可變信息標志板在路徑誘導中的應用

張 磊

(山西省交通規劃勘察設計院有限公司 太原市 030032)

0 引言

近年來，我國高速公路和城市快速路的大量建設為城市的經濟發展和日常生活提供了巨大的便利。然而，隨著汽車保有量和交通需求的不斷增長，交通擁擠日益明顯，交通問題日趨嚴重。

智能交通系統的研究和發展中，建立交通誘導系統是解決交通擁擠、保證交通安全、提高交通網絡使用效率的主要手段之一，也是智能交通管理系統功能體現的關鍵性子系統。其中，可變信息標志系統(Variable Message Sign System)即為一種常見的交通誘導系統。

可變信息標志系統一般由交通數據采集及交通狀況預測子系統、通信子系統、中心處理子系統和誘導方案顯示子系統組成(操作流程見圖1)，用來將交通狀況、氣象和環境等信息實時地顯示在道路關鍵部位的可變信息標志板上，供駕駛員路徑選擇之用。可變信息標志板在國外稱為VMS(Variable Message Sign)、CMS或DMS，被廣泛地用在高速公路和城市快速路的管理中，并且有著豐富的顯示技術。

概括來說，VMS的作用主要表現在：

(1)向駕駛員提供前方交通擁擠信息，并為駕駛員提供改道信息來分流、減少擁擠程度，以利疏導交通。

(2)平滑交通流，使同一路段上車速分布均勻，減少相鄰路段的平均速度差，由于事故發生的外部因素主要是車速不均勻導致超車、制動增多，從而增加了事故發生的可能性。

(3)提供主線、匝道的開通關閉情況，為駕駛員選擇合適路線提供輔助信息。

(4)向駕駛員提供事故、災害、氣象、施工等信息，減輕其急躁和失望情緒，以利行車。

1 交通誘導的相關技術

交通誘導系統的成功是建立在先進的交通流信息采集、處理/分析、發布系統和地理信息平臺的基礎之上的。

(1)車輛定位技術

作為車載誘導系統的一項基本功能，需要實時地了解車輛的準確位置及其它參數，即經度、緯度、海拔、行駛速度、行駛方向等數據以實現實時導航功能。車輛定位技術的優勢在于：

①可以全球地面連續覆蓋，從而保證全球全天候實時導航與定位。

②GPS可以為用戶提供動態目標的三維位置、三維速度及時間信息，并且定位速度快，一次定位和測速工作在秒至數秒便可完成。

(2)城市交通地理信息系統

地理信息系統用于采集、分析和顯示描述某一地區范圍的自然特征和邏輯特征的有關信息。在交通誘導系統中，地理信息系統一方面提供城市道路信息，也提供有關出行其它信息的查詢。數字化電子地圖作為其核心部分，將為車載誘導系統提供準確的定位功能并據此實現實時導航功能。

(3)數據通信系統

服務于智能交通誘導系統的交通信息具有多個層次，其中第一層次是基于無線通信網絡進行交通信息中心與移動用戶之間的數字碼流通信；第二層次是使用Internet或其它通信載體為用戶提供城市道路交通情況的全面信息，包括城市實時交通信息、最優路徑及備選路徑選擇以及道路規劃等服務。

2 可變信息標志板的交通誘導系統

可變信息標志板通常作為交通誘導系統的終端顯示部分，其主要作用是將系統后臺獲得的交通信息，經過中央計算機的處理及分析后顯示出來，對駕駛員進行路徑誘導，從而緩解交通擁堵，改善交通狀態，或者起到平滑交通流的作用，進而避免交通事故的發生。

2.1 交通誘導系統的結構框架

交通誘導系統主要由信息采集、數據處理、交通流預測和誘導信息發布等模塊組成，其結構框架如圖2所示。

(1)交通流信息采集模塊

交通流信息的采集主要是在交通控制中心完成。各級公路上安裝的監控設備及城市道路中安裝的自適應式的交通信號系統是采集交通流信息的主要設備，也是實現交通誘導的基礎設施。

(2)數據處理模塊

對所采集的可重現性交通信息做處理和分析，將有用的、無異常的數據提供給交通流預測模塊。

(3)交通流預測模塊

交通流預測模塊是交通誘導系統的主要組成部分，通過對交通流的有效預測，結合預案選擇庫里的信息和有效預案，為交通誘導信息的發布提供依據。

(4)誘導信息發布模塊

將交通流預測結果、非重現性交通狀況與預案選擇庫里的信息相結合，為最終的信息發布提供必要的信息。誘導信息主要包括出行者最優路徑選擇、區域交通管制信息、交通擁堵區域信息等。

在現階段的誘導技術中，最核心問題是誘導依據和方法問題，即把什么樣的信息提供給用戶才能達到避免擁擠、提高路網使用效率的目的；如何在短時間內得到這些信息，以及如何根據這些信息快速確定出最佳出行路徑。換言之，如何建立最優的交通流預測模型，提高其預測的精度和實效性，是城市交通誘導系統發展過程中面臨的主要任務。

2.2 可變信息標志板的信息顯示

可變信息標志板(VMS)上顯示的信息應該標準、無歧義，使駕駛員迅速感知并根據實時信息做出相關反應。要在有限的空間里達到以上要求，并且具有良好的視認性，就需要建立VMS的顯示規則。

