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1、-第 卷第 5蝴 1 9 9 6年 1 O月 同济大学学报 JOURNAL OF TONGJI UNI VERSI TY V 0l _ 2 No 5 O c t 1 99 6 行程 时间误差对交通诱 导信息 最-j-t 系统效益 的影 响木 优 7 陈建 阳(同济 大学道 路 与变 通工程 系，上海 2 0 0 0 9 摘要时问误差是影 响交通请导信息系统效益的重要 因素之一 文中使两前后对比法建立了系统效益 与行 程 时 问误差 的关 系概率摸 型 并针 对 不 同系统初 始 状 态 不 诱 导 控 昔 c 策 略 m度 不 同诱 导土 辆 比 例，分析 比较 了 系统 效益 的 变化，在此
2、基 础上 提 出 了既 可保证 系蜿效 益，又能提 高系统可 信度 的客错 请 导控 制策 略 关键词 至鎏塾堇；行 !寸 I司 误差；堕量堡 篓堕 中图法分类号U 4 9 1 圣 虽然世界上 已有许多城市和地 区，实验或安装 了车 内路线诱导 系统(I nVe h i c l e Ro u t e Gu i d a n c e S y s t e m)或先进的驾驶员 信息 系统(Dr i v e r I n f o r ma t i o n S y s t e m)“，如 德 目的 L I S B 英国的 AUTOGU DE，美 国的 PATHF I NDER，TR ATE K，ADVANC
3、E，E l 本 的 RACS，AM TI cS和 uTM S等，但 有 关 这类 系统 的真 正 效 益 还 投 有 一 致 性 的结 论 这其 中既有 理论 方面 的原 因，也有实际工程和市 场方 面的原 因 理 论方 面的原 因 指 的是 高新技术的 发展大大 超前 于交通流 网络模 型的发展 至今 为止还投有 较成 熟的交通 诱导信息系统模型 以及有效 的算 法：在实际工程 和市 场方 面，只有具备一定 的规模，系统才 能 正 常工作，发挥 一定 的效益 不 管是车 内路线诱导 系统，还是驾驶员信息系统，为 l向驾驶员提供最佳 行驶路线或交 通状况信息，都需要估计或预测控制 区域 内各主
4、要路段的行程时 问，但 山于行 程时问参数 的 不 确定 性，时问滞后性、分散性等原 因，诱 导系统在计算 最佳行驶路线 时使用 的行 程时间 或 驾驶员 信息 系统提供 的行程 时问与驾驶员实 际经 历的行程 时间必定 有误差。，这种误差 不但会 影响系统的效益，而且还会影响使用者对系统 的可 信度 因此，研 究行程 时问误差 对 系统效益和 系统 可信度 的影 响，不但可为正确评 价系统效益提供依据，而且还 可为制定容错 诱导策 fl 、提高系统的可信度奠定基础 1 行程时 间误差与系统效益关系概率模型 路 线诱导系统和驾驶员信息系统是一个复杂的动态大 系统，影响其效 益的 因素很多 本
5、本文收到 日期：1 9 9 5年 1 0 月 2 8日 作者：，1 9 5 8年生，副教授 国家 自 然科学基金资助坝 日 维普资讯 http:/ 51 O 同济犬学学报 第 2 4卷 文采用诱导方案执行前后效益对比法，探讨行程时间误差对系统效益的影响，同时还考虑以 下几个 特定 因素：诱导策略类型(单路线诱 导和多 路线诱 导)；诱 导车 辆 比例；诱导方案 更新时 间 为 了使问题简化，特作 如下 假定：(1)诱 导方 案的更新 时间与网络中路线 的行程时 间基本 接近 (2)非诱导车辆和诱 导车辆 的路线选择行为相互独立，诱 导车 辆完 全遵守诱 导系统指示 的行驶路线，而非诱导车辆在诱
6、导方案 执行 过程 中不 改变 行驶路线 (3)系统效益只考虑行程时间效益 1 1 单路线诱导系统效益 设 交通诱导系统网络 中某一 OD 之 间有 条路线，在诱 导方案 执行前第 f 条路线 中诱 导 车辆交通量为 墨，总交通量 为 q，平 均行程时 间 和流量 q 的关系为(q0，由于存在 误 差，诱导系统检测或 预测第 f 条路线的行程时问(0 t M=o o)为 随机变量，其 概率分布密度 函 数为 p l(幻，均值和方差分别为 和；对于单路线诱导系统，在每个方案的更新时间间隔 内，系统 比较 条 路线行程 时 问的大小，然后将经 过决 策点 0的被诱 导车辆分 配到行 程 时问最小的
