公路網(wǎng)交通安全管理決策支持系統(tǒng)研究

廖 龍

(同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室)

1 系統(tǒng)需求分析

(1)交通安全態(tài)勢評估。需要實時監(jiān)控區(qū)域公路網(wǎng)交通安全狀態(tài)，及時獲取交通、氣象、交通違法、突發(fā)交通事件等詳細信息，周期性評估區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢等級。

(2)決策支持。需要根據(jù)交通安全態(tài)勢評估結(jié)果，結(jié)合各級交通安全管理部門預案，為交警提供輔助決策支持。

(3)協(xié)同管理。需要構(gòu)建交通安全應急管理協(xié)調(diào)指揮平臺，為制定并實施跨區(qū)域、跨部門的交通安全管理決策提供技術(shù)支持。

(4)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。進行交通安全影響因素的統(tǒng)計分析，探尋交通事故致因，尋求制定交通安全改善措施。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩部分:數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(公安交警網(wǎng)絡(luò))，由網(wǎng)關(guān)進行連接。

在交警支隊轄區(qū)試驗路網(wǎng)建立交通、氣象數(shù)據(jù)采集與傳輸專用網(wǎng)絡(luò)。通過接入網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)沿公安網(wǎng)線路同步傳輸?shù)轿挥诮痪傟牻煌ūO(jiān)控中心的系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。同時，將收費站過車信息同步接入業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器?；诮痪ш?、交警總隊、公安部區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)功能需求，分別設(shè)置網(wǎng)絡(luò)防火墻訪問權(quán)限，通過周期性讀取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中實時更新的數(shù)據(jù)，在Web服務(wù)器中運行區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

基于區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)需求分析，設(shè)計區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)包括以下6個功能模塊:當前態(tài)勢評估預警、突發(fā)事件評估預警、歷史分析評估、預警提示、協(xié)同預警管制和數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)可以實現(xiàn)對異常交通流、惡劣天氣、交通違法、突發(fā)交通事件的交通安全態(tài)勢評估及輔助管理決策支持，為跨區(qū)域交警部門提供協(xié)同管理平臺，同時支持系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)的維護管理。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計

空間數(shù)據(jù)庫是區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的重要組成部分，通過該庫的建立并在ArcGIS環(huán)境下各種功能的開發(fā)，可為整個系統(tǒng)的運行提供可視化的數(shù)據(jù)分析、查詢及決策支持。區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)部分空間數(shù)據(jù)圖層如表1所示。

3.2 屬性數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫包括系統(tǒng)管理庫、源數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)信息庫、模型庫和交通安全態(tài)勢評估預警庫。由于篇幅所限，對各表的字段代碼、名稱、類型等不做詳細說明。

表1 區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)部分空間數(shù)據(jù)圖層

續(xù)表1

(1)系統(tǒng)管理庫。主要記錄系統(tǒng)用戶的編號、名稱、聯(lián)系方式等信息，包括系統(tǒng)用戶表和管理部門表。

(2)源數(shù)據(jù)庫。源數(shù)據(jù)庫用于存儲系統(tǒng)代碼屬性信息、檢測設(shè)備屬性信息以及路網(wǎng)內(nèi)氣象、交通流、交通事故、交通違法等檢測數(shù)據(jù)信息。主要包括系統(tǒng)代碼表、系統(tǒng)代碼類型表、設(shè)備信息表、氣象信息表、交通流量表、事故明細表 和非現(xiàn)場違法表。

(3)基礎(chǔ)信息庫。基礎(chǔ)信息庫用于存儲公路信息、路段信息、行政區(qū)域代碼以及交通安全態(tài)勢類型劃分信息，主要包括公路信息表、路段信息表、行政區(qū)域代碼表和交通安全態(tài)勢類型表。

(4)模型庫。模型庫用于存儲區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估模型與預警對策，主要包括評估模型表和預警對策信息表。其中，系統(tǒng)評估模型及預警對策主要依據(jù)及所調(diào)研的各地交警部門應急管理預案制定。

(5)交通安全態(tài)勢評估及預警庫。交通安全態(tài)勢評估及預警庫主要用于記錄點位、路段、區(qū)域的交通安全態(tài)勢評估結(jié)果，存儲協(xié)同預警管制和預警提示信息，主要包括交通安全態(tài)勢點位評估表、交通安全態(tài)勢路段評估表、交通安全態(tài)勢區(qū)域評估表、協(xié)同預警管制表、預警提示表。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

4.1 當前態(tài)勢評估預警

根據(jù)收費站、路側(cè)檢測設(shè)備采集的實時數(shù)據(jù)，基于公路交通安全態(tài)勢評估模型，進行當前綜合態(tài)勢、區(qū)域天氣、路段天氣、交通違法、大車比例、流量突變、大車車速、車輛間距、大車流量、外地車比例的交通安全態(tài)勢周期性評估，以紅、橙、黃、藍四種顏色顯示不同態(tài)勢等級，閃爍報警，并為管理者提供輔助決策支持。

4.2 突發(fā)事件評估預警

突發(fā)事件評估預警主要是對交通事故、交通管制、道路施工、惡劣天氣等突發(fā)交通事件進行交通安全評估和管理決策支持。將突發(fā)交通事件發(fā)生位置、持續(xù)時間等作為輸入?yún)?shù)，基于突發(fā)交通事件影響范圍預測模型，預測交通擁堵范圍，評估事件等級，為交警部門提供輔助決策支持。

4.3 協(xié)同預警管制

協(xié)同預警管制模塊為跨區(qū)域交警部門提供協(xié)調(diào)指揮管理的平臺，具有協(xié)同管理信息上報、接收及反饋的功能。

4.4 歷史分析評估

將路名、起始樁點號、時間范圍等作為輸入?yún)?shù)，進行交通違法、交通流量、交通事故的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，提供交通流量、交通事故、交通違法數(shù)據(jù)的時空分布及演變規(guī)律。

4.5 預警提示

進行交通流量、交通事故、交通違法、惡劣天氣的預警提示，預測交通安全狀態(tài)演變趨勢，為決策者提供交通安全預警提示信息。

4.6 數(shù)據(jù)管理

對系統(tǒng)的評估模型、預警對策、評估數(shù)據(jù)、預警數(shù)據(jù)進行維護管理，提供數(shù)據(jù)修改、增刪、定制維護等功能。

5 結(jié)語

基于國內(nèi)交警部門對于交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)的需求分析，設(shè)計了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)，采用Oracle和ArcGIS作為數(shù)據(jù)庫開發(fā)、管理工具，構(gòu)建了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，介紹了系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫主要庫表的類型、名稱以及主要空間數(shù)據(jù)圖層名稱、類型及其描述信息。最后，基于WebSphere平臺，開發(fā)了區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)，并對系統(tǒng)主要功能及界面效果進行了闡釋。區(qū)域公路網(wǎng)交通安全態(tài)勢評估預警系統(tǒng)功能與交警部門交通安全管理業(yè)務(wù)需求緊密結(jié)合，此系統(tǒng)的應用對于提高交警道路交通安全管理水平，保障區(qū)域公路網(wǎng)交通運輸安全具有重要的現(xiàn)實意義。

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