交通信息對駕駛員選擇行為的影響研究_張存保

1、交通信息對駕駛員選擇行為的影響研究3張存保1楊曉光2嚴新平3(武漢理工大學(xué)1,3武漢430063(同濟大學(xué)1,2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)可能導(dǎo)致的過激反應(yīng)、信息過剩和集聚反應(yīng)等。研究了系統(tǒng)中信息質(zhì)量、信息服務(wù)對象、信息發(fā)布方式、信息發(fā)布位置等問題,提出了分析交通信息對駕駛員選擇行為影響的方法和有待進一步研究的幾個問題。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國家“十五”科技攻關(guān)項目資助(2002BA 404A 01國家自然科學(xué)基金項目資助(596382300引言交通信息系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。系統(tǒng)實時采集各種交通信息,在對信息進行處

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,降低行程時間和延誤;提高突發(fā)事故應(yīng)對能力,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的潛在效益。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,包括道路描述了路網(wǎng)的通達性,根據(jù)動態(tài)交通信息計算并實時更新路權(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。但節(jié)點2弧段模型也有其不足之處。因為弧段與屬性記錄是一一對應(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,通過增加偽節(jié)點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,無疑降低了最優(yōu)路徑計算效率。A rc info 8.3軟件支持線形參照體系及動態(tài)分段技術(shù),能夠根據(jù)路段屬性信息的變化進行動態(tài)分段,如何應(yīng)用線形參照體系技術(shù)來描述城市路網(wǎng)仍有待于進一步研究。參考文獻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韓剛,蔣捷,陳軍.車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中顧及道路轉(zhuǎn)向限制的弧段D ijk stra 算法.測繪學(xué)報,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蘇永云,晏克非,黃翔.車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的動態(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)于智能運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵理論綜合路段行程時間預(yù)測的研究.交通運輸工程學(xué)報,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、個人偏好、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。對不同駕駛員這些因素影響程度不同,但要識別每個駕駛員個體特性是不現(xiàn)實的,只能依據(jù)對相關(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。在沒有交通信息的情況下,駕駛員的選擇行為主要依據(jù)個人的經(jīng)驗(對道路的熟悉程度、過去的交通情況等來確定。若通過交通信息系統(tǒng)向駕駛員提供實時的道路擁擠程度、預(yù)測行程時間、交通事故等信息,駕駛員會根據(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,行程時間、行

9、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,駕駛員就必須權(quán)衡各要素,并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。由于出行者個體的差異性、路網(wǎng)本身特性等原因,提供交通信息可能會導(dǎo)致過激反應(yīng)、信息過剩、聚集反應(yīng)等問題2。1過激反應(yīng)。過激反應(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

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,在做出選擇時忽略了或者錯誤地估計了其他出行者的反應(yīng)。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(zhuǎn)向另一條不擁擠的路段,結(jié)果導(dǎo)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轉(zhuǎn)移而暢通。美國西雅圖的一份調(diào)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(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出行時間23.4

11、37.638.9天氣情況8.028.963.1時間約束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,可能會選擇其他出行線路。只有當(dāng)出行者能正確預(yù)計其他出行者對交通信息的反應(yīng)時,過激反應(yīng)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作出合適的選擇。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(yīng)問題。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)驗或者能力欠缺而無法對這些信息進行取舍,從而作出正確的選擇,這就造成信息過剩問題。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,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,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(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。需要說明的是,過激反應(yīng)和集聚反應(yīng)的本質(zhì)是不同的。集聚反應(yīng)是系統(tǒng)本身所存在的問題,而過激反應(yīng)則是由于出行者無法正確預(yù)計其他出行者的反應(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(yīng)。由于駕駛員的行為是主動的,他們對信息質(zhì)量的看法必定會影響其對信息的信任程度,進而影響其路線選擇行為。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下降,從而影響到交通信息系統(tǒng)的運行效益。日本學(xué)者II DA 等提出了一種路線選擇的實驗分析方法,它通過反復(fù)提供行程時間信息,來研究信息質(zhì)量對駕駛員對路線選擇行為的影響。研究結(jié)果表明,信息質(zhì)量對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)使用過低質(zhì)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(wù)對象從中得益越大,反之,當(dāng)交通信息服務(wù)的對象越多時,服務(wù)對象得益越少。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5的研究表明,在導(dǎo)行率很低時,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,系統(tǒng)達到最優(yōu)狀態(tài),系統(tǒng)效益不再增加。這時導(dǎo)行率達到一個

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)將行程時間作為衡量交通系統(tǒng)效益的指標,并通過一個簡化的例子來說明交通信息服務(wù)對象與系統(tǒng)效益之間的關(guān)系。如圖1所示,單OD 簡單路網(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 :T A =4x +6B :T B =2x +20式中:T 為行程時間費用;x 為路徑上的車輛數(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惟一因素,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(shè)在沒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

17、狀態(tài)的行程時間費用如表2所列。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)2106170154.0狀態(tài)3146150148.6狀態(tài)4246100187.6通過上例可以看出,隨著獲得交通信息的駕駛員數(shù)量的增加,路網(wǎng)平均行程時間費用逐漸降低,當(dāng)獲得交通信息的駕駛員數(shù)量增加到一定程度時,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(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,由于

18、不同駕駛員的個體差異性,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:可變信息標志、交通信息廣播系統(tǒng)、車載導(dǎo)航系統(tǒng)、電話等?？勺冃畔酥臼且环N能改變顯示內(nèi)容的信息顯示裝置,用于顯示行程時間信息、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?？勺冃畔酥局苯酉蚵肪W(wǎng)上的駕

19、駛員發(fā)布信息,經(jīng)過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。缺點是價格昂貴,發(fā)布信息的內(nèi)容有限,視認性受能見度影響。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)濟等優(yōu)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(shè)的定向天線播放交通信息,當(dāng)車輛進入接收區(qū)時,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、針對性強、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(nèi)公用廣播網(wǎng)能發(fā)布的交通信息很少,信息的及時性和準確性難以提高,而

20、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(dǎo)航系統(tǒng)利用安裝在車上的導(dǎo)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(dǎo)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(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,對駕駛員行為的影響程度也有差別。這些問題需要結(jié)合實際應(yīng)用進行深入的研究。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,對駕駛員選擇行為的影響也不相同。例如,在路網(wǎng)的A點發(fā)生了交通事故,造成A點交通擁擠。此時通過交通信

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點較近,當(dāng)駕駛員獲得事故信息時已經(jīng)沒有替代路徑可以選擇,駕駛員無法根據(jù)事故信息改變出行路徑。同樣,如果發(fā)布事故信息的位置離A點較遠,駕駛員在離A點較遠的B點獲得事故信息,便可選擇替代路徑。而實際情況可能是,A點的事故很快恢復(fù),不影響從B點駛向A點的車輛通行;因路網(wǎng)在B點發(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)測情況等來合理確定交通信息的發(fā)布位置和發(fā)布范圍。3交通信息對駕駛員選擇行為影響的分析方法交通信息對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駕駛員

22、選擇行為的影響的分析方法有:實地調(diào)查;路徑選擇典型調(diào)查;計算機交互模擬實驗;路徑選擇仿真及建模;以駕駛員為對象的問卷陳述偏好調(diào)查。上述5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,無法完全反映駕駛員的實際選擇行為。目前還沒有哪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(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(fù)雜。目前對駕駛員選擇行為的研究缺乏定量分析,無法準確預(yù)測在交通信息服務(wù)條件下路網(wǎng)的交通狀態(tài)。只有在了解交通信息對駕駛員選擇行為影響的基礎(chǔ)上,才