高速公路長下坡路段智能交通安全預警與應急處置解決方案

□ 文/王濤

高速公路由于受地形、地質條件的制約以及環(huán)境投資方面的限制，部分路段在規(guī)劃設計時不得不采取設計標準的極限指標。

如分布于云、貴、川、閩等地區(qū)的山區(qū)高速公路。一些路段線形、縱橫等，設計指標偏低，連續(xù)坡道、彎坡組合路段較多，由于大貨車輛多，制動性能差，多存在超載，在這種情況下，極易發(fā)生交通事故，且后續(xù)救援困難。特別是高速公路長下坡路段，一旦發(fā)生交通事故造成的后果更為嚴重。

有研究表明，高速公路事故率與車速離散程度關系較大，隨車速離散程度增加，事故成指數(shù)上升。山區(qū)公路標準差普遍低于平原地區(qū)高速公路，在前者行駛車輛的車速離散程度也遠高于行駛在后者的車輛，因此前者事故率遠高于平原地區(qū)高速公路。以四川省部分高速公路2008年交通事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，經(jīng)過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，山區(qū)路段比重較大的成渝高速的交通事故率為1.59起/km，山區(qū)路段比重較小的成綿廣高速為1.179起/km，而全為平原段的成雅高速的事故率僅為0.79起/km。以某高速公路長下坡路段為例針對最近兩年發(fā)生的事故進行了詳細調(diào)查和分析，報告顯示，該長下坡事故的主要事故成因有以下三個方面。

貨車比重日益增加，普遍載重量大，速度高，進入長下坡后由于不明路況，到坡底處已嚴重超速，遇彎道剎車不及，造成翻車或者沖出車道。

肇事車輛中大多數(shù)貨車司機為了省油高檔沖入長下坡路段，長下坡中速度越來越快，為減緩車速連續(xù)踩剎車，造成制動失效，釀成慘劇。

在處于丘陵多霧地區(qū)路段，原本能見度就低，加之長下坡接連續(xù)彎道，司乘人員往往無法及時發(fā)現(xiàn)前方異常情況，造成更為嚴重的二次事故。

事故發(fā)生的路段主要集中在長下坡路段的后半段，事故形態(tài)多以追尾碰撞和沖出路外為主。

建設需求分析

針對山區(qū)高速公路交通安全隱患嚴重，某省高速交警總隊、省高速公路公司等聯(lián)合開展山區(qū)高速公路交通安全預警與應急處理專項課題進行研究并在某高速公路路段進行示范系統(tǒng)建設。

資料顯示，該路段長約10公里、長坡落差為249.4m、最大縱坡度5.95%、坡長為10km，在該路段上共有7個彎道、2個互通點以及多個隧道和大中型橋梁，屬于典型山區(qū)高速公路路段。據(jù)統(tǒng)計，該路段開通4年7個月以來，共發(fā)生710起交通事故。2014年1月至2018年12月，該路段共發(fā)生一般以上交通事故29起，造成15人死亡、31人受傷、直接財產(chǎn)損失106.5萬元，其中因輕微事故或車輛故障引起路面車輛滯留或者緩慢行駛時引發(fā)的二次事故有24起，造成14人死亡。

加強交通安全管理水平，減少或杜絕惡性交通事故的發(fā)生，以智能交通技術為引領，按照“積極預防、快速發(fā)現(xiàn)、聯(lián)動響應、有效處置”的十六字建設理念指導項目建設：

1、積極預防通過各種先進的智能交通技術手段，包括最新的信息技術和成熟的路面安全技術，降低第一次事故發(fā)生的可能性。

對危險路段進行全程監(jiān)控及狀態(tài)監(jiān)測

對長下坡危險路段進行路面通行狀況及運行狀態(tài)的全程監(jiān)控。為此依托智能交通系統(tǒng)信息采集技術建立了一套能夠提供高分辨率、無縫覆蓋的監(jiān)控系統(tǒng)，尤其在事故多發(fā)地段做到圖像清晰，實時調(diào)取，事件預警，存儲查詢等一整套系統(tǒng)。同時建立一套能夠實時采集交通流量信息及環(huán)境狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為實施各種應急預案提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

