武漢市交通安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

王雅芬 周暢 鐘賢釗 湖北省武漢市公安局

引言

武漢，“九省通衢”、地域廣大、交通繁忙，全市日均過(guò)車流量逾8000萬(wàn)次、機(jī)動(dòng)車保有量400萬(wàn)、駕駛?cè)丝偭?86萬(wàn)，龐大的交通對(duì)象基數(shù)、密集的交通出行需求與區(qū)域交通發(fā)展不平衡帶來(lái)的交通安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題日益嚴(yán)峻，亡人交通事故時(shí)有發(fā)生，重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)道路、重點(diǎn)對(duì)象交通安全隱患一直存在。如何找準(zhǔn)交通安全管理痛點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，充分運(yùn)用科學(xué)正確的技術(shù)手段進(jìn)行解決，探索并建立一個(gè)數(shù)據(jù)全感知、模型智能算、風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)知、隱患精準(zhǔn)治、效果智能評(píng)的交通安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“風(fēng)控系統(tǒng)”），是武漢乃至全國(guó)公安交管部門共同追尋的目標(biāo)。為此，武漢交警融合多年交通安全治理專家經(jīng)驗(yàn)，借助大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、回歸統(tǒng)計(jì)與時(shí)空分析技術(shù)，研發(fā)風(fēng)控系統(tǒng)，在對(duì)交通安全大數(shù)據(jù)進(jìn)行全面整合、多維分類、深度挖掘的基礎(chǔ)上，開展探索性、研究性及驗(yàn)證性分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通安全的宏觀、微觀及精細(xì)化管控。

一、研究現(xiàn)狀

當(dāng)前針對(duì)交通安全風(fēng)險(xiǎn)分析及監(jiān)管方面的研究主要集中在政策綜合管理[3][7]、 評(píng)價(jià)體系制定[1][2][4]及 技術(shù)方法探索[8]等方面，也有研究者通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)事故影響因子進(jìn)行專題分析[5][6]，研究不同影響因子對(duì)事故影響結(jié)果及相互關(guān)系。在交通安全信息化系統(tǒng)研究方面，少量研究者運(yùn)用部分?jǐn)?shù)據(jù)建立了道路交通安全綜合決策分析系統(tǒng)[9]，但用到的數(shù)據(jù)及對(duì)交通安全的覆蓋不夠全面?？傮w而言，較少有研究人員從交管部門實(shí)際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，分析如何利用交通安全大數(shù)據(jù)進(jìn)行交通安全深度分析與全面監(jiān)管。本文即是結(jié)合武漢交警“風(fēng)控系統(tǒng)”實(shí)際建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，從理論與實(shí)踐角度闡述如何利用交通安全大數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化全面化交通安全風(fēng)險(xiǎn)治理。

二、需求分析

本文經(jīng)過(guò)充分調(diào)研與論證，提出“風(fēng)控系統(tǒng)”的建設(shè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下需求：一是需實(shí)現(xiàn)交通安全數(shù)據(jù)由部分?jǐn)?shù)據(jù)向全量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，從公安網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、政務(wù)網(wǎng)、智能交通專網(wǎng)、車管專網(wǎng)全面融合匯聚交通安全數(shù)據(jù)，為后續(xù)研判分析所用；二是需實(shí)現(xiàn)交通安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警由事后被動(dòng)研判向全場(chǎng)景主動(dòng)深度預(yù)警轉(zhuǎn)變，從交通安全業(yè)務(wù)場(chǎng)景出發(fā)建立各類預(yù)警模型，全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警與主動(dòng)干預(yù)；三是需實(shí)現(xiàn)交通安全風(fēng)險(xiǎn)分析由單一被動(dòng)查詢向多層面多維度多視角組合分析轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)手段融合應(yīng)用的宏觀與微觀、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)、整體與局部的綜合分析模式；四是需實(shí)現(xiàn)交通安全風(fēng)險(xiǎn)治理由各部門片面處置向多部門閉環(huán)共治轉(zhuǎn)變，以風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息作為核心數(shù)據(jù)流，驅(qū)動(dòng)各責(zé)權(quán)部門高效治理，全面監(jiān)管處置數(shù)據(jù)，確保各環(huán)節(jié)正確有效執(zhí)行且回告準(zhǔn)確。

