道路交通智能化安全防控平臺設(shè)計(jì)

李瑩 馮川

摘要：為有效開展道路交通安全防控工作，保障道路交通運(yùn)行安全高效，本文分析了人、車、路、環(huán)境四個道路交通的風(fēng)險源及智能化安全防控需求，提出了道路交通智能化安全防控平臺的架構(gòu)，闡述了平臺各層系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容與技術(shù)實(shí)施路徑，最后面向新一代信息技術(shù)在交通行業(yè)的深度融合，展望道路交通安全防控車路協(xié)同發(fā)展。本文結(jié)合前沿新一代信息技術(shù)發(fā)展對道路交通安全防控進(jìn)行研究探討，期望為道路交通安全管理服務(wù)工作提供參考借鑒。

Abstract： In order to effectively carry out road traffic safety prevention and control work and ensure the safe and efficient operation of road traffic， this paper analyzes the risk sources and intelligent safety prevention and control requirements of the four road traffic of people， vehicles， roads and environment， and proposes the architecture of the road traffic intelligent safety prevention and control platform， expounds the construction content and technical implementation path of each layer system of the platform， and finally looks forward to the coordinated development of road traffic safety prevention and control facing the in-depth integration of the new generation of information technology in the transportation industry. This article combines the development of cutting-edge new generation of information technology to research and discuss road traffic safety prevention and control， hoping to provide reference for road traffic safety management and services.

關(guān)鍵詞：道路交通;交通安全;智能防控;信息技術(shù)

Key words： road traffic;traffic safety;intelligent prevention and control;information technology

中圖分類號：U491.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0220-03

0 ?引言

道路交通安全一直是交通運(yùn)輸行業(yè)與汽車行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，交通基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善且提升空間有限的情況下，如何提高道路交通安全、減少交通事故一直都是關(guān)注的熱點(diǎn)。為提高道路交通運(yùn)行安全管控水平，相關(guān)管理服務(wù)部門及行業(yè)專家提出了一系列安全管控措施，主要分為管理防控與技術(shù)防控兩大類。管理防控多集中于管理部門職能整合、限制超速行駛以及加強(qiáng)設(shè)施維護(hù)管理[1];技術(shù)防控則是利用信息技術(shù)加強(qiáng)道路交通安全管控能力，主要應(yīng)用于道路交通運(yùn)行信息監(jiān)測、事故告警以及信息聯(lián)動，技術(shù)防控因其能夠突破傳統(tǒng)防控方式的時間空間限制，在全國各地不同程度得到應(yīng)用。然而現(xiàn)有技術(shù)防控多圍繞獨(dú)立主題業(yè)務(wù)系統(tǒng)開展，各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)資源形成孤島，不同來源信息在道路交通安全防控中的效應(yīng)未能充分發(fā)揮。近幾年大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺等新一代信息技術(shù)在交通行業(yè)不斷滲透應(yīng)用，微觀信息實(shí)時采集、多源異構(gòu)信息處理、海量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)挖掘?yàn)榈缆方煌ㄖ悄芑踩揽靥峁┝思夹g(shù)條件。本文應(yīng)用新一代信息技術(shù)，設(shè)計(jì)道路交通智能化安全防控平臺，以期為道路交通安全管理服務(wù)提供參考借鑒。

1 ?道路交通風(fēng)險源

1.1 道路交通安全影響因素解析

人、車、路、環(huán)境作為交通系統(tǒng)的四大要素，也是影響道路交通安全的重要因素。

①人的影響主要表現(xiàn)為駕駛員與行人。研究表明車輛事故發(fā)生的原因93%是由于人為造成，根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，將近80%的碰撞是因?yàn)轳{駛員在事發(fā)前3秒的疏忽引起[2-3]。此外，城市道路交通流量大、交通環(huán)境復(fù)雜，行人也極易引發(fā)交通事件。

②車的影響主要體現(xiàn)在車況與運(yùn)輸行為規(guī)范。良好的車況是安全行駛的基礎(chǔ)，但仍存在部分不符合安全規(guī)范的車輛上路，導(dǎo)致交通事故發(fā)生，比如爆胎、剎車失靈等引發(fā)交通安全事件。除了車輛本身的車況，是否按照運(yùn)輸規(guī)范運(yùn)輸也影響交通安全，例如超載運(yùn)輸、違規(guī)危運(yùn)等都容易導(dǎo)致交通事故。

③路的影響由道路交通的靜態(tài)因素與動態(tài)因素各方面引起。道路交通的線形設(shè)計(jì)、道路結(jié)構(gòu)等靜態(tài)因素可能導(dǎo)致交通事故發(fā)生，例如曲率半徑較小、視距過小、縱坡較大、路面不平整、抗滑性差等。道路交通的流量、速度、密度等動態(tài)因素也是交通事故發(fā)生的重要原因，例如擁堵情況下道路交通事故概率明顯高于暢行情況。

