移動(dòng)終端交通動(dòng)態(tài)圖形化信息受信位置研究

引言

常見的移動(dòng)終端動(dòng)態(tài)交通信息服務(wù)主要以導(dǎo)航地圖為基礎(chǔ)，加載實(shí)時(shí)交通信息和發(fā)布消息提示。這種方式常以導(dǎo)航指路為主，動(dòng)態(tài)交通信息與地圖道路、POI信息以及用戶數(shù)據(jù)等相互疊加，表達(dá)容易混淆，用戶對(duì)動(dòng)態(tài)交通信息識(shí)別度和體驗(yàn)效果較差。交通動(dòng)態(tài)信息圖形化發(fā)布是通過對(duì)發(fā)布路網(wǎng)進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化后形成簡(jiǎn)易路網(wǎng)形，并在簡(jiǎn)易圖形基礎(chǔ)上發(fā)布實(shí)時(shí)路況等交通信息的服務(wù)方式。大量的路邊可變信息標(biāo)志使用了圖形化理念，所發(fā)布的動(dòng)態(tài)信息簡(jiǎn)潔直觀、內(nèi)容易懂，深受駕駛?cè)藛T歡迎?；谝苿?dòng)終端的圖形化發(fā)布則是借鑒圖形化發(fā)布優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)終端上合成并展示動(dòng)態(tài)交通圖形化數(shù)據(jù),這將有助于提高交通動(dòng)態(tài)信息的識(shí)別度和信息誘導(dǎo)效果。

在建設(shè)移動(dòng)終端圖形化發(fā)布系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意移動(dòng)終端與固定圖形化可變信息標(biāo)志之間的區(qū)別，充分考慮移動(dòng)終端可移動(dòng)性以及實(shí)時(shí)在線特性，在關(guān)鍵的位置發(fā)布合理的圖形信息,才可提高信息服務(wù)誘導(dǎo)效果，降低信息服務(wù)成本。

1受信距離及組成

1.1受信距離

駕駛員只有在具有多條道路可選交通分流點(diǎn)之前獲取信息才會(huì)做出線路調(diào)整的決定，因此合理的接收信息的位置將是信息有效性的前提和保障。受信源于日語，是指終端收到觸發(fā)并接收信息的意思。受信位置是指車輛在行駛過程中車載終端開始請(qǐng)求信息或數(shù)據(jù)的觸發(fā)位置點(diǎn)。受信距離是指受信位置與道路交叉口之間的距離。通常駕駛員獲得信息并調(diào)整線路一般需要信息發(fā)現(xiàn)與識(shí)讀、信息判斷與決策、駕駛操作與完成等三個(gè)階段［2］o圖1所示是駕駛?cè)藛T處理信息過程示意圖。由于駕駛員獲取信息和駕駛操作過程中車輛仍處在移動(dòng)狀態(tài)，所以，駕駛員信息獲取的位置對(duì)其信息的判斷和安全駕駛至關(guān)重要。若受信位置離交叉口距離過短，駕駛員將沒有充足的時(shí)間和足夠的安全距離來改變行駛線路；距離過長(zhǎng),信息顯示時(shí)間過長(zhǎng)，駕駛員對(duì)信息的敏感性降低，也將會(huì)影響服務(wù)誘導(dǎo)效果。

1.2 受信距離組成

根據(jù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸特點(diǎn)和駕駛員常規(guī)駕駛行為，受信距離可由圖 2 所示的五部分組成。其中，A 點(diǎn)表示受信位置 ；B 點(diǎn)表示信息顯示位置 ；C 點(diǎn)表示決策完成位置 ；D 點(diǎn)表示變道動(dòng)作完成位置 ；E 點(diǎn)表示交叉口停車距離位置 ；F點(diǎn)表示交叉口中心點(diǎn)。L1 表示從請(qǐng)求信息開始到顯示信息之間的行駛距離 ；L2 表示駕駛員識(shí)讀信息并做出判斷過程中行駛距離 ；L3 表示駕駛員變換車道需要的水平行駛距離 ；L4 表示進(jìn)入交叉口前禁止變線的距離；L5 表示停車線到路口中心點(diǎn)的距離。從圖 2 可見，受信位置點(diǎn)與距離交叉口的距離公式為 ：

