文/網(wǎng)帥科技（北京）有限公司 裴鐘哲 貴州省公安廳交通管理局 王斌

1 基于出行行為分析的交通誘導(dǎo)

1.1 交通誘導(dǎo)系統(tǒng)

交通誘導(dǎo)系統(tǒng)（TGS, Traffic Guidance System）是智能交通系統(tǒng)（ITS）研究的一個(gè)重要方面 ，TGS利用電子計(jì)算機(jī) 、網(wǎng)絡(luò)和通信等技術(shù)采集并分析實(shí)時(shí)交通信息，通過發(fā)布誘導(dǎo)信息引導(dǎo)道路使用者走行最佳路徑，從而實(shí)現(xiàn)減輕交通擁堵，防范交通事故，并使交通流在路網(wǎng)中各個(gè)路段上得到均衡分配的目的。

1.2 出行行為分析和交通誘導(dǎo)

1.2.1 出行行為分析

出行者在完成一次出行的過程中根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和獲取的信息對(duì)出行時(shí)間、出行路徑、出行方式等進(jìn)行判斷和選擇的過程稱為出行行為選擇。

出行者行為受到交通誘導(dǎo)信息的顯著影響，影響因素主要是出行者個(gè)體屬性(年齡、駕齡、性格、駕車時(shí)間、道路熟悉度) 、道路屬性(路況信息、可替換路徑信息)及誘導(dǎo)信息內(nèi)容(繞道建議、交通事件、動(dòng)態(tài)交通信息)。不同的影響因素對(duì)出行者有不同的作用，其中擁堵狀態(tài)、交通事故、駕駛員駕齡等對(duì)出行者的選擇行為具有重要影響。

1.2.2 出行行為分析和交通誘導(dǎo)

有鑒于交通誘導(dǎo)的效果通過出行者改變出行行為得以體現(xiàn)，根據(jù)交通控制與誘導(dǎo)協(xié)同的內(nèi)容和特點(diǎn), 從交通通行能力改善、交通安全改善、提高交通網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷均衡性、降低能源消耗與環(huán)境污染等方面綜合評(píng)價(jià)出行行為選擇對(duì)交通系統(tǒng)的影響，對(duì)出行者的時(shí)間成本、運(yùn)行成本、運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本、事故損失、交通污染損失等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，并據(jù)此規(guī)劃和設(shè)計(jì)交通誘導(dǎo)的方案和內(nèi)容，是十分必要的。

在以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等為代表的新一代信息技術(shù)引領(lǐng)的新技術(shù)革命背景下，利用先進(jìn)的通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等，全天候地實(shí)時(shí)感知各種城市交通信息，隨時(shí)隨地掌握道路的交通狀況（車流量、是否堵塞、交通事故、能見度情況、路面是否結(jié)冰等），可以通過評(píng)估和預(yù)測(cè)出行者的出行行為，對(duì)出行行為選擇對(duì)交通系統(tǒng)的影響作定量的評(píng)估，從而制定有針對(duì)性的智慧誘導(dǎo)方案，并通過提醒車輛繞行、減速、限速等措施有效分散車流量、疏導(dǎo)交通、減少交通事故的發(fā)生。

2 基于交通態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)的智慧誘導(dǎo)系統(tǒng)

基于交通態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)的智慧誘導(dǎo)系統(tǒng)是在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，以交通態(tài)勢(shì)感知（包括信息輸入、處理、輸出環(huán)節(jié)）為基礎(chǔ)，建立起的基于離散規(guī)則和連續(xù)概率，甚至包括基于情感和頓悟的、反映客觀態(tài)勢(shì)的交通綜合決策平臺(tái)。

智慧誘導(dǎo)系統(tǒng)由交通信息采集子系統(tǒng)、車輛定位子系統(tǒng)、交通信息服務(wù)子系統(tǒng)、行車路線優(yōu)化子系統(tǒng)等組成。

平臺(tái)由云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、大數(shù)據(jù)及機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算引擎、交通態(tài)勢(shì)及風(fēng)險(xiǎn)感知基礎(chǔ)架構(gòu)及建立在其上的應(yīng)用模塊構(gòu)成。智慧誘導(dǎo)系統(tǒng)將人工智能和人的智慧相融合，采用一種具有自主、自動(dòng)彌聚效應(yīng)的信息修正、補(bǔ)償?shù)钠谕x擇—預(yù)測(cè)—控制體系，實(shí)現(xiàn)了面向不同地區(qū)、不同類型道路交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)的分析研判和集成應(yīng)用，建立了完善的交通出行行為分析和誘導(dǎo)策略輔助支持體系。