④環(huán)境的影響主要指氣象影響，不良?xì)庀笈c惡劣天氣與道路交通安全關(guān)聯(lián)緊密。不良?xì)庀髼l件主要包括濃霧、大風(fēng)、暴雨、暴雪、道路結(jié)冰等，導(dǎo)致能見度降低和地面附著力下降的惡劣天氣危害尤為嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國道路交通事故中約40%發(fā)生在惡劣天氣中，不良?xì)庀髼l件下事故發(fā)生概率要比平常高出10%以上[4]。

1.2 面向風(fēng)險源的安全防控需求分析

道路交通風(fēng)險來自于人、車、路、環(huán)境四個方面，需要對不同風(fēng)險源開展針對性防控工作，面向道路交通風(fēng)險源的安全防控需求如表1所示。

在道路交通安全防控工作中，除了面向風(fēng)險源開展事前監(jiān)測，及時預(yù)警避免交通事故發(fā)生，還應(yīng)能對已發(fā)生事件開展事后應(yīng)急響應(yīng)，因此基于信息技術(shù)的安全防控需求還包括應(yīng)急指揮與信息發(fā)布。

2 ?道路交通智能化安全防控平臺

2.1 道路交通智能化安全防控平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于道路交通安全防控需求分析，設(shè)計(jì)道路交通智能化安全防控平臺架構(gòu)如圖1所示，包含感知層、分析層與應(yīng)用層三個層級以及信息共享與信息標(biāo)準(zhǔn)化兩個保障機(jī)制。

感知層，即借助各類檢測技術(shù)和檢測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對人、車、路、環(huán)境等交通要素的感知與狀態(tài)數(shù)據(jù)采集。

分析層，即通過與相關(guān)部門進(jìn)行交通數(shù)據(jù)的共享交換與整合，實(shí)現(xiàn)對綜合數(shù)據(jù)的深度分析，為應(yīng)用層提供技術(shù)支撐。

應(yīng)用層，即面向道路交通安全管理服務(wù)，滿足管理服務(wù)部門應(yīng)急指揮業(yè)務(wù)應(yīng)用，同時為公眾提供的路況播報、出行指引等服務(wù)。

信息共享與信息標(biāo)準(zhǔn)化是跨部門、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)信息融合應(yīng)用的前提，道路交通是交通系統(tǒng)中的重要組成，精準(zhǔn)、科學(xué)的安全防控需要交通系統(tǒng)其它領(lǐng)域的信息支持。

2.2 道路交通智能化安全防控平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在道路交通智能化安全防控平臺架構(gòu)下，提出三個層級系統(tǒng)建設(shè)如表2所示。

2.2.1 駕駛行為信息采集系統(tǒng)

基于車內(nèi)視頻監(jiān)控采集駕駛員面部信息，利用圖像分析技術(shù)實(shí)時分析駕駛員行為特征，當(dāng)駕駛員出現(xiàn)打哈欠、眼睛不注視前方、撥打手持電話、抽煙等行為時，通過語音、體感震動等方式提醒駕駛員，降低交通事故發(fā)生;基于車輛CAN總線采集踩油門、剎車、轉(zhuǎn)向駕駛操作行為數(shù)據(jù)，例如在車輛未停穩(wěn)打開車門時預(yù)警提醒，一方面即時提醒駕駛員規(guī)范駕駛，另一方面同步將車輛緊急剎車、不開轉(zhuǎn)向燈轉(zhuǎn)彎等可能產(chǎn)生安全隱患的駕駛操作行為記錄存檔，為規(guī)范駕駛員操作等教育培訓(xùn)提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2.2 車輛狀態(tài)感知系統(tǒng)

利用車輛CAN總線綜合采集車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括設(shè)備狀態(tài)與故障預(yù)警兩大類，其中設(shè)備狀態(tài)方面有：車速、里程、轉(zhuǎn)速、檔位、制動狀態(tài)、水溫、氣壓、油門、燈光信號、門信號、電池電壓、機(jī)油壓力等數(shù)據(jù)，故障預(yù)警方面有：油壓報警、水位低報警、水溫過高報警、前氣壓報警、后氣壓報警等數(shù)據(jù)，通過實(shí)時監(jiān)測預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高行車安全管控能力。

2.2.3 道路狀態(tài)感知系統(tǒng)

通過在車身搭載視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)車周環(huán)境監(jiān)測感知，消除駕駛員視角盲區(qū)，利用毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)車輛與周際環(huán)境距離感知，結(jié)合車輛行駛速度實(shí)時分析安全距離，當(dāng)車輛與道路環(huán)境中的基礎(chǔ)設(shè)施、行人、車輛距離過近則即時預(yù)警，提醒駕駛員避免發(fā)生碰撞。此外，車載視頻也可輔助道路交通養(yǎng)護(hù)巡檢，發(fā)現(xiàn)路面破損、邊坡滑坡等狀況，為道路交通維修保養(yǎng)提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)資源，提高道路交通管養(yǎng)效率與安全保障。

2.2.4 氣象環(huán)境感知系統(tǒng)

