大范圍多級交通指揮平臺關(guān)鍵技術(shù)研究＊

邱紅桐 趙新勇 馬 慶

（公安部交通管理科學(xué)研究所 江蘇 無錫214151）

近年來，我國道路交通事故起數(shù)、死亡人數(shù)、萬車死亡率連年下降，特大道路交通事故數(shù)量明顯減少［1］。但由于機動車保有量不斷增長，駕駛員人數(shù)急劇上升，公路里程不斷延伸以及道路交通事故預(yù)防、預(yù)警預(yù)報和應(yīng)急救援手段相對落后等因素，使得道路交通安全整體形勢仍十分嚴峻［2］。

隨著城市公安交通指揮系統(tǒng)的日益完善，城市道路交通安全形勢正逐步改善，但公路網(wǎng)尤其是高等級公路組成的干線公路網(wǎng)的交通安全形勢仍不容樂觀，原因在于尚未構(gòu)建與城市公安交通指揮系統(tǒng)相類似的系統(tǒng)或平臺，無法實現(xiàn)大范圍路網(wǎng)交通信息的實時采集、分析及突發(fā)事件下的應(yīng)急指揮調(diào)度等［3］。

公路交通突發(fā)事件發(fā)生后，跨部門、跨區(qū)域的應(yīng)急調(diào)度手段之間存在通信屏障，無法實現(xiàn)統(tǒng)一的指揮調(diào)度，無法實現(xiàn)分級調(diào)度和現(xiàn)有各種平臺的協(xié)調(diào)指揮［4］，因此，急需建立一個跨部門、跨地域、跨路網(wǎng)的應(yīng)急指揮調(diào)度平臺。

建立大范圍交通安全應(yīng)急指揮調(diào)度平臺，在多級指揮平臺聯(lián)動和多部門協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上，在大范圍路網(wǎng)內(nèi)合理配置交通安全資源，實現(xiàn)常態(tài)和突發(fā)事件下跨部門跨區(qū)域跨路網(wǎng)的大范圍、可視化的交通安全應(yīng)急協(xié)調(diào)指揮，對于提高主干路網(wǎng)的交通安全管理水平具有重要的意義［5］。

1 大范圍多級交通指揮平臺

1．1 平臺定義

大范圍公路網(wǎng)是指涉及2省乃至全國的公路網(wǎng)，在這個層面上，行政管理為公安部一級，大范圍交通指揮平臺即定位于部級用戶，主要負責(zé)組織領(lǐng)導(dǎo)和指揮協(xié)調(diào)全國公路的交通應(yīng)急管理工作［6］。

區(qū)域公路網(wǎng)是指省級及省級范圍內(nèi)的公路網(wǎng)，在這個層面上，行政管理至少可以劃分為省、地市、縣3級，區(qū)域交通指揮平臺即定位于省、地市、縣3級用戶，主要負責(zé)指揮協(xié)調(diào)和組織實施轄區(qū)內(nèi)公路交通的應(yīng)急管理工作。

1．2 平臺結(jié)構(gòu)

大范圍交通指揮平臺的結(jié)構(gòu)包括橫向結(jié)構(gòu)和縱向結(jié)構(gòu)2個方面，橫向結(jié)構(gòu)主要指和其它系統(tǒng)平臺并列的結(jié)構(gòu)，縱向結(jié)構(gòu)主要指系統(tǒng)內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)［7］。具體結(jié)構(gòu)見圖1。

大范圍交通指揮平臺的橫向結(jié)構(gòu)主要指公安交通指揮平臺與交通、消防、醫(yī)療、宣傳等部門的信息交互，突發(fā)事件發(fā)生后在應(yīng)急聯(lián)動時，可相互配合，其各自承擔(dān)的主要職責(zé)如下。

1）公安交通管理部門主要負責(zé)道路交通指揮，應(yīng)急疏散通道開辟等任務(wù)。

2）交通部門主要負責(zé)道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的修復(fù)，道路的清理等任務(wù)。

3）醫(yī)療服務(wù)部門主要負責(zé)受傷人員的現(xiàn)場救護，受害者的運送等任務(wù)。

4）消防部門主要負責(zé)事件現(xiàn)場的清理，防止次生災(zāi)害的發(fā)生等任務(wù)。

5）媒體信息部門主要負責(zé)提供交通信息的更新服務(wù)，采用電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)等多種方式發(fā)布交通信息。

圖1 大范圍多級交通指揮平臺結(jié)構(gòu)圖Fig．1 The structure of the large range and multilevel traffic command platform

大范圍交通指揮平臺的縱向結(jié)構(gòu)分為部（四級）、?。ㄈ墸?、市（二級）、縣（一級）4級。

1．3 平臺功能

對應(yīng)于大范圍交通指揮平臺的不同應(yīng)用級別，其各級的主要功能如下。

1）部級平臺。此平臺的功能主要體現(xiàn)在跨省區(qū)域信息的共享和上傳下達方面，具體包括：①全國主干路網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測、氣象預(yù)警、視頻監(jiān)控；②全國主干路網(wǎng)交通擁堵、交通事故、交通違法數(shù)據(jù)分析；③跨省交通指揮調(diào)度，交通應(yīng)急資源配置等。

