车辆出行诱导系统与交通控制系统协同效益研究

潘大为

(江苏省扬州市公路管理处)



车辆出行诱导系统与交通控制系统协同效益研究

潘大为

(江苏省扬州市公路管理处)

车辆出行诱导系统与交通控制系统作为智能交通系统的重要组成部分，两者的协同将实现交通出行的效率更加优化，通过建立车辆出行诱导系统与交通控制系统协同模型，分析系统协同后的效益。

出行诱导系统；交通控制系统；智能交通系统；协同模型

1 协同系统效益模型

1.1 单系统效益模型

以车辆出行诱导系统的效益增长为例，建立单系统效益增长模型，假设特定发展阶段内，系统效益的平均增长率保持稳定，且系统效益是交通状态系数的连续、可微函数。建立模型如下：

(1)

其中，g为车辆出行诱导系统的效益；s为交通状态系数，该系数综合考虑车辆平均行程时间和道路长度，为某个交通数据采样时段内单位道路长度上车辆的平均行程时间s=T/d=1/v，其中d为道路长度，v为采样时段车辆平均行程速度；kg为车辆出行诱导系统效益的平均增长率；γ为对系统的投入及管理力度，投入越多、管理力度越大则数值越高；gmax为一定的人口、用地规模的城市在理想的道路、交通环境下车辆出行诱导系统的最大效益。

单系统效益增长模型中的γ反映了投入及管理对于系统效益增长的促进作用，说明为了提高系统的效益增长速度，应当加大对于系统的投入并对系统进行有效的管理；1-g/gmax反映了系统效益的提高不是无限制的，随着自身效益的增长，消耗了大量的有限资源，从而阻滞自身效益的增长。效益增长曲线如图1：

图中，效益增长曲线1不含系数γ，效益将无限制增长；效益增长曲线2考虑资源投入有限性，系统效益最终将趋于稳定值gmax，效益增长曲线2比曲线1更符合实际。

图1 单系统效益增长曲线

1.2 协同系统效益模型

在单系统效益模型的基础上，针对车辆出行诱导系统与交通控制系统，建立双系统协同效益模型，模型如下：

(2)

其中：c为交通控制系统的效益；kc为交通控制系统效益的平均增长率；σ为对交通控制系统的投入及管理力度，投入越高、管理力度越大则数值越高；为实施协同后，交通管理系统效益的提高对车辆出行诱导系统效益提高的增长系数；β为实施协同后，车辆出行诱导系统效益的提高对交通管理系统效益提高的增长系数；cmax为一定的人口、用地规模的城市在理想的道路、环境条件下交通控制系统的最大效益；式(2)中，αc/cmax以及βg/gmax体现两系统协同后，自身效益的提高对于对方效益提高的促进作用。

2 协同系统效益分析

当α=β=0时，两系统间无协同，模型退化为公式(1)；γ，σ体现投入与管理对于系统效益提高的促进作用，当γ=σ=0时，两系统缺少投入与管理，系统将耗费更多的时间由无序状态自我调整至有序状态；1-g/gmax，1-c/cmax体现由于自身效益的增长对有限资源的损耗而导致自身效益增长的阻滞效用。具体变化见下图：

图2 协调系统效益增长曲线

通过以上图形可知，曲线1为协同系统，系统经历一段较短时间的有序调整后趋近最大效益，并且协同系统最大效益大于各独立系统最大效益之和；当α=β=0时，系统之间无协同，演化为有序自我调节独立系统，系统经历一段时间的有序调整后趋近最大效益；当γ=σ=0时，两系统缺少应有的投入与管理，演化为无序自我调节独立系统，系统将耗费更多的时间由无序状态调整至有序状态。

3 结 语

在建立单系统效益模型的基础上，考虑协同系统之间相互作用的影响，建立车辆诱导系统与交通控制系统的协同模型，阐明系统由无序自我调节状态到有序自我调节状态再到协同状态的变化条件，通过对协同模型的模拟分析，说明协同后，系统由无序变为有序的调整时间更段，最终效益大于但系统效益之和。

[1] 潘大为，邓卫，季彦婕. 基于协同理论的停车诱导信息系统诱导策略优化模型研究[D].南京：东南大学，2012.

[2] 杨兆升.智能运输系统概论[M].北京:人民交通出版社，2003.

[3] 保丽霞.基于信息集成的城市交通流诱导与交通控制协同的关键理论及技术研究[D].长春：吉林大学，2006.

[4] 徐岩宇,冯蔚东,贺国光.VRGS与交通控制系统的一体化研究[J].公路交通科技，1997，(3):24-28.

[5] 李瑞敏,史其信.基于多智能体系统的城市交通控制与诱导集成化研究[J].公路交通科技, 2004，(5):15-19.

The Research on Benefit of Travel Guidance System and Traffic Control System Coordination

PAN Da-wei

(Yangzhou Highway Administration)

The travel guidance system and traffic control system are important component of intelligent transportation system, the coordination between the two system will optimize travel efficiency, the coordination benefit was analysed by building model of travel guidance system and traffic control system coordination.

travel guidance system; traffic control system; intelligent transportation system; coordination model

2015-02-12

潘大为(1984-)，男，江苏扬州人，工程师，研究方向：交通运输规划与管理。

国家自然科学基金项目(51208261)。

U415.1

C

1008-3383(2015)12-0185-01