7、路线上去 由于行程 时间误差 的存在，每条路线都 有可 能成为最短 路线，设 P 为 第 i 条 路线是 最短路线的概率：N P 一 一J 兀 _ p j(tj)d tj)d t,(1)J 设诱导车辆被分配到第 f 条路线后，系统性能指标总行程时间为 N 一(q 一 X+T X)(q 一 删 +T X)+(Q T Xj)(Q T Xj)(2)，X=Z X (3)J 一】其 中：T为方案更新时 问间隔 整个 系统性能指标平 均值 一 z P。(4)设。为系统初始性能指标，o=z Q (q )，则有误差时系统效益 S B Y百分 比为。1 S BY=(1 x 1 0 0 (5)设无误差时，第 i
8、条路线为最短行程时间路线，则无误差时系统效益 S B N百分比为 S BN=(1一 。)X 1 0 0 (6)1 2 多路线诱导系统效益 对于以上诱导策略，如果在一个诱导方案执行间隔内，将所有诱导车辆分配到单一路线 上，则随着市场渗透率的增大，即诱导车辆比例的增大，就会出现过剩反应或拥挤转移，系统 效益不 明显，有 时甚 至变差，在这种情况下应采 用多 路线诱导 策略，设 第 i 条 路线分配 比例 为 月。=(r，)(7)对于群 体车辆诱导系统(如通过可变标志或广播进行诱 导)或隐含式诱导 系统(车 内单元 只提供交通 状况，行驶路线 由驾驶员 自己决定)，诱导车辆选择第 i 条路线 的概率
9、也可 用类 似 以上公式描述，只不过前者的函数形式由诱导系统决定，后者由驾驶员对诱导信息的反应规 律决定 维普资讯 http:/ 第 5 期 睬建阳行程时问误差对交通诱导信息系统效益的影0 向 5 1 1 设分配比例 月 确定后，系统性能指标总行程时间 为 (Q 一 T X,+R T X)，Q 一 T X,+R T X)由于 和 月 是 随机变量，因而 也是 随机变量 其 均值 为 TO 一 f f k()d )S BY 一(1一?_ 1 0 0 S BN=(1一?1 0 0 其中：外 为无误差时诱导方案执行后系统性能指标 =(Q 一 墨+r T X)(Q 一 T X,+nTX)ng。(T J
10、，TO，)2仿真评价以及新的容错诱导策略(8)(9)(1 0)(1 1)(1 2)(1 3)2 1 仿 真评 价 从 上系统效益关系概率模型可以看出，系统效益不但与行程时间误差、诱导策略有 关，而且还和系统初始状态、诱导车辆比例、行程时间与流量的关系有关 为此，本文通过一 个 简单路 网 仿真计算 了在不 同情况下 系统效益 的变 化 在 仿真 中假设路 网有两条路线，其 实际行 程时间与流量 的函数关系为 0 =(Q )=T o 1+0 1 5()(1 4)其中：T o=2 5 mi n，C=3 6 0 0 p e u h(z b 客车 小时)诱导系统检测或预测的行程时间 服从 正态分布，两
11、条 路线 的流量之和 Q-+Qz=60 0 0 p c u h 在初始 状态下 两条 路线 中诱导 车 辆 的 比例是 相 同的 即 X-Q-=Xz Q，对 于多 路线诱导策 略，设 的计算公 式 为 2 R=e一 e一 曲 (1 5)J 1 其 中：表示控制参数，取 0 2 表 1、表 2列出了单路 线诱 导策略，行程 时间误差分别 为 1 0 ，1 5 时，系统效益随初始 状态、诱导车辆 比例的变化而 变化 的情况 表 3，表 4为多路线诱导策略情况 表 中：T 为路 线 1的实际平均行程 时间 单位为 mi n；T-一To 为两路线行 程时间之差；T X 为诱导 车辆交通 量 从 表 1
12、、表 2可姒看出：(1)误差越 大，对系统效 益的影 响也越太 (2)随着诱导车辆 比例的增大 系统效益会出现不稳定 (3)随着两条路线行程 时问之差的增 大 误差对效益 的影 响变小 f 4)当两条路线行程时问比较接近时，即使是没有误差 系统仍有可能出现负效益 但对于多路线诱导策略 结果有相 当大 的差异：(1)误差对效益 的影响 比较一致，S BY与 S BN 之差对两条路线行程时 阔差异 的变化不 敏感 (2)在没有误差条件下，系统不会 出现负效益，即不会发生过剩反应或 拥挤 转移现象 维普资讯 http:/ 5 1 2 同济大学学报 第 卷 一2 4 一L 5 0 6 O 4 1 d
