第12章智能运输系统的效果评价.docx

1、第12章智能运输系统的效果评价第十二章 智能运输系统的效果评价12.1 概述评价是用来衡量项目的目标或目的达到的程度。而且，项目评价对项目本身的实施又可以产生一个有益的反馈作用，就是项目评价的结果可以对项目适时地提出一些建议和修改来最终达到甚至超过原来的目标。特别是，智能运输系统项目投资巨大，带来的影响也是广泛的，因此评价是其一个必要和关键的部分。我们认为一个好的评价方法是定性和定量分析相结合的方法，能够定量的尽量给予量化，以其给决策者提供充分的依据。然而有些影响是难于量化的。只有当评价的主体和目标明确才能取得最有效的评价。引进ITS 系统的效果研究才刚刚开始，但是我们应该意识到要对ITS 进

2、行评价，并不是容易的事情。下面把从事这方面研究的难点列举如下：第一，ITS 所包含的系统是多种多样的，同时也将不断出现新的系统。在其发展初期，主要内容是交通信息提供、路径诱导和车辆运行管理等。后来又考虑公共交通部门的联合、自动费用、防撞装置、自动驾驶、检测事故、预约停车场等多种系统。可是所有关于这些问题的评价过于复杂，并有一定的难度。第二，即使ITS 的效果只限于路径诱导，也并没有关于正在行驶的驾驶员的反应行为的研究，并且正在行驶的驾驶员类型也是多样的，既有已经在路段上的，也有刚刚上路的。另外，驾驶员考虑信息的灵敏度也不同，灵敏度又与提供信息的质量有关，对交通信息提供的反应也是复杂的。第三，是

3、网络交通流的问题，为了用交通模型评价信息效果，必须是能够再现时时刻刻交通流变化的动态模型，而且要把交通流按OD 、驾驶员、发生时刻等分为不同的类型，这样就使得运算量增大，或者使运算发生障碍。第四，是对灾害和事故等等的异常状态的交通管理系统的评价问题。一般认为，当发生异常事件时，ITS 具有更大的意义，但是现在关于发生异常事件时的交通行为和交通现象未知的东西还比较多，没有达到可以评价的阶段。安德伍德和杰林（Underwood and Gehring）认为对ITS 评价，必须将效益分为社会效益、个人效益、企业效益三种类型。社会效益主要是从社会整体看ITS 给社会带来的效益，如减少交通堵塞、提高安全

4、性、改善环境、减少能源消耗等；个人效益是从个人角度看这些有利效益给自己带来的好处；企业效益是由于物流的合理化，开拓出新市场而使销售量增加等。效益的估计又可分为潜在效益、期待效益、目前效益、将来效益四种。评价方法有实地调查法、费用效果比较分析法、数理模型法。从广范围评价上述效益时，必须使用交通模型。但以往的评价手段是基于静态交通需求和均衡交通状态。假设所有车辆采取最佳行驶状态，交通流量的表现是宏观的，无法实现实时动态的交通诱导和恰当的交通控制。因此，要求进一步开发能区别驾驶员特性的详细动态模型。 12.2 智能运输系统效果评价目的、意义1、评价的目的智能运输系统的评价是智能运输系统研究的一项重要

5、内容，其目的是对智能运输系统项目的经济合理性、技术合理性、社会效益、环境影响和风险做出评价，为实际的ITS 项目提供一个综合、全面的评价结果，为项目的可行性研究、实施、效果以及方案的优化、决策提供科学依据，对已有的系统运作优化提供依据，还可以帮助投资者对将来的投资做决定。ITS 评价，是指对ITS 项目进行的评价，项目可以是规划中的、实施中的、完成后的。本书中不限定评价使用的阶段，既可以是项目前评价，也可以是项目后评价，或是项目实施中的评价。ITS 评价与建设ITS 项目要达到的目的有重要关系，在评价中首先要明确建设ITS 项目的目的。下面介绍ITS 项目要达到的6点目的：（1）提高全国交通系

