張續(xù)光,高建平,吳國雄

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074)

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暴風(fēng)雪天氣下高速公路駕駛員信息獲取研究

張續(xù)光,高建平,吳國雄

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074)

暴風(fēng)雪天氣下信息獲取是保障高速公路使用者出行安全的重要手段，研究駕駛員信息獲取策略可以保障道路使用者信息獲取的及時性及成功率。選取樣本量為200的不同車型駕駛員進(jìn)行調(diào)查問卷，統(tǒng)計駕駛員出行目的和信息需求，利用綜合分析法建立信息需求邏輯模型；通過調(diào)研依托工程現(xiàn)有信息發(fā)布設(shè)施及信息發(fā)布手段，分析現(xiàn)有方案存在的不足，提出改善建議；總結(jié)信息發(fā)布潛力技術(shù)，通過對其進(jìn)行可行性分析，利用信息融合手段對已有設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行融合，建立綜合信息發(fā)布系統(tǒng)；從發(fā)布時段、發(fā)布對象、發(fā)布范圍、發(fā)布內(nèi)容及發(fā)布方式進(jìn)行信息發(fā)布方案設(shè)計，提出信息發(fā)布流程，為冬季暴風(fēng)雪天氣下高速公路管理提供技術(shù)支撐。

交通工程；暴風(fēng)雪天氣；高速公路；信息需求；信息融合；信息發(fā)布

暴風(fēng)雪天氣將極大影響道路使用性能和行車環(huán)境條件，給高速公路安全運營帶來困難并威脅駕駛員生命安全。及時有效的信息將直接影響駕駛員出行和駕駛行為選擇，降低暴風(fēng)雪天氣給駕駛員帶來的不利影響。

根據(jù)國內(nèi)相關(guān)研究成果，在出行前駕駛員的交通信息需求范圍較廣泛，主要通過交通廣播、網(wǎng)絡(luò)、電視、短信、咨詢電話獲取包括路況信息、天氣信息和路徑選擇等信息；而出行中，駕駛員最希望獲得信息的是路況信息，主要通過交通廣播、路側(cè)通信廣播、VMS、靜態(tài)指示牌獲取[1-5]。

國外方面，P.A.Ben-Akiva等[6]發(fā)現(xiàn)了出行者較多選擇交通狀況信息等描述性信息，而不是如路線建議等指令性信息；同時，出行者更愿意接受擁擠路線的交通狀況短期預(yù)測信息。R.R.Wallace 等[7]發(fā)現(xiàn)不同類型的出行者做出路徑轉(zhuǎn)移決策所需要的信息有很多是一致的，但也存在差異性。S.Nygardhs等[8]研究表明，幾乎所有的駕駛員希望VMS應(yīng)該顯示實時天氣狀況和道路狀況信息。

1 駕駛員信息獲取手段調(diào)查與分析

目前駕駛員獲取高速公路運營及氣象信息主要手段包括高速公路出行服務(wù)網(wǎng)站、手機(jī)短信(彩信)、手機(jī)郵件、交通廣播、可變情報板、靜態(tài)標(biāo)志牌、人工示警、交通服務(wù)熱線、電視、信息亭及出行宣傳手冊。

上述信息發(fā)布手段在信息發(fā)布時，單一的信息發(fā)布手段很難滿足駕駛員信息需求，需多種手段相結(jié)合，盡可能的滿足駕駛員在暴風(fēng)雪天氣下高速公路安全行駛的信息需求。

1.1 駕駛員信息獲取手段調(diào)查

研究隨機(jī)選取了200名高速公路駕駛員，大型車與小型車駕駛員各100名，在200名駕駛員中，駕駛員性別、年齡及駕齡均勻分布，以調(diào)查問卷形式調(diào)查駕駛員信息獲取手段。

其中根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，駕駛員信息獲取手段累計頻率如圖1。

圖1 駕駛員信息獲取手段累計頻率

由圖1可知，目前現(xiàn)階段駕駛員信息獲取手段累計頻率最高的為交通廣播，其次為可變情報板,二者占所有信息獲取手段的74%，間接表明了目前我國駕駛員信息獲取手段大部分集中在傳統(tǒng)手段，對網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等手段應(yīng)用率不高。

1.2 潛在信息發(fā)布手段可行性分析

微博、微信、區(qū)域短信提醒及智能語音導(dǎo)航播報是基于手機(jī)及網(wǎng)絡(luò)用戶的潛在信息發(fā)布手段，使用人數(shù)較廣，利用專家打分法對信息發(fā)布手段進(jìn)行可行性分析，選取30名業(yè)內(nèi)專家獨立完成打分，將可行性指標(biāo)進(jìn)行歸類得出如表1。

