(西南交通大學交通運輸與物流學院，四川 成都 610031)

·新能源汽車與低碳運輸·

基于VMS信息環(huán)境中的動態(tài)路徑選擇模型研究

吳 波

(西南交通大學交通運輸與物流學院，四川 成都 610031)

闡述VMS的信息特點以及VMS信息條件下的路徑選擇行為，對影響出行者路徑選擇因素的SP調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析，通過數(shù)值模擬出行者路徑選擇的隨機過程，得到VMS信息條件下出行者中選擇改變路徑所占比例為50.36%。最后，建立VMS信息環(huán)境中的途中路徑選擇模型，通過隨機動態(tài)用戶最優(yōu)模型完成流量分配和加載，并選取一個小型路網(wǎng)作為算例，計算路網(wǎng)在有VMS和無VMS情況下的流量分配情況。結(jié)果表明，在VMS信息環(huán)境中，擁堵路段上游的交通量能夠及時轉(zhuǎn)移，提高了擁堵路段的運行效率。

可變信息標志(VMS)；SP調(diào)查；隨機過程；路徑選擇模型；動態(tài)交通分配

可變信息標志(variable message signs，VMS)具有全天候顯示的獨特優(yōu)勢，得到了眾多城市的青睞。交通管理者通過VMS發(fā)布各種路段信息、事故通報以及氣象資料等，從而對出行者進行誘導(dǎo)；出行者則可以根據(jù)VMS提供信息做出路徑選擇行為：因此，VMS既具有ATIS的特點又具有ATMS的功能。

VMS作為智能交通發(fā)布交通信息以及引導(dǎo)交通的一個重要手段，一直受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。 L.Kattan等[1]在加拿大卡爾加里的一條通勤道路對500名受訪者進行了詳細調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示在VMS顯示路段擁堵的情況下，63.3%的出行者選擇改變路徑，36.7%的出行者即使在延誤的情況下也不會改變路徑。通過調(diào)查數(shù)據(jù)構(gòu)建了VMS信息環(huán)境中在離散選擇模型里引入評估潛在變量來說明出行者的行為變量。Al-Deek等[2]提出收費道路發(fā)生非預(yù)期擁堵時可變信息標志發(fā)布交通信息對交通轉(zhuǎn)移的作用。利用多項Logit模型量化和估算選擇不同替代路徑與保持原路徑的不同轉(zhuǎn)移行為的概率。P. Jindahra等[3]在泰國曼谷進行了關(guān)于VMS的SP調(diào)查，基于不同VMS信息內(nèi)容的組合(定量信息、定性信息及建議路徑之間的組合)，構(gòu)建混合Logit模型，實現(xiàn)了出行者短期路徑選擇預(yù)測和估計。

國內(nèi)學者對VMS的相關(guān)研究起步較晚，但是也取得了較大的研究成果。邵春福等[4]結(jié)合SP調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果，分析了VMS信息環(huán)境中影響出行者路徑選擇行為的因素，從而定量評價了VMS信息對出行者行為的影響及其對道路交通擁堵的緩解效果。孫偉力等[5]提出以VMS的開關(guān)切換作為控制手段，把交通誘導(dǎo)歸為I類最優(yōu)開關(guān)控制問題，利用元胞傳輸建立了實際路網(wǎng)模型，通過遺傳算法來求解。邵海鵬等[6]提出將出行基于VISSIM微觀仿真，開發(fā)各類出行者的出行效益模型，以小型路網(wǎng)為例，對VMS型用戶進行有效性評價。邵春福等[7]采用SP調(diào)查法，分析了不同VMS信息發(fā)布策略對出行者路徑選擇行為的影響。干宏程等[8]基于宏觀交通仿真模型，分析了出行者對信息關(guān)注程度以及對信息理解偏差對VMS誘導(dǎo)效果的影響。

