公路网交通安全管理决策支持系统研究

廖 龙

(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室)

1 系统需求分析

(1)交通安全态势评估。需要实时监控区域公路网交通安全状态，及时获取交通、气象、交通违法、突发交通事件等详细信息，周期性评估区域公路网交通安全态势等级。

(2)决策支持。需要根据交通安全态势评估结果，结合各级交通安全管理部门预案，为交警提供辅助决策支持。

(3)协同管理。需要构建交通安全应急管理协调指挥平台，为制定并实施跨区域、跨部门的交通安全管理决策提供技术支持。

(4)数据统计分析。进行交通安全影响因素的统计分析，探寻交通事故致因，寻求制定交通安全改善措施。

2 系统总体架构

2.1 系统网络结构

区域公路网交通安全态势评估预警系统网络结构分为两部分:数据采集网络和系统业务网络(公安交警网络)，由网关进行连接。

在交警支队辖区试验路网建立交通、气象数据采集与传输专用网络。通过接入网关，数据沿公安网线路同步传输到位于交警总队交通监控中心的系统业务数据库服务器中。同时，将收费站过车信息同步接入业务数据库服务器。基于交警支队、交警总队、公安部区域公路网交通安全态势评估预警系统功能需求，分别设置网络防火墙访问权限，通过周期性读取业务数据库服务器和空间数据库服务器中实时更新的数据，在Web服务器中运行区域公路网交通安全态势评估预警系统。系统网络结构如图1所示。

图1 系统网络结构图

2.2 系统功能结构

基于区域公路网交通安全态势评估预警系统需求分析，设计区域公路网交通安全态势评估预警系统包括以下6个功能模块:当前态势评估预警、突发事件评估预警、历史分析评估、预警提示、协同预警管制和数据管理。系统可以实现对异常交通流、恶劣天气、交通违法、突发交通事件的交通安全态势评估及辅助管理决策支持，为跨区域交警部门提供协同管理平台，同时支持系统模型及数据的维护管理。系统功能结构如图2所示。

图2 系统功能结构图

3 系统数据库设计

3.1 空间数据库设计

空间数据库是区域公路网交通安全态势评估预警系统数据库的重要组成部分，通过该库的建立并在ArcGIS环境下各种功能的开发，可为整个系统的运行提供可视化的数据分析、查询及决策支持。区域公路网交通安全态势评估预警系统部分空间数据图层如表1所示。

3.2 属性数据库

系统属性数据库包括系统管理库、源数据库、基础信息库、模型库和交通安全态势评估预警库。由于篇幅所限，对各表的字段代码、名称、类型等不做详细说明。

表1 区域公路网交通安全态势评估预警系统部分空间数据图层

续表1

(1)系统管理库。主要记录系统用户的编号、名称、联系方式等信息，包括系统用户表和管理部门表。

(2)源数据库。源数据库用于存储系统代码属性信息、检测设备属性信息以及路网内气象、交通流、交通事故、交通违法等检测数据信息。主要包括系统代码表、系统代码类型表、设备信息表、气象信息表、交通流量表、事故明细表 和非现场违法表。

(3)基础信息库。基础信息库用于存储公路信息、路段信息、行政区域代码以及交通安全态势类型划分信息，主要包括公路信息表、路段信息表、行政区域代码表和交通安全态势类型表。

(4)模型库。模型库用于存储区域公路网交通安全态势评估模型与预警对策，主要包括评估模型表和预警对策信息表。其中，系统评估模型及预警对策主要依据及所调研的各地交警部门应急管理预案制定。

(5)交通安全态势评估及预警库。交通安全态势评估及预警库主要用于记录点位、路段、区域的交通安全态势评估结果，存储协同预警管制和预警提示信息，主要包括交通安全态势点位评估表、交通安全态势路段评估表、交通安全态势区域评估表、协同预警管制表、预警提示表。

4 系统功能设计

4.1 当前态势评估预警

根据收费站、路侧检测设备采集的实时数据，基于公路交通安全态势评估模型，进行当前综合态势、区域天气、路段天气、交通违法、大车比例、流量突变、大车车速、车辆间距、大车流量、外地车比例的交通安全态势周期性评估，以红、橙、黄、蓝四种颜色显示不同态势等级，闪烁报警，并为管理者提供辅助决策支持。

4.2 突发事件评估预警

突发事件评估预警主要是对交通事故、交通管制、道路施工、恶劣天气等突发交通事件进行交通安全评估和管理决策支持。将突发交通事件发生位置、持续时间等作为输入参数，基于突发交通事件影响范围预测模型，预测交通拥堵范围，评估事件等级，为交警部门提供辅助决策支持。

4.3 协同预警管制

协同预警管制模块为跨区域交警部门提供协调指挥管理的平台，具有协同管理信息上报、接收及反馈的功能。

4.4 历史分析评估

将路名、起始桩点号、时间范围等作为输入参数，进行交通违法、交通流量、交通事故的数据统计分析，提供交通流量、交通事故、交通违法数据的时空分布及演变规律。

4.5 预警提示

进行交通流量、交通事故、交通违法、恶劣天气的预警提示，预测交通安全状态演变趋势，为决策者提供交通安全预警提示信息。

4.6 数据管理

对系统的评估模型、预警对策、评估数据、预警数据进行维护管理，提供数据修改、增删、定制维护等功能。

5 结语

基于国内交警部门对于交通安全态势评估预警系统的需求分析，设计了系统网络结构和功能结构，采用Oracle和ArcGIS作为数据库开发、管理工具，构建了系统数据库，介绍了系统属性数据库主要库表的类型、名称以及主要空间数据图层名称、类型及其描述信息。最后，基于WebSphere平台，开发了区域公路网交通安全态势评估预警系统，并对系统主要功能及界面效果进行了阐释。区域公路网交通安全态势评估预警系统功能与交警部门交通安全管理业务需求紧密结合，此系统的应用对于提高交警道路交通安全管理水平，保障区域公路网交通运输安全具有重要的现实意义。

［1］于春全.北京市道路交通流实时动态信息系统的研究［J］.交通运输系统工程与信息，2002，2(8):22-28.

［2］徐明德，朱健.上海市高速公路网联网收费交通监控与应急指挥通信系统的技术方案与发展［J］.华东公路，2003，1(140):3-6.

［3］齐莹菲.基于GIS的高速公路网运营安全管理系统研究［D］.上海:同济大学，2007.

［4］GA/T 960-2011公路交通安全态势评估规范［S］.中国标准出版社，2011.10.

［5］张丽君.灾害性天气高速公路行车控制标准研究［D］.上海:同济大学，2006.

［6］王晓飞.灾变条件下道路路网运营安全管理及应急处置研究［D］.上海:同济大学，2008.

［7］丛浩哲.高速公路交通突发事件态势评估与应急响应智能决策研究［D］.上海:同济大学，2011.