6、统的安全性： 减少伤亡的数量及其严重程度； 降低撞车的严重程度。（2）提高路面交通系统的运行效率及其容量： 减少由于交通事故所引起的局部交通系统不能正常运作； 改善提供给出行者的服务水平及其方便程度； 提高道路通行能力。（3）减少由于交通拥挤造成的能源和环境消耗： 降低单位出行（per unit of travel）造成的有害物质排放； 降低单位出行（per unit of travel）造成的能源消耗。（4）提高目前的和将来的生产能力： 降低快速行驶的成本（reduce costs incurred by fleet operators and others）； 减少出行时间； 改进交通系统

7、规划和管理。（5）提高个体流动性和路面交通系统的方便舒适度： 为出行前和出行中的信息获得提供途径； 提高出行安全度； 减轻出行者压力。（6）为繁荣ITS 的发展和实施创造环境： 支持ITS 产业（硬件、软件和服务）的建立。2、评价的意义ITS 评价的意义主要体现在以下4个方面：（1）理解ITS 产生的影响评价ITS 是为了能够更好地了解项目本身和与其相关的交通条件的改善之间的关系。对交通系统及其使用者产生的影响，以及ITS 导致的社会、经济和环境影响，综合起来构成了ITS 评价的内容。而且，对ITS 产生的影响有一个更好的认识也有助于其他ITS 项目的实施。（2）对ITS 带来的效益进行量化投

8、资者决定要投资一个项目，都必须能够量化自己投资的效益，也就是量化ITS 的效益，从而决定采用ITS 还是不采用ITS 。并且评价ITS 要全面考虑它所涉及的各个领域。（3）有利于投资者的投资决策ITS 评价所提供的信息（关于具体实施的理想条件和可能产生的影响因素等等）可以帮助政府部门优化投资，同时也可以对将来项目的投资和实施作出决定。（4）优化已有ITS 系统ITS 评价可以帮助已有的交通设施和交通系统识别需要改进的方向，从而使管理者和设计者能够更好地管理、调整、改进和优化系统运作和系统设计。评价复杂交通系统常用的方法包括确定达到预定交通目标所需的过程以及各因素在此过程中的作用，而这些因素又通

9、过选择各种评价方法来加以量化。ITS 评价可以分别从经济、 技术、 社会、环境影响、 风险等几个不同的方面进行。下面介绍ITS 的经济、技术评价。12.3 智能运输系统经济评价1、ITS 经济评价的目的智能运输系统（ITS ）经济评价就是从经济角度分析计算ITS 项目所需投入的费用和获得的效益，以及ITS 系统的发展对国民经济将产生的影响。经济评价包括国民经济评价和财务评价。国民经济评价是从国家整体的角度研究ITS 项目对国民经济的净贡献，以判断ITS 项目的合理性。财务评价是从ITS 项目的财务角度, 分析测算ITS 项目的财务盈利能力和清偿能力, 对ITS 项目的财务可行性进行评价。对IT

10、S 系统的经济评价应以国民经济评价为主。2、经济评价的原则智能运输系统的经济评价应遵循以下五个原则：（l ）整体性原则ITS 系统是一个复杂的大系统，它的经济效果是在系统各个组成部分的共同作用下产生的，因此，对ITS 系统的经济性评价应从总体出发, 进行系统总体评价。（2）层次性原则对ITS 系统的经济评价要从不同的层次上进行，这主要是从不同的角度来对ITS 的不同投资主体的经济效果分别进行评价，即国民经济评价、项目财务评价和用户投资效果评价。（3） 实用性原则对ITS 系统的经济评价必须具有可操作性。（4） 一致性原则对ITS 系统的经济评价，主要是分析、比较系统的投入与产出之间的关系，因而

11、，对于收益与费用的汇集应保持范围一致。（5） 定性与定量相结合原则ITS 系统的效益是全方位的有些可以定量评价，而有些只能定性说明，因此定量评价的同时还必须作定性评价。3、ITS 经济评价对象和内容ITS 系统的经济评价可以从国家投资、企业投资、个人投资三个层次上进行。个人投资效果的评价与企业投资评价类似。（1）国民经济评价的内容国民经济评价是按照资源合理配置的原则，从国家整体角度考虑项目的效益和费用，用货物影子价格、影子工资、影子汇率和社会折现率等经济参数分析、计算项目对国民经济的净贡献，评价项目的经济合理性。对于国民经济评价来说，重要的是评价ITS 项目的投资将对国民经济产生多大影响。因而