13、2 5 3 5 d 6 5 7 6 8 7 9 9 O 1 O 1 1 1 2 1 2 3 2 2 容 错诱 导策略 从 以上 仿真分析 结果可以看 出，在行程 时间误差存在条 件下，不管是单 路线诱导 策 略，还是多 路线诱 导策略 当两条路线行程 时间 比较接近时，都会 出现负效益 现象 为此本 文提 出一种新 的容错诱导策略 即计算 OD 之问最短和次最短行 程时问路线 如果两路 线行 程时 问之差 大于某一设定值 e，再启用相应的单路线或多 路线诱 导策 略，这样做 的 目的是 防止负 效益或 系统 振荡现象，同时也可 减少诱导 驾驶员到 错误 路线(行 程时问较长 的路线)的概 率
14、提高系统的可信度 0 可近似I【j 以下公式确定：s +其中：为效 益可靠性 控制 因子 其取值 范围为 0 5 1 6 越 大 系统越可靠 3 0 6 2 8 6 2 7 2 89 5 l 6 6 5 3 2 0 0 2 3 5 6 8 9 1 3 4 7 2 4 l；2 1 1 0 8 6 2 7 3 7 7 6；1 0 2 d 6 7 9 l 2 4 2 0 9 7 6 8 1 d 7 1 7 1 5 8 4 3 l 0 0 1 3 d 5 7 8 9 1 2 3 3 9 l 0 7 l8 4 9 4 8 2 5 ；4 3 l 0 l 3 4 6 7 9 0 2 3 3 0 3 d 3
15、9 2 6 9 3：9 0 l 3 3 2 l 02 3 d 6 7 8 9 1 2 2；0 8 6 4 8 1 O 8_ 1 5 4 2 1 O O 1 1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 0 8 5 O 3 5 5 5 5 5 6 5 5 4 2 1 1 l l 0 0 1 2 3 d：7 8 9 0 9 8 8 7 6 6；i 8 9 0 1 2 3 d：7 8 0 0 l 2 3 d 2 7 2 8 d 0 7 3 l 8 7：3 3 n 弛 s j n 盯 嬲 n 3 0 6 2 8 6 2 7 2 8 4 9 5 1 6 6 5 3 2 0 0 2 3 5 6 8 9 1 3
16、d 8 7 0 4；4 2 5 3 6 5 3 6 3 7 7 7 6；2 0 1 3；9 l 3 2 0 9 7 6 8 1 d 7 1 4 7 l；3 1 0 0 1 3 d 5 7 8 9 l 2 3 4 3 7 l 3 8 6 2 7 2 2 7 3 2 7 5；4 3 l 0 l 2 4 6 7 9 I 2 4：4 di 8 9 0 l 2 3 2 l 0 0 l 2 3 4 l 7 9 0 l 2 4 3 8 3 6 4 6 l 34 7 2 5 3 3 2 2 l n 0 2 3 4 6 7 8 0 l 2 5 3 O 8 6 d 3 1 0 8 7 5 4 2 1 0 0 1
17、1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 0 9 8 4 0 4 5 2 4 3 3 2：7 6 1 1 1 l 0 0 1 2 3 d：7 8 9 9 8 8 7 6 6 7：i 8 9 0 1 2 3 4：7 8 9 0 l 2 3 d 2 7 2 8 d 0 7 3 1 8 7；3 3 肌 札 窨 j 劓 嚣 鹞 蛆 维普资讯 http:/ 第 5期 酥建陌：哿瑶时问 差 f 交通诱导信息系统技盏的影响 5 1 3 3结 论 3 8 3 7 3 d 一3 0 2 5 1 9 1 2 0 6 0 3 1 2 2 0 3 0 3 9 5 0 6 0 4 8 4 5 4 1 3 6 2 8 2
18、0 1 0 0 0 1 2 2 5 3 8 5 2 6 6 8 1 9 6 由于成熟的交通诱导系统理论模型尚未建立，因而人们还不完全 了解和确定系统参数 误差 如何 影响 系统 的效 益和 可靠性 本文 使用前后列 比法建立 了系统效益 与行程时 间关 系 概率模型，并结合诱导策略、诱导车辆 比例、初始 条件的变化，分析 了系 统效 益的变化规 律，提出了新的容错诱导策略，从而提高了系统的可靠性和稳定性 1 3 7 2 8 6 6 6 8 O 4 8 3 8 3 0 O O l 1 2 3 4 5 7 8 9 l 2 4 2 9 5 9 l 2 8 9 2 6 O 6 l 7 3 3 2 2
19、1】O O l 3 4 6 7 9 O 2 1 3 7 2 8 6 5 5 6 7 O 3 6 9 3 O O O l 1 2 3 d 5 6 8 9 O l 3 8 6 2 6 9 l 8 9 l 3 6 O 3 8 2 吨q 0 0 n 1 3 6 1 7 1 2 1 l l 2 3 4 6 8 O 0 O 1 l 2 3 4：7 8 9 O 1 6 8 0；2 7 6 6 7 8 0 2 d 6 2 2 2 l 0 O O l 2 3 4 6 7 8 9 1 2：d O 7 5 3 l O 9 8 8 7 O O O O l 2 2 3 4 5 6 6 7 8 9 3 2 9 5 O 4
