道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陶剛 劉俊 鄒嬌 閆永剛

城市交通管理集成與優(yōu)化技術(shù)公安部重點實驗室 安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陶剛 劉俊 鄒嬌 閆永剛

城市交通管理集成與優(yōu)化技術(shù)公安部重點實驗室 安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

以當(dāng)前道路交通安全形勢和突發(fā)矛盾為需求引導(dǎo)，綜合考慮人、車、路、環(huán)境等多方面因素，結(jié)合已有交通數(shù)據(jù)設(shè)計并開發(fā)了道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)，基本實現(xiàn)對重點路段、熱點區(qū)域、潛在風(fēng)險位置的針對性管控，為增強對道路交通事故的預(yù)防、預(yù)警、控制和應(yīng)急救援能力，有效遏制群死群傷特大惡性交通事故，最大限度保障人民群眾的生命財產(chǎn)提供科學(xué)的、強有力的輔助決策支持。

道路交通安全 P4SC GIS 熱點查找 高風(fēng)險分析

一、引言

當(dāng)前，道路交通事故已成為危害人民群眾生命財產(chǎn)安全，影響社會和諧穩(wěn)定的重要因素之一，并引起了政府的高度重視和社會各界的廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計一個世紀(jì)以來全球因交通事故死亡的人數(shù)累計已達(dá)3000多萬人，超過了第二次世界大戰(zhàn)死亡人數(shù)的一半，由此所帶來的經(jīng)濟損失已不亞于一場世界大戰(zhàn)。目前中國道路交通事故死亡人數(shù)居世界第一，而且交通事故呈上升趨勢，我國仍處于道路交通事故的高發(fā)期，群死群傷特大惡性事故時有發(fā)生，全國道路交通安全形勢嚴(yán)峻。

科技進步及其應(yīng)用是解決道路交通安全問題的重要手段，在交通事故分析研究方面，美國等國家均建立了獨立的交通事故分析研究機構(gòu)， 在處理交通事故時， 對負(fù)有責(zé)任的方面包括人、車、路等予以追究。而我國長期以來一直是公安交通管理部門一家包打天下， 從事故處理、原因分析、對策研究直至整改措施、責(zé)任承擔(dān)。這種做法帶來的最直接弊端就是在處理交通事故時，一般只考慮一方或兩方當(dāng)事人的責(zé)任， 道路和環(huán)境方面的因素受重視程度不夠， 導(dǎo)致事故隱患長期存在，因此，建立道路交通安全決策支持系統(tǒng)，從人、車、路、環(huán)境綜合分析造成交通事故的原因，并提出相應(yīng)的宏觀和微觀的決策措施，便于管理者提高事故預(yù)防和防范能力已變得十分迫切?；谝陨犀F(xiàn)狀，本文設(shè)計開發(fā)了道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)旨在對已有的交通事故、交通設(shè)施、道路基礎(chǔ)條件等大數(shù)據(jù)，統(tǒng)籌應(yīng)用統(tǒng)計方法和交通安全管理理念，建立一套人、車、路、車、環(huán)境綜合分析及診斷措施的體系，采用主動交通安全預(yù)防和被動交通安全改善相結(jié)合的方法，對各個重點路段、熱點區(qū)域、潛在風(fēng)險位置進行針對性特征分析，提出相應(yīng)的安全保障措施和事故預(yù)防對策，并針對其措施和對策進行可行性分析，增強對道路交通事故的預(yù)防、預(yù)警、控制和應(yīng)急救援能力，有效遏制群死群傷特大惡性交通事故，最大限度保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，具體分為以下三個方面：

1. 從宏觀上引導(dǎo)健全道路交通安全工作機制，完善責(zé)任體系，改善基礎(chǔ)條件，提升監(jiān)管能力，增強全民交通安全意識，使道路交通安全形勢總體平穩(wěn)，道路交通事故有所減少，重特大交通事故和萬車死亡率明顯下降。

2. 從微觀上尋找事故熱點、挖掘潛在沖突熱點、分析成因、診斷問題、提出對策，提高單個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. 制定一套宏觀與微觀相結(jié)合的道路交通安全綜合評價體系，采用道路交通安全綜合指數(shù)來判斷道路的交通安全性能，采用動態(tài)指標(biāo)和靜態(tài)指標(biāo)相結(jié)合的方法，實時對道路的安全性進行監(jiān)控。