現(xiàn)有的動態(tài)路徑選擇模型研究中，特別是針對VMS信息環(huán)境中出行者路徑動態(tài)選擇模型的研究主要分為2種方式：一是通過SP調(diào)查獲取路徑選擇的影響因素，在此基礎(chǔ)上建立路徑選擇的Logistic回歸模型，通過集計模型獲得路網(wǎng)中出行者選擇改變路徑的比例，構(gòu)建解析式動態(tài)路徑選擇模型，通過模型求解，進一步分析路網(wǎng)交通流的動態(tài)變化；二是通過SP調(diào)查獲取路徑選擇的影響因素，建立路徑選擇的Logistic回歸模型，在此基礎(chǔ)上搭建仿真模型，通過仿真出行者在路網(wǎng)上的路徑選擇行為，從而分析路網(wǎng)的動態(tài)變化。

本文借鑒了第1種動態(tài)路徑選擇模型的研究思路，通過SP調(diào)查獲得了VMS信息環(huán)境中出行者路徑選擇的影響因素，構(gòu)建出行者路徑選擇的隨機模型，數(shù)值模擬隨機過程，獲得路網(wǎng)中出行者選擇改變路徑的比例。在此基礎(chǔ)上，搭建VMS信息環(huán)境中出行者的路徑選擇模型及假設(shè)條件，最后借助隨機動態(tài)用戶最優(yōu)模型實現(xiàn)路網(wǎng)流量的分配和加載，對路網(wǎng)流量的動態(tài)變化進行分析。

1 VMS信息環(huán)境中的出行者路徑選擇

1.1 VMS信息發(fā)布特點

VMS作為ITS中面向出行者的一個前端設(shè)備，在信息的發(fā)布規(guī)則、信息質(zhì)量和影響范圍等有其獨特的地方。

1.1.1 信息發(fā)布規(guī)則

VMS一般布設(shè)在高速公路、城市快速路系統(tǒng)以及城市對外主干路上。根據(jù)城市道路的不同功能定位，與其配套建設(shè)的VMS將以道路的功能定位為主，結(jié)合道路自身的一些特性，設(shè)置信息的發(fā)布規(guī)則。以城市快速路為例，簡單闡述VMS信息的發(fā)布規(guī)則，VMS的發(fā)布規(guī)則有多種，常見的是“3-3”規(guī)則和“5-5”規(guī)則?！?-3”規(guī)則的具體操作是，如果某一路段出現(xiàn)擁堵，那么以最靠近該路段的匝道和VMS算起，在上游的3個可變信息板上顯示該路段的狀況，同時對相應(yīng)的3個匝道進行控制。

圖1 VMS發(fā)布“3-3”發(fā)布規(guī)則示意圖

1.1.2 信息質(zhì)量

信息質(zhì)量是指VMS發(fā)布信息的準確程度。若VMS發(fā)布信息準確性較高，出行者就會具有較高的認同度，同時也會愿意服從信息誘導(dǎo)；反之，出行者不信任VMS發(fā)布信息，VMS的實施效果就會很差。信息牌顯示的信息依據(jù)布設(shè)在路段上的檢測器所獲得的實時路段平均車速而改變：若路段平均車速低于20 km/h，則視該路段狀態(tài)為擁堵，路段顯示為紅色；若路段平均車速為20 ～40 km/h，則視該路段狀態(tài)為行駛緩慢(緩行)，路段顯示為黃色；若路段平均車速高于40 km/h，則視該路段狀態(tài)為行駛暢通，路段顯示為綠色，如圖2所示。

圖2 VMS信息示意圖

1.1.3 影響范圍

VMS的作用是盡可能地向出行者提供有用交通信息，使出行者可以根據(jù)VMS信息做出路徑選擇；但是出行者只有在VMS的有效影響范圍內(nèi)才會受到VMS的信息影響，即VMS信息的有效影響區(qū)域是有限的。VMS的有效影響區(qū)域指：對經(jīng)過VMS布設(shè)路段的各路徑，從VMS所在位置到VMS顯示路段終點間的各路段為有效影響路段，各路徑的有效路段構(gòu)成的集合為VMS的有效影響區(qū)域，如圖3所示。

圖3 VMS影響范圍示意圖

1.2 VMS信息環(huán)境中出行者路徑的選擇

VMS信息對路網(wǎng)上出行者的路徑選擇存在一定的影響，同時，出行者對路徑的改變行為，經(jīng)過時間的積累，又會生成新的路段信息，再次反饋給路網(wǎng)上的出行者，VMS與出行者路徑選擇相互作用的過程如圖4所示。

