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    公路与城市道路联动诱导策略研究
    2014-11-28 12:31:09   来源:tranbbs.com      作者:管青    评论:0 点击:

    摘要:我国的交通流诱导系统研究已经开展了很多年,取得了很多研究成果和工程应用。但是通过一些城市的实际应用,发现还存在一些问题。本文从这些问题入手,提出了公路与城市道路联动诱导系统。给出了公路与城市道路联动诱导系统的定义、逻辑框架和物理框架,同时通过对联动诱导策略的影响因素分析,给出了公路与城市道路联动诱导的策略,包括联动诱导点的确定、诱导方式、诱导信息内容、诱导信息的刷新频率、诱导形式以及VMS的布设间距确定等。

    关键词:公路 城市道路 联动诱导 策略

    1 引言

    我国的交通流诱导系统研究已经开展了很多年,取得了很多研究成果和工程应用。但是通过一些城市的实际应用,发现还一些问题。主要归结为不同区域之间的交通关联性和不同区域交通诱导系统的相对独立性之间的矛盾以及各种诱导方式之间缺乏联合作用。主要体现在:

    1)从驾驶员和交通信息使用者的角度表现为获得交通信息的不连续性。在各管理区域边界存在这样的问题:在需要信息的地方驾驶员和交通信息使用者无法获得信息。

    2)从交通管理部门的角度表现为所能掌握的交通信息局限在所管理的区域内。由于无法掌握所管理区域之外的交通信息,对区域边界发生交通问题的管理功能明显弱化,存在管理要求与信息内容的不匹配[1][2][3]。

    3) 各个交通诱导方式无法配合联动作用,各种诱导方式只是孤立的诱导信息源,相互矛盾的现象时有出现。

    为了进一步提高路网的交通信息服务水平,达到从空间上均衡交通负荷,提高路网整体通行能力的目的,公路与城市道路联动诱导的研究是具有重大现实意义和研究价值的。基于以上问题,本文提出了公路与城市道路联动诱导框架、策略,为公路与城市道路联动诱导系统的实现奠定理论基础和技术保障。

    2 公路与城市道路联动诱导系统框架

    2.1 公路与城市道路联动诱导的定义

    所谓公路与城市道路联动诱导是指从空间上、时间上、诱导方式上对公路网交通流进行连续不间断的联合诱导,使得公路网交通流在时间上、空间上分布均衡,提高公路网的运输效率,从而缓解公路网交通拥挤及其导致的交通事故。“空间上”主要是指不同区域之间的跨区交通流诱导;“时间上”主要是指诱导信息发布的时间连续性;“诱导方式上”主要指多种诱导方式联合运作,如可变信息板、公路广播、车载信息装置、手机等。

    根据上述定义,可以看出公路与城市道路联动诱导的关键在于联动诱导系统的框架设计(诱导用户需求分析、诱导系统运行过程)、联动诱导策略(诱导点的确定、诱导方式、诱导内容、诱导频率、诱导形式)。

    2.2 公路与城市道路联动诱导系统的逻辑框架

    公路与城市道路联动诱导系统是一个集多种方式交通信息采集、诱导信息融合处理、多种方式诱导信息发布为一体的系统,其逻辑框架图如图1所示。交通信息采集包括公路路段交通信息采集和城市路段信息采集以及人工报告交通信息采集等。公路及城市道路信息采集上来后存储于交通共用信息平台的数据库中,经过融合、预测处理以及交通状态判别后,根据联动诱导策略分别利用公路和城市道路上的VMS、公路广播、手机短信和车载信息装置发布给驾驶员。诱导车辆均衡分布在公路及城市道路网上,避免局部堵塞的出现。

    图1 公路与城市道路联动诱导系统逻辑框架

    2.3 公路与城市道路联动诱导系统的物理框架

    安装在公路或城市道路上的线圈检测器、红外检测器、视频检测器以及浮动车将采集到的交通数据(包括流量、速度、占有率以及路段行程时间等)结合“122”人工报告交通数据一起存储于数据库服务器中。交通信息融合、预测处理服务器抽取数据库中实时采集的以及历史数据完成交通信息的融合处理及交通状态判别。联动诱导策略生成服务器根据公路网和城市道路网的交通状态、天气状况以及路面状况生成联动诱导策略,并利用公路联动诱导信息发布服务器和城市道路联动诱导信息发布服务器。具体的公路与城市道路联动诱导系统物理框架如图2所示。

