程澤陽，王 薇，曲 鑫

(吉林大學 交通學院，吉林 長春 130022)

0 引 言

隨著城市化進程的加快，城市交通問題日漸突出。與道路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展相比，交通信息服務的發(fā)展處于弱勢地位，動態(tài)交通信息既無法全面掌握，又缺乏有效發(fā)布手段，這成了影響交通信息服務水平的“瓶頸”所在。因此，怎樣提高城市交通信息服務水平，以實現(xiàn)更全面的信息服務逐漸成為研究的熱點。交通信息服務的主旨就是信息發(fā)布，信息發(fā)布方式多種多樣，發(fā)布的信息應當具備準確、可靠、及時、多樣化的特點，同時在發(fā)布的過程中要適當?shù)膮f(xié)調(diào)好道路管理者和使用者的關(guān)系，保證在科學管理的基礎(chǔ)上，給予出行者最有效的道路交通信息[1-3]。關(guān)于交通信息發(fā)布的研究，已有了一定的成果：在國外，美國的兩大運營商NavTep和Clear Channel對動態(tài)導航技術(shù)的研究、日本的VICS(vehicle information and communication system)系統(tǒng)以及歐洲各國的廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)等都包含了新一代的動態(tài)信息發(fā)布技術(shù)，其信息發(fā)布內(nèi)容涵蓋交通事故信息、交通管制信息以及動態(tài)誘導信息等[4-7]。在國內(nèi)，一些學者對VMS(variable message sign)的信息發(fā)布方式進行了相關(guān)的研究[8-9]。一些企業(yè)、科研院所也在車載終端、個人手持終端以及移動互聯(lián)網(wǎng)方面進行了研究，涉及到的主要方式有車載導航、門戶網(wǎng)站、呼叫中心、短信平臺等[10-12]。

以上研究大都基于單一的信息發(fā)布方式，然而有時單一的發(fā)布方式都有其各自的局限性。因此，為充分利用各發(fā)布方式的特點從而進行優(yōu)勢互補，筆者對各誘導終端兩兩組合的交通信息發(fā)布形式(如交通廣播+VMS，交通廣播+移動終端等)進行了評價研究。

1 交通信息發(fā)布方式分析

1.1 特點分析

1.1.1 交通廣播

交通廣播分為調(diào)頻廣播和數(shù)字廣播，調(diào)頻廣播(FM)是利用無線電波發(fā)射的模擬信號來進行信息發(fā)布的，當無線波微弱時，就會有噪音，從而影響其時效性；而數(shù)字廣播發(fā)射的數(shù)字信號，雖沒有噪音，但當信號在臨界時(即將收不到信號信息時)就會發(fā)生卡碟情況，從而影響信息的正常傳輸。

1.1.2 VMS

VMS適合發(fā)布路況、天氣信息，服務對象以駕車出行為主，有表現(xiàn)力強、播放時間自由、系統(tǒng)穩(wěn)定的優(yōu)點，同時存在針對性差、獲取信息不主動、信息不能存儲等弊端。

1.1.3 車載終端

車載終端可發(fā)布所有的動、靜態(tài)信息，將信息以語音、圖像、文字等形式展示出來，并且在出行的全過程發(fā)揮作用，但車載終端需要有一個集成的信息發(fā)布平臺作支撐，需要較高的技術(shù)要求，并且安裝成本也較高。

1.1.4 移動終端

移動終端可發(fā)布出行前和出行中的信息，出行前用戶登錄手機可以看到發(fā)布的路況信息，出行中的信息是由其攜帶的導航設(shè)備發(fā)布的，主要用于路徑規(guī)劃。移動終端發(fā)布信息方式比較機動，用戶只需付相關(guān)通信費用即可，但其缺點是發(fā)布量小、發(fā)布內(nèi)容不足。

1.1.5 呼叫中心

呼叫中心包括路況與路線查詢服務、故障報告和堵塞報告、救援服務、個性化服務等四個方面的功能，信息服務主要包括出行前和出行中，相比較廣播，其系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，但是其建設(shè)成本也較高。