圖4 VMS信息與出行者路徑選擇的關(guān)系

如果將VMS信息條件下的出行者路徑選擇對路段和路網(wǎng)的作用量化，可以看作是在VMS與出行者路徑選擇的相互作用過程中，路段之間的流量轉(zhuǎn)移。通常來說，發(fā)生轉(zhuǎn)移的路段包括：1)VMS發(fā)布的發(fā)生擁堵的路段，該路段上大量出行者改變路徑，流量減少，使得路段的行程速度有所回升；2)位于VMS發(fā)布的發(fā)生擁堵路段的上游路段，上游路段的部分出行者根據(jù)VMS信息改變路徑，導(dǎo)致路段流量減少，但是平均速度并不一定會提高。

2 VMS信息環(huán)境中影響路徑選擇因素分析

2.1 SP調(diào)查

出行者的路經(jīng)選擇過程是一個復(fù)雜的、多因素作用的過程，為獲取VMS信息條件下出行者出行過程中路徑選擇的影響因素，可以通過SP調(diào)查得到實際數(shù)據(jù)；因此，在調(diào)查問卷設(shè)計中選取個人因素、個人對交通信息的接受程度、個人改變路徑傾向以及對VMS相關(guān)建議等作為調(diào)查內(nèi)容。

1)個人因素：包括出行者駕齡，對路網(wǎng)熟悉程度。

2)對交通信息接受程度：是否有收聽交通廣播的習慣，出行過程中是否留意路邊可變信息牌(VMS)。

3)個人改變路徑傾向：無信息時是否按照固定路線行駛，出行路徑選擇的主要依據(jù)，影響路徑選擇的信息源，VMS顯示前行道路緩行/擁堵時路徑選擇行為，出行者對原路徑持續(xù)擁堵的忍耐程度，選擇替代路徑時考慮的因素。

4)個人對VMS的相關(guān)評價及建議：對VMS信息準確度的評價，VMS信息后的發(fā)布及時性，VMS設(shè)置內(nèi)容的相關(guān)建議。

本次調(diào)查在2013年7—8月，采用不定時調(diào)查的方法進行出行行為數(shù)據(jù)采集。本文發(fā)放了657份調(diào)查問卷，回收632份，其中有效問卷517份，有效回收率為78.7%。

2.2初步統(tǒng)計分析

對問卷調(diào)查的初步統(tǒng)計結(jié)果如下。

1)出行者駕齡主要集中在6年以上，對路網(wǎng)的熟悉程度較高。

2)影響出行者路徑選擇的主要信息來源中，交通廣播所占比例最大，VMS其次。根據(jù)相關(guān)研究表明，VMS與交通廣播對出行者路徑選擇影響具有相似性，實時的信息更容易影響出行者的行為。特別關(guān)注VMS信息的人占到51.84%，對VMS關(guān)注是研究VMS影響路徑選擇的前提條件。

3)在對路徑改變傾向的調(diào)查中，首先考察了無信息情況下至少有82.79%的出行者會保持原有路徑，這一結(jié)果對動態(tài)路徑選擇模型的構(gòu)建有很大影響；在面對不同信息強度下，出行者的選擇行為是獨立的，可以將路段緩行和路段擁堵作為兩個互斥事件；對延誤的忍耐和考慮替代路徑的因素都可以看作是個人對時間的敏感程度。

4)個人對VMS的建議主要有：信息發(fā)布形式采用圖像+文字的方式；信息描述可以加上建議及準確數(shù)字輔助出行者判斷決策；信息能夠較為準確地反應(yīng)路段狀況，但存在滯后現(xiàn)象；VMS信息發(fā)布應(yīng)該更加及時以免出行者錯過最佳的決策點。

2.3描述性統(tǒng)計分析

在對問卷數(shù)據(jù)進一步分析時，根據(jù)交叉數(shù)據(jù)生成圖5，可以看出，駕齡、路徑選擇依據(jù)及路網(wǎng)熟悉程度是存在關(guān)系的，假設(shè)檢驗中將對3個因素對路徑選擇的影響作進一步討論。