20、 3 l 9 8 7 6 6 6 5 2 2 1 l l 0 O l l 2 a d 5 6 7 9 8 8 7 6 6 5 5 2l 7 8 9 O 1 2 8 d 5 6 7 8 9 O l 2 a 4 2 7 2 8 d O 7 3 l 8 7：3 3 缸 虬 船 船 驺 骝 鹞 们 札 l 3 7 2 8 6 6 6 8 O 4 8 3 8 3 O O O 1 1 2 3 4 5 7 8 9 l 2 4 d 1 6 1 2 3 2 l 2 7 l 7 3 O 6 1 0 0 如 1 3 7 2 8 6；6 7 O 3 6 9 3 O O O 1 l 2 3 4 5 6 8 9 0 1
21、3 l 0 6 l 7 d 2 l 1 l 2 3 4 6 8 O O O l 1 2 8 4 5 6 7 8 9 O l 2 O 6 2 5 8 0 2 9 0 1 3 5 8 O 4 d 3 3 2 I l O O 2 3 d；8 1 2；4 0 7 5 a l O 9 8 8 7 O O O O l 2 2 3 4 5 6 6 7 8 9 9 8 8 7 6 6 i 5 5 5 6 7 8 9 O l 2 3 4 l。6 7 8 9 O l 2 3 4 2 7 2 8 4 O 7 3 l 8 7 5 4 3 3 虬 啦 驺；8 骗 鹞 如 札 维普资讯 http:/ 5 1 4 蒋大学学
22、报 第 2 4 卷 参考文献 睬建阳 可变标志路线诱导系统的研究 学位论文：上海：同济大学道路与交通工程系 1 9 9 2 Ts u j L H T a ka ha s h R Ka wa s h i ma Hc t a 1 A s t o c ha s t i c a p p r o a c h f o r e s t i ma t i n g t h e e ff e c t i v e n e s s o f n r ol l c g ui da l i ce s ys t e m a nd l r e l a t ed pa r a m e t e r s Tr a ns po r t
23、 at i on S ci e nc e 1 9 8 5 r 1 9：3 3 3 3 5 1 Gor do n R I，Ar c hi t e c t ure f o r i n ve hi c l e na vi g at i o n s y s t e m di s p l ay i ng r e a l t i me t r af fic c ondi t i o n m f o t ins(i onI n：I EEE e dPr oc e e di ng s 0 f f i r s t Ve hi c l e Na vi E aH0 I nf 0r mat i on Sys tem C
24、onf c r e nc e To r o nt o：I EEE 1 9 89 I1 9 1 2 i Chc n Ji a n y a n g Ya n g Pe i k u n S h a n g h a i t r 栅c g u i d a nc e s ys t e m I n：I EEE e d Pr o c e e d i ng s o f fourt h Vc hi c l e N a v i gat i o n I nf or mat i o n Sys t e m Co nf c r e ncc Ot t a wa：I EEE 1 99 321 7 2 20 Hal l R W
25、 Non r e cu r r e nt c ong es t i on：Ho w b i g i s t he pr obl e m?Ar c t a vc l e r i n f o r m at i o n s ys t e m t he s o l u t i o n?T r a n s p n Re s 1 9 9 3 I Cc 1)：8 9 1 0 3 Wa di n g D Vu r e n T V Th e mo d e l l i n g o f d y nn mi c r o u t e g ui d a n c e s y s t e m Tr a n s p n R e