目前廣泛使用的VMS都顯示不超過三行的信息。為了使路徑誘導信息清晰，至少需要告知在何時、何地、發生了何事，造成什么影響。按照三行進行分配，第一行介紹發生了什么、或者根據目前交通條件將要發生什么事情，第二行顯示事件在哪里發生，第三行描述事件產生的影響。如果視認性允許，可以加上預計的延遲時間或路徑建議。

當不同的交通信息需要同時發布時，就需要對信息進行優先級的確定，以確保首先發布最重要的信息。級別高的具有發布的優先權，信息具有相同優先權時，距離較近的具有較高優先權，在高等級道路發生的事件相對支路發生的具有較高優先權。例如，道路關閉(的優先級)>車道關閉>天氣信息>一般信息。

2.3 交通誘導信息發布方式比較

可變信息標志板(VMS)是交通誘導系統的信息發布終端之一，而交通電臺和車載導航設備或手機導航軟件也具有同樣的功能。

車載導航設備或手機導航軟件安裝在汽車內，接收道路旁的無線電信標或光信標傳遞的誘導信息，并進行顯示。由于信息來源一致，車載導航設備或手機導航軟件顯示的交通誘導信息與同地點的VMS基本一致，不過車載導航設備或手機導航軟件具有的功能更加豐富，可以很好地進行車輛誘導。但是由于一個車載導航設備或手機導航軟件一個時間內只能為一輛車服務，且整個路網中使用率不高，難以達到平衡整體路網運行效率的目的。

交通電臺由于具有覆蓋范圍大、基本無盲區、設備價格低廉、普及率高等眾多優點，一直深受駕駛員的喜愛。根據國外調查數據顯示，職業駕駛員獲得的動態交通信息90%以上來自交通電臺。交通電臺的優點有很多，不一一列舉。不過由于交通電臺報導的內容豐富，有時會讓駕駛員難以記憶。例如，報告交通擁堵情況時，所有當前的擁擠路段會羅列報出，而駕駛員只能記住前幾個擁堵路段名稱，不一定能夠獲得自己需要的一個或幾個路段的信息。在這種情況下，就造成了信息丟失。

VMS可以動態地顯示下游路段的道路信息，從功能上來看，接近車載導航設備或手機導航軟件；從信息獲取方面，由于給出的信息集中于可能將要行駛的路段，駕駛員不會輕易丟失；從個人成本上，由于VMS是交通設施之一，由相關部門進行布設，駕駛員不用付出任何成本。綜合以上幾點，在三種信息發布方式當中，VMS具有一定的優越性，

3 VMS誘導效果實例

不少研究人員在布設了VMS的城市里對出行者或者駕駛者進行了問卷調查，得到了用戶對VMS的信息做出的評價，對其路徑誘導做出的反應，也揭示了使VMS路徑誘導發揮作用的一些關鍵因素。

北京市在國內率先建設了覆蓋二、三、四環路及其聯絡線的交通流動態信息實時檢測系統和交通誘導室外顯示系統。其中VMS系統自2004年投入試運行, 目前發布范圍包括了北京市二、三、四環路及其聯絡線的50塊VMS。

有學者對北京的出租車司機進行了問卷調查，以獲取北京的機動車駕駛員對VMS信息的反應。選擇出租車司機是因為出租車OD靈活、路徑可變性大、追求最短時間或距離，具有一定的代表性。

調查問卷共發放了2000份，回收了680份，其中有效的共有497份，有效率為24.9%。在有效的497份問卷中，90.5%的司機表示無信息時使用固定路徑，特別留意VMS的占了91.8%，高速行駛時依然會留意VMS的也達到了63.8%。當VMS顯示前方目標道路擁堵時，有65.4%的司機可能更改路徑；到達高峰時段，數字則上升到79.9%。若改變路徑，50.7%的司機會提前2個路口更改路線。司機對VMS信息的實時性不太滿意，62.4%認為信息滯后；而超過半數的被調查者對VMS信息的精確度亦提出了更高要求，希望可以精確到準確數字。

4 總結

從上述調查實例來看，駕駛員普遍認可了VMS上顯示的信息的有效性和可視性，但是信息的實時性和更新頻率則做的不夠。在以上調查中，駕駛員或者出行者根據VMS的信息進行路徑改變的比例并不是很大，有以下幾個可能：駕駛員依賴自己的經驗選擇路徑；駕駛員認為時間損失在可以接受的范圍之內；獲取信息時間過晚，沒辦法進行響應；信息模糊或者實時性不夠，駕駛員對信息的信任不足；駕駛員對周圍路網不熟悉。

除開駕駛員本身的主觀因素，可以看出，要使VMS充分發揮其路徑誘導作用，還須在以下幾點做出改進：

(1)VMS上顯示的信息要盡量精確，最好可以清晰扼要地講明影響程度和可能損失的時間，讓駕駛員得到直觀、關鍵的信息；

(2)合理地進行VMS的布設，使得司機有足夠的時間對VMS上的信息進行響應，同時也不會因為距離過遠而忽略信息。

(3)提高整個誘導信息發布系統的效率，使信息的實時性和更新頻率得到提高，讓駕駛員可以足夠信任VMS上的信息。

相信隨著ITS和交通誘導系統的進一步發展，VMS的重要性將進一步凸顯，亦將發揮更大作用。