吉林交通科技 ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＯＦ ＪＩＵＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ２０ １ ０年第３期 盥 ．｛｝交通工程 芥芥带芥 城市交通流诱导系统ＶＭＳ布点方案研究 刘广成 张宵达 李思达 吉林省松原市公路管理处吉林省交通运输厅物资站吉林省高等级公路建设局 （松原１３１１００） （长春１３００２１） （长春１３０２１６） 【内容摘要】可变信息板（ｖＭｓ）是城市交通流诱导系统中一种重要的发布实时交通信息的手段，ＶＭＳ 只有在一些关键的地方布设时才能发挥最大效益。传统的ＶＭＳ布点方案是根据经验来进行的。本文通过分 析城市路网中交叉口和路段的重要程度，确定关键交叉口或路段的关键流向，从而为ＶＭＳ更合理的布设提 供科学依据。 【关键词】交通流诱导系统ＶＭＳ布点 ｌ前言 城市交通流诱导晋统中－息的手段已经越来越受到重视一 重要 发 实日，但是有研究表明，寸奎通 伴随着智能运输系统的发展，可变信息板作为 ＶＭＳ板过多的话，会导致驾驶员接受的信息过多， － 定发展规划。各相关部门要结合各自实际，尽快研究 整合，尽快形成一批功能齐全、设备完善、服务规范 制定扶持现代物流发展规划，明确发展思路、重点和 的骨干物流企业，实现规模化经营。支持鼓励跨地 措施。具体要与城市发展规划相衔接，把环保和可持 区、跨部门、跨经济成分的物流资源进行重组、兼并、 续发展问题放在重要位置，正确解决好与物流相关 联合，扶优扶强。同时争取给予物流企业发展相关政 的能源、环境、交通安全等问题。三要研究制定扶持 策待遇。 。各有关部门要从培育和开发物流市场、建立规 ５．４加强物流人才培养和科技应用，为现代 范的市场运作秩序出发，清理废止不利于现代物流 物流发展提供技术支持 发展的各种规定，研究制定扶持。 现代物流属于技术密集型产业，需要熟悉物流 ５．２加大物流基础投入，尽快提升物流服务水 经营管理和信息技术应用的高素质专业人才。建议： 平 运输行业管理部门要继续抓好从业人员培训，尽快 物流基础设施作为物流的载体，是现代物流发 编制培训规划，力争在短时期内把普及现代物流知 展不可缺少的条件。要根据现代物流发展的要求， 识，进一步提高人员素质作为管理的重点。物流企业 提高服务功能水平。建议：对国家以及省、市投资兴 要将管理作为开发现代技术的一个重要课题，加强 建的物流企业的功能设施、运营现状、收益情况进行 与大专院校和物流研究咨询机构的联系，开展物流 调查摸底，并做出综合性分析；同时对自发形成的物 “产、学、研”活动。要通过对物流产业和物流企业管 流配货站点加以整合，通过进行普查梳理或准人许 理深入研究，用新理论、新技术指导物流实践，更好 可审验，未达标的限期整改或勒令退出物流业市场。 地为加快推进白城现代物流业发展服务。 ５－３加大改革重组力度，努力培植物流骨干企 （收稿日期：２０１０．６．１１） 业 要运用市场机制对现有社会物流资源进行优化 ２０１０年第３期 刘广成等：城市交通流诱导系统ＶＭＳ布点方案研究 不利于安全驾驶。尤其是在提供的交通信息存在相 互矛盾或者变化过于频繁的时候。会使驾驶员变得 更加无所适从。另外，布设ＶＭＳ通常都是比较昂贵 的，这就导致城市建设者只能在最需要的地方布 ＶＭＳ，以使得ＶＭＳ能够发挥最大的效益，但是在实 我们采用了主成分分析法。 在本文的研究中，确定了相交道路的等级、交 通量、人口车道各流向的饱和度、车辆的平均停车延 误、交叉口在城市中所处的地理位置等作为分析交 叉口重要程度的指标，采用主成分分析法分析这些 际应用过程中，ＶＭＳ的布点方案通常都是按照人为 经验来进行的，缺少科学依据，相关的研究也仅仅局 限在重要交叉口的分析上，本文在分析交叉口重要 指标中哪些会对交叉口的影响更大，从而将其作为 交叉口的关键影响因素。主成分分析法是一种直观、 全面的评价方法，其核心思想是用降维的思想，把多 指标转化为少数几个综合指标，进而在实证问题研 究中全面、系统地分析问题。 