三、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)采用分層體系結(jié)構(gòu)，主要包括數(shù)據(jù)源、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享體系層、業(yè)務(wù)模型和方法體系層、應(yīng)用層和GIS支撐平臺，以及標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的支持。圖1為系統(tǒng)設(shè)計的整體架構(gòu)圖。

（一）數(shù)據(jù)源

數(shù)據(jù)源是整個道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括交警道路交通秩序管理過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、道路交通相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、社會群體出行活動產(chǎn)生的交通數(shù)據(jù)。

（二）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享體系層

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享體系層是將數(shù)據(jù)源進行分類歸納，包括GIS數(shù)據(jù)、交通事故基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、交通環(huán)境數(shù)據(jù)、行業(yè)特征數(shù)據(jù)、行業(yè)管理知識庫等，通過接口協(xié)議和共享體系將各個不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行共享。

（三）業(yè)務(wù)模型和方法體系層

業(yè)務(wù)模型和方法體系層是整個系統(tǒng)的核心，包含了數(shù)據(jù)挖掘、分析統(tǒng)計的算法模型和基礎(chǔ)的方法論。其中方法體系包括相關(guān)性系數(shù)、最小二乘法、線性擬合、ABC法等；業(yè)務(wù)模型主要集中在交通安全分析評價和對策研究，具體包括熱點查找、百萬車事故率、高風(fēng)險判別、交通事故預(yù)測、診斷決策樹、經(jīng)濟效益分析等。

（四）應(yīng)用層

應(yīng)用層是將系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分析結(jié)果和決策信息應(yīng)用到實際業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，為交通安全的規(guī)劃、設(shè)計、管理等用戶和系統(tǒng)提供支撐數(shù)據(jù)。

（五）標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的保障

系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和數(shù)據(jù)的一致性都建立在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開發(fā)將嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來執(zhí)行。

（六）GIS平臺

GIS平臺主要是實現(xiàn)電子地圖的顯示、提供基于電子地圖的可視化操作和數(shù)據(jù)表現(xiàn)的支撐平臺及基本的電子地圖操作功能，以滿足事故分析數(shù)據(jù)在電子地圖上的表現(xiàn)需求。此外，在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，本文給出了系統(tǒng)架構(gòu)的核心圖，如圖2所示。

四、功能模塊設(shè)計

道路交通安全綜合決策支持系統(tǒng)是基于道路交通安全一系列關(guān)鍵問題開展研發(fā)的，具體如圖3所示。

基于圖3所示的關(guān)鍵功能鏈進行系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)主要包括四大功能模塊：道路交通安全數(shù)據(jù)組織、道路交通安全分析方案建立、道路交通安全多維度分析和道路交通安全決策與評價，具體如圖4所示。

（一）道路交通安全數(shù)據(jù)組織功能

道路交通安全數(shù)據(jù)組織是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，主要包括：道路SLD（Straight Line Diagram，簡稱SLD）數(shù)據(jù)組織、基礎(chǔ)事故數(shù)據(jù)組織、違法行為數(shù)據(jù)組織、營運車輛數(shù)據(jù)組織和Near Miss 數(shù)據(jù)組織。

（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決策綜合支持分析的第一步，建立方案才能進行更深入的數(shù)據(jù)挖掘分析。這里的方案主要是根據(jù)用戶的選擇或者需求特定的數(shù)據(jù)集合制訂。方案建立包括三種：智能方案建立、定制方案建立、高級方案建立。

（三）道路交通安全多維度分析

道路交通安全多維度分析是道路交通安全綜合決策支持分析的核心，對已經(jīng)建立的方案進行數(shù)據(jù)挖掘和分析，得到有用的、利于交通安全管理的潛在信息。多維度分析主要包括：熱點分析、高風(fēng)險分析、四項指數(shù)趨勢線分析、多因素組合分析、單個因素獨立分析、多維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析、道路交通安全分析報告。

（四）道路交通安全決策與評價

道路交通安全決策與評價是對決策提出解決措施的評價，判斷其是否可行。主要包括交通事故頻數(shù)預(yù)測、交通事故診斷和對策、經(jīng)濟效益評價三大內(nèi)容。

