可变信息标志板在路径诱导中的应用

张 磊

(山西省交通规划勘察设计院有限公司 太原市 030032)

0 引言

近年来，我国高速公路和城市快速路的大量建设为城市的经济发展和日常生活提供了巨大的便利。然而，随着汽车保有量和交通需求的不断增长，交通拥挤日益明显，交通问题日趋严重。

智能交通系统的研究和发展中，建立交通诱导系统是解决交通拥挤、保证交通安全、提高交通网络使用效率的主要手段之一，也是智能交通管理系统功能体现的关键性子系统。其中，可变信息标志系统(Variable Message Sign System)即为一种常见的交通诱导系统。

可变信息标志系统一般由交通数据采集及交通状况预测子系统、通信子系统、中心处理子系统和诱导方案显示子系统组成(操作流程见图1)，用来将交通状况、气象和环境等信息实时地显示在道路关键部位的可变信息标志板上，供驾驶员路径选择之用。可变信息标志板在国外称为VMS(Variable Message Sign)、CMS或DMS，被广泛地用在高速公路和城市快速路的管理中，并且有着丰富的显示技术。

概括来说，VMS的作用主要表现在：

(1)向驾驶员提供前方交通拥挤信息，并为驾驶员提供改道信息来分流、减少拥挤程度，以利疏导交通。

(2)平滑交通流，使同一路段上车速分布均匀，减少相邻路段的平均速度差，由于事故发生的外部因素主要是车速不均匀导致超车、制动增多，从而增加了事故发生的可能性。

(3)提供主线、匝道的开通关闭情况，为驾驶员选择合适路线提供辅助信息。

(4)向驾驶员提供事故、灾害、气象、施工等信息，减轻其急躁和失望情绪，以利行车。

1 交通诱导的相关技术

交通诱导系统的成功是建立在先进的交通流信息采集、处理/分析、发布系统和地理信息平台的基础之上的。

(1)车辆定位技术

作为车载诱导系统的一项基本功能，需要实时地了解车辆的准确位置及其它参数，即经度、纬度、海拔、行驶速度、行驶方向等数据以实现实时导航功能。车辆定位技术的优势在于：

①可以全球地面连续覆盖，从而保证全球全天候实时导航与定位。

②GPS可以为用户提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息，并且定位速度快，一次定位和测速工作在秒至数秒便可完成。

(2)城市交通地理信息系统

地理信息系统用于采集、分析和显示描述某一地区范围的自然特征和逻辑特征的有关信息。在交通诱导系统中，地理信息系统一方面提供城市道路信息，也提供有关出行其它信息的查询。数字化电子地图作为其核心部分，将为车载诱导系统提供准确的定位功能并据此实现实时导航功能。

(3)数据通信系统

服务于智能交通诱导系统的交通信息具有多个层次，其中第一层次是基于无线通信网络进行交通信息中心与移动用户之间的数字码流通信；第二层次是使用Internet或其它通信载体为用户提供城市道路交通情况的全面信息，包括城市实时交通信息、最优路径及备选路径选择以及道路规划等服务。

2 可变信息标志板的交通诱导系统

可变信息标志板通常作为交通诱导系统的终端显示部分，其主要作用是将系统后台获得的交通信息，经过中央计算机的处理及分析后显示出来，对驾驶员进行路径诱导，从而缓解交通拥堵，改善交通状态，或者起到平滑交通流的作用，进而避免交通事故的发生。

2.1 交通诱导系统的结构框架

交通诱导系统主要由信息采集、数据处理、交通流预测和诱导信息发布等模块组成，其结构框架如图2所示。

(1)交通流信息采集模块

交通流信息的采集主要是在交通控制中心完成。各级公路上安装的监控设备及城市道路中安装的自适应式的交通信号系统是采集交通流信息的主要设备，也是实现交通诱导的基础设施。

(2)数据处理模块

对所采集的可重现性交通信息做处理和分析，将有用的、无异常的数据提供给交通流预测模块。

(3)交通流预测模块

交通流预测模块是交通诱导系统的主要组成部分，通过对交通流的有效预测，结合预案选择库里的信息和有效预案，为交通诱导信息的发布提供依据。

(4)诱导信息发布模块

将交通流预测结果、非重现性交通状况与预案选择库里的信息相结合，为最终的信息发布提供必要的信息。诱导信息主要包括出行者最优路径选择、区域交通管制信息、交通拥堵区域信息等。

在现阶段的诱导技术中，最核心问题是诱导依据和方法问题，即把什么样的信息提供给用户才能达到避免拥挤、提高路网使用效率的目的；如何在短时间内得到这些信息，以及如何根据这些信息快速确定出最佳出行路径。换言之，如何建立最优的交通流预测模型，提高其预测的精度和实效性，是城市交通诱导系统发展过程中面临的主要任务。

2.2 可变信息标志板的信息显示

可变信息标志板(VMS)上显示的信息应该标准、无歧义，使驾驶员迅速感知并根据实时信息做出相关反应。要在有限的空间里达到以上要求，并且具有良好的视认性，就需要建立VMS的显示规则。

