暴风雪天气下高速公路驾驶员信息获取研究

张续光,高建平,吴国雄

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074)



暴风雪天气下高速公路驾驶员信息获取研究

张续光,高建平,吴国雄

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074)

暴风雪天气下信息获取是保障高速公路使用者出行安全的重要手段，研究驾驶员信息获取策略可以保障道路使用者信息获取的及时性及成功率。选取样本量为200的不同车型驾驶员进行调查问卷，统计驾驶员出行目的和信息需求，利用综合分析法建立信息需求逻辑模型；通过调研依托工程现有信息发布设施及信息发布手段，分析现有方案存在的不足，提出改善建议；总结信息发布潜力技术，通过对其进行可行性分析，利用信息融合手段对已有设施及网络技术进行融合，建立综合信息发布系统；从发布时段、发布对象、发布范围、发布内容及发布方式进行信息发布方案设计，提出信息发布流程，为冬季暴风雪天气下高速公路管理提供技术支撑。

交通工程；暴风雪天气；高速公路；信息需求；信息融合；信息发布

暴风雪天气将极大影响道路使用性能和行车环境条件，给高速公路安全运营带来困难并威胁驾驶员生命安全。及时有效的信息将直接影响驾驶员出行和驾驶行为选择，降低暴风雪天气给驾驶员带来的不利影响。

根据国内相关研究成果，在出行前驾驶员的交通信息需求范围较广泛，主要通过交通广播、网络、电视、短信、咨询电话获取包括路况信息、天气信息和路径选择等信息；而出行中，驾驶员最希望获得信息的是路况信息，主要通过交通广播、路侧通信广播、VMS、静态指示牌获取[1-5]。

国外方面，P.A.Ben-Akiva等[6]发现了出行者较多选择交通状况信息等描述性信息，而不是如路线建议等指令性信息；同时，出行者更愿意接受拥挤路线的交通状况短期预测信息。R.R.Wallace 等[7]发现不同类型的出行者做出路径转移决策所需要的信息有很多是一致的，但也存在差异性。S.Nygardhs等[8]研究表明，几乎所有的驾驶员希望VMS应该显示实时天气状况和道路状况信息。

1 驾驶员信息获取手段调查与分析

目前驾驶员获取高速公路运营及气象信息主要手段包括高速公路出行服务网站、手机短信(彩信)、手机邮件、交通广播、可变情报板、静态标志牌、人工示警、交通服务热线、电视、信息亭及出行宣传手册。

上述信息发布手段在信息发布时，单一的信息发布手段很难满足驾驶员信息需求，需多种手段相结合，尽可能的满足驾驶员在暴风雪天气下高速公路安全行驶的信息需求。

1.1 驾驶员信息获取手段调查

研究随机选取了200名高速公路驾驶员，大型车与小型车驾驶员各100名，在200名驾驶员中，驾驶员性别、年龄及驾龄均匀分布，以调查问卷形式调查驾驶员信息获取手段。

其中根据调查结果显示，驾驶员信息获取手段累计频率如图1。

图1 驾驶员信息获取手段累计频率

由图1可知，目前现阶段驾驶员信息获取手段累计频率最高的为交通广播，其次为可变情报板,二者占所有信息获取手段的74%，间接表明了目前我国驾驶员信息获取手段大部分集中在传统手段，对网络、手机等手段应用率不高。

1.2 潜在信息发布手段可行性分析

微博、微信、区域短信提醒及智能语音导航播报是基于手机及网络用户的潜在信息发布手段，使用人数较广，利用专家打分法对信息发布手段进行可行性分析，选取30名业内专家独立完成打分，将可行性指标进行归类得出如表1。

表1 潜在信息发布手段可行性分析

在调查分析时，C1为驾驶员对潜在技术网络信息发布的可接受性；C2为潜在发布技术使用总人数；C3为同时在线人数；C4为用户人群属性，及使用微博及微信的用户人群，据调查主要用户为18到50岁之间，与驾驶员普遍年龄相符合；C5为技术可行性，从信息发布的有效性、及时性及方便性进行评价。