1.1.6 短信平臺

短信平臺分為交通信息點播服務、交通信息定制服務、交通信息廣播服務。短信平臺可提供一天24小時服務，信息發(fā)布對象明確、傳送可靠，并且提供個性化服務，缺點是信息的發(fā)布需要收費，并且服務地區(qū)需要有電波信號的覆蓋。

1.2 需求分析

交通信息發(fā)布方式需求分析主要基于出行者角度出發(fā)。出行者的出行方式包括公交出行、駕車出行和其他出行方式。公交出行的信息需求包括：公交發(fā)車以及到站信息、公交線路信息等，主要信息需求適用于出行前和出行中。駕車出行所需信息包括路網(wǎng)狀況、擁堵、交通管制、停車等信息以及天氣信息。同時出行者需要了解起點與目的地之間的最優(yōu)路徑，所需信息主要適用于出行前和出行過程中。其他的出行方式主要包括地鐵出行、輕軌出行、出租車出行等，所需的交通服務信息有站點信息、換乘信息以及打車費用等。不同出行方式的出行者所需信息不同，因此需要不同的信息發(fā)布組合方式進行有針對性的信息服務。

2 交通信息發(fā)布方式評價模型

2.1 評價指標體系構(gòu)建

任何評價方法研究中，評價指標的構(gòu)建都不是盲目的，都應該遵循一定的目標與原則。研究對誘導終端組合的交通信息發(fā)布方式評價指標的選取遵循了全面性、科學性以及穩(wěn)定性的原則，同時又以效益因素和成本因素作為指標選取的目標因素。通過查閱相關(guān)資料并結(jié)合主觀經(jīng)驗的方式，對各交通信息發(fā)布終端的功能、市場需求以及建設(shè)成本等進行了分析和賦值，并進行了標準化處理以消除量綱的差異。最終的指標體系包括目標層、因素層和指標層(共7個指標)如表1。

表1 交通信息發(fā)布方式評價指標體系Table 1 Evaluation index system of traffic information release mode

2.1.1 成本指標

1)社會成本

社會成本反映的是信息發(fā)布運行與維護過程中消耗的包括人力、物力及財力在內(nèi)的社會平均成本，在某程度上反映了信息發(fā)布方式的社會功能，查閱相關(guān)資料可知建設(shè)信息發(fā)布終端的成本大致可以分為4類，代表消耗成本(單位為元)的數(shù)量級，分別為10、102、103、104。

2)企業(yè)成本

企業(yè)成本指企業(yè)在開發(fā)終端設(shè)備過程中消耗的企業(yè)資金，同樣可按照終端建設(shè)、運營中所消耗的資金(單位為元)可分為：10、102、103、104。

3)個人成本

個人成本指用戶在出行中針對各信息發(fā)布方式所消耗的成本，按個人所花的費用分為無成本和有成本(指出行中使用所有終端的平均消費)兩類，分別為：0、10。

2.1.2 效益指標

1)可靠度

可靠度表示所發(fā)布信息的可靠程度，宏觀上決定了用戶對其信任的程度?？煽慷炔捎脤＜掖蚍值姆绞竭M行量化計算，按所發(fā)布信息的可靠程度將其分為絕對可靠、比較可靠、一般可靠和不可靠，對應的分數(shù)為4分、3分、2分、1分。

2)及時性

及時性反映信息發(fā)布的及時程度，指信息從交通中心傳輸?shù)礁髡T導終端并顯示出來有效時間，一般以min為單位，如1、3、5、7分別代表及時、比較及時、稍微及時和不及時。

3)先進性

先進性反映信息發(fā)布方式的先進程度，用出行者對其服務方式的滿意程度為標準進行量化打分，如滿意、比較滿意、不太滿意、不滿意等，其對應的分數(shù)分別為4分、3分、2分、1分。