三、技術(shù)路線

基于以上需求，武漢交警以“壓降事故、減量控大”為根本核心，對(duì)全市人、車、路、企、環(huán)境、事故、違法進(jìn)行全面安全隱患分析。具體技術(shù)路線如下：（1）融合匯聚多網(wǎng)多源異構(gòu)交通安全數(shù)據(jù)，對(duì)公安網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、政務(wù)網(wǎng)、智能交通專網(wǎng)、車管專網(wǎng)與企業(yè)專網(wǎng)的交通安全數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一接入與融合匯聚處理，并在公安網(wǎng)進(jìn)行集中分析研判，解決交通安全數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題。（2）實(shí)現(xiàn)基于多維度、多標(biāo)簽、多規(guī)則，且具有智能學(xué)習(xí)優(yōu)化的交通安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，對(duì)高速、國(guó)道、省道、縣道、鄉(xiāng)道、橋梁、隧道、高架、匝道、城市快速路及任意道路、路段、路口、企業(yè)、駕駛?cè)恕C(jī)動(dòng)車進(jìn)行交通安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估與畫像分析，分析結(jié)果可直接用于交通安全風(fēng)險(xiǎn)宏觀、微觀治理。（3）實(shí)現(xiàn)多視角、多層面、多維度事故深度分析，進(jìn)行事故熱力圖分析、事故黑點(diǎn)分析、事故時(shí)空聚類分析、事故核密度分析、事故影響因子成因分析、事故未來(lái)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)分析等，從不同維度刻畫事故沿道路聚集規(guī)律及其隨時(shí)間變化特點(diǎn)，同時(shí)預(yù)測(cè)事故在任意道路發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，分析結(jié)果可幫助交管部門主動(dòng)精準(zhǔn)治理事故風(fēng)險(xiǎn)。（4）實(shí)現(xiàn)基于分級(jí)預(yù)警的精細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)閉環(huán)處置流程，按不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)實(shí)現(xiàn)定制化業(yè)務(wù)流程處置，對(duì)處置效率、處置結(jié)果進(jìn)行持續(xù)跟蹤評(píng)價(jià)。系統(tǒng)總體技術(shù)路線如圖2所示。

四、技術(shù)架構(gòu)

（一）功能結(jié)構(gòu)

從功能結(jié)構(gòu)而言，風(fēng)控系統(tǒng)主要包含六大子系統(tǒng)、31個(gè)功能模塊、75個(gè)功能點(diǎn)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

具體而言，數(shù)據(jù)看板子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)防控一張圖，可一圖展示、處置所有交通安全風(fēng)險(xiǎn)，見(jiàn)圖4。

同時(shí)，實(shí)現(xiàn)道路交通綜合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、駕駛?cè)藬?shù)據(jù)、機(jī)動(dòng)車數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、事故數(shù)據(jù)、違法數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)及設(shè)施數(shù)據(jù)交互展示，見(jiàn)圖5。

風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事故時(shí)空分析與事故預(yù)測(cè)分析，見(jiàn)圖6。

風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)監(jiān)管對(duì)象、實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管、業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管、積分風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管、事故綜合分析與事故黑點(diǎn)分析，見(jiàn)圖7。

處置閉環(huán)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)閉環(huán)處置與危險(xiǎn)路段治理，見(jiàn)圖8。

分析中樞子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事故統(tǒng)計(jì)分析、模型分析中心、智能報(bào)表中心與事故深度調(diào)查分析，見(jiàn)圖9。

主題監(jiān)管子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新城區(qū)專題、面包車專題、安全生產(chǎn)專題、翻車事故專題、事故卷宗清洗專題與假期交通安保專題，見(jiàn)圖10。

（二）技術(shù)架構(gòu)

從技術(shù)架構(gòu)而言，風(fēng)控系統(tǒng)主要包含交通安全大數(shù)據(jù)資源池、交通安全算法服務(wù)艙、交通安全智能模型中心與交通安全智能應(yīng)用中心。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)見(jiàn)圖11。

1. 交通安全大數(shù)據(jù)資源池

實(shí)現(xiàn)對(duì)39類交通安全相關(guān)數(shù)據(jù)的全量接入與融聚處理，包括數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換、空間地理編碼、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)融合、數(shù)據(jù)主題索引與數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理。

2. 交通安全算法服務(wù)艙

基于微服務(wù)與內(nèi)存計(jì)算引擎實(shí)現(xiàn)4大類16小類交通安全分析計(jì)算服務(wù)，關(guān)鍵服務(wù)包括綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)、事故成因分析服務(wù)、事故預(yù)測(cè)預(yù)警服務(wù)與數(shù)據(jù)建模分析服務(wù)。