表1 潛在信息發(fā)布手段可行性分析

在調(diào)查分析時，C1為駕駛員對潛在技術(shù)網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布的可接受性；C2為潛在發(fā)布技術(shù)使用總?cè)藬?shù)；C3為同時在線人數(shù)；C4為用戶人群屬性，及使用微博及微信的用戶人群，據(jù)調(diào)查主要用戶為18到50歲之間，與駕駛員普遍年齡相符合；C5為技術(shù)可行性，從信息發(fā)布的有效性、及時性及方便性進(jìn)行評價。

對于區(qū)域短信提醒需要移動、電信及聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)運行商與高速公路管理部門、氣象部門進(jìn)行配合，利用其區(qū)域檢測對區(qū)域內(nèi)駕駛員發(fā)布天氣及路況預(yù)警。

另外智能語音導(dǎo)航播報需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接及有專門的導(dǎo)航系統(tǒng)，可以實時的接收最新路況及天氣信息，配合交通廣播，可以達(dá)成較好的接收率與傳達(dá)及時性的效果。

2 暴風(fēng)雪天氣下駕駛員信息需求分析

2.1 現(xiàn)有駕駛員信息獲取手段滿意度評價方法

信息需求評價模型的建立需根據(jù)駕駛員信息獲取滿意程度百分比及使用頻率為模型評價指標(biāo),其中評價時需考慮駕駛員性別、年齡、駕齡等駕駛員參數(shù)，建立駕駛員信息獲取滿意度評價模型：

式中：P1為駕駛員信息獲取滿意程度；Q1為駕駛員信息獲取滿意頻數(shù)；P2為駕駛員使用該信息發(fā)布手段頻率；Q2為信息發(fā)布手段使用頻數(shù)；Q為調(diào)查駕駛員總數(shù)。

對不同性別、年齡、駕齡的駕駛員進(jìn)行信息獲取滿意度評價，分別得出其滿意程度，在后續(xù)研究中作為理論基礎(chǔ)。

2.2 駕駛員滿意度調(diào)查分析

冬季暴風(fēng)雪天氣信息發(fā)布系統(tǒng)的構(gòu)建，關(guān)系到駕駛員對暴風(fēng)雪信息獲取及時性及有效性。調(diào)查各駕駛員對目前高速公路管理部門提供的信息發(fā)布手段的滿意程度，具體問卷結(jié)果如圖2。由圖2可以看出，目前我國高速公路駕駛員信息獲取手段中可變情報板及交通廣播為目前駕駛員最為滿意的信息獲取手段，其滿意程度分別為76%及87%，此結(jié)果與圖1相吻合。

調(diào)查中對于網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布，仍存在47%的駕駛員不了解，此類駕駛員多為文化水平相對較低的大型車駕駛員。

圖2 駕駛員對暴風(fēng)雪天氣信息發(fā)布手段滿意程度

2.3 駕駛員信息需求邏輯模型

駕駛員信息需求包括信息需求時間、內(nèi)容及信息獲取手段，其中信息需求及時性、準(zhǔn)確性及有效性為駕駛員信息需求邏輯模型中最為關(guān)鍵的控制因素。

駕駛員信息需求邏輯模型的建立，首先要對駕駛員信息需求時間、信息獲取手段及需求內(nèi)容進(jìn)行分析，采取經(jīng)驗公式與調(diào)查結(jié)果相結(jié)合的綜合研討法，將駕駛員信息需求分析結(jié)果進(jìn)行及時性檢驗、準(zhǔn)確性檢驗及有效性檢驗，將檢驗結(jié)果與實際駕駛員信息接收時間、需求內(nèi)容及所使用信息獲取手段相對比，誤差較大則重新進(jìn)行駕駛員信息需求分析，直至與最終得出最優(yōu)駕駛員信息需求信息。

模型的建立基于計算機(jī)編程及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)語言，首先將模型影響因素及建模方法進(jìn)行數(shù)據(jù)化，用 Y/N判定實現(xiàn)模型循環(huán)，得到駕駛員信息需求邏輯模型。具體模型建立過程如圖3。

圖3 駕駛員信息需求邏輯模型

3 暴風(fēng)雪天氣下駕駛員信息獲取策略研究

3.1 駕駛員信息獲取方案設(shè)計方法

信息融合是對不同來源、不同模式、不同媒質(zhì)、不同時間、不同地點、不同表示形式的信息進(jìn)行綜合，最后可以得到對被感知對象更加精確的描述。

利用Bayes估計方法[9-10]對不同信息發(fā)布手段進(jìn)行組合得到的駕駛員信息獲取成功率，將舊的信息發(fā)布手段與潛在發(fā)布手段進(jìn)行信息融合，最終提出信息發(fā)布方案設(shè)計流程。Bayes條件概率公式：

設(shè)A1,A2,…,Am為樣本空間S的一個劃分，即，滿足：

1)Ai∩Aj=φ(i≠j)；

2)Ai∪Aj∪…∪Am=S；

3)P(Ai)>0(i=1,2,…,m)。

則，對任意事件B，P(B)>0有：

(i=1,2,…,m)