圖5 駕齡、個人經(jīng)驗及路況熟悉程度的關(guān)系

圖6是VMS關(guān)注度與交通廣播關(guān)注度的關(guān)系，可以看出，關(guān)注VMS與關(guān)注交通廣播對出行者路徑改變的影響存在相似性。

圖6 VMS關(guān)注程度與電臺關(guān)注程度的關(guān)系

表1是VMS信息準確度和VMS信息發(fā)布及時性分別和遇黃改變?nèi)藬?shù)和遇紅改變?nèi)藬?shù)的交叉數(shù)據(jù)。兩者對出行者路徑改變的作用需要進一步討論。

表1 信息質(zhì)量對出行者路徑選擇的影響

2.4比例檢驗

由調(diào)查數(shù)據(jù)可知，單個樣本在路徑的選擇上是完全隨機的過程，這個隨機過程是受到各個因素影響的，可以根據(jù)因素的不同影響程度構(gòu)建隨機模型。在隨機模型的建立過程中，首先要盡量剔除相似的因素或作用相同的因素，以減少誤差。采用比例檢驗( proportion tests)對同類別中的因素進行假設(shè)檢驗。在相關(guān)性分析時主要考察的是同類因素對路徑改變的作用是否一致，同時也檢驗該因素在樣本的作用是否與總體作用一致。proportion tests是一種類似于z檢驗的假設(shè)檢驗，本文中原假設(shè)為：屬于同類因素的因素1和因素2，兩者對出行者路徑選擇的作用是一樣的。顯著性水平為95%，統(tǒng)計量z的公式為：

(1)

(2)

表2 駕齡與路網(wǎng)熟悉度假設(shè)檢驗

p值大于0.05的顯著性值，因此不能拒絕原假設(shè)，即在路徑改變時，駕齡與路網(wǎng)熟悉度的作用一樣。現(xiàn)實中，駕齡更容易取得絕對值，所以保留駕齡作為對路徑改變的影響因素。

表3 駕齡與路徑選擇依據(jù)假設(shè)檢驗

p值小于0.05的顯著性值，拒絕原假設(shè)，即駕齡與路徑選擇依據(jù)對路徑改變的影響不一樣，2個因素都應(yīng)該保留作為路徑改變的影響因素。

表4 忍耐延誤程度與替代路徑因素假設(shè)檢驗

p值大于0.05的顯著性值，不能拒絕原假設(shè)，即在路徑改變時，忍耐延誤時間與替代路徑因素的作用一樣，2個因素可以作為一個變量，保留忍耐延誤時間作為對路徑改變的影響因素。

表5 交通廣播與VMS關(guān)注度假設(shè)檢驗

p值小于0.05的顯著性值，拒絕原假設(shè)，即交通廣播與VMS對路徑改變的影響是不一樣的，接受交通廣播和接受VMS信息改變路徑的出行者是不重合的；但是，本文中重點研究的是VMS信息對路徑選擇的影響，因此只考慮關(guān)注VMS信息的出行者。

對VMS信息質(zhì)量的評價只有在關(guān)注VMS的前提下才成立，因此其樣本總量為剔除不關(guān)注VMS的樣本后的量。

表6 VMS信息準確性與及時性假設(shè)檢驗

p值大于0.05的顯著性值，因此不能拒絕原假設(shè)，即在路徑改變時，信息準確度與信息發(fā)布及時性作用一樣。兩個因素可以作為一個變量，保留及時性作為對路徑改變的影響因素。

經(jīng)過比例檢驗后，可以確定4個對出行者路徑選擇存在影響的因子：駕齡、路徑選擇依據(jù)、忍耐延誤時間及VMS發(fā)布及時性。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)樣本中關(guān)注VMS的人有338個，排除具有天然路徑改變傾向的人，還有291個人。駕齡在6年以上的有181人，路徑選擇依據(jù)交通信息的有198人，忍耐延誤時間在20 min以上的有178人，認為VMS信息發(fā)布及時的有159人。在此基礎(chǔ)上發(fā)生路徑改變的人數(shù)分別有101、173，113和102，那么4個因子導(dǎo)致路徑改變的概率分別是0.558 011 05、0.873 737 374、0.634 831 461、0.641 509 434。