    图2 公路与城市道路联动诱导系统物理框架

    3 公路与城市道路联动诱导系统策略研究

    3.1 公路与城市联动诱导策略影响因素分析

    影响公路与城市道路联动诱导策略的因素主要有:公路和城市道路上的交通流特点、交通状态、路面状态、天气状况、路网拓扑结构以及出行者的交通特性。如何根据以上因素设计公路与城市联动诱导策略,使之更符合出行者的视认性、实时性、可靠性、安全性、个性化、舒适性等是本论文的关键。

    公路和城市道路上的交通流特点决定着公路和城市道路上联动诱导系统的服务对象。只有在对公路和城市道路上的交通流进行充分分析和调查的基础上,确定不同道路上的出行者类别以及出行者需求,才能更好的服务于这些出行者,实现联动诱导的终极目标。

    交通状态、路面状态、天气状况的变化是联动诱导系统发布的主要信息。设计合理的联动诱导策略发布这些信息决定着联动诱导系统的成败。

    出行者的交通特性是设计联动诱导系统策略的主要依据。在“以人为本”的设计理念下,必须根据出行者的反应时间、视觉特性、驾驶特性、职业特性等特点,才能设计出符合出行者视认性、实时性、可靠性、安全性、个性化、舒适性的联动诱导系统。

    3.2 公路与城市联动诱导系统策略

    公路与城市道路联动诱导系统利用什么诱导方式、发布什么内容、采用什么形式发布以及发布的地点决定着公路联动诱导的效果。这些诱导策略又取决于交通状态、路面状态、路网拓扑结构及天气状态。所以,本文根据交通状态、路面状态和天气状态,给出公路与城市道路联动诱导系统的策略。

    公路与城市道路联动诱导系统采用战略诱导和战术诱导相结合的方式。战略诱导体现在诱导区域边界上、以及一些常发性拥挤点上的诱导;战术诱导体现在诱导区域内部的诱导信息接力。从而实现整个公路及城市快速路、主干路的跨区、连续诱导。

    1)诱导点的位置确定

    诱导点包括战略诱导点和战术诱导点。战略诱导点的位置主要是通过路网拓扑结构和交通状态确定的。城市干道、快速路、高速公路、一级公路等区域边界上(如高速公路进入快速路、高速公路进入城市干道、快速路进入高速公路)需要设置战略诱导点;一些常发性交通拥挤发生的路段需要设置战略诱导点;以及一些关键性的路段(具有决定性作用)需要设置战略诱导点。战术诱导点是在战略诱导点确定的前提下,设置的一些具有信息接力信息性质的诱导点。主要是设置于战略诱导点之间,保证诱导信息的连续性。

    2)诱导方式的确定

    公路上常规的诱导方式是VMS。另外可以借鉴新加坡和香港的做法,利用拥波段频率小功率广播电台,架设在战略诱导点上,覆盖范围约1~3公里,实时定向播报覆盖范围内路口流向拥堵信息。驾驶员调好台后,车行至哪个覆盖区,总能自动接听到该区的路况信息,信息效率和质量很高[4]。同时,可以借鉴日本的做法,利用FM调频广播发布诱导信息。同时,目前我国手机的持有率很高,可以利用移动公司的增值服务项目发布小区短信。随着车载信息装置的市场占有率的不断提高,利用车载信息装置发布诱导信息也是趋势之一。同时,采用多种诱导方式可以使得驾驶员获得全面的、立体的交通诱导信息。

    3)诱导信息内容的确定

    根据诱导性质的不同,诱导方式的不同以及诱导点的交通流特点不同,诱导信息的内容也各有不同。

    战略诱导可以发布广域的诱导信息也可以发布局域的诱导信息。战术诱导仅能发布局域诱导信息。

    VMS可以发布战略和战术诱导信息(包括广域诱导信息和局域诱导信息);FM调频广播可以发布战略的广域诱导信息;小功率广播电台可以发布战略的局域诱导信息;手机短信可以发布战略的局域诱导信息;车载信息装置既可以发布战略的广域诱导信息也可以发布和战略和战术局域诱导信息。