2受信距離的計(jì)算模型

2.1網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的計(jì)算方法

Li中距離主要由于受信請(qǐng)求數(shù)據(jù)到信息顯示之間的時(shí)延 導(dǎo)致［3］，因此Li=ViAti（Vi表示車速，Ati表示請(qǐng)求數(shù)據(jù)到信息 顯示之間的時(shí)延）。Ati主要由移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和移動(dòng) 終端系統(tǒng)本身時(shí)延組成，其中網(wǎng)絡(luò)時(shí)延占Ati比重最大。

圖3所示是通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延示意圖。由圖3可見，移 動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)延遲包括無線信道的接入延遲、信道安排 延遲、傳輸時(shí)延和通信骨干網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲，以及與外部網(wǎng)絡(luò) PDN （公用數(shù)據(jù)網(wǎng)）的交換延遲叫 因?yàn)橐苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延 既受到移動(dòng)通信服務(wù)基站數(shù)量、周邊環(huán)境等影響較大，還受 到接入骨干網(wǎng)之間網(wǎng)絡(luò)影響，影響因素頗多，無準(zhǔn)確計(jì)算方式?？梢圆捎脺y(cè)試方法記錄終端請(qǐng)求時(shí)間和信息顯示的時(shí)間，計(jì) 算之間差值來獲取平均時(shí)延。

2.2信息閱讀影響系數(shù)的計(jì)算

駕駛員在識(shí)讀信息過程中，會(huì)對(duì)其正常形式的車速產(chǎn)生 影響，因此L2可表示為L(zhǎng)2=Av2At2o其中，人表示駕駛員閱讀 信息時(shí)的車速影響系數(shù)，At,表示駕駛員閱讀信息到采取行動(dòng) 前之間的思考和決策時(shí)間。車速的影響會(huì)根據(jù)信息表達(dá)簡(jiǎn)繁 程度略有不同。研究資料顯示，路邊可變信息標(biāo)志顯示模糊 或者信息較為復(fù)雜時(shí)，會(huì)降低駕駛員50%以上的速度，簡(jiǎn)潔 的也會(huì)影響5%左右的速度，思考時(shí)間根據(jù)復(fù)雜程度一般為 4.7~1.2 s［5］。對(duì)移動(dòng)終端顯示的信息對(duì)駕駛行為的影響分析目 前鮮有資料。考慮到車載設(shè)備可視性較好和所需識(shí)別圖形化 的簡(jiǎn)易程度，通常X可在0.1~0.2之間，At?在1.2~2.5 s之間 選擇。

2.3車道變換距離的計(jì)算

L3主要是駕駛員變換車道行駛的距離。計(jì)算汽車從一個(gè) 車道變換到另外一個(gè)車道的過程比較復(fù)雜，這與車流密度、行 駛速度以及道路寬度有很大的關(guān)系。根據(jù)研究成果,L3可表 示為:

其中，n 表示變換的車道數(shù)量，l* 表示變換一個(gè)車道行駛的距離。表示變道減速或者調(diào)整方向所需要行駛的距離。v12表示采取行動(dòng)前的車速，v22表示采取行動(dòng)后的車速，z為道路阻力系數(shù)，{為路面附著系數(shù)。其中z=+fi，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，i為道路縱坡度。圖4所示是變換車道行駛距離示意圖。

由圖 4 可見，若車輛 A、B 并行行駛，A 加速超車到 B 前，兩輛車行駛的距離分別為：

假設(shè)變道車輛變道動(dòng)作完成時(shí)，超車車輛剛好運(yùn)動(dòng)至被 超車輛前，這種情況下即可認(rèn)為是完成車道變換的最基本條 件，即H x （x為超車車身長(zhǎng)度）。由于超車時(shí)間較短，可 以假設(shè)超車車輛A為a均加速運(yùn)動(dòng)，被超車車輛勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè) V = Va cos b， g =a cos b，由于超車前水平初速度相同，則 公式可以調(diào)整為：