交通氣象監(jiān)測包括常規(guī)監(jiān)測和專門監(jiān)測兩大類，常規(guī)監(jiān)測主要實(shí)現(xiàn)對氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、濕度、溫度等常規(guī)氣象條件監(jiān)測，而專門監(jiān)測則針對路段特點(diǎn)，對團(tuán)霧、能見度、結(jié)冰、積水等情況進(jìn)行監(jiān)測[4]。通過對氣象監(jiān)測設(shè)備實(shí)時監(jiān)測的信息進(jìn)行分析、判斷，為行車安全提供氣象環(huán)境實(shí)況，輔助交通管控方案的制定與服務(wù)信息的發(fā)布。

2.2.5 道路交通路況分析系統(tǒng)

利用車輛衛(wèi)星定位、線圈、卡口視頻以及交通信息服務(wù)APP數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)道路交通交通信息檢測，包括車流量、車輛速度、占有率、監(jiān)控航拍視頻圖像等多維度信息，參考地方道路交通路況分析標(biāo)準(zhǔn)劃分交通狀態(tài)，并采用不同顏色直觀反映道路交通實(shí)時路況，為交通管控方案、出行繞道指引等提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2.6 道路交通黑點(diǎn)分析系統(tǒng)

為了針對性、差異化防控風(fēng)險，提高道路交通安全防控工作效率，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)對道路交通的歷史交通事故進(jìn)行規(guī)律挖掘，分析道路交通事故時空規(guī)律、交通流規(guī)律，篩選出常發(fā)交通事故的路段、時間、交通流特征，將其作為道路交通安全黑點(diǎn)，借助道路交通路況分析系統(tǒng)對安全黑點(diǎn)前兆風(fēng)險進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)路況臨近黑點(diǎn)狀態(tài)及時發(fā)布信息提醒駕駛員安全行車。

2.2.7 交通管控預(yù)案推演分析系統(tǒng)

為了提高道路交通安全防控的響應(yīng)能力，需要建設(shè)交通管控預(yù)案推演分析系統(tǒng)，一方面通過交通管控降低交通事故發(fā)生概率，另一方面通過采取交通管控措施降低已發(fā)生事故的惡劣影響，防止二次事故發(fā)生。針對重點(diǎn)路段，利用交通仿真技術(shù)，構(gòu)建基于實(shí)際交通場景的平行系統(tǒng)，利用仿真參數(shù)模型實(shí)現(xiàn)交通管控方案輸入，對交通管控預(yù)案進(jìn)行效果推演與可行性評估，輔助道路交通交通管理服務(wù)部門安全管控決策。

2.2.8 道路交通應(yīng)急指揮系統(tǒng)

面向已發(fā)生的交通事故，需要高效聯(lián)動各方應(yīng)急救援、防止二次事故發(fā)生，在此場景下應(yīng)急指揮系統(tǒng)尤為必要。在多方協(xié)作機(jī)制下，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨部門、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的信息聯(lián)動，解決當(dāng)前各方在通信指揮中面臨跨區(qū)域及層級中的指揮不暢、指揮能力不足等問題[5]，縮短交通事故救援響應(yīng)時間，提高救援成功率;結(jié)合交通管控預(yù)案推演分析系統(tǒng)預(yù)案分析，快速實(shí)施管控措施恢復(fù)道路交通正常通行。

2.2.9 信息發(fā)布系統(tǒng)

不論是道路交通日常信息服務(wù)還是安全管控時期的信息誘導(dǎo)，都需要信息發(fā)布系統(tǒng)的支撐，綜合道路交通路況分析系統(tǒng)、氣象環(huán)境感知系統(tǒng)、道路交通應(yīng)急指揮系統(tǒng)相關(guān)結(jié)果與指令，整合城市交通相關(guān)信息資源，通過交通服務(wù)APP、可變信息板、廣播電臺、微信、微博、靶向短信等多種渠道，向公眾發(fā)布交通路況、氣象預(yù)警、路徑誘導(dǎo)等信息。

綜上，通過感知層實(shí)現(xiàn)道路交通風(fēng)險源狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測與短臨預(yù)警;通過分析層支撐道路交通風(fēng)險機(jī)理分析;通過應(yīng)用層將安全防控具體措施作用于實(shí)際，再通過感知層實(shí)現(xiàn)交通安全防控效果反饋。

3 ?展望

物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)促進(jìn)了交通管理服務(wù)的改革與升級，在交通安全管控工作中發(fā)揮了積極作用。近年來，車路協(xié)同、邊緣計(jì)算、自動駕駛等新一代信息技術(shù)也取得了階段性成果，這為道路交通安全防控提供了新的思路。未來，將有更多車路協(xié)同技術(shù)被應(yīng)用于交通安全防控，通過在道路路側(cè)部署智能設(shè)施，與行駛車輛的智能車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通，利用邊緣計(jì)算快速實(shí)現(xiàn)風(fēng)險識別與防控措施分析，以全局最優(yōu)原則定向傳遞交通誘導(dǎo)信息，更高效率、更智能化降低交通事故發(fā)生，提升交通安全性。

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作者簡介：李瑩（1991-），女，云南紅河州人，碩士，主要從事智能交通領(lǐng)域工作。