Bayes方法用于信息融合時，要求系統(tǒng)可能的決策相互獨立,因此可以將這些決策看作一個樣本空間的劃分，使用Bayes條件概率公式解決系統(tǒng)的決策問題。

假設(shè)系統(tǒng)可能的決策為A1,A2,…,Am，當(dāng)某信息發(fā)布手段對暴風(fēng)雪天氣進(jìn)行信息發(fā)布，駕駛員獲取信息結(jié)果為B，如果能夠利用系統(tǒng)的先驗知識及該信息發(fā)布手段的特性得到各先驗概率P(Ai)和條件概率P(B丨Ai)，再利用Bayes條件概率公式，根據(jù)信息發(fā)布手段的駕駛員信息獲取成功率將先驗概率P(Ai)更新為后驗概率P(Ai丨B)。

當(dāng)有兩個信息發(fā)布手段對系統(tǒng)進(jìn)行信息發(fā)布時，除了上面介紹的駕駛員信息獲取成功率外，另一個信息發(fā)布手段對駕駛員信息獲取成功率的結(jié)果為C。它關(guān)于各決策Ai的條件概率為P(C丨Ai),i=1,2,…,m，則條件概率公式可表示為：

(i=1,2,…,m)

(1)

假設(shè)A，B，C是相互獨立的，即P(B∩C丨Ai)=P(B丨Ai)×P(C丨Ai)，式(1)可改寫為：

(i=1,2,…,m)

(2)

將n個信息發(fā)布手段進(jìn)行信息融合之后的駕駛員信息獲取成功率為：

P(Ai丨B1∩B2∩…∩Bn)=

(3)

依據(jù)駕駛員信息獲取成功率概率模型，依次將信息發(fā)布方式帶入到模型中進(jìn)行驗算，最終得出不同信息發(fā)布時間下的信息發(fā)布方式最優(yōu)組合，并結(jié)合信息發(fā)布手段的造價與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行合理搭配信息發(fā)布手段并提出信息發(fā)布內(nèi)容，形成信息發(fā)布方案，保障駕駛員信息獲取成功率。

3.2 駕駛員信息獲取方案

根據(jù)暴風(fēng)雪天氣下駕駛員信息獲取手段包括高速公路出行服務(wù)網(wǎng)站、手機(jī)短信(彩信)、手機(jī)郵件、交通廣播、可變情報板、靜態(tài)標(biāo)志牌、人工示警、交通服務(wù)熱線、電視、信息亭及出行宣傳手冊，將上述手段進(jìn)行組合應(yīng)用，根據(jù)信息需求分析及駕駛員信息獲取成功率概率模型，將暴風(fēng)雪天氣下高速公路駕駛員信息獲取時間分為3 d，2 d，24 h，12 h以及實時。

以12 h為例，調(diào)查不同信息組合下駕駛員信息獲取成功率，得出5種信息獲取手段組合概率較高，其中5種組合結(jié)果如表2。

表2 不同組合下信息獲取成功概率

可以看出網(wǎng)絡(luò)、電視、電話、短信、相應(yīng)訂制服務(wù)概率最高達(dá)0.894的成功率，成功概率接近90%，可以有效的將暴風(fēng)雪天氣信息傳達(dá)給駕駛員，保障駕駛員生命財產(chǎn)安全。

暴風(fēng)雪天氣下高速公路信息發(fā)布流程按時間分配，根據(jù)暴風(fēng)雪預(yù)警時機(jī)，及時發(fā)布預(yù)警及交通管制信息，具體信息獲取方案如表3。

表3 暴風(fēng)雪天氣下高速公路駕駛員信息獲取方案

4 結(jié) 語

筆者通過對駕駛員進(jìn)行調(diào)查問卷及理論分析，對現(xiàn)有可應(yīng)用于暴風(fēng)雪天氣下高速公路信息發(fā)布手段及潛在信息發(fā)布技術(shù)進(jìn)行了評價，并對駕駛員信息需求進(jìn)行了分析，建立了信息需求邏輯模型；利用信息融合手段對已有設(shè)施及潛在技術(shù)進(jìn)行融合，建立綜合信息發(fā)布系統(tǒng)；最終建立了信息發(fā)布方案，從發(fā)布時段、發(fā)布對象、發(fā)布范圍、發(fā)布內(nèi)容及發(fā)布方式提出信息發(fā)布流程，為冬季暴風(fēng)雪天氣下高速公路駕駛員信息獲取提供技術(shù)支撐。

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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

國家自然科學(xué)基金項目(51378520)；交通運輸部交通運輸建設(shè)科技項目(2011 318 801 670)

張續(xù)光(1988—)，男，山東日照人，博士研究生，主要從事道路安全理論及高速公路運營管理方面的研究。E-mail:15953331600@163.com。

U491.2+54

A

1674-0696(2015)04-099-04