大范围多级交通指挥平台关键技术研究＊

2013-08-21邱红桐赵新勇

交通信息与安全 2013年1期

邱红桐赵新勇马庆

（公安部交通管理科学研究所江苏无锡214151）

近年来，我国道路交通事故起数、死亡人数、万车死亡率连年下降，特大道路交通事故数量明显减少［1］。但由于机动车保有量不断增长，驾驶员人数急剧上升，公路里程不断延伸以及道路交通事故预防、预警预报和应急救援手段相对落后等因素，使得道路交通安全整体形势仍十分严峻［2］。

随着城市公安交通指挥系统的日益完善，城市道路交通安全形势正逐步改善，但公路网尤其是高等级公路组成的干线公路网的交通安全形势仍不容乐观，原因在于尚未构建与城市公安交通指挥系统相类似的系统或平台，无法实现大范围路网交通信息的实时采集、分析及突发事件下的应急指挥调度等［3］。

公路交通突发事件发生后，跨部门、跨区域的应急调度手段之间存在通信屏障，无法实现统一的指挥调度，无法实现分级调度和现有各种平台的协调指挥［4］，因此，急需建立一个跨部门、跨地域、跨路网的应急指挥调度平台。

建立大范围交通安全应急指挥调度平台，在多级指挥平台联动和多部门协调基础上，在大范围路网内合理配置交通安全资源，实现常态和突发事件下跨部门跨区域跨路网的大范围、可视化的交通安全应急协调指挥，对于提高主干路网的交通安全管理水平具有重要的意义［5］。

1 大范围多级交通指挥平台

1．1 平台定义

大范围公路网是指涉及2省乃至全国的公路网，在这个层面上，行政管理为公安部一级，大范围交通指挥平台即定位于部级用户，主要负责组织领导和指挥协调全国公路的交通应急管理工作［6］。

区域公路网是指省级及省级范围内的公路网，在这个层面上，行政管理至少可以划分为省、地市、县3级，区域交通指挥平台即定位于省、地市、县3级用户，主要负责指挥协调和组织实施辖区内公路交通的应急管理工作。

1．2 平台结构

大范围交通指挥平台的结构包括横向结构和纵向结构2个方面，横向结构主要指和其它系统平台并列的结构，纵向结构主要指系统内的整体结构［7］。具体结构见图1。

大范围交通指挥平台的横向结构主要指公安交通指挥平台与交通、消防、医疗、宣传等部门的信息交互，突发事件发生后在应急联动时，可相互配合，其各自承担的主要职责如下。

1）公安交通管理部门主要负责道路交通指挥，应急疏散通道开辟等任务。

2）交通部门主要负责道路交通基础设施的修复，道路的清理等任务。

3）医疗服务部门主要负责受伤人员的现场救护，受害者的运送等任务。

4）消防部门主要负责事件现场的清理，防止次生灾害的发生等任务。

5）媒体信息部门主要负责提供交通信息的更新服务，采用电视、广播、网络等多种方式发布交通信息。

图1 大范围多级交通指挥平台结构图Fig．1 The structure of the large range and multilevel traffic command platform

大范围交通指挥平台的纵向结构分为部（四级）、省（三级）、市（二级）、县（一级）4级。

1．3 平台功能

对应于大范围交通指挥平台的不同应用级别，其各级的主要功能如下。

1）部级平台。此平台的功能主要体现在跨省区域信息的共享和上传下达方面，具体包括：①全国主干路网运行状态监测、气象预警、视频监控；②全国主干路网交通拥堵、交通事故、交通违法数据分析；③跨省交通指挥调度，交通应急资源配置等。

2）省级平台。此平台主要解决省内部跨部门、跨路网、跨区域之间的交通安全信息互联互通和协调指挥。具体包括：①全省主干路网运行状态监测、气象预警、视频监控；②全省主干路网交通拥堵、交通事故、交通违法数据分析；③跨市交通指挥调度，交通应急资源配置；④区域路网内交通诱导、机动车辆的缉查布控；⑤区域路网内各种前端设备的管理。

3）地市级、县级平台。此平台主要解决区域内跨部门、跨路网之间的交通安全信息互联互通和指挥调度，具体包括：①辖区内主干路网运行状态监测、气象预警、视频监控；②辖区主干路网交通拥堵、交通事故、交通违法数据分析；③辖区路网内交通诱导、机动车辆的缉查布控；④辖区路网内各种前端设备的管理。

2 大范围路网条件下交通安全资源的优化调度技术

公路网发生突发事件后，根据事件造成的拥堵情况、路网的交通流、天气状况、应急资源需求及储备情况等，生成应急资源在路网中的调度方案，可有效提高紧急事件下的应急救援能力［8］。大范围路网条件下应急资源的优化调度流程如下：

1）当发现紧急事件后，采集事件现场信息、周边应急出救点信息、路网信息。

2）根据事件点位置和周边出救点位置，在路网中搜索1条从周边出救点到事故点的通行距离最短的路径作为初始的备选救援路径S0。

3）根据事件现场占用车道位置，确定受交通事件影响的交通流方向；采集事件现场道路条件、事件现场堵塞车道数、事件点位置，根据确定的交通事件下通行能力折算系数ρ，采集交通事件现场理想条件下的通行能力Q，确定交通事件现场受交通事件影响的交通流方向实际通行能力Qout＝ρQ。

