道路交通安全综合决策支持系统的设计与实现
2014-03-03陶刚刘俊邹娇闫永刚
陶刚 刘俊 邹娇 闫永刚
城市交通管理集成与优化技术公安部重点实验室 安徽科力信息产业有限责任公司
道路交通安全综合决策支持系统的设计与实现
陶刚 刘俊 邹娇 闫永刚
城市交通管理集成与优化技术公安部重点实验室 安徽科力信息产业有限责任公司
以当前道路交通安全形势和突发矛盾为需求引导，综合考虑人、车、路、环境等多方面因素，结合已有交通数据设计并开发了道路交通安全综合决策支持系统，基本实现对重点路段、热点区域、潜在风险位置的针对性管控，为增强对道路交通事故的预防、预警、控制和应急救援能力，有效遏制群死群伤特大恶性交通事故，最大限度保障人民群众的生命财产提供科学的、强有力的辅助决策支持。
道路交通安全 P4SC GIS 热点查找 高风险分析
一、引言
当前，道路交通事故已成为危害人民群众生命财产安全，影响社会和谐稳定的重要因素之一，并引起了政府的高度重视和社会各界的广泛关注。据统计一个世纪以来全球因交通事故死亡的人数累计已达3000多万人，超过了第二次世界大战死亡人数的一半，由此所带来的经济损失已不亚于一场世界大战。目前中国道路交通事故死亡人数居世界第一，而且交通事故呈上升趋势，我国仍处于道路交通事故的高发期，群死群伤特大恶性事故时有发生，全国道路交通安全形势严峻。
科技进步及其应用是解决道路交通安全问题的重要手段，在交通事故分析研究方面，美国等国家均建立了独立的交通事故分析研究机构， 在处理交通事故时， 对负有责任的方面包括人、车、路等予以追究。而我国长期以来一直是公安交通管理部门一家包打天下， 从事故处理、原因分析、对策研究直至整改措施、责任承担。这种做法带来的最直接弊端就是在处理交通事故时，一般只考虑一方或两方当事人的责任， 道路和环境方面的因素受重视程度不够， 导致事故隐患长期存在，因此，建立道路交通安全决策支持系统，从人、车、路、环境综合分析造成交通事故的原因，并提出相应的宏观和微观的决策措施，便于管理者提高事故预防和防范能力已变得十分迫切。基于以上现状，本文设计开发了道路交通安全综合决策支持系统。
二、系统设计目标
道路交通安全综合决策支持系统旨在对已有的交通事故、交通设施、道路基础条件等大数据，统筹应用统计方法和交通安全管理理念，建立一套人、车、路、车、环境综合分析及诊断措施的体系，采用主动交通安全预防和被动交通安全改善相结合的方法，对各个重点路段、热点区域、潜在风险位置进行针对性特征分析，提出相应的安全保障措施和事故预防对策，并针对其措施和对策进行可行性分析，增强对道路交通事故的预防、预警、控制和应急救援能力，有效遏制群死群伤特大恶性交通事故，最大限度保障人民群众的生命财产安全，具体分为以下三个方面：
1. 从宏观上引导健全道路交通安全工作机制，完善责任体系，改善基础条件，提升监管能力，增强全民交通安全意识，使道路交通安全形势总体平稳，道路交通事故有所减少，重特大交通事故和万车死亡率明显下降。
2. 从微观上寻找事故热点、挖掘潜在冲突热点、分析成因、诊断问题、提出对策，提高单个路段或者交叉口的道路交通安全性能，降低其交通事故率。
3. 制定一套宏观与微观相结合的道路交通安全综合评价体系，采用道路交通安全综合指数来判断道路的交通安全性能，采用动态指标和静态指标相结合的方法，实时对道路的安全性进行监控。
三、系统架构设计
道路交通安全综合决策支持系统采用分层体系结构，主要包括数据源、基础数据共享体系层、业务模型和方法体系层、应用层和GIS支撑平台，以及标准和规范的支持。图1为系统设计的整体架构图。
（一）数据源
数据源是整个道路交通安全综合决策支持系统的基础，包括交警道路交通秩序管理过程中产生的数据、道路交通相关行业产生的数据、社会群体出行活动产生的交通数据。
（二）基础数据共享体系层
基础数据共享体系层是将数据源进行分类归纳，包括GIS数据、交通事故基础数据、交通环境数据、行业特征数据、行业管理知识库等，通过接口协议和共享体系将各个不同业务系统的数据进行共享。
（三）业务模型和方法体系层
业务模型和方法体系层是整个系统的核心，包含了数据挖掘、分析统计的算法模型和基础的方法论。其中方法体系包括相关性系数、最小二乘法、线性拟合、ABC法等；业务模型主要集中在交通安全分析评价和对策研究，具体包括热点查找、百万车事故率、高风险判别、交通事故预测、诊断决策树、经济效益分析等。
（四）应用层
应用层是将系统的业务分析结果和决策信息应用到实际业务系统中，为交通安全的规划、设计、管理等用户和系统提供支撑数据。
（五）标准和规范的保障
系统的可持续发展和数据的一致性都建立在标准和规范的基础上，系统开发将严格按照标准和规范来执行。
（六）GIS平台
