城市智能交通系統(tǒng)效益的影響因素研究

官淑琪,張勤康，云　俊

(1.武漢商學(xué)院 工商管理學(xué)院，湖北 武漢430056；2.武漢理工大學(xué) 管理學(xué)院，湖北 武漢430070)

智能交通系統(tǒng)(intelligent transport systems，ITS)是解決城市交通問題的重要方法之一，從20世紀(jì)90年代我國開始智能公交系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)踐，截至2015年底，36個(gè)城市應(yīng)用了公共交通智能化系統(tǒng)，30個(gè)城市開展了出租汽車服務(wù)管理信息系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)，多個(gè)城市取得了良好進(jìn)展[1]。在如此大規(guī)模的ITS建設(shè)和應(yīng)用環(huán)境下，我國城市交通擁堵、環(huán)境污染等問題依然嚴(yán)重，智能交通系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)如資源利用率較低、應(yīng)用效果不如預(yù)期等問題。城市智能交通系統(tǒng)的復(fù)雜性、開放性等特征決定了其效益影響因素涉及到科技、社會和經(jīng)濟(jì)等方面，且影響因素間存在著密切的相互關(guān)系。目前學(xué)術(shù)界多以智能交通效益測評為主題，圍繞評價(jià)指標(biāo)、評價(jià)方法等問題開展研究，而單獨(dú)針對智能交通系統(tǒng)效益影響因素的研究較少[2]。為此，筆者從兩種不同視角分析影響因素，一種是基于現(xiàn)有研究成果的歸納總結(jié)；另一種是以國內(nèi)外城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展事實(shí)為依據(jù)，采用專家咨詢、隸屬度分析等方法，就城市智能交通系統(tǒng)效益影響因素進(jìn)行深入探討，提取促進(jìn)和制約城市智能交通系統(tǒng)效益的因素，采用解釋結(jié)構(gòu)模型探索城市智能交通系統(tǒng)效益影響因素內(nèi)在的相互關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)，可為我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展提供理論參考。

1　影響因素的提取與分類

通過對現(xiàn)有文獻(xiàn)的整理可以發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外學(xué)者從不同視角提出了系統(tǒng)效益的影響因素，代表性觀點(diǎn)如表 1所示。這些觀點(diǎn)的劃分主要以影響因素產(chǎn)生的根源為標(biāo)準(zhǔn)，具體可分為具有系統(tǒng)自組織特點(diǎn)的內(nèi)源性影響因素和具有政策調(diào)控約束特點(diǎn)的外源性影響因素。內(nèi)源性影響因素是一種自發(fā)的內(nèi)在力量，包括系統(tǒng)要素行為、子系統(tǒng)互聯(lián)互通、信息共享等；外源性影響因素主要來源于外部環(huán)境和政府有意識的引導(dǎo)與管控，具體反映在政府行為、技術(shù)進(jìn)步、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)劃等方面。

基于上述觀點(diǎn)，筆者借助交通運(yùn)輸部信息化研究項(xiàng)目提供的調(diào)研機(jī)會和咨詢會等條件，通過現(xiàn)場作答、訪談等形式，向交通信息化行業(yè)專家、學(xué)者和技術(shù)人員發(fā)放咨詢表，調(diào)查智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研發(fā)、建設(shè)和運(yùn)行等過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及其影響因素。被調(diào)查者根據(jù)自己的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識回答問題，共發(fā)放咨詢表100份，回收咨詢表89份，其中，有效咨詢表為84份，有效回收率為84%。綜合考慮已有文獻(xiàn)的相關(guān)觀點(diǎn)和調(diào)查結(jié)果，筆者從要素投入、政府引導(dǎo)、城市初始條件和系統(tǒng)功能保障4個(gè)方面總結(jié)出14個(gè)影響因素，具體如表2所示。

表1　智能交通系統(tǒng)運(yùn)行效益影響因素的代表觀點(diǎn)

