道路可变信息标志设置方法研究

肖志豪

摘 要：可变信息标志（Variable Message Signs）是交通诱导系统中的重要工具和手段。特别是对于驾驶员在行驶的过程中，不清楚道路的及时交通状况的条件下，道路VMS信息对于驾驶员的作用更加的显著，通过显示屏上所发布的信息，更好的让驾驶员选择合适的路线，从而避免所带来的交通问题，同时也提高了道路的通行能力。

关键词：可变信息标志;设置位置;通行能力

1 引言

道路VMS（Variable Message Signs）在城市道路的管制和对驾驶员行驶时进行合理诱导等方面应用非常的多。它作为交通诱导系统中一个重要的组成部分，通常安装在道路旁边或者道路上方的信息标志牌为驾驶员提供及时的路况信息和诱导，有效的缓解了道路通行压力，同时提高了道路的通行效率。特别是对于驾驶员在行驶的过程中，不清楚道路的及时交通状况的条件下，道路VMS信息对于驾驶员的作用更加的显著，它通过显示屏上所发布的信息，更好的让驾驶员选择合适的路线，从而避免所带来的交通问题，同时也提高了道路的通行能力。

2 国内外研究综述

日本在城市道路的管制中，最先采用了道路VMS对驾驶员进行诱导，在使用过程中，不断对道路VMS进行改进和研究，其中最出名的是日本的首都东京城市道路用VMS进行管制的系统就是其中的典型例子。Abbas[1]对道路VMS系统进行了大量研究，其中在道路VMS位置设置的方法上，提出了如何合理的设置道路VMS的位置，让驾驶员获取到及时的交通状况信息，这时可以让驾驶员做出路径改变，从而使得道路上的交通量转移到绕行路线，达到产生的车辆延误达到最小。

我国在道路VMS方面的研究起步比较晚，由于我国高速公路的建设直到20世纪后期才开始，因此道路VMS的应用比较晚，在沈大高速中首先对道路VMS进行了应用，后来，我国对道路的交通监控与管制更加重视，VMS也就得到了我们更加广泛的使用。

车广侠、石建军等[2]研究了道路VMS与驾驶员行为习惯之间的关系，提出了目前我国道路VMS系统的不足;干宏程、孙立军[3]在之前研究的基础上，对道路VMS系统的研究得到进一步的完善，对道路VMS系统中所应用的方法进行了评价;在VMS选址的问题上，周元峰研究了在VMS信息下驾驶员对路径选择行为的问题。

3 VMS设置点的研究

在城市交通流诱导系统中了，VMS发挥着重要的作用，如发布下游路段事故和拥堵信息，给出预计的出行时间等。在城市区域交通路网中，在给定VMS数量的情况下，如何确定VMS的最优分布地点，使VMS发挥最大的效用，这是本文研究的重点。本节针对城市区域路网中VMS分布地点的最优选择进行研究，结合VMS布点原则和VMS指标选取原则，以VMS效用最大和总建设费用最小为目标建立数学模型，针对模型的求解复杂性，采用遗传算法进行优化求解，得到能使VMS发挥最大效用建设成本较小的布设路段。

根据路网中路段交通量的情况，运用遗传算法对实例进行求解，求解过程如下所示：

第一步：确定约束关系式。

第一个约束条件是对路段VMS安装与否进行约束，当路段a上安装VMS时，=1;反之，=0。

第二个约束条件是路段VMS设置的个数进行约束，VMS设置的数量有最大值与最小值，数量的确定是交通决策者依据路段的交通状况来确定的，假设在这次实例中VMS设置数量最大值为6块，最小值为2位。

约束条件三为路段VMS设置的疏密程度进行约束。即假定：如果路段a上安装了VMS，那么和它相邻的所有下游路段都不能安装。第二步：确定VMS效用值函数。

基于数学规划原理，建立VMS的效用最大化模型如下：

其中：

F指VMS的效用值;指路径r上的车流量;指路段k的影响因子;指路径r上、路段k上的交通信息在路段a上VMS显示的衰减系数，由于交叉口的个数越少，则离目标VMS越近，相应的获取的信息更准确，所以衰减系数用交叉口个数的倒数来表示，即=1/交叉口个数;指VMS设置在a路段上时，所有经过a路段的路径的集合;指在路径r中、路段a上的VMS的有效影响路段。

所以第i个个体的效用值即为第i个个体的目标函数值。

第三步：确定染色体编码方法。

即确定出遗传算法的搜索空間。因为一共有18个路段作为备选路段，所以用二进制编码串表示一条染色体。

第四步：确定遗传参数。

复制运算使用比例选择算子，交叉运算使用单点交叉算子，变异运算使用基本位变异算子。

染色体的长度m=18;

初始种群的大小n=20，（一般为20-100）;

交叉概率=0.8，（一般为0.5-1.0）;

变异概率=0.01，（一般为0.001-0.1）;

运算次数T=100。一般取100-500次。

第五步：用matlab编写遗传算法进行运行[5]。

4 结论

本论文基于道路可变系统的设置位置进行了简单的研究，利用matlab进行编程运算，将运算出的结果按照VMS设置的个数进行统计分析，选取效用值高的路段进行设置VMS。

参考文献：

[1]Abbas M，McCoy P.O ptimizing variable message sign locations on freeways using genetic Algorithm[A].Transportation Research Board 78th Annual Meeting[C]. Transportation Research Board，2009.

[2]车广侠，石建军，隋莉颖.VMS交通诱导系统现状分析[J].道路交通与安全，2016，6（08）：19-21.

[3]干宏程，孙立军.VMS技术的评价、现状与进展[J].上海公路，2013

（02）：34-38.

[4]李硕.可变信息标志系统选址优化模型[J].2005年10月，第5期.

[5]雷英杰.MATLAB遗传算法工具箱及应用[M].西安电子科技大学出版社，2005年.