3. 交通安全智能模型中心

實(shí)現(xiàn)4大類共50余個(gè)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型，包括常規(guī)業(yè)務(wù)預(yù)警模型、實(shí)時(shí)計(jì)算預(yù)警模型、綜合積分預(yù)警模型與時(shí)空AI分析模型，關(guān)鍵模型包括事故黑點(diǎn)挖掘、事故核密度分析、事故高發(fā)點(diǎn)段分析、事故畫像分析、事故成因分析、事故風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)與專題智能分析等。

4. 交通安全智能應(yīng)用中心

實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)預(yù)警、精準(zhǔn)處置監(jiān)管、事故深度分析、模型應(yīng)用中心與智慧研判中樞。

（三）關(guān)鍵技術(shù)

從關(guān)鍵技術(shù)而言，風(fēng)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)五大關(guān)鍵技術(shù)，見(jiàn)圖12。

（1）實(shí)現(xiàn)多因子層次加權(quán)交通安全積分預(yù)警技術(shù)，對(duì)所有交通參與對(duì)象進(jìn)行交通安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估與畫像分析，共有統(tǒng)計(jì)維度138項(xiàng)。（2）實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的模型中心構(gòu)建與分析技術(shù)，擴(kuò)展Spark框架進(jìn)行時(shí)空建模，可動(dòng)態(tài)配置模型參數(shù)，自主構(gòu)建與自動(dòng)運(yùn)行模型實(shí)例，實(shí)現(xiàn)交通安全大數(shù)據(jù)在線時(shí)空關(guān)聯(lián)與聚類分析，快速挖掘各類交通安全風(fēng)險(xiǎn)。（3）實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)約束的事故時(shí)空聚集模式分析技術(shù)，充分顧及并利用事故沿道路分布特性，將平面空間分析方法拓展至路網(wǎng)空間，對(duì)事故進(jìn)行路網(wǎng)約束時(shí)空分析，使其更符合事故自身規(guī)律。（4）實(shí)現(xiàn)基于負(fù)二項(xiàng)回歸的事故影響因子分析技術(shù)，顧及事故離散分布特性，采用離散回歸方法對(duì)22大類、64小類影響因子進(jìn)行事故成因分析，同時(shí)支持泊松回歸方法，實(shí)現(xiàn)事故影響因子分析最優(yōu)解。（5）實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)技術(shù)，可對(duì)任意道路進(jìn)行事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)未來(lái)1、7、30天事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

五、應(yīng)用成效

系統(tǒng)自2021年6月上線試運(yùn)行以來(lái)，共接入數(shù)據(jù)逾24億條，輸出交通安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告700余萬(wàn)份，確定事故高發(fā)區(qū)域15處，生成事故特點(diǎn)及畫像報(bào)告5份，實(shí)現(xiàn)事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)212次，預(yù)警準(zhǔn)確率總體達(dá)到90%以上，有效指導(dǎo)了勤務(wù)部署及隱患整改工作方向，取得了明顯事故防控效果。2021年下半年，武漢市一般事故總數(shù)、死亡人數(shù)分別同比下降23.6%和44.5%。系統(tǒng)解決了交通安全管控復(fù)雜、難治的問(wèn)題，應(yīng)用效果獲得各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度認(rèn)可，發(fā)揮了重要實(shí)戰(zhàn)作用。

六、結(jié)語(yǔ)

本文以武漢交警建設(shè)、應(yīng)用風(fēng)控系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)需求分析、技術(shù)路線、技術(shù)架構(gòu)與應(yīng)用成效進(jìn)行詳細(xì)論述，闡明了如何綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段解決交通安全風(fēng)險(xiǎn)防控痛點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題。從技術(shù)角度而言，本文實(shí)現(xiàn)的多種技術(shù)方法是對(duì)交通安全風(fēng)險(xiǎn)綜合精細(xì)治理的有效嘗試與創(chuàng)新應(yīng)用；從業(yè)務(wù)角度而言，本文論述的系統(tǒng)功能貼合實(shí)戰(zhàn)，從宏觀與微觀層面指導(dǎo)交管部門開展交通安全風(fēng)險(xiǎn)防控工作。當(dāng)然，運(yùn)用信息化手段進(jìn)行交通安全治理是一個(gè)長(zhǎng)期優(yōu)化且不斷完善的過(guò)程，隨著交通安全數(shù)據(jù)的不斷積累與技術(shù)手段的創(chuàng)新升級(jí)，如何進(jìn)一步提高交通事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、提升交通安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算的智能性是下一步需要努力的重點(diǎn)和方向，武漢交警將不斷優(yōu)化完善風(fēng)控系統(tǒng)，使其更智能、更貼近實(shí)戰(zhàn)。