城市快速路交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響研究

1、.城市快速路交通信息對(duì)駕駛員選擇行為的影響研究 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（59638230）；國(guó)家基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（973）項(xiàng)目（G1998030408）作者簡(jiǎn)介：張存保（1976），男，湖北鐘祥人，武漢理工大學(xué)講師，同濟(jì)大學(xué)博士生。張存保1，2 楊曉光2 嚴(yán)新平1（1武漢理工大學(xué) 智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究中心，武漢 430063；2同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，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)可能產(chǎn)生的問(wèn)題如過(guò)激反應(yīng)、集聚反應(yīng)等。對(duì)交通信息系統(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)題進(jìn)行了研究，指出了分析交通信息

2、對(duì)駕駛員選擇行為影響的方法，并提出了有待進(jìn)一步研究的幾個(gè)問(wèn)題。關(guān)鍵詞 交通信息；出行選擇；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(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的快速增長(zhǎng)，城市交通需求與交通供給之間的矛盾越來(lái)

5、越嚴(yán)重。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市如北京、上海等修建了大量的城市快速道路，對(duì)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(zhǎng)，城市快速道路也出現(xiàn)了不同程度的擁堵問(wèn)題。同時(shí)，因缺乏實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的交通信息,駕駛員無(wú)法根據(jù)路網(wǎng)交通狀況合理選擇行駛路線,導(dǎo)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(gè)重要子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)采集實(shí)時(shí)交通信息，并對(duì)信息進(jìn)行處理后向出行者發(fā)布交通信息，幫助駕駛員合理地進(jìn)行出行選擇。應(yīng)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(shí)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(lái)的潛在效益。 在城市快速路網(wǎng)上應(yīng)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(nèi)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(guò)可變信息板實(shí)時(shí)發(fā)布交通信息，對(duì)改善路網(wǎng)交通狀況起到了一定的作用。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(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2。駕駛員的選擇行為就是這兩方面因素相互作用的結(jié)果。這些因素對(duì)不同駕駛員的影響程度不同，

7、但要識(shí)別每個(gè)駕駛員個(gè)體的特性是不現(xiàn)實(shí)的，只能依據(jù)對(duì)相關(guān)調(diào)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(diǎn)。城市快速路網(wǎng)交通信息系統(tǒng)可以向駕駛員提供實(shí)時(shí)的道路擁擠程度、行程時(shí)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(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)間較短、行駛距離較小、道路情況比較熟悉的路線。復(fù)雜的是,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)衡各項(xiàng)因素,在各具優(yōu)缺點(diǎn)的路線中選擇其認(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

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(jié)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(gè)體的差異性、路網(wǎng)本身的特征等原因，提供交通信息服務(wù)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1。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)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)忽略了或者是錯(cuò)誤地估計(jì)了其他出行者的反應(yīng)而造成的。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

9、轉(zhuǎn)移而變成暢通了。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(shí)間23.437.638.9天氣情況8.028.963.1時(shí)間約束12.735.451.8從上表的調(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

10、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)法處理這些信息而做出合適的選擇。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，同時(shí)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，從而做出正確的選擇，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

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(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 與交通信息對(duì)駕駛員選擇行為影響程度相關(guān)的幾個(gè)重要方面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)的而不是被動(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

12、路線選擇行為。交通信息系統(tǒng)提供的信息總會(huì)與實(shí)際情況有一定的出入。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)降低,從而影響到交通信息系統(tǒng)的運(yùn)行效益。日本的IIDA等通過(guò)反復(fù)提供行程時(shí)間信息進(jìn)行路線選擇的實(shí)驗(yàn)分析方法,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,信息精度與信息內(nèi)容同樣對(duì)駕駛員的路線選擇行為有重要影響。隨著交通信息質(zhì)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3。這樣的結(jié)果將導(dǎo)致交通信息系統(tǒng)效益的惡化。2.2 交通信

13、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)象從中得益也越大，反之，當(dāng)交通信息服務(wù)的對(duì)象越多時(shí),服務(wù)對(duì)象得益也越少。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(chē)輛占車(chē)輛總數(shù)的比率。文獻(xiàn)4的研究表明，在導(dǎo)行率很低時(shí)，系統(tǒng)效益也很小。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)效益不在增加。這時(shí)導(dǎo)行率達(dá)到一個(gè)臨界狀態(tài)，稱為高臨界導(dǎo)行率。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)。如果將行程時(shí)間作為衡量交通系統(tǒng)效益的指標(biāo)，下面通過(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

14、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：TA = 4x + 6B：TB = 2x + 20OADB式中x代表路徑上的車(chē)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唯一因素，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(chē)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(chē)輛數(shù)為20，選擇B線路的車(chē)輛數(shù)為80，記為狀態(tài)1。此時(shí)路網(wǎng)中100輛車(chē)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)

15、A線路的車(chē)輛數(shù)為25，B線路的車(chē)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(chē)輛數(shù)為35，B線路的車(chē)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(chē)輛數(shù)為60，B線路的車(chē)輛數(shù)為40。記為狀態(tài)4。各狀態(tài)的行程時(shí)間費(fèi)用如表2所示。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狀態(tài)3146150148.6狀態(tài)4246100187.6通過(guò)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(shí)

16、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)考慮只向部分出行者提供信息而不是向全部的出行者提供信息。同時(shí),由于不同出行者的個(gè)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(dá)更好的效果。2.3 交通信息發(fā)布方式目前我國(guó)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(biāo)志；交通信息廣播系統(tǒng)；車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)等。可變信息標(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)

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(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(chē)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）。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)等特點(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(chē)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，具有信息量大

18、、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。交通信息廣播系統(tǒng)具有靈活、高效、信息量大、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)布的城市快速路的交通信息很少，信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性難以提高，而路邊廣播系統(tǒng)造價(jià)和維護(hù)成本較高，目前還處于試驗(yàn)階段。車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)利用安裝在車(chē)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(chē)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(chē)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

19、需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)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(duì)駕駛員的選擇行為的影響也不相同。例如，在快速路的O點(diǎn)發(fā)生了交通事故，造成O點(diǎn)交通擁擠。此時(shí)通過(guò)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(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，則此駕駛員無(wú)法根據(jù)事故信息改變出行路徑。同樣，如果發(fā)布此事故信息的可變信息板離O點(diǎn)較遠(yuǎn)，駕駛員在離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的C點(diǎn)獲得事故信息，使很多駕駛員選擇了替代路徑。而實(shí)際情況可能是O點(diǎn)的事故很快就恢復(fù)了，不會(huì)影響從C點(diǎn)駛向O點(diǎn)的車(chē)輛通行，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)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(duì)象和發(fā)布范圍，達(dá)到改善路網(wǎng)交通狀況的目的。3 交通信息對(duì)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(duì)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(duì)駕駛員選擇行為影響的分析方法通常包括以下五類(lèi):1)實(shí)地調(diào)查；2)路徑選擇典型調(diào)查；3)計(jì)算機(jī)交互模擬實(shí)驗(yàn)；4)路徑選擇仿真及建模；5)以駕駛員為對(duì)象的問(wèn)卷陳述偏好調(diào)查法。如圖2所示。圖2 典型的駕駛員出行選擇行為調(diào)查和研究方法 上述五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(wú)法完全反映駕駛員的實(shí)際選擇行為。目前還沒(méi)有一種方法能真實(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) 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還有待深入，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，才能充分發(fā)揮