4)個性化服務

個性化服務分有個性化服務(能否提供音樂、電影等內(nèi)容)和無個性化服務兩類，采用主觀打分的方法進行指標賦值，對應分數(shù)為2分、1分。

2.2 評價模型確立

2.2.1 指標權(quán)重模型

單一的主觀權(quán)重確定法和客觀權(quán)重確定法都有各自的缺點，不能進行準確的評價。綜合確定法很好地解決了此問題。研究采用基于層次分析法與熵值法結(jié)合的主客觀綜合權(quán)重法確定指標權(quán)重，降低了主觀打分對指標數(shù)值的影響程度，從而降低了評價結(jié)果的誤差。

1)層次分析法計算步驟

第1步：建立指標判斷矩陣。

第2步：首先，計算一致性指標CI，并進行相關(guān)一致性檢驗，計算表達式如式(1)。

(1)

式中：λmax為每個判斷矩陣的最大特征值；n為評價矩陣的維度。

其次，再按表2查找隨機一致性指標RI。

表2 隨機一致性指標Table 2 Random consistency index

最后，計算一致性比例CR，計算公式如式(2)。

(2)

當CR<0.1時，一致性符合要求，反之，應修正。

第3步：最終權(quán)重值確定。

首先求出各一級指標所占權(quán)重，并對其判斷矩陣進行一致性檢驗，在此基礎(chǔ)上再計算出各二級指標權(quán)重，計算公式為式(3)：

(3)

式中：αj為矩陣中第j個指標的權(quán)重；αij表示第i行第j列的元素值；n為評價矩陣的維度。

2)熵值法計算步驟

第1步：對原始矩陣進行歸一化處理。

對效益指標：

(4)

對成本指標：

(5)

第2步：計算第j項指標的熵值Ej。

(6)

第3步：求信息熵值。

(7)

第4步：定義差異系數(shù)，差異系數(shù)為hj(hj=1-ej)。

第5步：確定指標權(quán)重，第j項指標權(quán)重值為

(8)

3)綜合權(quán)重值確定

在主觀權(quán)重和客觀權(quán)重都確定的條件下確立綜合權(quán)重，綜合權(quán)重表達式如式(9)：

(9)

式中：αj和βj分別為由層次分析法和熵值法確定的主、客觀權(quán)重。

2.2.2 最終評價模型

交通信息發(fā)布方式實際上是一種多目標決策問題，已有的多目標決策方法有多屬性效用理論法、TOPSIS法、目標規(guī)劃法等。由于密切值法在評價研究中已有應用，但在交通領(lǐng)域卻鮮有應用。因此采用密切值的思想進行交通信息發(fā)布方式評價。傳統(tǒng)密切值算法未考慮各指標權(quán)重對結(jié)果的影響，基于此，對傳統(tǒng)密切值法進行了改進，將評價指標權(quán)重引入到密切程度計算中，不但降低了主觀作用影響，還實現(xiàn)了算法的創(chuàng)新。同時由于所選的兩類指標對結(jié)果的影響不同，如效益因素值越大，評價結(jié)果越好，成本因素則值越小越好，其指標數(shù)據(jù)間存在差異性，因此必須對其進行標準化處理，標準化過程按式(4)、式(5)進行。則改進密切值法計算步驟如下：

第1步：確立原始目標評價矩陣M，M中的元素xij表示第i種信息發(fā)布方式對應的第j個評價指標元素值。

第2步：對原始目標矩陣進行標準化處理，得到標準化矩陣R。

第3步：求最優(yōu)、最劣策略集。

第4步：計算密切程度。

(10)

(11)

(12)

3 案例分析

3.1 背景分析及數(shù)據(jù)說明

以北京市五環(huán)路為案例進行分析。經(jīng)查閱資料可知，目前五環(huán)路上存在的主要交通信息發(fā)布方式有調(diào)頻廣播、VMS、車載終端、呼叫中心、數(shù)字廣播、短信平臺、移動終端等幾大類[13]。根據(jù)2.1部分對成本指標及效益指標的分析，構(gòu)建了各信息發(fā)布方式原始目標評價矩陣，如表3。

由于表3中的可靠度、先進性等指標數(shù)據(jù)無法直接獲取，因此采用打分的方式。為了消除各指標單位的不同，對表3中的數(shù)據(jù)進行了標準化處理，同時，由于各信息發(fā)布方式的優(yōu)缺點之間有互補作用，因此采取兩兩終端組合的方式進行評價，最終構(gòu)建了基于誘導終端組合的標準化目標矩陣，如表4。(為了有利于研究，將3中調(diào)頻廣播和數(shù)字廣播合并為交通廣播)。