表2　影響智能交通系統(tǒng)效益的主要影響因素

1.1　要素投入

ITS的建設(shè)和發(fā)展離不開要素的投入，主要包括資金投入、核心技術(shù)和人才培養(yǎng)機(jī)制。①資金具備凝聚、導(dǎo)向和調(diào)控作用，不僅能匯聚充足的優(yōu)勢資源，調(diào)整重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，還能透過價(jià)值流動(dòng)規(guī)律客觀地反映出城市智能交通系統(tǒng)的熱點(diǎn)領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)，長期、持續(xù)的資金投入是激發(fā)ITS效益的重要因素。②技術(shù)為智能交通系統(tǒng)提供了先進(jìn)的運(yùn)輸設(shè)備，提高了交通運(yùn)輸效率。同時(shí)，科技進(jìn)步推動(dòng)著交通規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)和交通運(yùn)營管理技術(shù)的進(jìn)步。其中，交通規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步集中體現(xiàn)于交通設(shè)備網(wǎng)絡(luò)布局的協(xié)調(diào)、子系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)和各類交通運(yùn)輸方式的銜接和協(xié)調(diào)。交通運(yùn)營管理技術(shù)的進(jìn)步集中體現(xiàn)于系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度和子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)運(yùn)作，這些都能促進(jìn)城市智能交通系統(tǒng)效益的提升。③智能交通系統(tǒng)作為高新技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其需要大量不同專業(yè)的技術(shù)人才，為智能交通系統(tǒng)提供專業(yè)管理和技術(shù)支撐。目前，智能交通系統(tǒng)及其產(chǎn)業(yè)仍不成熟，單靠市場機(jī)制的配置很難實(shí)現(xiàn)人才隊(duì)伍的壯大。因此，需要借助政府的宏觀調(diào)控力量，通過智能交通專項(xiàng)工程建設(shè)創(chuàng)造人才需求效益，增強(qiáng)高校和企業(yè)對相關(guān)人才的培養(yǎng)意識，同時(shí)，加強(qiáng)對行業(yè)管理人員和基層業(yè)務(wù)人員的信息化知識和技能培訓(xùn)，提高信息化應(yīng)用能力。

1.2　政府引導(dǎo)

政府在智能交通系統(tǒng)發(fā)展中起著統(tǒng)籌規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)和市場監(jiān)管的宏觀調(diào)控作用，其通過政策、規(guī)劃和籌資等方式對ITS進(jìn)行干預(yù)，直接影響了ITS的發(fā)展進(jìn)程和效益。政府引導(dǎo)主要包括政策支持、頂層設(shè)計(jì)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)和政企合作。其中，政策能體現(xiàn)國家或地區(qū)對于發(fā)展ITS的態(tài)度和重視程度，且對ITS推進(jìn)速度有著很大的影響。我國高度重視ITS的發(fā)展，2001年成立了全國智能交通系統(tǒng)建設(shè)協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組，2008年成立了中國智能交通協(xié)會，在“九五”到“十三五”交通運(yùn)輸信息化發(fā)展規(guī)劃中，明確提出了ITS的發(fā)展戰(zhàn)略。但是，國家層級的重視程度并沒有完全延伸至地方政府，很多地區(qū)甚至是智能交通試點(diǎn)城市，卻并無相應(yīng)的主管部門，對于智能交通的認(rèn)識也不夠。要保證智能交通系統(tǒng)良性發(fā)展，必須順應(yīng)市場機(jī)制，加強(qiáng)政企合作，采用政策、標(biāo)準(zhǔn)、資金補(bǔ)助等多種形式，激發(fā)市場主體活力。