26、 s，1 9 9 3，I C 2 ：1 59 1 8 2 Kout s opo ul os H N An i nf o r m adon di s c ount i ng r ou t i ng st r at eg y f o r a dva nc e d t r a ve l e r i nf o r m a t i on s y s t e mTr a n s p n Re s 1 9 9 3 I C)：2 4 9 2 6 4 UTMSS p e c i a l i s s u e o n UTMS d e mo n s t r a t i o nUTMS ne ws 1 9 9 4(I
27、 s s u e ：3 1 0 Set hi V，Bha nar i N，Ko ppe h uan K S e t a 1 Ar te r i al i nci de nt de t e ct i o n us i ng fixe d d et e c t o r a nd p r o b e v e h i c l e d a t a Tr a n s p n Re s 1 9 9 5，3 C(5)：2 4 9 2 6 4 I m pa c t of Tr a vel Ti m e Er r or on t he Ben ef i t s of Tr a f f i c Gui dan ce
28、 I n f or m a t i on Sy s t em Che n Ji a n y a n g (De p a r t me n t o f R o a d a n d T r a f fi c E n g i n e e r i n g T o n g j i Un i v e r s i t y S h a n g h a i，2 0 0 0 9 2)Ab s t r ac t Tr a v e l t i me e r r o r i s a n i mp o r t a n t f a c t o r i nflu e nc i n g t he b en e fit s of
29、 t r a f fic g u i d a nc e i nf o r ma t i on s y s t e m Ba s e d o n us i n g b e f o r e a n d a f t e r s t u dy，t hi s p a p e r d e ve l o p e s a p r ob i l l i t y mo d e l r e p r e s e n t i n g r e l a t i o ns be t we e n s y s t e m b e ne f i t s a nd t r a v e l t i m e e r r or a n
30、d a na l y s e s a nd c o mpa r e s s ys t e m b e ne f i t c ha ng e s f o r d i f f e r e nt r o u t e g u i d a nc e s t r a t e g i e s，d i f f e r e nt p e r c e nt a ge s of e q u i pe d ve hi c l e s a nd d i f f e r e n t i ni t i a l s t at e o f s y s t e m Fi na l l y a ne w t o l e r a b
31、 l e e r r o r g ui d a nc e s t r a t e g y i s pu t f o r wa r d，whi c h c a n no t o n l y g ua r a nt e e s y s t e m b e ne fit s b ut a l s o i n c r e a s e s ys t e m r e l i a b i l i t y Ke yw or ds S y s t e m b e ne fit s；Tr av e l t i me e r r o r；Gu i d a nc e c o n t r o l s t r a t e g y d 5 6 f、8 9 维普资讯 http:/