12、，应包括以下几个方面内容： 波及效果分析所谓波及效果分析就是分析ITS 系统的投资将对相关产业产生多大的带动作用。 在投资ITS 之前，了解其对国民经济各部门产生的影响，即由此而引起的各产业部门的增产需要达到什么程度 ，无疑是非常必要的。 投资乘数分析投资乘数分析主要是分析项目投资的增长将对国民收入、税比、工资等指标产生的倍增作用。对ITS 进行投资乘数分析是要确定ITS 的投资对国民收入等的提高有多大影响。 综合就业分析分析、计算随着ITS 产业投资的增长而最终需要投入的就业人数，其中包括直接需要和间接需要。（2）财务评价的内容财务评价是根据国家现行财税制度和价格体系，分析、计算投资者或项目

13、直接发生的财务效益和费用，编制财务报表，计算评价指标，考察项目的盈利能力、清偿能力以及外汇平衡等财务状况，据以判别项目的财务与商业上的可行性。项目财务评价的服务对象主要是具体的ITS 项目的企业投资者，而对于国家投资来说，更注重整体效益。项目财务评价的内容主要包括以下几个方面： 经济效益分析：静态指标：投资回收期、投资利润率、投资利税率、资本金利润率等。：动态指标：财务内部收益率、财务净现值等。 清偿能力分析包括：借款偿还期、资产负债率、流动比率、速动比率等指标。4. ITS经济评价的方法（1） 国民经济评价方法ITS 系统的国民经济评价主要用来分析ITS 系统的发展将对国民经济产生的总体影响

14、。可以采用投入产出分析法，它是利用投入产出表及相关系数表进行产业关联及产业间相互影响分析的一种常用方法。ITS 作为一种高新技术产业，它的发展势必对其他相关产业造成一定的正面影响，带动其他产业的发展，从而拉动整个国民经济的发展。那么，各产业间的相互变动关系如何定量地衡量，就为投入产出分析法提供了发挥作用的机会。投入产出分析在使用手法上大致可以分为两类：一类可叫作结构分析；另一类可称为因果分析。所谓因果分析就是把握产业之间的相互影响，因此，又可叫作波及效果分析。具体到分析ITS 产业与其相关产业的相互影响，我们可以进行如下几个方面的分析。1 投资乘数分析乘数是说明某一经济变量对另一经济变量的倍增

15、作用的一个参数指标值。乘数分析的概念和方法引入到投入产出分析中，主要包括： 净产品乘数效应分析。净产品乘数可解释为：在现在产业结构条件下，某部门每增加1个单位最终产品，对整个国民经济带来的国民收入。 最终产品乘数分析。最终产品乘数是指每一个部门单位最终产品需求所要求调入产品的数量。它表明了不同产品部门最终产品需求量变化时，整个国民经济系统对调入产品在总量和结构方面的依赖程度。2 波及效果分析对波及效果进行分析和计算，需要使用三个基本的工具： 投入产出表； 投入系数表； 逆阵系数表。大规模建设工程项目进行之前，了解它们本身对国民经济各部门产生的影响，是非常必要的。这种影响包括直接和间接发生的影响

16、，可以用波及效果分析模型来计算，即 (1A I X -=。3 就业效果分析利用逆阵系数表可以计算随着各部门生产的增长而最终需要投入的就业人数，即综合就业系数。综合就业系数=就业系数 逆阵系数综合就业系数的意义是，某产业为进行1个单位的生产，在本产业部门和他产业部门也就是直接和间接地总共需要有多少人就业。（2） 财务评价方法财务评价是确定项目盈利能力的依据，是项目资金筹措的依据，是国民经济评价的基础。财务评价主要为企业投资者和个人投资者服务。财务评价的方法主要是费用效益分析法。对于具体的ITS 项目来说，财务评价与国民经济评价的出发点是不同的，进而它们的费用以及效益的汇集范围也是不同的。（3）

