暴風雪天氣下高速公路駕駛員信息獲取研究

張續光,高建平,吳國雄

(重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074)

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暴風雪天氣下高速公路駕駛員信息獲取研究

張續光,高建平,吳國雄

(重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074)

暴風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行調查問卷，統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；通過調研依托工程現有信息發布設施及信息發布手段，分析現有方案存在的不足，提出改善建議；總結信息發布潛力技術，通過對其進行可行性分析，利用信息融合手段對已有設施及網絡技術進行融合，建立綜合信息發布系統；從發布時段、發布對象、發布范圍、發布內容及發布方式進行信息發布方案設計，提出信息發布流程，為冬季暴風雪天氣下高速公路管理提供技術支撐。

交通工程；暴風雪天氣；高速公路；信息需求；信息融合；信息發布

暴風雪天氣將極大影響道路使用性能和行車環境條件，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，降低暴風雪天氣給駕駛員帶來的不利影響。

根據國內相關研究成果，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、網絡、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、路側通信廣播、VMS、靜態指示牌獲取[1-5]。

國外方面，P.A.Ben-Akiva等[6]發現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測信息。R.R.Wallace 等[7]發現不同類型的出行者做出路徑轉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網站、手機短信(彩信)、手機郵件、交通廣播、可變情報板、靜態標志牌、人工示警、交通服務熱線、電視、信息亭及出行宣傳手冊。

上述信息發布手段在信息發布時，單一的信息發布手段很難滿足駕駛員信息需求，需多種手段相結合，盡可能的滿足駕駛員在暴風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查

研究隨機選取了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，以調查問卷形式調查駕駛員信息獲取手段。

其中根據調查結果顯示，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手段，對網絡、手機等手段應用率不高。

1.2 潛在信息發布手段可行性分析

微博、微信、區域短信提醒及智能語音導航播報是基于手機及網絡用戶的潛在信息發布手段，使用人數較廣，利用專家打分法對信息發布手段進行可行性分析，選取30名業內專家獨立完成打分，將可行性指標進行歸類得出如表1。

表1 潛在信息發布手段可行性分析

在調查分析時，C1為駕駛員對潛在技術網絡信息發布的可接受性；C2為潛在發布技術使用總人數；C3為同時在線人數；C4為用戶人群屬性，及使用微博及微信的用戶人群，據調查主要用戶為18到50歲之間，與駕駛員普遍年齡相符合；C5為技術可行性，從信息發布的有效性、及時性及方便性進行評價。

對于區域短信提醒需要移動、電信及聯通網絡運行商與高速公路管理部門、氣象部門進行配合，利用其區域檢測對區域內駕駛員發布天氣及路況預警。

另外智能語音導航播報需進行網絡連接及有專門的導航系統，可以實時的接收最新路況及天氣信息，配合交通廣播，可以達成較好的接收率與傳達及時性的效果。

2 暴風雪天氣下駕駛員信息需求分析

2.1 現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,其中評價時需考慮駕駛員性別、年齡、駕齡等駕駛員參數，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；P2為駕駛員使用該信息發布手段頻率；Q2為信息發布手段使用頻數；Q為調查駕駛員總數。

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

2.2 駕駛員滿意度調查分析

冬季暴風雪天氣信息發布系統的構建，關系到駕駛員對暴風雪信息獲取及時性及有效性。調查各駕駛員對目前高速公路管理部門提供的信息發布手段的滿意程度，具體問卷結果如圖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%，此結果與圖1相吻合。

調查中對于網絡信息發布，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 駕駛員對暴風雪天氣信息發布手段滿意程度

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、內容及信息獲取手段，其中信息需求及時性、準確性及有效性為駕駛員信息需求邏輯模型中最為關鍵的控制因素。

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容進行分析，采取經驗公式與調查結果相結合的綜合研討法，將駕駛員信息需求分析結果進行及時性檢驗、準確性檢驗及有效性檢驗，將檢驗結果與實際駕駛員信息接收時間、需求內容及所使用信息獲取手段相對比，誤差較大則重新進行駕駛員信息需求分析，直至與最終得出最優駕駛員信息需求信息。

模型的建立基于計算機編程及相關網絡語言，首先將模型影響因素及建模方法進行數據化，用 Y/N判定實現模型循環，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計方法

信息融合是對不同來源、不同模式、不同媒質、不同時間、不同地點、不同表示形式的信息進行綜合，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]對不同信息發布手段進行組合得到的駕駛員信息獲取成功率，將舊的信息發布手段與潛在發布手段進行信息融合，最終提出信息發布方案設計流程。Bayes條件概率公式：

設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的決策問題。

假設系統可能的決策為A1,A2,…,Am，當某信息發布手段對暴風雪天氣進行信息發布，駕駛員獲取信息結果為B，如果能夠利用系統的先驗知識及該信息發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，根據信息發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)。

當有兩個信息發布手段對系統進行信息發布時，除了上面介紹的駕駛員信息獲取成功率外，另一個信息發布手段對駕駛員信息獲取成功率的結果為C。它關于各決策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個信息發布手段進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)

依據駕駛員信息獲取成功率概率模型，依次將信息發布方式帶入到模型中進行驗算，最終得出不同信息發布時間下的信息發布方式最優組合，并結合信息發布手段的造價與經濟效益進行合理搭配信息發布手段并提出信息發布內容，形成信息發布方案，保障駕駛員信息獲取成功率。

3.2 駕駛員信息獲取方案

根據暴風雪天氣下駕駛員信息獲取手段包括高速公路出行服務網站、手機短信(彩信)、手機郵件、交通廣播、可變情報板、靜態標志牌、人工示警、交通服務熱線、電視、信息亭及出行宣傳手冊，將上述手段進行組合應用，根據信息需求分析及駕駛員信息獲取成功率概率模型，將暴風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種組合結果如表2。

表2 不同組合下信息獲取成功概率

可以看出網絡、電視、電話、短信、相應訂制服務概率最高達0.894的成功率，成功概率接近90%，可以有效的將暴風雪天氣信息傳達給駕駛員，保障駕駛員生命財產安全。

暴風雪天氣下高速公路信息發布流程按時間分配，根據暴風雪預警時機，及時發布預警及交通管制信息，具體信息獲取方案如表3。

表3 暴風雪天氣下高速公路駕駛員信息獲取方案

4 結 語

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

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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

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

張續光(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