    当诱导点设置在高速公路上时,由于高速公路上行驶的车辆大多数是客运车和卡车。所以需要根据客运车和卡车驾驶员的需求,设置诱导信息内容。诱导内容包括:(1)城市道路的广域诱导信息。在高速公路上对进入城市中心区的交通流进行诱导,应发布具有较大范围的诱导信息,使得来自高速公路的交通流避开拥挤的道路,选择一条相对不拥挤的路径进入中心城区。(2)到达重要节点的诱导信息。对于高速公路的交通流,有一定比例的交通流需要到达重要的交通节点,如机场、越江设施(大桥和隧道)等。及时发布去这些重要节点的路径上所发生的重大交通事件、交通拥堵情况以及替代路线信息,从而有利于选择合适的替代路径。(3)高速公路上某路段的交通信息。发布高速公路上某路段的交通状态信息、道路状态信息和天气状况信息,预先告知驾驶员选择绕行路径,减少延误和交通事故的发生机率。

    当诱导点在城市道路上时,由于中心城区道路上卡车很少,几乎都是客运车辆,所以诱导信息主要面对客运车辆。发布的诱导信息包括:(1)高速公路的交通状态信息。由于出城交通流有一部分是进入高速公路的,所以需要发布高速公路交通状态和交通事件信息,使得驾驶员避开拥挤区域。(2)绕行路线信息。提供城市道路上可以利用的绕行路线信息,以便进行交通转移。(3)城市道路上的交通状态和事件信息以及绕行信息,以便驾驶员绕开城市拥挤区域到达目的地。

    4)诱导信息的形式

    根据诱导方式和诱导内容的不同,诱导信息的形式也有所不同。对于车载信息装置,由于生产厂家不同,装置的功能不同,诱导信息的形式可以分为文字型、简易图形型和电子地图型。文字型车载信息装置用于显示行程时间、拥挤路段名称及方向等信息;简易图形型用于显示道路拥堵信息;电子地图型用以显示路线行程时间、最优路径和道路拥堵信息。对于VMS,由于显示屏的材质、LED管芯颜色不同,诱导信息的形式可以分为大型光带图形板、中型光带图形板、文字情报板。大型光带图形板用于发布广域交通状态信息;中型光带图形板用于发布区域交通状态信息;文字情报板发布内容灵活,可以用于发布行程时间信息、交通拥堵信息和交通事件信息。同时,从视认性等方面考虑,在资金容许的情况下,应该尽量使用双基色屏和三基色屏,利用不同颜色显示诱导信息,刺激出行者的注意力,提高反应速度[5]。对于广播诱导方式,诱导信息的发布形式只能是语音形式。对于手机短信方式,诱导信息的发布方式只能是文字形式。

    5)诱导信息的刷新频率

    诱导系统是为出行者提供动态交通诱导信息的,刷新频率大能够保证出行者获得交通信息的实时性。但是如果刷新频率太快,会影响出行者对信息获取的效率,为了获取最新的诱导信息,出行者需要付出更多的注意力。刷新频率主要取决于诱导信息的生成速度、显示内容、车辆行驶速度、诱导信息传输速度、出行者的视认及反应时间等。诱导信息生成速度快,刷新频率才能快;车辆行驶速度慢,刷新频率可以更快;显示内容简单,出行者视认及反应时间快,刷新频率就能快。根据调查[6],VMS的刷新频率取30秒/次左右比较合适,即保证诱导信息的实时性,又不影响出行者的出行距离。对于车载信息装置、手机短信和广播,一旦刷新频率过高,会造成驾驶员的迷惑,因此车载信息装置的刷新频率为交通事件或交通状态发生变化时,才进行更新并进行语音提示。

    6)VMS的布设间距

    VMS是目前高速路和快速路上最为常见的诱导方式。VMS的布设位置取决于诱导点的设置。对于战略性的VMS,布设位置基本固定,就是在战略诱导点附近。常发性交通拥挤/交通事件路段的上游以及一些重要的干道的上游,同时诱导屏下游必须具有分流作用。对于战术性的VMS,其布设位置是在战略VMS之间,用于信息接力。这些VMS的布设密度应当得当,布设密度太密容易造成出行者获取信息不一致,布设太少容易造成诱导效果不明显的问题。德国A9高速公路一般路段上, VMS的布置间距为2千米;交通事故和危险常发路段上,VMS的布设间距为1千米。