17、费用与效益的估算项目的经济评价，不论是国民经济评价还是财务评价都需要进行费用与效益的汇集。1 费用的估算费用即用于项目的所有投资。费用估算的主要依据是各子系统的物理要素的详细定义，据此汇总出一次性投资和营运费用。费用构成结构如图12-1。 表12-1中的子系统划分仅供参考，类似表还可以做出一些，包括企投资和个人投资的相应部分。只有在估计出以上各类投资数额的基础上才能估算出总投资或总费用。2 效益的估算效益的估算采用有无对比法。国民经济评价的效益包括直接效益和间接效益，而财务评价只考虑项目投资的直接收益情况。效益的汇总参考表12-2的格式。总收益构成如图12-2。表12-2仅供参考，它反映的是先

18、进的交通信息系统（ATIS ）中的几个项目对ITS 所获得的效益的影响程度。详细分析各子系统中的项目对ITS 效益的影响，对汇总总效益是必要的。 费用与效益分析是国民经济评价和财务评价的主要依据，因此，对费用和效益的估计应尽可能全面、准确。12.3.2 智能运输系统技术评价关于ITS 的技术评价，是从技术的角度出发，试图通过对项目各技术指标的分析和计算，从系统的功能和技术层面对智能交通运输系统的科学性、合理性、可发展性以及适用性和可实现性等方面进行综合的评价。作为评价的方法可采取系统与单项的结合、定量与定性结合的方法。系统与单项的结合评价法，即：关于ITS 整个系统的综合评价和各子系统的评价，

19、前者是关于整个系统的把握和综合评估，而后者是前者的基础，更多地影响到系统的实现，因此，两者是互为相关的。另外，关于评价对象所含内容广泛，这里，更多的仅侧重于ITS 关键子系统的技术 评价。1. 技术评价的基本前提条件和原则（1）基本前提条件ITS 技术评价的基本前提条件是：ITS 系统和子系统基本框架（逻辑框架、物理框架）的建立；系统和技术的存在性等。（2） 基本原则为了达到评价的目的，ITS 技术评价应遵循以下基本原则：1 科学性ITS 应建立在科学的原理和技术之上，因此， 科学性是系统技术评价的首要原则。2 实用性直接或间接地解决（或缓解）交通问题的实用性是ITS 基本的要求。同时，系统的

20、实用性还表观在系统适用性方面，如ITS 及其子系统能否适应于中国（或特定城市）的实际情况（实际的交通情况和建设系统的条件）等。3 可测性系统的评价将通过若干具体的指标体现，为了能清晰地对系统作出评价，所选取的评价指标，必须能够通过某些直接或是间接的方法得到定量的值。4 独立性智能运输系统是一个复杂的、多层次、多因素的系统。为了能准确地评价系统特定的功能和技术，应避免评价指标的相互关联和重叠。5 可比性可比性原则反映了系统及其评价指标的敏感性程度。所选用的评价指标应具有较高的敏感性，能客观地反映出不同方案下所取得的效果的差异，从而为提高系统的技术水平提供决策支持。6 整合性此原则反映了系统及其子

21、系统和技术间的匹配与协同程度，相关指标的取用应能反映这一原则。7 扩展性由于ITS 广泛地集成了先进的高新技术，且系统庞大，因此 ，系统的兼容性和扩展性原则对于确保系统的可发展性具有极其重要的意义。8 完备性该原则体现了评价指标所反映的系统技术性能的全面性。评价指标体系中各个评价指标所评价的内容应尽可能地涵盖智能运输系统的各种属性，如方便、有效、经济、安全等等。2. 评价对象及其技术评价体系（1）评价对象ITS的评价对象可按技术领域加以划分。根据中国ITS 框架研究大纲，智能运输系统的技术领域划分为以下几个部分：1 通用技术平台主要领域：通用地理信息平台（桌面、车载）及与定位结合技术，环境和尾