2）省級平臺。此平臺主要解決省內(nèi)部跨部門、跨路網(wǎng)、跨區(qū)域之間的交通安全信息互聯(lián)互通和協(xié)調(diào)指揮。具體包括：①全省主干路網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測、氣象預(yù)警、視頻監(jiān)控；②全省主干路網(wǎng)交通擁堵、交通事故、交通違法數(shù)據(jù)分析；③跨市交通指揮調(diào)度，交通應(yīng)急資源配置；④區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)交通誘導(dǎo)、機動車輛的緝查布控；⑤區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)各種前端設(shè)備的管理。

3）地市級、縣級平臺。此平臺主要解決區(qū)域內(nèi)跨部門、跨路網(wǎng)之間的交通安全信息互聯(lián)互通和指揮調(diào)度，具體包括：①轄區(qū)內(nèi)主干路網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測、氣象預(yù)警、視頻監(jiān)控；②轄區(qū)主干路網(wǎng)交通擁堵、交通事故、交通違法數(shù)據(jù)分析；③轄區(qū)路網(wǎng)內(nèi)交通誘導(dǎo)、機動車輛的緝查布控；④轄區(qū)路網(wǎng)內(nèi)各種前端設(shè)備的管理。

2 大范圍路網(wǎng)條件下交通安全資源的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

公路網(wǎng)發(fā)生突發(fā)事件后，根據(jù)事件造成的擁堵情況、路網(wǎng)的交通流、天氣狀況、應(yīng)急資源需求及儲備情況等，生成應(yīng)急資源在路網(wǎng)中的調(diào)度方案，可有效提高緊急事件下的應(yīng)急救援能力［8］。大范圍路網(wǎng)條件下應(yīng)急資源的優(yōu)化調(diào)度流程如下：

1）當(dāng)發(fā)現(xiàn)緊急事件后，采集事件現(xiàn)場信息、周邊應(yīng)急出救點信息、路網(wǎng)信息。

2）根據(jù)事件點位置和周邊出救點位置，在路網(wǎng)中搜索1條從周邊出救點到事故點的通行距離最短的路徑作為初始的備選救援路徑S0。

3）根據(jù)事件現(xiàn)場占用車道位置，確定受交通事件影響的交通流方向；采集事件現(xiàn)場道路條件、事件現(xiàn)場堵塞車道數(shù)、事件點位置，根據(jù)確定的交通事件下通行能力折算系數(shù)ρ，采集交通事件現(xiàn)場理想條件下的通行能力Q，確定交通事件現(xiàn)場受交通事件影響的交通流方向?qū)嶋H通行能力Qout＝ρQ。

4）采集事件現(xiàn)場上游的交通量Qin，根據(jù)事件現(xiàn)場的實際通行能力Qout，判斷事件現(xiàn)場是否會造成交通擁堵：如果Qout≥Qin，則事件現(xiàn)場未造成交通擁堵，則轉(zhuǎn)至5）；否則，事件現(xiàn)場造成交通擁堵，則轉(zhuǎn)至7）。

5）根據(jù)無擁堵影響的通行時間確定方法，確定初始的備選救援路徑S0的通行時間T0。

6）擴大救援路徑的搜索范圍，根據(jù)初始的備選救援路徑S0的通行時間T0和最高時速限制標(biāo)準(zhǔn)120km／h，在路網(wǎng)中，搜索除初始的備選救援路徑S0以外，周邊所有出救點到事件點的通行距離小于等于120T0的路徑作為備選救援路徑，可記為S1，S2，…，Sn，根據(jù)無擁堵影響的通行時間確定方法，分別為每條備選救援路徑確定通行時間，記為T1，T2，…，Tn。其中：n為搜索到的備選救援路徑數(shù)，轉(zhuǎn)入（9）。

7）確定初始的備選救援路徑S0的通行時間T0。

8）針對S1，S2，…，Sn中每1條備選救援路徑，確定該備選救援路徑的通行時間。備選救援路徑的通行時間可分別記為T1，T2，…，Tn。其中：n為搜索到的備選救援路徑數(shù)。

9）根據(jù)所有備選救援路徑的通行時間T0，T1，T2，…，Tn，選取最小的通行時間，min（T0，T1，T2，…，Tn所對應(yīng)的備選救援路徑及其對應(yīng)的出救點，并分別納入救援路徑集合Φ和出救點集合Г。

10）判斷出救點集合Г內(nèi)的應(yīng)急資源儲備是否能夠滿足救援需求，如果可以，轉(zhuǎn)至步驟11；如果不可以，則將出救點集合Г內(nèi)出救點信息從周邊應(yīng)急出救點信息中刪除，轉(zhuǎn)至步驟4。

11）根據(jù)救援路徑集合Φ中每1條救援路徑的通行時間由小到大，將出救點集合Г中的出救點進行排序，根據(jù)出救點的應(yīng)急資源儲備和事件點的資源需求，按出救點排序的先后順序，以出救點最大限度滿足事件點的資源需求為標(biāo)準(zhǔn)，確定出救點集合Г內(nèi)的每個出救點的救援路徑及其提供的應(yīng)急資源。