    根据上述分析,给出联动诱导策略具体见表1所示。

    表1 公路与城市道路联动诱导策略

    诱导点

    布设位置

    诱导方式

    诱导内容

    诱导形式

    刷新频率

    VMS布置间距

    战略诱导点

    高速公路进入城市道路区域路段

    VMS

    广域的城市道路的交通状态信息、道路信息以及绕行信息

    大型光带图形板

    30

    根据诱导点确定

    高速公路的常发拥挤路段上游

    VMS

    局域交通状态信息、道路信息及绕行信息

    中型光带图形板

    30

    根据诱导点确定

    小功率广播电台

    语音

    发生时


    手机短信

    文字

    发生时


    战术诱导点

    高速公路上拥挤路段之间

    VMS

    某路段的行程时间、路段交通状态信息和路段道路信息

    中型光带图形板/文字情报板

    30

    1千米

    战略诱导点

    城市道路进入高速公路区域路段

    VMS

    广域的高速公路交通状态信息、道路信息及绕行信息

    大型光带图形板

    30

    根据诱导点确定

    城市道路常发拥挤路段

    VMS

    局域交通状态信息、道路信息及绕行信息

    中型光带图形板

    30

    根据诱导点确定

    小功率广播电台

    语音

    发生时


    手机短信

    文字

    发生时


    战术诱导点

    城市道路上拥挤路段之间

    VMS

    某路段的行程时间、路段交通状态信息和路段道路信息

    中型光带图形板/文字情报板

    30

    1千米

    战略/战术诱导点

    无固定位置

    FM广播

    拥挤路段的位置及方向、关闭道路的名称

    语音

    发生时


    车载信息装置

    路段行程时间信息拥挤路段的位置及方向、

    文字型/语音提示

    实时


    道路拥挤信息

    简易图形型/语音提示

    实时

    路线行程时间、最优路径、道路拥堵信息以及车道关闭信息

    地图型/语音提示

    实时

    4 结论及展望

    本论文充分考虑目前公路和城市道路的诱导系统存在问题,设计了公路和城市道路的联动诱导系统。联动诱导系统是一项复杂的系统,除了技术上存在问题以及大量的联动诱导试验外,还需要管理层作大量的协调工作。本文只是提出了联动诱导的框架及联动诱导策略,如何协调管理、进一步试验还需要进行进一步研究。

    参考文献

    [1]赵怀柏.城市快速路和高速公路的联动诱导方案[J].中国交通信息产业.2006

    [2]吴立烜.公路交通流动态诱导信息系统建设研究[D].长安大学硕士论文.2005.06

    [3]王凤侠.公路交通动态诱导系统实现方法研究[D].长安大学硕士论文.2005.05

    [4]翟忠民.道路交通组织与优化[M].人民交通出版社.2005.北京

    [5]杨兆升,王媛等.基于人因工程的城市交通诱导系统设计[J].ITS中国公共安全.2006.11

    [6]Hato E.Taniguchi M,Sugie Y.Influence of traffic information on drivers’ route choice[J] Proceedings of seventh WCTR.1996,1:27-40

    [7]杨兆升,初连禹.动态路径诱导系统的研究进展[J].公路交通科技.2000年2月

    责任编辑:millay

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      管青,上海宝康电子控制工程有限公司智能交通事业部总经理,智能交通行业技术负责人,高级工程师,吉林大学交通信息工程及控制系博士、负责或作为主要参与人开发了GBS2400系列智能交通信号控制机、MITCO智能交通信号控制系统、CTCS城市智能交通集成平台等一系列智能交通核心产品,主持或参与了江苏、山东、浙江、福建、湖南、四川等地30余个智能交通的设计项目,3次参与国家863项目的研发。相关成果共授权发明专利3项,实用新型专利3项,软件著作权2项。2012年获得吉林省科技进步一等奖,2012年获得上海市青年科