22、气排放管理。2 通信信息主要领域：出行前信息、行驶中驾驶员信息、行驶中公共交通信息、个性化信息服务、路线诱导及导航。物理框架中，考虑信息服务商与交通管理中心、紧急事件管理中心的接口，帮助整体组完成广域有线通信、广域无线通信的工作。3 车辆主要内容：视野的扩展、自动车辆驾驶、纵向防撞、横向防撞、安全状况（检测）、碰撞前的保护措施和智能公路。与通信信息组协调考虑信息终端等车载设备的交叉问题。4 运输管理主要内容：商用车辆的管理、路边自动安全检测、商用车辆的车载安全监测、商用车辆的车队管理、 公共交通管理、公共交通需求、共乘管理。也可分为货物运输和旅客运输两个组成部分开展工作。5 交通管理和规划主要

23、内容：交通控制、紧急事件管理、需求管理、交通法规的监督和执行、交通运输规划支持、基础设施的维护管理。物理结构中，考虑交通管理中心与其他中心的接口，考虑道路、铁路、水运、航空管理中心接口。6 电子收费主要内容：电子交通交易等。7 紧急事件和安全主要内容：紧急情况的确认及个人安全、紧急车辆管理, 危险品及事故的通告, 出行安全, 对易受袭击道路使用者的安全措施和智能枢纽。物理结构中, 考虑紧急事件管理中心换型和对外接口。8 综合运输（枢纽）主要内容：综合枢纽、多式联运管理。9 智能公路主要对象：先进的车路信息与运行系统等。（2）ITS 技术评价体系 ITS 的技术评价主要可从两方面进行：基于体系结

24、构各部分特征的系统性能评价，即定性分析为主的评价；基于ITS 各部分系统设计的运行性能评价，即定性与定量结合的评价。因此ITS 技术评价体系为（如图12-3所示）。下面对指标层的每一项加以解释。1 系统性能评价 对ITS 用户的支持该指标是为了评价ITS 体系结构的系统功能是否满足不同用户的需求。在中国的大部分城市，应充分考虑到自行车交通用户及公共交通用户的需求。 系统的灵活性和可扩展性该指标主要指体系结构在技术上是否具有灵活性和可扩展性。灵活性指体系结构对不同类型技术的兼容和限制程度，评价指标及其描述如表12-3所示。 车辆性能可分三种情况表示：高收益、中等或低收益、极少或无收益。 系统功能

25、的多级性总目标 准则层 指标层为达到系统功能的多级性的目的，体系结构首先必须模式化，便于把不同的功能分配到体系结构中不同的领域。在评价系统功能的多级性时，可以从下列两个子指标进行评价：技术水平的兼容性：在体系结构的每一市场包内和市场包之间 ，结构功能能够兼容从低级到高级、差异变化大的各类技术；界面的标准化：为了鼓励ITS 产品和服务的多级化，必须使得ITS 的产品具有可互换性和兼容性，从而界面的标准化显得至关重要。实施的递进性该指标主要包含以下两方面：ITS 体系结构与现有设施的包容性和可协调性； 随着ITS 相关技术的进步，ITS 体系结构的可发展性。 2 运行性能评价交通预测模型的精确性I

26、TS 的目标之一是：更好地理解交通摸式，以便预测交通流量和拥挤条件。为了达到这一目的， 通常需要解决以下三个问题：哪些数据可以用来预测交通模式；如何实时处理交通数据，提供即将到来的交通条件的重要信息； 交通预测能力对运输系统效益的影响。针对以上三类需求，给出该指标的三个子指标： 数据采集技术；交通预测中交通数据的处理和算法； 对运输系统效益的影响。 交通监测和控制的效率该指标体系结构中，交通管理子系统实时收集、处理和发布大量的出行方式和系统运行信息。包括以下两个子指标：数据的收集和实时传输的能力； 数据实时处理能力。 交通管理中心的效率该指标指交通管理中心（TMC ）之间的协调水平，以及交通管

