應集聚反應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，具有相似偏好的人集聚到同一路徑上的現(xiàn)象。在缺乏交通信息時，由于出行者個體的差異性,其對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很集中。而在提供交通信

11、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體差異性,從而導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，這就造成聚集反應現(xiàn)象。需要說明的是,過激反應和集聚反應的本質是不同的。集聚反應是系統(tǒng)本身所存在的問題,而過激反應則是由于出行者無法正確預計其他出行者的反應而造成的。2 與交通信息對駕駛員選擇行為影響程度相關的幾個重要方面2.1 信息質量交通信息系統(tǒng)通過向駕駛員提供交通信息來影響駕駛員的選擇行為，其效果取決于駕駛員對信息的響應。由于駕駛員的行為是主動的而不是被動的，他們對信息質量的看法必定會影響其對信息的信任程度，進而影響其

12、路線選擇行為。交通信息系統(tǒng)提供的信息總會與實際情況有一定的出入。當駕駛員發(fā)現(xiàn)交通信息系統(tǒng)提供的信息與實際情況相差過大時,對信息的信任度就會降低，對信息的接受率也會降低,從而影響到交通信息系統(tǒng)的運行效益。日本的IIDA等通過反復提供行程時間信息進行路線選擇的實驗分析方法,來研究信息質量對駕駛員對路線選擇行為的影響。研究結果表明,信息精度與信息內容同樣對駕駛員的路線選擇行為有重要影響。隨著交通信息質量的降低,信息對駕駛員路線選擇的重要性降低,即使信息的質量得到改善,已經(jīng)使用過低質量信息的駕駛員也不會改變對信息的評價和選擇路線時使用信息的目的3。這樣的結果將導致交通信息系統(tǒng)效益的惡化。2.2 交通信

13、息服務對象向全部出行者提供相同的信息并不能達到交通系統(tǒng)的最優(yōu)化。交通信息提供的對象越少,服務對象從中得益也越大，反之，當交通信息服務的對象越多時,服務對象得益也越少。這里引入導行率的概念。導行率是指根據(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4的研究表明，在導行率很低時，系統(tǒng)效益也很小。當導行率增大到一定程度時，系統(tǒng)達到最優(yōu)狀態(tài)，系統(tǒng)效益不在增加。這時導行率達到一個臨界狀態(tài)，稱為高臨界導行率。系統(tǒng)效益上、下界點與路網(wǎng)容量、路網(wǎng)形態(tài)、交通需求量及其分布有關。如果將行程時間作為衡量交通系統(tǒng)效益的指標，下面通過一個簡化的例子來說明交通信息服務對象與系統(tǒng)效益之間的關系。如圖1所示，單OD簡單

14、路網(wǎng)的OD對之間存在A、B兩條路徑，其行程時間費用函數(shù)如下：A：TA = 4x + 6B：TB = 2x + 20OADB式中x代表路徑上的車輛數(shù)。圖1 單OD、兩條路徑的簡單路網(wǎng)示意圖假定行程時間費用是駕駛員選擇路線的唯一因素，每個駕駛員都會選擇行程時間費用低的路徑。若有100輛車從O點出發(fā)要到D點。假設在沒有交通信息的情況下，選擇A線路的車輛數(shù)為20，選擇B線路的車輛數(shù)為80，記為狀態(tài)1。此時路網(wǎng)中100輛車的平均行程時間費用為149.8。此時若通過交通信息系統(tǒng)向5位選擇B線路的駕駛員發(fā)布各路徑的行程時間費用信息。因路徑A的行程時間費用比路徑B低，這5位駕駛員會放棄線路B而選擇線路A。此時

15、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)布各路徑的行程時間費用信息，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)布各路徑的行程時間費用信息，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。各狀態(tài)的行程時間費用如表2所示。表2 行程時間費用線路A行程時間費用線路B行程時間費用路網(wǎng)平均行程時間費用狀態(tài)186180161.2狀態(tài)2106170154狀態(tài)3146150148.6狀態(tài)4246100187.6通過例子可以看出，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