2.1 交通信息采集子系統(tǒng)

交通信息采集子系統(tǒng)基于車道級(jí)高精度電子地圖，對(duì)轄區(qū)道路各種交通設(shè)施設(shè)備，包括電感環(huán)檢測(cè)器（環(huán)型感應(yīng)線圈）、超聲波檢測(cè)器、紅外檢測(cè)器、雷達(dá)檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等進(jìn)行精準(zhǔn)定位和數(shù)字化、在線化、可視化管理，結(jié)合手機(jī)信令及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，分析得出流量、速度、密度等動(dòng)態(tài)交通信息，在地理信息服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上描繪實(shí)時(shí)交通路況信息。該系統(tǒng)還可全天候監(jiān)控道路運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)城市道路擁堵事件進(jìn)行預(yù)警，并分析得出道路擁堵事件的發(fā)生時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度、實(shí)時(shí)速度、擁堵持續(xù)時(shí)間等數(shù)據(jù)。

2.2 車輛定位子系統(tǒng)

車輛定位子系統(tǒng)的功能是確定車輛在路網(wǎng)中的準(zhǔn)確位置。車輛定位技術(shù)主要有地圖匹配定位方法(MapMatching)、推算定位方法(Dead Recking)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、北斗定位系統(tǒng)（BD）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)等方式。

2.3 交通信息服務(wù)子系統(tǒng)

交通信息服務(wù)子系統(tǒng)是交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分, 它把主機(jī)運(yùn)算出來的交通信息(包括預(yù)測(cè)的交通信息)通過各種媒體，如有線電視、聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、收音機(jī)、路邊的可變信息標(biāo)志和車載的信息系統(tǒng)等傳送給公眾。

2.4 路線優(yōu)化及誘導(dǎo)子系統(tǒng)

路線優(yōu)化及誘導(dǎo)子系統(tǒng)是依據(jù)車輛定位子系統(tǒng)所確定的車輛在網(wǎng)絡(luò)中的位置信息, 結(jié)合交通信息采集子系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)交通信息, 為出行者提供能夠避免交通擁堵、減少延誤及安全到達(dá)目的地的行車路線。

路線優(yōu)化及誘導(dǎo)子系統(tǒng)的信息處理與控制模塊主要完成數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、誘導(dǎo)方案制定、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。該模塊對(duì)經(jīng)過工作人員人工確認(rèn)后的交通信息和指揮管理信息進(jìn)行接收和處理，制定誘導(dǎo)策略并向車載終端、電臺(tái)、電視臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)等媒介發(fā)布交通誘導(dǎo)信息，設(shè)置交通信息板和交通誘導(dǎo)屏的顯示內(nèi)容等。

3 誘導(dǎo)實(shí)例

貴州省交通管理局在2018年春運(yùn)期間應(yīng)用基于交通態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)的智慧誘導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)戰(zhàn)，并取得了良好的效果。

3.1 誘導(dǎo)背景

圖1 2月20號(hào)紅楓湖路段的10個(gè)擁堵地點(diǎn)

春運(yùn)期間，交通流劇增，給交通管理和治理帶來巨大壓力?；诮煌☉B(tài)勢(shì)感知平臺(tái)的智慧誘導(dǎo)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)感知道路交通擁堵情況，快速、定點(diǎn)、定時(shí)發(fā)送交通擁堵誘導(dǎo)短信，達(dá)到了降低交通流、疏通交通道路、降低交通事故發(fā)生率，保障春運(yùn)交通安全的目的。

2018年2月20號(hào)和2月21號(hào)紅楓湖路段發(fā)生多次擁堵事件。從交通信息采集子系統(tǒng)中獲取詳細(xì)擁堵信息后，根據(jù)經(jīng)緯度在地圖上標(biāo)出所有的擁堵點(diǎn)，并在時(shí)間軸上展示了擁堵變化趨勢(shì)，參見下圖。

3.2 誘導(dǎo)策略

根據(jù)路線優(yōu)化及誘導(dǎo)子系統(tǒng)對(duì)道路交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)的接收和處理，結(jié)合對(duì)交通出行行為和誘導(dǎo)策略的分析和研判，制定了相應(yīng)的誘導(dǎo)方案并通過移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)對(duì)相關(guān)的出行者發(fā)布了交通誘導(dǎo)信息。