4）采集事件现场上游的交通量Qin，根据事件现场的实际通行能力Qout，判断事件现场是否会造成交通拥堵：如果Qout≥Qin，则事件现场未造成交通拥堵，则转至5）；否则，事件现场造成交通拥堵，则转至7）。

5）根据无拥堵影响的通行时间确定方法，确定初始的备选救援路径S0的通行时间T0。

6）扩大救援路径的搜索范围，根据初始的备选救援路径S0的通行时间T0和最高时速限制标准120km／h，在路网中，搜索除初始的备选救援路径S0以外，周边所有出救点到事件点的通行距离小于等于120T0的路径作为备选救援路径，可记为S1，S2，…，Sn，根据无拥堵影响的通行时间确定方法，分别为每条备选救援路径确定通行时间，记为T1，T2，…，Tn。其中：n为搜索到的备选救援路径数，转入（9）。

7）确定初始的备选救援路径S0的通行时间T0。

8）针对S1，S2，…，Sn中每1条备选救援路径，确定该备选救援路径的通行时间。备选救援路径的通行时间可分别记为T1，T2，…，Tn。其中：n为搜索到的备选救援路径数。

9）根据所有备选救援路径的通行时间T0，T1，T2，…，Tn，选取最小的通行时间，min（T0，T1，T2，…，Tn所对应的备选救援路径及其对应的出救点，并分别纳入救援路径集合Φ和出救点集合Г。

10）判断出救点集合Г内的应急资源储备是否能够满足救援需求，如果可以，转至步骤11；如果不可以，则将出救点集合Г内出救点信息从周边应急出救点信息中删除，转至步骤4。

11）根据救援路径集合Φ中每1条救援路径的通行时间由小到大，将出救点集合Г中的出救点进行排序，根据出救点的应急资源储备和事件点的资源需求，按出救点排序的先后顺序，以出救点最大限度满足事件点的资源需求为标准，确定出救点集合Г内的每个出救点的救援路径及其提供的应急资源。

3 基于案例推理的多级预案快速生成技术

近年来公路交通突发事件频发，事件类型较多，处理的方法也不尽不同，但在历史上或多或少都能找到相似的例子，针对这一特点，多级应急预案的快速生成技术可以选择基于案例推理［9］，基于案例推理的多级预案的快速生成技术步骤如下：

3．1 案例表示［10］

本文将公路交通突发事件的属性记为G＝｛g1，gj，gy，gr，gc｝。

g1表示事件类型，主要指交通事故、自然灾害、突发公共卫生事件、群体性事件、紧急特勤事件等。

gj表示公路等级，主要指高速公路、一级公路、二级公路等。

gy表示交通影响区域，主要指突发事件影响的道路路段长度。

gr表示人员伤亡情况，主要指具体的伤亡人数。

gc表示车辆损毁情况，主要指具体的损毁车辆数量。

3．2 案例检索

案例检索是利用相似度知识和特征索引从案例库中找出与当前问题相关的1个或多个最佳案例，其算法步骤如下：

1）根据反馈信息，确定目标案例C0的特征属性，C0＝｛f1，f2，…，fi｝。

2）确定C0各特征属性fi的权重依次为（w1，w2，…，wi）。

3）采用知识导引法，选取必须满足的几个约束条件，检索案例库中与问题案例的类型相同的所有案例，得到满足约束条件的类似案例集合Cm，m为类似案例的个数。

4）采用最近相邻法，将C0分别与Cm中的类似案例进行相似度匹配。

5）求解C0与Cm中每个案例的相似度s1，s2，…，sm。

6）比较s1，s2，…，sm的大小，求出相似度最大的案例，作为最佳匹配案例。

3．3 案例修正与维护

通常情况下，案例推理检索出的突发事件案例不能直接用于当前的公路交通突发事件，需要对该案例进行修正，以适应当前的突发事件，案例的修正主要由有经验的突发事件处置专家来完成［11］。

4 示范工程情况

研究成果，在江苏、浙江、江西、云南等省进行示范工程，示范工程建设以跨部门、跨区域、跨路网信息共享及示范工程与业务应用相结合为原则展开。现以江苏、浙江省为例介绍示范工程的情况。江苏省示范区域包括沪宁高速（G42）、宁杭高速（G25）、苏嘉杭高速（G15W）、沪苏浙高速（G50）、G104、G312、G318、S227、S230、S342、S239、S122等，涉及南京、苏州、无锡、常州、镇江5个市，监控工程长度为400公里，评估预警长度覆盖1 000公里。浙江省示范区域包括沪昆高速（G60）、杭宁高速（G25）、杭嘉苏高速（G15W）、京台高速（G3）、G104、G205、G318、G320、S07、S17、S46、S48、S122涉及湖州、嘉兴、衢州3个城市，监控长度为400km，评估预警长度覆盖800km。

如在示范工程建设的路网范围内发生重大交通事件，即可根据交通时间发生的地点及影响范围，通过“大范围交通安全应急指挥系统”部级平台，与江西或江苏等示范省联动指挥，实线跨地域的交通安全应急指挥。研究成果使示范路段上应急指挥能力大大加强，事故率降低，整个路网的安全性得到有效提升。