对于区域短信提醒需要移动、电信及联通网络运行商与高速公路管理部门、气象部门进行配合，利用其区域检测对区域内驾驶员发布天气及路况预警。

另外智能语音导航播报需进行网络连接及有专门的导航系统，可以实时的接收最新路况及天气信息，配合交通广播，可以达成较好的接收率与传达及时性的效果。

2 暴风雪天气下驾驶员信息需求分析

2.1 现有驾驶员信息获取手段满意度评价方法

信息需求评价模型的建立需根据驾驶员信息获取满意程度百分比及使用频率为模型评价指标,其中评价时需考虑驾驶员性别、年龄、驾龄等驾驶员参数，建立驾驶员信息获取满意度评价模型：

式中：P1为驾驶员信息获取满意程度；Q1为驾驶员信息获取满意频数；P2为驾驶员使用该信息发布手段频率；Q2为信息发布手段使用频数；Q为调查驾驶员总数。

对不同性别、年龄、驾龄的驾驶员进行信息获取满意度评价，分别得出其满意程度，在后续研究中作为理论基础。

2.2 驾驶员满意度调查分析

冬季暴风雪天气信息发布系统的构建，关系到驾驶员对暴风雪信息获取及时性及有效性。调查各驾驶员对目前高速公路管理部门提供的信息发布手段的满意程度，具体问卷结果如图2。由图2可以看出，目前我国高速公路驾驶员信息获取手段中可变情报板及交通广播为目前驾驶员最为满意的信息获取手段，其满意程度分别为76%及87%，此结果与图1相吻合。

调查中对于网络信息发布，仍存在47%的驾驶员不了解，此类驾驶员多为文化水平相对较低的大型车驾驶员。

图2 驾驶员对暴风雪天气信息发布手段满意程度

2.3 驾驶员信息需求逻辑模型

驾驶员信息需求包括信息需求时间、内容及信息获取手段，其中信息需求及时性、准确性及有效性为驾驶员信息需求逻辑模型中最为关键的控制因素。

驾驶员信息需求逻辑模型的建立，首先要对驾驶员信息需求时间、信息获取手段及需求内容进行分析，采取经验公式与调查结果相结合的综合研讨法，将驾驶员信息需求分析结果进行及时性检验、准确性检验及有效性检验，将检验结果与实际驾驶员信息接收时间、需求内容及所使用信息获取手段相对比，误差较大则重新进行驾驶员信息需求分析，直至与最终得出最优驾驶员信息需求信息。

模型的建立基于计算机编程及相关网络语言，首先将模型影响因素及建模方法进行数据化，用 Y/N判定实现模型循环，得到驾驶员信息需求逻辑模型。具体模型建立过程如图3。

图3 驾驶员信息需求逻辑模型

3 暴风雪天气下驾驶员信息获取策略研究

3.1 驾驶员信息获取方案设计方法

信息融合是对不同来源、不同模式、不同媒质、不同时间、不同地点、不同表示形式的信息进行综合，最后可以得到对被感知对象更加精确的描述。

利用Bayes估计方法[9-10]对不同信息发布手段进行组合得到的驾驶员信息获取成功率，将旧的信息发布手段与潜在发布手段进行信息融合，最终提出信息发布方案设计流程。Bayes条件概率公式：

设A1,A2,…,Am为样本空间S的一个划分，即，满足：

1)Ai∩Aj=φ(i≠j)；

2)Ai∪Aj∪…∪Am=S；

3)P(Ai)>0(i=1,2,…,m)。

则，对任意事件B，P(B)>0有：

(i=1,2,…,m)

Bayes方法用于信息融合时，要求系统可能的决策相互独立,因此可以将这些决策看作一个样本空间的划分，使用Bayes条件概率公式解决系统的决策问题。

假设系统可能的决策为A1,A2,…,Am，当某信息发布手段对暴风雪天气进行信息发布，驾驶员获取信息结果为B，如果能够利用系统的先验知识及该信息发布手段的特性得到各先验概率P(Ai)和条件概率P(B丨Ai)，再利用Bayes条件概率公式，根据信息发布手段的驾驶员信息获取成功率将先验概率P(Ai)更新为后验概率P(Ai丨B)。