GIS平台主要是实现电子地图的显示、提供基于电子地图的可视化操作和数据表现的支撑平台及基本的电子地图操作功能，以满足事故分析数据在电子地图上的表现需求。此外，在系统架构设计的基础上，本文给出了系统架构的核心图，如图2所示。
四、功能模块设计
道路交通安全综合决策支持系统是基于道路交通安全一系列关键问题开展研发的，具体如图3所示。
基于图3所示的关键功能链进行系统功能结构设计，系统主要包括四大功能模块：道路交通安全数据组织、道路交通安全分析方案建立、道路交通安全多维度分析和道路交通安全决策与评价，具体如图4所示。
（一）道路交通安全数据组织功能
道路交通安全数据组织是整个系统的关键和基础，主要包括：道路SLD（Straight Line Diagram，简称SLD）数据组织、基础事故数据组织、违法行为数据组织、营运车辆数据组织和Near Miss 数据组织。
（二）道路交通安全分析方案建立功能
道路交通安全分析方案建立是道路交通安全决策综合支持分析的第一步，建立方案才能进行更深入的数据挖掘分析。这里的方案主要是根据用户的选择或者需求特定的数据集合制订。方案建立包括三种：智能方案建立、定制方案建立、高级方案建立。
（三）道路交通安全多维度分析
道路交通安全多维度分析是道路交通安全综合决策支持分析的核心，对已经建立的方案进行数据挖掘和分析，得到有用的、利于交通安全管理的潜在信息。多维度分析主要包括：热点分析、高风险分析、四项指数趋势线分析、多因素组合分析、单个因素独立分析、多维数据关联性分析、道路交通安全分析报告。
（四）道路交通安全决策与评价
道路交通安全决策与评价是对决策提出解决措施的评价，判断其是否可行。主要包括交通事故频数预测、交通事故诊断和对策、经济效益评价三大内容。
五、系统开发环境
（一）数据库平台
目前公安部交管局下发的“道路交通事故信息系统”的数据库采用的是Oracle平台，为保持一致性，便于数据提取，数据存储及数据仓库技术平台与原有事故数据采集系统保持一致，也采用Oracle数据库系统。
（二）软件开发平台
1.表现层使用Java Script和Java Applet技术。目前，AJAX技术已经很好地解决了页面刷新、实时显示等Web交互问题，成为最新的用户界面（UI）开发技术。
2.中间层的开发采用J2EE技术，具体采用Spring框架。
3.采用JAVA技术构建数据存储层，具体将运用Hibernate构建数据持久层解决方案。
六、系统应用效果
道路交通安全多维度分析是道路交通安全决策支持分析的核心，对已经建立的方案进行数据挖掘和分析，得到有用的、利于交通安全管理的潜在信息。 多维度分析主要包括：热点分析、高风险分析、四项指数趋势线分析、多因素组合分析、单个因素独立分析、多维数据关联性分析、道路交通安全分析报告。下面主要以热点查找、高风险分析来介绍系统应用效果。
热点查找主要是在历年积累大量交通事故数据和实际道路、交通条件的基础上，以特定时间范围内累计已发生事故次数绝对数为标准，判断道路是否是事故热点。热点往往是公路设计和交通管理部门特别关心的问题，尤其是在资金不足的情况下，可以优先改善热点的交通安全状况，因此热点查找功能是基础功能。
高风险分析主要是采用量化指标对区域、道路、路段或交叉口发生交通事故的风险进行量化分析，并判断其是否为高风险。量化指标有：路段百万车事故率CRs、路段安全风险指数CCR、考虑事故严重程度路段百万车事故率SRs、考虑综合影响程度路段安全危险指数CSR。高风险分析区别于传统的热点查找，是采用相对量化指标来评价道路的安全风险性。此外高风险分析的重要特点是将道路按照其特征，如道路等级、车道数、AADT、限速等进行归类，将同类道路放在一起进行风险评估。
七、结语
道路交通安全决策支持系统采用先进的物联网技术，构建集成化的数据仓库，结合CAIT交通信息采集的布设方法，通过在城市道路交叉口、路段设置各种无线传感器，建立多源交通信息无线传感网络采集系统，进行多源实时交通数据如道路交通流量、交通事故以及交通违法等参数的采集，并通过人工智能、数据挖掘等方法，对收集的数据进行融合分析和处理，最终实现对城市交通安全运行评价和分析，为城市道路交通安全和智能决策支持提供强有力的科学依据。
[1] 曾宪江,何鹏,冯金锐,魏波. 基于PGIS平台的可视化指挥调度系统的设计与实现[J].警察技术,2013(3):11-14.
[2] 赵小苏,蒋福兴 . 公安科技查新管理工作平台的设计与实现[J].警察技术,2012(4):73-75.
[3] 蒋平,陆娟.下一代公安信息化应用模型设计与实现[J]. 警察技术,2013(3):49-51.
[4] 贺日兴,孙丕龙.警用地理信息平台及其建设部署模式[J].警察技术,2011(5):4-6.
[5] 吴晶,吴文山,汤志伟.基于RFID+GPRS技术的子弹箱追踪管理系统[J].警察技术,2012(1):49-52.