可得 ：

超車車輛超過被超車輛后減速，可視為與被超車輛速度一致，則 L3 可調(diào)整為 ：

2.4交叉口相關(guān)位置的計(jì)算

交叉口由于受到土地、交通管理等因素的制約，取值不 相同，一般可以通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。不具有現(xiàn)場(chǎng)測(cè) 量條件的，可以參閱地面道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程中相關(guān)計(jì)算方 法獲?。?'10］:

乙=10”, n表示路口平均信號(hào)周期等待車輛數(shù)量。L距離 一般在6~18 m間取值，即宜應(yīng)保留一輛車距離。

3受信距離的計(jì)算實(shí)例

選取上海市徐匯區(qū)斜土路東向西方向與東安路交叉口的 受信位置進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，方案如圖5所示。圖中A為受信位置, B為交叉口中心位置。

圖5  斜土路東安路受信距離計(jì)算實(shí)例

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延測(cè)試，由于測(cè)試獲取的平均時(shí)延存在隨機(jī) 性，需要在不同的環(huán)境和不同車速條件下多次測(cè)試，通過聚 類方法剔除異變數(shù)據(jù)后計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的平均值［1七經(jīng)測(cè)試, 在車速為10 km/h、20 km/h、60 km/h時(shí)候的平均時(shí)延分別為 1.216 s、1.412 s、2.844 s。

考慮到圖形化的簡(jiǎn)易程度和車內(nèi)閱讀移動(dòng)終端視線條件 較好，車速影響因子X取0.85,反應(yīng)時(shí)間t2取2 s。

通過牌照識(shí)別系統(tǒng)獲取一定樣本量的車輛號(hào)牌數(shù)據(jù)。抽 取測(cè)試樣本1 054輛車，經(jīng)本數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)車長(zhǎng)3.6~5.2 m的乘 用車占樣本量的71.7%,排量在1.5~2.0 L之間的約占65%。根據(jù)專業(yè)網(wǎng)站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)這個(gè)范圍內(nèi)的車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 可得x平均值取值為4.2 m, g取值為0.26 G（G為重力加速度）。

在高峰時(shí)段進(jìn)行交叉口車輛排隊(duì)數(shù)據(jù)調(diào)查，獲取n的平 均值為6。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，所得到的受信距離如表1所列。

表1受信距離計(jì)算表

鑒于駕駛員獲取信息的受信距離對(duì)其信息的判斷和安全 駕駛至關(guān)重要，在設(shè)置受信位置時(shí)應(yīng)保障駕駛?cè)藛T有充足和 足夠的距離去思考、判斷并調(diào)整線路。根據(jù)計(jì)算和實(shí)地測(cè)量, 在限速60 km/h普通地面道路交叉口前，應(yīng)保證受信距離在 600~700 m ；在限速80 km/h城市快速路互通立交前或出口 匝道前，應(yīng)保證受信距離在870~1 200 m之間；在限速120 km/h高速公路互通立交前或出口匝道前，應(yīng)保證受信距離在 900~2 240 m 之間。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的不斷發(fā)展，移動(dòng)終端將成 為交通信息服務(wù)的核心領(lǐng)域。在建設(shè)面向移動(dòng)終端發(fā)布的交通 信息圖形化系統(tǒng)時(shí)，除了受信位置以外，還應(yīng)該重點(diǎn)考慮如下 兩點(diǎn)：

第一，在進(jìn)行路網(wǎng)圖形簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮突出重點(diǎn) 道路和主要道路，也要適當(dāng)保持原有的交通特征，避免造成 原有路徑識(shí)別誤解。

第二，在進(jìn)行圖形化信息服務(wù)時(shí)，除了圖形以外，還可 以適當(dāng)考慮語音、動(dòng)態(tài)圖符或者視頻等形式提示駕駛?cè)藛T，輔 助提高信息識(shí)別度。

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