目前广泛使用的VMS都显示不超过三行的信息。为了使路径诱导信息清晰，至少需要告知在何时、何地、发生了何事，造成什么影响。按照三行进行分配，第一行介绍发生了什么、或者根据目前交通条件将要发生什么事情，第二行显示事件在哪里发生，第三行描述事件产生的影响。如果视认性允许，可以加上预计的延迟时间或路径建议。

当不同的交通信息需要同时发布时，就需要对信息进行优先级的确定，以确保首先发布最重要的信息。级别高的具有发布的优先权，信息具有相同优先权时，距离较近的具有较高优先权，在高等级道路发生的事件相对支路发生的具有较高优先权。例如，道路关闭(的优先级)>车道关闭>天气信息>一般信息。

2.3 交通诱导信息发布方式比较

可变信息标志板(VMS)是交通诱导系统的信息发布终端之一，而交通电台和车载导航设备或手机导航软件也具有同样的功能。

车载导航设备或手机导航软件安装在汽车内，接收道路旁的无线电信标或光信标传递的诱导信息，并进行显示。由于信息来源一致，车载导航设备或手机导航软件显示的交通诱导信息与同地点的VMS基本一致，不过车载导航设备或手机导航软件具有的功能更加丰富，可以很好地进行车辆诱导。但是由于一个车载导航设备或手机导航软件一个时间内只能为一辆车服务，且整个路网中使用率不高，难以达到平衡整体路网运行效率的目的。

交通电台由于具有覆盖范围大、基本无盲区、设备价格低廉、普及率高等众多优点，一直深受驾驶员的喜爱。根据国外调查数据显示，职业驾驶员获得的动态交通信息90%以上来自交通电台。交通电台的优点有很多，不一一列举。不过由于交通电台报导的内容丰富，有时会让驾驶员难以记忆。例如，报告交通拥堵情况时，所有当前的拥挤路段会罗列报出，而驾驶员只能记住前几个拥堵路段名称，不一定能够获得自己需要的一个或几个路段的信息。在这种情况下，就造成了信息丢失。

VMS可以动态地显示下游路段的道路信息，从功能上来看，接近车载导航设备或手机导航软件；从信息获取方面，由于给出的信息集中于可能将要行驶的路段，驾驶员不会轻易丢失；从个人成本上，由于VMS是交通设施之一，由相关部门进行布设，驾驶员不用付出任何成本。综合以上几点，在三种信息发布方式当中，VMS具有一定的优越性，

3 VMS诱导效果实例

不少研究人员在布设了VMS的城市里对出行者或者驾驶者进行了问卷调查，得到了用户对VMS的信息做出的评价，对其路径诱导做出的反应，也揭示了使VMS路径诱导发挥作用的一些关键因素。

北京市在国内率先建设了覆盖二、三、四环路及其联络线的交通流动态信息实时检测系统和交通诱导室外显示系统。其中VMS系统自2004年投入试运行, 目前发布范围包括了北京市二、三、四环路及其联络线的50块VMS。

有学者对北京的出租车司机进行了问卷调查，以获取北京的机动车驾驶员对VMS信息的反应。选择出租车司机是因为出租车OD灵活、路径可变性大、追求最短时间或距离，具有一定的代表性。

调查问卷共发放了2000份，回收了680份，其中有效的共有497份，有效率为24.9%。在有效的497份问卷中，90.5%的司机表示无信息时使用固定路径，特别留意VMS的占了91.8%，高速行驶时依然会留意VMS的也达到了63.8%。当VMS显示前方目标道路拥堵时，有65.4%的司机可能更改路径；到达高峰时段，数字则上升到79.9%。若改变路径，50.7%的司机会提前2个路口更改路线。司机对VMS信息的实时性不太满意，62.4%认为信息滞后；而超过半数的被调查者对VMS信息的精确度亦提出了更高要求，希望可以精确到准确数字。

4 总结

从上述调查实例来看，驾驶员普遍认可了VMS上显示的信息的有效性和可视性，但是信息的实时性和更新频率则做的不够。在以上调查中，驾驶员或者出行者根据VMS的信息进行路径改变的比例并不是很大，有以下几个可能：驾驶员依赖自己的经验选择路径；驾驶员认为时间损失在可以接受的范围之内；获取信息时间过晚，没办法进行响应；信息模糊或者实时性不够，驾驶员对信息的信任不足；驾驶员对周围路网不熟悉。

除开驾驶员本身的主观因素，可以看出，要使VMS充分发挥其路径诱导作用，还须在以下几点做出改进：

(1)VMS上显示的信息要尽量精确，最好可以清晰扼要地讲明影响程度和可能损失的时间，让驾驶员得到直观、关键的信息；

(2)合理地进行VMS的布设，使得司机有足够的时间对VMS上的信息进行响应，同时也不会因为距离过远而忽略信息。

(3)提高整个诱导信息发布系统的效率，使信息的实时性和更新频率得到提高，让驾驶员可以足够信任VMS上的信息。

相信随着ITS和交通诱导系统的进一步发展，VMS的重要性将进一步凸显，亦将发挥更大作用。