出行者基于VMS信息做出路徑改變的發(fā)生前提是，出行者關(guān)注VMS，并且在出行過程中不會因為非VMS的信息而做出路徑改變。如果將問卷調(diào)查的出行者在VMS信息環(huán)境下改變路徑看作是一個事件，那么這個事件就是一個一維的隨機過程，可以得到一個離散型的隨機變量，如表7所示。

表7 路徑改變隨機變量概率分布

表7表明，駕齡影響路徑改變的概率為55.8%，路徑選擇依據(jù)影響路徑的概率87.37%，忍耐延誤時間影響路徑的概率為63.48%，VMS發(fā)布的及時性影響路徑的概率為64.15%。

2.5數(shù)值模擬隨機過程

對291個樣本進行500次隨機賦值，每次試驗中，1個樣本只要有1個因素導(dǎo)致路徑改變，就意味著事件發(fā)生，發(fā)生頻率為改變?nèi)藬?shù)與樣本量之比。影響路徑改變的各個因素之間不存在相關(guān)關(guān)系，因此不同因子影響下事件發(fā)生的概率是獨立的，在對291個樣本隨機過程中，只要新的隨機數(shù)值小于概率賦值，就認為事件發(fā)生。例如，對樣本中的駕齡隨機賦值后，如果新的隨機數(shù)小于0.558 011 05，路徑發(fā)生改變。

隨機過程結(jié)果表明了291個樣本中，駕齡、路徑選擇依據(jù)、忍耐延誤時間和VMS發(fā)布及時性對路徑選擇行為的影響是很大的，通過圖7頻率分布圖以及表8的統(tǒng)計結(jié)果可以看出關(guān)注VMS信息且不會根據(jù)非VMS信息而改變路徑的人中，選擇改變路徑的比例為0.894 68，取89.5%作為關(guān)注VMS信息的出行者改變路徑的比例。

圖7 隨機結(jié)果直方圖

表8 隨機過程結(jié)果統(tǒng)計分析

名稱統(tǒng)計值Mean0．89468StandardError0．000693Median0．893471Mode0．886598StandardDeviation0．015502SampleVariance0．00024Kurtosis0．06672Skewness0．009152Range0．099656Minimum0．845361Maximum0．945017Sum 447．3402Count 500ConfidenceLevel(95．0%)0．001362

隨機過程結(jié)果中的291個樣本量放回總樣本量517中，就可以得到全樣本量下，VMS信息影響下選擇改變路徑的出行者比例，如圖8所示，其均值為0.503 58，取50.36%作為VMS信息環(huán)境下出行者改變路徑的比例。

3 基于VMS信息的隨機動態(tài)用戶最優(yōu)模型

3.1 VMS信息環(huán)境中路徑選擇的原則

在VMS信息環(huán)境下，出行者的路徑選擇將受到VMS信息的影響，或是只受自身經(jīng)驗的影響。將出行者分為2類，一類關(guān)注VMS信息，可能根據(jù)VMS信息改變出行路徑，另一類不關(guān)注VMS信息，根據(jù)以往出行經(jīng)驗選擇出行路徑。出行者路徑基于VMS信息的選擇描述基于以下幾種假設(shè)。

圖8 總樣本隨機結(jié)果頻率圖

1)VMS信息只以光帶形式發(fā)布交通信息，不涉及文字信息。

2)路網(wǎng)中路段分為3類：1類普通路段，1類布設(shè)VMS路段，1類VMS信息涉及路段但不包括布設(shè)路段。

3)路網(wǎng)上的出行者分為2類：一類關(guān)注VMS信息的出行者，另一類不關(guān)注VMS信息的出行者。

4)VMS發(fā)布路段擁堵或緩行之前，路網(wǎng)上所有出行者都依據(jù)以往經(jīng)驗選擇路徑。

5)在擁堵發(fā)生后，只有關(guān)注VMS信息并選擇改變路徑的出行者其理解的路徑走行時間與在出發(fā)時刻獲得的路徑走行時間不同，且會及時做出路徑改變的行為。