五、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

（一）數(shù)據(jù)庫平臺

目前公安部交管局下發(fā)的“道路交通事故信息系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)庫采用的是Oracle平臺，為保持一致性，便于數(shù)據(jù)提取，數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)平臺與原有事故數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)保持一致，也采用Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

（二）軟件開發(fā)平臺

1.表現(xiàn)層使用Java Script和Java Applet技術(shù)。目前，AJAX技術(shù)已經(jīng)很好地解決了頁面刷新、實時顯示等Web交互問題，成為最新的用戶界面（UI）開發(fā)技術(shù)。

2.中間層的開發(fā)采用J2EE技術(shù)，具體采用Spring框架。

3.采用JAVA技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)存儲層，具體將運用Hibernate構(gòu)建數(shù)據(jù)持久層解決方案。

六、系統(tǒng)應(yīng)用效果

道路交通安全多維度分析是道路交通安全決策支持分析的核心，對已經(jīng)建立的方案進行數(shù)據(jù)挖掘和分析，得到有用的、利于交通安全管理的潛在信息。 多維度分析主要包括：熱點分析、高風(fēng)險分析、四項指數(shù)趨勢線分析、多因素組合分析、單個因素獨立分析、多維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析、道路交通安全分析報告。下面主要以熱點查找、高風(fēng)險分析來介紹系統(tǒng)應(yīng)用效果。

熱點查找主要是在歷年積累大量交通事故數(shù)據(jù)和實際道路、交通條件的基礎(chǔ)上，以特定時間范圍內(nèi)累計已發(fā)生事故次數(shù)絕對數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，判斷道路是否是事故熱點。熱點往往是公路設(shè)計和交通管理部門特別關(guān)心的問題，尤其是在資金不足的情況下，可以優(yōu)先改善熱點的交通安全狀況，因此熱點查找功能是基礎(chǔ)功能。

高風(fēng)險分析主要是采用量化指標(biāo)對區(qū)域、道路、路段或交叉口發(fā)生交通事故的風(fēng)險進行量化分析，并判斷其是否為高風(fēng)險。量化指標(biāo)有：路段百萬車事故率CRs、路段安全風(fēng)險指數(shù)CCR、考慮事故嚴(yán)重程度路段百萬車事故率SRs、考慮綜合影響程度路段安全危險指數(shù)CSR。高風(fēng)險分析區(qū)別于傳統(tǒng)的熱點查找，是采用相對量化指標(biāo)來評價道路的安全風(fēng)險性。此外高風(fēng)險分析的重要特點是將道路按照其特征，如道路等級、車道數(shù)、AADT、限速等進行歸類，將同類道路放在一起進行風(fēng)險評估。

七、結(jié)語

道路交通安全決策支持系統(tǒng)采用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建集成化的數(shù)據(jù)倉庫，結(jié)合CAIT交通信息采集的布設(shè)方法，通過在城市道路交叉口、路段設(shè)置各種無線傳感器，建立多源交通信息無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集系統(tǒng)，進行多源實時交通數(shù)據(jù)如道路交通流量、交通事故以及交通違法等參數(shù)的采集，并通過人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等方法，對收集的數(shù)據(jù)進行融合分析和處理，最終實現(xiàn)對城市交通安全運行評價和分析，為城市道路交通安全和智能決策支持提供強有力的科學(xué)依據(jù)。

[1] 曾憲江,何鵬,馮金銳,魏波. 基于PGIS平臺的可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].警察技術(shù),2013(3):11-14.

[2] 趙小蘇,蔣福興 . 公安科技查新管理工作平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].警察技術(shù),2012(4):73-75.

[3] 蔣平,陸娟.下一代公安信息化應(yīng)用模型設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 警察技術(shù),2013(3):49-51.

[4] 賀日興,孫丕龍.警用地理信息平臺及其建設(shè)部署模式[J].警察技術(shù),2011(5):4-6.

[5] 吳晶,吳文山,湯志偉.基于RFID+GPRS技術(shù)的子彈箱追蹤管理系統(tǒng)[J].警察技術(shù),2012(1):49-52.