主成分分析法把给定的一组相关变量通过线 性变换转成另一组不相关的变量，这些新的变量按 照方差依次递减的顺序排列。在数学变换中保持变 量的总方差不变，使第一变量具有最大的方差，称为 程度的基础上，侧重研究关键交叉口上的关键流向， 并根据关键流向来确定ＶＭＳ的布设点位，使得 ＶＭＳ的布点能够更为科学，计算依据更为可靠，也 使得发布的信息能够更有针对性。 ２交叉口关键影响因子选择 ２．１关键影响因子的选取原则 根据不同的目地，有着不同的交叉口评价方法 第一主成分，第二变量的方差次大，并且和第一变量 不相关，称为第二主成分。依次类推，Ｎ个变量就有 Ｎ个主成分。 及目标。这些目标必须能够充分反映交叉口的动态 特性。城市交通流诱导系统的最为根本的目标是平 衡路网上的交通流，从而避免由于交通流量的不均 衡所引发的交通拥挤。因此，在选取关键影响因子的 时候，需要遵循以下的准则。 同其他的分析方法相比较，主成分分析法具有 如下的特点： １）由于降维，某些指标可能无法犹如最初一样 进行比较。 １）有效的反映道路交叉口的拥挤程度及运行效 率； ２）清晰的表现交叉口在整个路网中的重要程 度； ２）经过计算，可以获得相关的评价指标，通过 对其进行分类，可以删除相关指标中的干扰因素，这 将有效的为运行质量评价提供便利。 ３）对每个评价指标进行人工排序，直观的分析 得到对运行效果影响较大的相关评价指标，并适应 ３）所选择的影响因子应该尽可能的简单，便于 调查和计算； 性的对一些小的指标进行删除。 ４）最大程度上的利用原始数据进行关联性分 析，可以有效地避免错误结果。 ４）尽可能的降低不同影响因子之间的相关性； ５）尽可能的降低人为影响因子的权重。 ２．２关键影响因子的分析方法 为了系统、全局的分析问题，必须考虑尽可能多 综上所述，主成分分析法可以通过降维的方法 去发掘影响道路交叉口运行质量的关键因素，同时 的影响因素。这些影响因素被称为全局目标，或 每一个指标只能的反应一个侧面的信息。 ２－３关键指标的选取 统计分析。由于每个变量全都在某种程度上反映了 所研究问题的一部分信息，并且在目标之间存在着 某种相关，因此，所获的统计数据可能存在着一定程 度上的数据冗余。当采用统计方法研究多目标问题 时，太多的变量将有可能增加问题分析的复杂度及 根据已有的研究成果，及对道路交叉口运行特 性分析，本文选择７个因素作为影响交叉口运行状 况的指标，１）路段的重要程度；２）交叉口各流向的饱 和流量；３）交叉口每个方向的平均延误；４）交叉口每 数据计算量。在数据分析过程中，人们希望通过最少 的变量来反映尽可能多的信息，为了解决这一问题， 个方向的饱和度；５）交叉口的重要程度（有无信号控 制）；６）交叉口的间距；７）交叉口位置。 刘广成等：城市交通流诱导系统ＶＭＳ布点方案研究 １）路段的重要程度 依据道路网络的状态函数建立路段的服务函 数。其中，路段可以被划分为：快速路、主干路、次干 路及支路。当道路发生交会时，交叉口也具有不同的 权重。 序号 ２０１０年第３期 表２ 因子统计表 指标 特征值贡献率累计贡献率 ２）交叉口各流向的饱和流量 当我们知道了交叉口各流向的饱和流量，我们 可以得到每个方向的通行能力。 ３）交叉口每个方向的平均延误 这个指标可以反映道路的服务水平，同时也是 计算交叉口服务水平的一个重要指标。 ４）交叉口每个方向的饱和度 这个指标可以反映每个交叉口的拥挤程度。 ５）交叉口的重要程度（有无信号控制） 有无信号控制对于交叉口的重要程度存在某种 程度的影响。在ＶＭＳ布点位置的选择上，一般情况 通过这个表格，我们可以发现，交叉口各个方向 饱和度、交叉口位置、交叉口每个方向的平均延误及 交叉口的重要程度的总的贡献率已经接近９０％，所 以我们确定这四个指标作为交叉口的关键影响因 子。 下应该尽量选取无信号交叉口。 ６）交叉口的间距 交叉口之间的距离对ＶＭＳ布设位置有着重大 ３影响因子权重分析 的影响，如果距离过远，ＶＭＳ的影响就可能产生衰 减。 按照灰色理论的观点，交叉口作为一个抽象系 统，很难明确影响系统的全部因素，更不可能确定因 ７）交叉口位置 道路交叉口的位置同样会对交叉口的重要程度 产生影响。根据交叉口的位置的不同，本文给出不同 区域的得分值。 