表3 單一誘導終端原始目標評價矩陣Table 3 Original target evaluation matrix of single guidance terminal

表4 誘導終端組合標準化目標矩陣Table 4 Standardized target evaluation matrix of guidance terminal combination

3.2 評價模型求解

通過對表4做一系列的變化(標準化處理、求矩陣特征值、熵值、定義差異系數(shù)等)，最終得到各評價指標的主觀權(quán)重、客觀權(quán)重及綜合權(quán)重值，如表5。

表5 評價指標綜合權(quán)重值Table 5 Comprehensive weight values of evaluation index

圖1 改進前后組合終端密切值對比Fig. 1 Contrast of osculating values of terminal combinationbefore and after improvement

圖2 改進前后單一終端密切值對比Fig. 2 Contrast of osculating values of single terminal before andafter improvement

同時，為了進一步論證文中所改進模型的有效性，研究采用TOPSIS評價法及多屬性效用法的評價結(jié)果與改進密切值法的評價結(jié)果誤差進行對比分析。以傳統(tǒng)密切值方法的評價結(jié)果作為參照標準，分別計算3種方法評價結(jié)果的平均絕對誤差(MAE)、標準誤差(RMSE)和平均絕對值誤差率(MAPE)，最后各方法的對比結(jié)果如表8、圖3。

圖3 各方法誤差對比Fig. 3 Error comparison of each method

3.3 結(jié)果分析

由圖1、圖2可知，不論是對單一誘導終端還是對組合誘導終端的交通信息發(fā)布方式進行評價，改進后的密切值結(jié)果明顯低于改進前，這很好的契合了“密切值越小，評價結(jié)果越優(yōu)”的思想。同時分析表6、表7可知， 單一終端和組合終端的密切值分別比改進前平均降低了35.89%和32.09%。圖3顯示，與TOPSIS法及多屬性效用理論法相比，改進的密切值法的平均絕對誤差、標準誤差及平均絕對誤差率均得到了降低。這表明文中所改進的方法是可行的。因此最終的評價順序為方案10>方案3>方案2>方案6>方案7>方案1>方案12>方案11>方案4>方案5>方案13>方案8>方案14>方案9>方案15。五環(huán)路最佳的信息發(fā)布方案為交通廣播+車載終端，次優(yōu)方案為交通廣播+車載終端，同時排名前五的方案中均有車載終端和移動終端，排名靠后的幾種方案均有短信平臺、呼叫中心等，這反映了車載終端覆蓋面廣及移動終端發(fā)布信息準確等優(yōu)勢，同時也反映了在交通繁忙的五環(huán)路，短信平臺及呼叫中心由于其各自的缺陷而失去了優(yōu)勢，將不被出行者所接受，這與實際中五環(huán)路的出行情況較為接近。由以上分析可知研究中所提出的算法及相關(guān)模型是有效的。

表6 單一終端密切值優(yōu)劣排序Table 6 Sorting of osculating value of single terminal

表7 組合終端密切值優(yōu)劣排序Table 7 Sorting of osculating value of terminal combination

表8 各方法誤差對比結(jié)果Table 8 Comparison of error results of each method %

4 結(jié) 語

對基于誘導終端組合的交通信息發(fā)布方式進行了評價，通過基于層次分析法與熵值法相結(jié)合的方法求得了評價指標權(quán)重，并根據(jù)改進的密切值算法對最終評價模型進行了求解。案例結(jié)果表明改進的密切值算法是有一種有效的交通信息發(fā)布方式評價方法，評價結(jié)果在一定程度上反應了決策者需求。需要注意的是由于條件的限制，研究中部分指標的取值不可避免的選擇了專家打分的方式，可能會使評價結(jié)果產(chǎn)生微小的偏差，然而這并不影響其作為一種理論方法在實踐中的應用，其結(jié)果對交通決策者和出行者仍具有一定的指導意義。

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