為打擊交通違法提供技術支撐

依據(jù)高清智能監(jiān)控技術，建立一套先進的、有威懾力的綜合執(zhí)法系統(tǒng)，杜絕人為交通事故的發(fā)生，同時以人為本，通過教育，提示廣大司乘人員自覺遵守交通法規(guī)，提高安全意識，從而達到預防交通事故的發(fā)生。

提高路面安全措施

應用震動標線、減速帶等路面安全技術，配合相應的科技系統(tǒng)，進一步提升路面安全防護能力。

快速發(fā)現(xiàn)

對于確已發(fā)生的交通事故及應急事件，系統(tǒng)能夠做到第一時間發(fā)現(xiàn)、第一時間報警、第一時間處置。為達到這個目標，依據(jù)車輛識別檢測子系統(tǒng)，將以往由人工進行監(jiān)視篩選判別大量圖像或被動接警的陳舊監(jiān)控模式，變?yōu)橛扇斯ぶ悄茉O備進行24小時、全天候、主動發(fā)現(xiàn)處理事件的新模式，從而避免突發(fā)事故及應急事件發(fā)現(xiàn)不及時而造成的更大的人員財產(chǎn)的損失。

聯(lián)動響應

聯(lián)動響應就是要依托智能交通預警與應急處置平臺來實現(xiàn)高效聯(lián)動。當?shù)缆烦B(tài)運營時，平臺聯(lián)動部分子系統(tǒng)進行一系列預設的自動發(fā)布功能；當發(fā)現(xiàn)突發(fā)事故及應急事件時，平臺將信息及時準確地呈現(xiàn)給相關管理人員，經(jīng)由人工授權后，聯(lián)動各子系統(tǒng)，針對不同情況執(zhí)行相應預案，從而達到快速精確傳達預警信息，避免事故發(fā)生。

除此之外，該平臺還專門開發(fā)了信息發(fā)布平臺。包括：室外可變情報板、交通標志、標線、標牌、交通信號燈，路面廣播系統(tǒng)。多樣化的信息發(fā)布不僅可以保證在一般事件發(fā)生時通過路面情報板或廣播系統(tǒng)將信息直接發(fā)送至事故可能波段范圍內(nèi)的人員或可能受影響者；并且能在發(fā)生重特大交通事故，或嚴重自然災害時提供相關信息給公共信息發(fā)布平臺，如交通廣播電臺、網(wǎng)絡、移動運營商短信平臺等。

有效處置

有效處置的要求就是將分散的資源整合，打造一個統(tǒng)一的指揮調(diào)度平臺。在發(fā)生交通事故、自然災害、高速公路嚴重堵塞等重大交通事件時，建立政府主導，以高速交警為主，相關應急部門為輔，以“統(tǒng)一接警，統(tǒng)一處警，資源共享，統(tǒng)一指揮，聯(lián)合行動”為處置原則的高速公路突發(fā)事件應急指揮的大平臺，實現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)之間的統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)，快速高效地實現(xiàn)協(xié)同配合；同時可根據(jù)預案，聯(lián)動其他警種和部門開展緊急救援，并對執(zhí)行過程和現(xiàn)場態(tài)勢進行跟蹤管理。

在建設過程中，應用虛擬現(xiàn)實技術，使用了C3D-GIS平臺，將監(jiān)控路段完全數(shù)字化，融入到真實的應急指揮系統(tǒng)中，實現(xiàn)了調(diào)度指揮的實景化。通過C3D-GIS平臺，可以對道路上的設備、車輛、人員、甚至路面、護欄，一草一木都可以納入信息系統(tǒng)進行管理。最大限度的為指揮員提供了信息支持。

通過對高速公路各種運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的全面采集和有效分析，對道路上出現(xiàn)的突發(fā)事故和應急事件進行系統(tǒng)的整理歸納并分類，建立預案庫；針對事件事故發(fā)生時的不同情況，幫助監(jiān)控人員更加合理快速的選擇并執(zhí)行相應的預案操作。