6)路網(wǎng)上的出行者總是選擇自己認為路徑阻抗最小的路徑，改變路徑的出行者在轉(zhuǎn)換點處會選擇自己認為路徑阻抗最小的備用路徑[9]。

3.2 VMS信息環(huán)境中的路徑選擇模型

出行者路徑選擇模型可以分為：靜態(tài)的-動態(tài)的，確定性-隨機性的[10]?；赩MS信息環(huán)境下的動態(tài)路徑選擇模型就是一種動態(tài)-隨機性模型，可以通過Logit模型來描述出行者的路徑選擇。

3.2.1 出行前路徑選擇模型

假設(shè)路網(wǎng)中節(jié)點r—s之間存在k條可選路徑集Q，出行者對路徑的阻抗(費用)的估計往往與實際值存在誤差，因此，路徑的阻抗函數(shù)為

(3)

設(shè)t時刻進入路網(wǎng)的出行者對路徑阻抗的瞬時估計值為

(4)

則路徑q被選擇的概率為

(5)

(6)

由式(6)，在t時刻，路網(wǎng)上r—s之間每條路徑的瞬時流量為

(7)

3.2.2 出行途中路徑選擇模型

在VMS信息環(huán)境中，出行者只會在VMS布設(shè)路段尾節(jié)點處做出改變路徑的行為；因此，需要在該節(jié)點處確定從轉(zhuǎn)換節(jié)點到終點的備選路徑集合Q′。備選路徑集合Q′為集合Q中所有包含VMS布設(shè)路段的路徑，但不包括做出改變行為的出行者的初始路徑的k′條備選路徑集合。在途中某時刻t的路徑轉(zhuǎn)變行為中，只需要考慮VMS布設(shè)路段上出行者選擇原路徑及備選路徑的比例，則途中路徑選擇模型的結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 途中路徑選擇模型結(jié)構(gòu)

路網(wǎng)中有VMS布設(shè)路段a，t時刻，VMS發(fā)布路段b的狀態(tài)為緩行或擁堵，則t時刻，路段a上原本選擇路徑包含路段b的一部分出行者將在路段a的尾節(jié)點n處做出路徑改變，選擇自己認為阻抗最小的路徑q′。

路徑q′被選擇的概率為

(8)

(9)

設(shè)在t時刻，路段a上有xa個出行者，則有

(10)

在t時刻，路段a上保持原路徑的出行者有

(11)

由式(9)和式(11)可得，在t時刻，路段a上選擇改變路徑的出行者分配到備選路徑上的量為

(12)

路徑選擇模型的構(gòu)建只是完成了路網(wǎng)中的交通量的分配，由路徑選擇模型可知，出行者依據(jù)路徑的阻抗來選擇出行路徑的，路徑阻抗會隨著路徑上的交通流量的變化而變化；因此需要進一步研究路網(wǎng)上的流量加載，確定路徑阻抗的變化。

本文將借助動態(tài)交通分配模型實現(xiàn)路網(wǎng)上流量動態(tài)分配與加載。

3.3基于VMS信息環(huán)境中的隨機動態(tài)用戶最優(yōu)模型

3.3.1 符號與定義

3.3.2 路段阻抗函數(shù)

(13)

(14)

任意時刻t，路段a上的實際阻抗是指在t時刻進入該路段的車輛在該路段上行駛實際花費的時間，記為τa(t)。τa(t)只能是一個估計值，一般可以用實際理解阻抗來代替，即出行者依據(jù)以往經(jīng)驗認為的路段行程時間。本文采用BPR函數(shù)來粗略估計路段的理解阻抗。

3.3.3 隨機動態(tài)用戶最優(yōu)控制模型

(15)

有向路段狀態(tài)約束

?a∈A，?s∈N，?t∈[0,T]。

(16)

節(jié)點流量平衡約束

?t∈[0,T]；

(17)

?s∈N，r≠s，?t∈[0,T]；

(18)

(19)

流量傳播約束

?a∈A，?s∈N，?t∈[0,T]。

(20)

定義約束

?s∈N，?t∈[0,T]；

(21)

(22)

(23)

(24)

非負約束

(25)

初始約束

?r∈N，?s∈N。

(26)

4 算例結(jié)果分析

選取一個6節(jié)點的小型網(wǎng)絡(luò)作為算例，如圖10、11所示，路網(wǎng)中有7條路段，一個OD對：節(jié)點1—6，這個OD對之間有3條路徑，分別是1—2—3—6，1—2—5—6，1—4—5—6，路段的基本情況見表9。