3 基于案例推理的多級預(yù)案快速生成技術(shù)

近年來公路交通突發(fā)事件頻發(fā)，事件類型較多，處理的方法也不盡不同，但在歷史上或多或少都能找到相似的例子，針對這一特點，多級應(yīng)急預(yù)案的快速生成技術(shù)可以選擇基于案例推理［9］，基于案例推理的多級預(yù)案的快速生成技術(shù)步驟如下：

3．1 案例表示［10］

本文將公路交通突發(fā)事件的屬性記為G＝｛g1，gj，gy，gr，gc｝。

g1表示事件類型，主要指交通事故、自然災(zāi)害、突發(fā)公共衛(wèi)生事件、群體性事件、緊急特勤事件等。

gj表示公路等級，主要指高速公路、一級公路、二級公路等。

gy表示交通影響區(qū)域，主要指突發(fā)事件影響的道路路段長度。

gr表示人員傷亡情況，主要指具體的傷亡人數(shù)。

gc表示車輛損毀情況，主要指具體的損毀車輛數(shù)量。

3．2 案例檢索

案例檢索是利用相似度知識和特征索引從案例庫中找出與當(dāng)前問題相關(guān)的1個或多個最佳案例，其算法步驟如下：

1）根據(jù)反饋信息，確定目標(biāo)案例C0的特征屬性，C0＝｛f1，f2，…，fi｝。

2）確定C0各特征屬性fi的權(quán)重依次為（w1，w2，…，wi）。

3）采用知識導(dǎo)引法，選取必須滿足的幾個約束條件，檢索案例庫中與問題案例的類型相同的所有案例，得到滿足約束條件的類似案例集合Cm，m為類似案例的個數(shù)。

4）采用最近相鄰法，將C0分別與Cm中的類似案例進行相似度匹配。

5）求解C0與Cm中每個案例的相似度s1，s2，…，sm。

6）比較s1，s2，…，sm的大小，求出相似度最大的案例，作為最佳匹配案例。

3．3 案例修正與維護

通常情況下，案例推理檢索出的突發(fā)事件案例不能直接用于當(dāng)前的公路交通突發(fā)事件，需要對該案例進行修正，以適應(yīng)當(dāng)前的突發(fā)事件，案例的修正主要由有經(jīng)驗的突發(fā)事件處置專家來完成［11］。

4 示范工程情況

研究成果，在江蘇、浙江、江西、云南等省進行示范工程，示范工程建設(shè)以跨部門、跨區(qū)域、跨路網(wǎng)信息共享及示范工程與業(yè)務(wù)應(yīng)用相結(jié)合為原則展開。現(xiàn)以江蘇、浙江省為例介紹示范工程的情況。江蘇省示范區(qū)域包括滬寧高速（G42）、寧杭高速（G25）、蘇嘉杭高速（G15W）、滬蘇浙高速（G50）、G104、G312、G318、S227、S230、S342、S239、S122等，涉及南京、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江5個市，監(jiān)控工程長度為400公里，評估預(yù)警長度覆蓋1 000公里。浙江省示范區(qū)域包括滬昆高速（G60）、杭寧高速（G25）、杭嘉蘇高速（G15W）、京臺高速（G3）、G104、G205、G318、G320、S07、S17、S46、S48、S122涉及湖州、嘉興、衢州3個城市，監(jiān)控長度為400km，評估預(yù)警長度覆蓋800km。

如在示范工程建設(shè)的路網(wǎng)范圍內(nèi)發(fā)生重大交通事件，即可根據(jù)交通時間發(fā)生的地點及影響范圍，通過“大范圍交通安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)”部級平臺，與江西或江蘇等示范省聯(lián)動指揮，實線跨地域的交通安全應(yīng)急指揮。研究成果使示范路段上應(yīng)急指揮能力大大加強，事故率降低，整個路網(wǎng)的安全性得到有效提升。

5 結(jié)束語

大范圍多級交通指揮平臺的建立，將構(gòu)建大范圍公路網(wǎng)交通安全應(yīng)急指揮體系，實現(xiàn)跨部門、跨地域、跨路網(wǎng)的交通安全應(yīng)急指揮，及大范圍路網(wǎng)內(nèi)交通安全資源的合理配置，從而提高應(yīng)對自然災(zāi)害、突發(fā)事件等非常態(tài)交通應(yīng)急指揮的響應(yīng)速度和公路交通安全管理水平。

［1］ 中華人民共和國公安部．道路交通事故處理程序規(guī)定［M］．北京，中國法制出版社，2008．

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［4］ 姚洪衛(wèi)．淺談高速公路的冰雪應(yīng)急［J］．交通與路政，2008（33）：377．

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［10］ 吳宗之，劉 茂．重大事故應(yīng)急預(yù)案分級、分類體系及其基本內(nèi)容［J］．中國安全科學(xué)學(xué)報，2003（1）：15－18．

［11］ 李秋蓓，付宏博．黑龍江省公路交通突發(fā)事件救援系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］．黑龍江省交通科技，2006（7）：101－102．