当有两个信息发布手段对系统进行信息发布时，除了上面介绍的驾驶员信息获取成功率外，另一个信息发布手段对驾驶员信息获取成功率的结果为C。它关于各决策Ai的条件概率为P(C丨Ai),i=1,2,…,m，则条件概率公式可表示为：

(i=1,2,…,m)

(1)

假设A，B，C是相互独立的，即P(B∩C丨Ai)=P(B丨Ai)×P(C丨Ai)，式(1)可改写为：

(i=1,2,…,m)

(2)

将n个信息发布手段进行信息融合之后的驾驶员信息获取成功率为：

P(Ai丨B1∩B2∩…∩Bn)=

(3)

依据驾驶员信息获取成功率概率模型，依次将信息发布方式带入到模型中进行验算，最终得出不同信息发布时间下的信息发布方式最优组合，并结合信息发布手段的造价与经济效益进行合理搭配信息发布手段并提出信息发布内容，形成信息发布方案，保障驾驶员信息获取成功率。

3.2 驾驶员信息获取方案

根据暴风雪天气下驾驶员信息获取手段包括高速公路出行服务网站、手机短信(彩信)、手机邮件、交通广播、可变情报板、静态标志牌、人工示警、交通服务热线、电视、信息亭及出行宣传手册，将上述手段进行组合应用，根据信息需求分析及驾驶员信息获取成功率概率模型，将暴风雪天气下高速公路驾驶员信息获取时间分为3 d，2 d，24 h，12 h以及实时。

以12 h为例，调查不同信息组合下驾驶员信息获取成功率，得出5种信息获取手段组合概率较高，其中5种组合结果如表2。

表2 不同组合下信息获取成功概率

可以看出网络、电视、电话、短信、相应订制服务概率最高达0.894的成功率，成功概率接近90%，可以有效的将暴风雪天气信息传达给驾驶员，保障驾驶员生命财产安全。

暴风雪天气下高速公路信息发布流程按时间分配，根据暴风雪预警时机，及时发布预警及交通管制信息，具体信息获取方案如表3。

表3 暴风雪天气下高速公路驾驶员信息获取方案

4 结 语

笔者通过对驾驶员进行调查问卷及理论分析，对现有可应用于暴风雪天气下高速公路信息发布手段及潜在信息发布技术进行了评价，并对驾驶员信息需求进行了分析，建立了信息需求逻辑模型；利用信息融合手段对已有设施及潜在技术进行融合，建立综合信息发布系统；最终建立了信息发布方案，从发布时段、发布对象、发布范围、发布内容及发布方式提出信息发布流程，为冬季暴风雪天气下高速公路驾驶员信息获取提供技术支撑。

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Information Acquisition of Expressway Drivers in Snowstorm Weather

Zhang Xuguang, Gao Jianping, Wu Guoxiong

(School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

The acquisition of snowstorm information is an important way to ensure safety for the expressway users. The acquisition strategies of driver information can provide the road users with a high rate of success and timely information. 200 drivers of different vehicles had been selected for travel purposes and information demands via questionnaires, and by comprehensive research methods, a logical model of information demand was established. Proposals for improvement had been put forward through an investigation of the existing facilities, the information publishing means and the analysis of inadequacies in the existing schemes. A summary of potential new information publishing technologies was made. Based on the feasibility analysis, a new information system was established by integrating the existing facilities and new technologies. The proposed information publishing scheme was designed to include time, groups, ranges, contents and modes. And its information publishing flow would serve as a technical prop for expressway management in snowstorm weather.

traffic engineering; snowstorm; expressway; information acquisition; information integrating; information publishing

10.3969/j.issn.1674-0696.2015.04.19

2013-10-23；

2013-12-24

国家自然科学基金项目(51378520)；交通运输部交通运输建设科技项目(2011 318 801 670)

张续光(1988—)，男，山东日照人，博士研究生，主要从事道路安全理论及高速公路运营管理方面的研究。E-mail:15953331600@163.com。

U491.2+54

A

1674-0696(2015)04-099-04