16、間費用逐漸降低，當獲得交通信息的駕駛員數(shù)量增加到一定程度時，路網(wǎng)平均行程時間費用達到最低（狀態(tài)3）。此時隨著獲得交通信息的駕駛員數(shù)量繼續(xù)增加，路網(wǎng)平均行程時間費用開始逐漸增加。雖然現(xiàn)實世界中的情況比上述例子要復雜的多，但兩者具有很大的相似性。因此,應當考慮只向部分出行者提供信息而不是向全部的出行者提供信息。同時,由于不同出行者的個體差異性,將不同的、分層次的信息提供給不同的出行者，能夠到達更好的效果。2.3 交通信息發(fā)布方式目前我國城市快速路交通信息系統(tǒng)中,發(fā)布交通信息的方式主要包括：可變信息標志；交通信息廣播系統(tǒng)；車載導航系統(tǒng)等。可變信息標志是一種能改變顯示內容的信息顯示裝置，用于顯示行程時

17、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、符號和圖形等。文字形式的可變信息標志用于發(fā)布行程時間信息、異常交通事件信息、警示信息等；符號形式的可變信息標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）。交通信息廣播系統(tǒng)通過廣播電臺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，具有簡單、經(jīng)濟等特點，但實時性和針對性較差。另一種是路邊廣播系統(tǒng)，通過道路沿線布設的定向天線播放交通信息，當車輛進入接收區(qū)時，就可在相應的波段收到當前路段的交通信息，具有信息量大

18、、針對性強等優(yōu)點。交通信息廣播系統(tǒng)具有靈活、高效、信息量大、不受能見度影響等優(yōu)點，且不會影響駕駛的安全性。但是，目前國內公用廣播網(wǎng)能發(fā)布的城市快速路的交通信息很少，信息的及時性和準確性難以提高，而路邊廣播系統(tǒng)造價和維護成本較高，目前還處于試驗階段。車載導航系統(tǒng)利用安裝在車上的導航儀，通過無線通信方式接收實時交通信息，并能顯示路網(wǎng)電子地圖、車輛位置、實時交通狀況、最佳行駛路徑、交通事故信息等。目前車載導航系統(tǒng)在美國、日本等發(fā)達國家已投入使用，我國還處于研究階段，尚無實際應用的系統(tǒng)。以上幾種交通信息發(fā)布方式的應用范圍、發(fā)布信息的內容、信息發(fā)布效果等各不相同，對駕駛員行為的影響程度也有差別。這些問題

19、需要結合實際應用做深入的研究。2.4 交通信息發(fā)布位置相同的交通信息在不同的位置向駕駛員發(fā)布，其對駕駛員的選擇行為的影響也不相同。例如，在快速路的O點發(fā)生了交通事故，造成O點交通擁擠。此時通過可變信息板發(fā)布這一事故信息。如果發(fā)布此事故信息的可變信息板離O點較近，當駕駛員獲得事故信息時已經(jīng)沒有替代路徑可以選擇，則此駕駛員無法根據(jù)事故信息改變出行路徑。同樣，如果發(fā)布此事故信息的可變信息板離O點較遠，駕駛員在離O點較遠的C點獲得事故信息，使很多駕駛員選擇了替代路徑。而實際情況可能是O點的事故很快就恢復了，不會影響從C點駛向O點的車輛通行，從而造成路網(wǎng)通行效率的降低。因此，應根據(jù)交通信息內容、路網(wǎng)情況

20、、交通狀態(tài)等因素合理確定交通信息的發(fā)布位置、發(fā)布對象和發(fā)布范圍，達到改善路網(wǎng)交通狀況的目的。3 交通信息對駕駛員選擇行為影響的分析方法城市快速路網(wǎng)交通信息系統(tǒng)對于改善交通狀況起到了一定的作用，但缺乏定量分析。交通信息對駕駛員選擇行為影響的分析方法通常包括以下五類:1)實地調查；2)路徑選擇典型調查；3)計算機交互模擬實驗；4)路徑選擇仿真及建模；5)以駕駛員為對象的問卷陳述偏好調查法。如圖2所示。圖2 典型的駕駛員出行選擇行為調查和研究方法 上述五種方法為定量分析交通信息對駕駛員選擇行為的影響提供了很好的思路。但是，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，無法完全反映駕駛員的實際選擇行為。目前還沒有一種方法能真實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技術的發(fā)展，一定能找到更好的分析方法。4 結 語 交通信息對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雜。目前對駕駛員選擇行為的研究還有待深入，缺乏定量分析，無法準確預測在交通信息服務條件下路網(wǎng)的交通狀態(tài)。只有在了解交通信息對駕駛員選擇行為影響的基礎上，才能充分發(fā)揮