27、理中心（TMC ）和其他相关的管理中心之间（如信息提供者、公共交通管理中心、紧急事故管理中心等）的协调和协作水平。 定位的准确性 定位的准确性参见表12-5。3）信息传输方式的有效性信息传输方式一般可以分为两种：有线通信和无线通信。由于有线通信相对于无线通信不存在传输容量的限制，也很少会发生传输障碍（除非线路被截断），所以评价的重点是无线通信方式。对于无线通信可以用以下主要指标进行评价，即：总流量；线路平均流量；线路延误统计。4 通信系统容量的充分性（相对于预测需求） 5）系统安全性能该指标主要包含两方面：通信安全和数据库信息安全。具体指标如表12-6所示。 对不同系统的安全级别划分了四个等级

28、:D、C 、B 、A ，安全级别依次升高。更高一级的安全等级除了包含低级级别的条款之外，还包括额外的条款。下表简述了不同数据库的安全级别。表12-8从保护用户的隐私角度出发，给出了一些数据库所需的安全等级。6）地图更新能力该指标指ITS 体系结构中，用户通过一些方式定期进行地图更新的便利性和快捷性。 7）系统可靠性和可维护性系统的可靠性及可维护性指标主要指在体系结构内是否会出现一些风险，导致服务和系统性能的不稳定。在系统结构中，许多地方是很可能的，但在实际中可以通过好的设计来降低这种风险。8）降级模式下的系统安全和可利用性该指标主要指ITS 体系结构中，在系统实施的过程中降级服务的能力。在降级

29、服务模式中，不仅有服务的降级，还有到达最终用户时错误信息的升级。当系统在降级模式中有毫无意义和错误信息通过时，其运行的可靠性会有较大变化。这将影响服务损失的风险，或者会影响服务设备的可靠性。3 评价指标体系单项评价指标用于评价系统技术的可行性。综合技术评价用于不同方案的比选。 1 综合技术评价指标体系的结构 根据以上ITS 技术评价的原则，以及相关技术所应当提供的服务种类，可以按照系统技术要求来选择评价指标。2 综合技术评价指标体系的结构针对综合评价的对象以及智能运输系统的模块划分，可以将智能运输系统划分为若干个子系统进行分析，综合技术评价指标的结构如图12-4所示。以上结构的结构体系将有利于

30、用层次分析法对系统进行分析与评价。目标层： 准则层： 3 按照图12-4所示的评价体系结构，在每一个子系统下面可选取适当的评价指标集，对该子系统的技术水平进行评价。关于指标集可基于技术评价的系统性能评价和运行性能评价的基本考虑来加以确定。其中定性评价内容可通过描述加以表现。12.4 综合技术评价 12.4.1 方法简介综合技术评价方法拟采用多目标决策方法。目前常用的方法包括AHP 层次分析法、ELECTRE 方法、模糊评价方法。具体评价方法可根据系统的特性而定。在本节的研究中采用层次分析法。在综合评价过程中，应根据项目的实施目的将指标分为多个层次，赋予不同的优先级，按照目标的优先级来确定不同评

31、价指标的重要程度。从而避免不同指标在评价过程中产生相互抵消、效果不明显的结果。综合评价与单项指标评价相比，存在一个整体与局部的关系。单项指标评价只反映了整个系统技术性能的一个方面，而且单项指标的评价结果还具有一定的模糊性。有时甚至某些单项指标的定性分析及定量计算结果相互矛盾、彼此抵消。为此我们以价值分析法建立智能运输系统综合技术评价的结构模型，即根据各单项因素的权重及单因素评价的系统价值，通过加权综合而获得评价结果，其数学模型如下所示：=( (ij ijij iji X f Wf WU式中：U i 智能运输系统综合技术评价值；f ij 表示第i 个子系统第j 个指标的评分；W ij 对应h 的权重。 这里，我们采用模糊数学中的综合评判来进行智能运输系统综合技术评价计算，设指标集合为 Xx1,x 2, ,x m ，评语集合为V v1,v 2, ,v n 。假设第i 个指标的单因素评价值为F i =f11,f 12, ,f in ，它可以看作是V 上的子集，fij 表示第i 个指标的评价对于第j 个