1.3　城市初始條件

城市初始條件包括城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通基礎(chǔ)設(shè)施和出行者素質(zhì)，是ITS建設(shè)和運(yùn)行的基石，并且在一定時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定的。首先，智能交通系統(tǒng)作為傳統(tǒng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展和升級，與區(qū)域經(jīng)濟(jì)存在“交替推拉關(guān)系”，就目前我國城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展情況來看，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平直接決定了智能交通系統(tǒng)的建設(shè)水平。其次，交通基礎(chǔ)設(shè)施資源能為智能交通系統(tǒng)提供充足的發(fā)展動(dòng)力與空間，但目前很多ITS項(xiàng)目重點(diǎn)關(guān)注智能應(yīng)用軟件的開發(fā)，忽略了交通基礎(chǔ)工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、改造和同步實(shí)施。此外，我國大部分城市智能交通系統(tǒng)在發(fā)展過程中都伴隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的同步建設(shè)和改造，2016年，北京、武漢、南京的在建地鐵數(shù)分別為16條、13條和8條，大規(guī)模的交通基礎(chǔ)項(xiàng)目勢必造成多路段封閉或限行，由此引發(fā)的交通擁堵單靠智能應(yīng)用系統(tǒng)是無法解決的。在這種條件下，智能交通系統(tǒng)的運(yùn)行目標(biāo)也無法實(shí)現(xiàn)。最后，交通參與者的交通行為規(guī)范是智能交通系統(tǒng)充分發(fā)揮作用的基本環(huán)境條件，魏雪梅等通過定量計(jì)算得出有一定教育背景的駕駛員在出行信息影響下改變出行決策的頻率較大的結(jié)論，同時(shí)，受過高等教育的駕駛員更趨向于搜尋出行信息[10]。

1.4　系統(tǒng)功能保障

系統(tǒng)功能保障是智能交通系統(tǒng)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)在條件，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、硬件與軟件的配套及協(xié)同共享機(jī)制。其中，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范能保證不同子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和功能銜接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)交通部門的協(xié)調(diào)共享和城市間信息資源交換，以便于發(fā)揮智能交通系統(tǒng)的規(guī)模效應(yīng)。

綜上所述，城市智能交通系統(tǒng)效益具有多元化的影響因素，要素投入決定了智能交通系統(tǒng)建設(shè)的深度和廣度；政府控制ITS推進(jìn)的進(jìn)程；城市初始條件為智能交通系統(tǒng)應(yīng)用提供了充足的動(dòng)力與發(fā)展空間；系統(tǒng)功能保障是智能交通系統(tǒng)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)在條件。同時(shí)，各影響因素并不是孤立存在的，每個(gè)影響因素對ITS效益的作用強(qiáng)度和作用效果均不相同。因此，筆者將采用解釋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)一步研究城市智能交通系統(tǒng)效益影響因素內(nèi)在的相互關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)。

2　影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型

2.1　解釋結(jié)構(gòu)模型的建立

解釋結(jié)構(gòu)模型(interpretative structural model，ISM)借助專家學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)知識和數(shù)學(xué)模型，可將復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)造成一個(gè)多級遞階的結(jié)構(gòu)模型，有助于認(rèn)識和分析多要素的復(fù)雜問題[11]。

筆者在調(diào)研咨詢的基礎(chǔ)上，邀請了16位智能交通相關(guān)的研究人員或從事智能交通建設(shè)管理工作的專業(yè)人士，組成ISM小組，就智能交通系統(tǒng)效益的14項(xiàng)影響因素進(jìn)行深入探討。首先由ISM小組的每一位成員分別判斷兩兩因素間的關(guān)系，再采用隸屬度分析法計(jì)算因素之間的邏輯關(guān)系aij，最后構(gòu)建各因素間的鄰接矩陣A=(aij)14×14，如表3所示。

(1)

通過對系統(tǒng)進(jìn)行回路分析，可發(fā)現(xiàn)該矩陣有回路：S1+S2+S3+S8，S4+S6，只要選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)即可代表回路集中的其他節(jié)點(diǎn)。筆者分別用S′表示S1+S2+S3+S8，S″表示S4+S6，對回路進(jìn)行縮減，即縮點(diǎn)運(yùn)算。然后采用布爾運(yùn)算規(guī)則，求解縮減系統(tǒng)的可達(dá)矩陣M′，如表4所示，可達(dá)矩陣能夠反映出城市智能交通系統(tǒng)效益影響因素的直接關(guān)系，并且這種影響關(guān)系是單向的。