圖10 算例路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖(無VMS)

圖11 算例路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖(有VMS)

表9 路段基本屬性

路段節(jié)點長度/km自由流時間/min通行能力/(pcu·min-1)a1(1，2)23．0200a2(1，4)23．0200a3(2，3)11．5200a4(2，5)23．0200a5(3，6)23．0100a6(4，5)34．5200a7(5，6)23．0200

將時段[0，T]按照2 min為時間窗，劃分成若干個時間片段。令OD間的出行交通量，每個時段的OD為200。算法的迭代精度ε=0.001，進行SUDO配流。在沒有VMS的路網(wǎng)經(jīng)過9次迭代，完成了配流。路網(wǎng)中有VMS的情況下，經(jīng)過8次迭代，完成了配流。

4.1 VMS顯示路段速度變化

路段a3在t=6時路段狀況為緩行，在無VMS和有VMS的情況下，路段a3行駛速度如圖12所示。

圖12 VMS顯示路段行程速度

由圖12可以看出，在VMS信息環(huán)境中，顯示路段上游的交通量轉(zhuǎn)移將有效改善目標路段的狀態(tài)。

4.2路網(wǎng)出行時間

通過分析路網(wǎng)總的出行時間，如圖13所示，在VMS信息條件下，出行者路徑選擇行為的結(jié)果不一定會減少總的旅程時間，但是會減少路網(wǎng)上的延誤時間。

圖13 路網(wǎng)出行時間

5 結(jié)論

本文研究分析了VMS信息環(huán)境中的動態(tài)路徑選擇模型，并通過簡單算例，套用模型進行計算，對結(jié)果分析后，得出VMS信息對出行者的路徑選擇有著顯著影響，并且對提高路網(wǎng)運行效率是有正面效應(yīng)的結(jié)論。研究成果對VMS信息發(fā)布策略的制定有積極的意義，對提高VMS的誘導(dǎo)效果也有一定的幫助。比如：對于在建或擬建的VMS，交通管理者可以利用無VMS時路段歷史交通數(shù)據(jù)，分析路網(wǎng)在早晚高峰期的特點，針對性地制定VMS信息，對高峰時期的交通流進行有“目的性”的誘導(dǎo)，實現(xiàn)“緩堵保暢”的目標。對于已建成的VMS，則可以根據(jù)現(xiàn)有的交通數(shù)據(jù)對VMS的效果做出及時評價，結(jié)合VMS布設(shè)道路的功能定位，進一步對VMS信息發(fā)布做出調(diào)整。

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(編校：夏書林)

TheStudyofDynamicRouteChoiceModelBasedonVMSInformationEnvironment

WU Bo

(SouthwestJiaotongUniversityInstituteofTransportationandLogistics,Chengdu610031China)

VMS acts as an out-door media delivering real-time information all around the clock and has been favored by lots of cities. It is of great theoretical and practical significance to conduct research on the dynamic models of choosing travel path under the VMS information environment. Firstly， this paper expounds on the information characteristics of VMS and on the behaviors and patterns of choosing travel path under the VMS information environment. Secondly， the paper conducts SP questionnaire survey and data analysis, through numerical simulation of random process about traveler route choice and the result of the random probability statistics， and the proportion of traveler changing his path under the VMS information environment was finally turned out to be 50.36%. Lastly， this paper sets up the route choice model under the VMS information environment and revises the stochastic dynamic users optimal model in order to complete flow distribution and load. Moreover， a small-sized road-net is picked out as example for contrastive analysis on the result of traffic flow between the road-net assignment with VMS and the one without VMS. The analysis result shows that VMS can lead to the timely traffic volume transfer in the upstream section of the traffic flow through delivering information， thus enhancing the operational efficiency of the crowded road section.

variable information signs; SP survey; stochastic processes; route choice model; dynamic traffic assignment

2014-03-25

吳波(1988—)，女，碩士研究生，主要研究方向為交通運輸規(guī)劃與管理。

U491

：A

：1673-159X(2015)03-0051-09

10.3969/j.issn.1673-159X.2015.03.011