由于突發(fā)事故及應急事件從預防、預警、發(fā)現(xiàn)、處置四個階段都涉及多部門協(xié)同，為達到有效處置的目的，應經(jīng)過相關部門，如：高速交警、高速公路公司、路政、急救、消防等部門商議確認流程，將流程嵌入系統(tǒng)，成為能夠進行多方參與并進行審核、批復、監(jiān)視等的信息載體。

技術實現(xiàn)手段

利用“城市智慧交通綜合管理應用平臺”的技術理念，開發(fā)針對高速公路的應急管理措施。系統(tǒng)的架構為一個平臺，五個子系統(tǒng)。一個平臺是指智能交通預警與應急處置平臺；五個子系統(tǒng)分別是信息采集子系統(tǒng)、智能監(jiān)控子系統(tǒng)、車輛檢測子系統(tǒng)、預警發(fā)布子系統(tǒng)以及指揮調(diào)度子系統(tǒng)。

整個系統(tǒng)采用SOA架構，便于今后的分級擴展及他方接入。圖1所示為整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲圖。

▲圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

本系統(tǒng)綜合使用了多種智能交通系統(tǒng)技術，包括激光帷幕、監(jiān)控、事件檢測、霧燈、廣播、旅行時間檢測等，實現(xiàn)了對一次事故的預防并避免二次事故的發(fā)生。整個方案設計注重實用性，通過深度研究高速公路安全預警業(yè)務，利用成熟的智能交通系統(tǒng)技術，能夠切實提高高速公路相關業(yè)務部門的管理能力和效率。使得交警同志愿意使用系統(tǒng)而不是建設起來之后束之高閣檢查時才使用。

本系統(tǒng)并非多個科技子系統(tǒng)的簡單堆疊，是智能交通系統(tǒng)在高速公路信息化建設的深度應用；系統(tǒng)的設計理念是事故路段劃分模型、模塊化設計、統(tǒng)一優(yōu)化、多學科深度融合。

為了形象的展示本文的智能交通安全預警與應急處置解決方案，以下用兩幅圖來闡述本方案預防一次事故以及避免二次事故的原理。圖2所示為對于一次事故的預防示意圖，我們綜合使用了多種智能交通系統(tǒng)技術，包括激光帷幕，監(jiān)控、事件檢測、霧燈、廣播、旅行時間檢測等。車輛在進入路段后，受區(qū)間測速約束，速度得到限制，通過激光帷幕系統(tǒng)時，如果存在制動隱患，能夠識別并發(fā)布在前方誘導屏，引導進入服務區(qū)進行強制休整降溫，才能夠繼續(xù)行駛。這些手段的使用，將有效減少路段一次事故的發(fā)生。

▲圖2 預防一次事故示意圖

▲圖3 避免二次事故過程示意圖

圖3所示為避免二次事故過程的示意圖。對于仍然發(fā)生的一次事故，事件檢測系統(tǒng)能夠自動檢測出事件，在數(shù)秒內(nèi)進行報警；警情確認后，系統(tǒng)迅速在上游通過VMS和廣播發(fā)布預警消息，防止二次事故。指揮平臺第一時間做出事故聯(lián)動響應，事故信息迅速發(fā)送至相關部門并組織救援處置人員前往現(xiàn)場處置；該過程如圖3(a)所示。如果事故處置時間較長，排隊車輛較長時，系統(tǒng)發(fā)布分流信息，引導車輛通過分流節(jié)點；該過程如圖3(b)所示。事故處理完畢后，系統(tǒng)迅速指揮路段恢復通行秩序；該過程如圖3(c)所示。

結束語

該示范系統(tǒng)針對高速公路事故多發(fā)路段日益嚴峻的道路安全問題，通過全方位的科技手段，滿足道路預警及應急處置需求、提升道路安全運營的水平、方便人民群眾日益增長的出行需要并保護廣大人民群眾的生命安全。同時該系統(tǒng)作為信息支撐載體，用數(shù)字化手段提升了高速公路公司在道路設施管理、日常養(yǎng)護、道路運行狀態(tài)宏觀監(jiān)控等方面的能力。高速交警可以通過這套系統(tǒng)，向科技要警力，全面提升在交通秩序管理、道路安全維護以及應急處置響應等方面的能力。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展和進步，采用智能交通技術來對高速公路進行安全預警和應急處置將是未來的一個研究熱點。