對可達(dá)矩陣進(jìn)行層次化處理，可得到層次化的可達(dá)矩陣，如表5所示。

表4　可達(dá)矩陣M′

表5層次化的可達(dá)矩陣

根據(jù)層次化的可達(dá)矩陣，城市智能交通系統(tǒng)效益影響因素可劃分為5個(gè)層級，L1=(S9,S10,S11,S13)，L2=(S′,S14)，L3=(S7,S12)，L4=(S5)，L5=(S″)，結(jié)合因素之間的相互影響關(guān)系，構(gòu)建城市智能交通系統(tǒng)效益影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

圖1　影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型

2.2　解釋結(jié)構(gòu)模型的分析

筆者通過圖1將城市智能交通系統(tǒng)效益影響因素的復(fù)雜關(guān)系變得層次化和條理化，下面進(jìn)一步對模型的結(jié)構(gòu)加以分析說明：①影響城市智能交通系統(tǒng)效益的深層因素(第五層級)是政策支持和推進(jìn)機(jī)構(gòu)。政府引導(dǎo)層面的另外兩個(gè)因素：頂層設(shè)計(jì)和政企合作分別處于第四層級和第三層級，反映了政府在我國城市智能交通系統(tǒng)建設(shè)中的主導(dǎo)地位。政策決定了城市智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)速度、建設(shè)規(guī)模和覆蓋范圍，能調(diào)動(dòng)智能交通系統(tǒng)應(yīng)用所需的資金、人才和技術(shù)。國家ITS發(fā)展戰(zhàn)略對不同城市的ITS建設(shè)存在一定的地方傾斜，結(jié)合北京、廣州ITS發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，明確、連續(xù)的政策支持是加速ITS應(yīng)用的必要條件。②第三層級因素包括政企合作、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，且都受到第四層級中頂層設(shè)計(jì)的影響。表明頂層設(shè)計(jì)在智能交通系統(tǒng)建設(shè)中具有戰(zhàn)略性意義。頂層設(shè)計(jì)能把控智能交通系統(tǒng)建設(shè)、應(yīng)用、維護(hù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。政企合作能夠充分激發(fā)市場主體活力，保證智能交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。政企合作、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是第四層級和第五層級因素的集中體現(xiàn)。③第二層級包含了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資金投入、核心技術(shù)、人才培養(yǎng)機(jī)制和協(xié)同共享機(jī)制，其中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資金投入、核心技術(shù)和人才培養(yǎng)機(jī)制形成了回路。這是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展水平直接決定了智能交通系統(tǒng)建設(shè)的資金投入，而在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市，聚集的人才也更多，開發(fā)核心技術(shù)的能力更強(qiáng)。反過來，技術(shù)和人才又可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的增長。協(xié)同共享機(jī)制受到標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、政企合作兩個(gè)因素的影響，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的條件下，不同子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)銜接與配合，政企合作則可以激發(fā)企業(yè)間資源的共享。④交通基礎(chǔ)設(shè)施、出行者素質(zhì)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、硬件與軟件的配套是影響城市智能交通系統(tǒng)效益的直接因素。這些因素從根本上決定了智能交通的性能和功能。完善的交通基礎(chǔ)設(shè)施是智能交通應(yīng)用的基礎(chǔ)保障；出行者素質(zhì)具有“一票否決”的特點(diǎn)，若出行者不采用智能交通提供的信息，智能交通系統(tǒng)也就無法發(fā)揮相應(yīng)的效益；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、硬件與軟件的配套直接決定智能交通系統(tǒng)功能的完整性和可靠性。