表１区域得分值 素之间的映射关系，因此，可将城市交叉口视为本征 性灰色系统。本文将通过灰色关联原理来确定主要 影响因素的权重。 灰色关联分析方法中要求参考列与比较列之间 存在量化的关系，而本文研究的参考列ＶＭＳ布点位 置选择作为一个抽象的概念，与比较列（相交道路等 级、交通量、入口车道饱和度及车辆的平均停车延 误）２２间无法建立量化的关系，故需要寻找一种与各 影响因素之间存在量化关系的指标，本文选取最能 ２．４关键影响因子的确定 综合反映交叉口拥挤程度的指标——交叉口饱和度 来反映这一抽象的概念。 ４长春市模拟实验 ４．１调查区域 在道路交叉口重要程度的主成分分析过程中， 主要包含数据标准化，样本相关系数矩阵的确立，主 成分计算、处理及提取步骤。 为了克服实际数据在较大差异情况下的不稳定 性，同时也为了计算方便，需要首先对数据进行标准 化，其中，样本均值为０，样本方差为ｌ，于是获得了 相关关系的协方差矩阵，经过标准化的数据为： 在模拟分析中，本文选取了比较繁忙的长春市 人民大街一自由大路交叉口及其附近区域作为分析 区域，在这一区域中，有桂林路商业街，南北主干道 ５５ ２０１０年第３期 刘广成等：城市交通流诱导系统ＶＭＳ布点方案研究 人民大街、亚泰大街，东西主干道自由大路等主要干 且ＶＭＳ的布设很重要的一点就是用来缓解交通拥 道，主要的商业网点有恒客隆超市、国商百货、名门 堵），并将其作为计算分析的基础，调查时间为２００７ 饭店等，以及东北师范大学、长春动植物公园，南岭 年５月６日早６点至９点。 体育场等场所。在这一区域中，车流量和人流量都相 ４．２调查结论 对较大，商业场所集中，在上下班高峰期间容易造成 通过分析，我们认为自由大路和同志街交叉口 拥堵。一个交叉口的拥堵也很容易蔓延到其他交叉 为该区域内最堵塞的交叉口，其北进口车道为最拥 口。根据交叉口的影响因素，本文通过实地调查，获 挤的路段，在只装备一个ＶＭＳ的情况下，选取这个 得了高峰时段内桂林路一自由大路交叉口，人民大 进口道最为合适。同时，人民大街和自由大路交叉口 街一自由大路交叉口，自由大路一亚泰大街交叉口 的北进口道以及自由大路和亚泰大街的东进口道在 的交通参数（因为拥挤一般发生在交通高峰时段，而 该区域内也重要，同样该装备ＶＭＳ。 图１ ５结论 参考文献 １孙永海．影响交叉口控制方式选择的主要因 可变信息板（ＶＭｓ）作为城市交通流诱导系统中 素的筛选与权重分析．交通标准化，总第１５４期 一种重要的发布实时交通信息的手段，其布点位置 ２朱翊．城市交通情报板规划及布点研究［Ｄ】．长 的好坏直接影响到交通诱导系统能够发挥预期的效 安大学，２００５．５ 用。本文提出了一种用于确定可变信息板布设位置 ３ Ｋ．Ｃｈａｔｔｅｒｊｅｅ，Ｄｒｉｖｅｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｖａｒｉａｂｌｅ 的新方法，通过主成分分析法及灰色关联分析法确 ｍｅｓｓａｇｅ ｓｉｇｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌｏｎｄｏｎ，Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＰａｒｔＣ １０（２００２）１４９—１６９ 定了关键交叉口的关键方向，然后在路网中确定了 ４ Ｍ．ｗａｒｄｍａｎ，Ｄｒｉｖｅｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｖａｒｉａｂｌｅ 可以影响关键交叉口并疏散拥挤的可变信息版的位 ｍｅｓｓａｇｅ ｓｉｇｎｓ：Ａ ｓｔａｔｅｄ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎｖｅｔｉｇａｔｉｏｎ 置。通过长春市路网的模拟仿真，该方法被证明具有 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｒｅｓ－Ｃ Ｖｏｌ５，Ｎｏ ６，ｐＰ．３８９－４０５，１９９７ 非常好的有效性。 （收稿日期：２０１０．４．１０）