誘導(dǎo)信息：【貴州交警】滬昆高速安順往貴陽方向，紅楓湖路段緩行，往貴陽、廣西、湖南方向的車輛請(qǐng)從花安高速繞行。

短信發(fā)送點(diǎn)：紅楓湖路段A點(diǎn)和B點(diǎn)為短信發(fā)送中心點(diǎn)，C點(diǎn)為擁堵區(qū)域。以A點(diǎn)（經(jīng)緯度為105.01063；26.540986）和B點(diǎn)（經(jīng)緯度為105.113971；25.763043）為圓心，不間斷給附近50公里范圍內(nèi)的交通參與者發(fā)送誘導(dǎo)短信，如下圖所示。

發(fā)送詳情：從2018年2月20號(hào)0∶00到2018年2月21號(hào)12∶00，在A點(diǎn)共發(fā)送46348條短信，其中省內(nèi)人員為34381，省外人員為11967。在B點(diǎn)共發(fā)送48939條短信，其中省內(nèi)人員為35720，省外人員為13219。

從2018年2月21號(hào)12∶00到2018年2月22號(hào)12∶00，在A點(diǎn)共發(fā)送183699條短信，其中省內(nèi)人員為130440，省外人員為53259。在B點(diǎn)共發(fā)送184748條短信，其中省內(nèi)人員為129020，省外人員為55728。

圖2 2月21號(hào)紅楓湖路段的8個(gè)擁堵地點(diǎn)

圖3 紅楓湖地區(qū)交通擁堵誘導(dǎo)示意圖

3.3 誘導(dǎo)評(píng)價(jià)

交通參與者收到短信后了解了當(dāng)前交通態(tài)勢(shì)，應(yīng)當(dāng)會(huì)采取相應(yīng)措施來避免擁堵。通過查看特定卡口數(shù)據(jù)，對(duì)比短信發(fā)送前后交通流的變化則可以評(píng)價(jià)誘導(dǎo)效果。

在所研究的AC和BC路段中，只有滬昆高速安順段約100公里的路段限速為120公里/小時(shí)，其他路段限速為80公里/小時(shí)，根據(jù)相關(guān)研究成果，在各級(jí)服務(wù)水平下，限速不同的高速公路車輛的平均行程車速如下表所示。

考察誘導(dǎo)對(duì)象的地理位置分布，在所有對(duì)象中從接收短信到行駛到擁堵區(qū)域的最遠(yuǎn)距離為140+50=190公里，從最遠(yuǎn)位置在各級(jí)服務(wù)水平下到達(dá)擁堵區(qū)域的平均行程時(shí)間參見表1。從表中可以看出，在最不利條件下（四級(jí)服務(wù)水平、最遠(yuǎn)點(diǎn)）從接收短信到到達(dá)擁堵區(qū)域最長(zhǎng)需要4.08小時(shí)。

圖4 紅楓湖誘導(dǎo)車輛行程時(shí)間分布圖

表1 誘導(dǎo)車輛行程車速和行程時(shí)間分析

在紅楓湖誘導(dǎo)對(duì)象的全樣本中剔除子夜零點(diǎn)的數(shù)據(jù)（異常數(shù)據(jù)），選擇短信發(fā)送的時(shí)間范圍為2018年2月21日08∶24到22∶30，得到總數(shù)據(jù)量為7574條，其行程時(shí)間分布如圖4所示。

如果出行者從接到短信到抵達(dá)擁堵路段的時(shí)間大于4.08小時(shí)，即在最不利條件下從接收短信到到達(dá)擁堵區(qū)域的最長(zhǎng)時(shí)間，則認(rèn)為該出行者的出行行為為延遲出行的理由是充分的，而且此種假設(shè)是保守的。圖中延遲出行（出行時(shí)間大于4.08）的數(shù)據(jù)為1107條，占所有樣本的比重為14.62%

由以上分析可知，如果不考慮中止出行和繞路出行的影響，在接到短信后，總出行人群中選擇延遲出行的比例保守估計(jì)為14.62%，說明誘導(dǎo)信息對(duì)出行者的出行行為選擇產(chǎn)生了較大影響；延遲出行時(shí)間選擇在0～0.75小時(shí)，0.75～1.5小時(shí)，1.5～2.25小時(shí)，2.25～3小時(shí)的比重分別為27.55%、18.52%、13.37%、10.30%，共占68.11%。說明選擇延遲出行的出行者大部分選擇的延遲出行時(shí)間在3小時(shí)以內(nèi)。

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