3　結(jié)論與建議

筆者分析了城市智能交通系統(tǒng)效益的影響因素，構(gòu)建了智能交通系統(tǒng)效益的解釋結(jié)構(gòu)模型，明確了各個(gè)影響因素的相互關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)。研究表明，政策支持是影響城市智能交通系統(tǒng)效益的深層因素；在城市初始條件既定的情況下，政府在智能交通系統(tǒng)建設(shè)中起到關(guān)鍵作用，對推進(jìn)頂層設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、協(xié)同共享機(jī)制的形成顯得尤為重要；交通基礎(chǔ)設(shè)施、出行者素質(zhì)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及硬件與軟件的配套是影響城市智能交通系統(tǒng)效益的直接因素；而資金、技術(shù)、人才這3項(xiàng)要素的投入是連接直接因素和根本因素的中介。

根據(jù)以上結(jié)論，結(jié)合我國城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際情況，筆者提出如下建議：①城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展最關(guān)鍵的任務(wù)是主管部門的建立，從政策制定、推進(jìn)機(jī)構(gòu)的建立和政企合作3個(gè)方面加大政府的引導(dǎo)和監(jiān)管力度；②協(xié)調(diào)配置資金、技術(shù)、人才三大要素的投入，注重系統(tǒng)本身的建設(shè)，尤其是軟硬件的配套、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完善，是保障智能交通系統(tǒng)效益最直接的手段。

然而，影響城市智能交通系統(tǒng)效益的因素較多，同時(shí)每種影響因素對城市智能交通系統(tǒng)效益的影響規(guī)律和影響機(jī)理各不相同。因此，定量分析影響因素的變化對智能交通系統(tǒng)效益的影響及影響因素間的交互效應(yīng)將是未來需要研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]交通運(yùn)輸部.交通運(yùn)輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃[Z].北京：[s.n.]，2016.

[2]GUAN S Q, YUN J, ZHANG Q K， et al. Intelligent transportation system contributions to the operating efficiency of urban traffic[J]. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems,2016,31(4):2213-2220.

[3]ASHIM K D, HOONG C C, MAZHARUL H, et al. A methodological framework for benchmarking smart transport cities[J]. Cities, 2014,37(2):47-56.

[4]KOLOSZ B W, GRANT-MULLER S M. Appraisal and evaluation of interurban ITS: a European survey[J].IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2015,16(3):1070-1087.

[5]岳建明.我國智能交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及技術(shù)創(chuàng)新模式探討[J].中國軟科學(xué),2012(9):188-192.

[6]王笑京.智能交通系統(tǒng)演進(jìn)與我國未來發(fā)展趨勢分析[J].交通運(yùn)輸管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2013(2)：3-7.

[7]陸化普，李瑞敏.城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].工程研究：跨學(xué)科視野中的工程，2014(1):6-19.

[8]宗剛,李騰海子.特大城市交通信息化評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建與實(shí)證研究:以北京市為例[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會科學(xué)版)，2015，68(2):102-108.

[9]陳長英，楊秀紅，姜樹明.山東省智能交通投資績效綜合評估方法[J].山東科學(xué)，2015，28(6): 93-100.

[10]游楠,張健,展鳳萍,等.國內(nèi)智能交通系統(tǒng)建設(shè)機(jī)制現(xiàn)狀綜述[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化, 2013(23): 94-96.

[11]楊曉光,云美萍,周雪梅,等.中國智能交通系統(tǒng)評價(jià)方法研究[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息, 2006, 6(6):14-20.

[12]楊兆升,于德新.智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論[M].北京:人民交通出版社，2015：402-415.

[13]王東柱,楊琪.歐洲合作智能交通系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析[J].公路交通科技,2013,30(9):128-133.

[14]魏雪梅,戢曉峰,陳方.基于SEM的駕駛員出行信息搜尋行為分析[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2012,12(3)：174-179.

[15]尹洪英，徐麗群，權(quán)小鋒.基于解釋結(jié)構(gòu)模型的路網(wǎng)脆弱性影響因素分析[J].軟科學(xué)，2010，24(10):122 -126.