公路运输事故生命救助一体化系统构建

操晓峰,凤鹏飞，李志广,张树林，3,周继红，尹志勇，黄剑，金会庆，3

(1.国家车辆驾驶安全工程技术研究中心，合肥 230088； 2.安徽三联学院，合肥 230601；3.安徽三联事故预防研究所，合肥 230088； 4.陆军军医大学，重庆 4000038；5.华中科技大学，武汉 430074)

1 引言

公路运输是国民经济基础性服务行业，在整个交通运输体系中占有重要地位。交通运输部发布《2020年交通运输行业发展统计公报》显示，我国公路运输货运量占73.8%，客运量占71.3%，居全球第一。然而令人担忧的是，公路运输事故长期频发，占重特大交通事故的86%，致死率是发达国家的8-9倍，致残率占全体肢体残疾的60%，给社会造成重大人员伤亡和经济损失。

交通事故重在预防，以防止事故发生。然而，交通事故发生后，则急需事故救援与生命救护，以直接减少事故人员死亡及伤残，这种以人的生命为主体，通过对伤者的伤势解困、生命维护、医学急救、体能康护等措施，以帮助伤者生命健康免于伤亡减轻痛苦的行为即事故生命救助。交通事故生命救助是指交通事故发生后为减/免交通创伤引起的人员伤亡所采取的事故救援与生命救护的行为举措。根据事故创伤生命周期时间链，一般均经历“应急响应、现场救援、康护训练”三个时期，如何提升每个时期的救助效率，有效降低交通事故造成的死亡或伤残，一直是道路交通安全领域的重大难题。我国自20世纪末以来一直开展系列实践和尝试，尤其2008年由科技部、公安部、交通部联合实施了“道路安全科技行动计划”，诸多努力对减少交通事故伤亡确实取得了一定成效，但是，我国社会经济正处于快速发展历史阶段，机动车保有量仍巨量递增，交通事故总量仍居于世界较高水平，交通事故伤亡总量是发达国家的数倍。此外，我国交通事故生命救助存在多部门协同机制不畅、信息化程度不高、救助精准度低下、技术手段滞后等问题，因此，加强我国交通事故生命救助研究时不我待，尤其进入21世纪以后，世界各地均高度重视交通伤亡对社会的影响，“生命至上”的理念进一步强化。2021年10月28日，联合国大会一致通过74/299号决议，宣布2021-2030年为第二个“全球道路安全行动十年”，目标将道路交通死伤人数减少至少50%，明确提出“如何科学设计并保证及时有效的急救护理”作为全世界逆转交通伤亡及减少儿童、青年主要死因的重要措施[1]，因此，研究交通事故生命救助体系具有重要的科学意义和社会意义。

2 研究现状

面对大量交通事故人员伤亡，各国均采取了一系列行之有效的控制措施，从车辆安全设计到车内被动安全防护，包括安全带、安全气囊、航空枕等，这些措施一直发挥着重要作用。由于交通事故伤亡防控不是单项措施就能够实现，它是一项涉及多技术、多层面的复杂的系统工程，只要交通事故存在，就有可能出现交通伤亡。但是，瑞典科学家于1994年率先大胆提出“零伤亡愿景”(Zero Vision),认为零事故不可能消除，但是通过努力零死亡有可能实现。瑞典政府通过与专家学者、行业的协同合作，制定并实施配套的交通安全措施，结果使交通事故伤亡确实大幅度减少，虽然目前没有实现零死亡，但证实这个愿景是有希望的。瑞典的引领效应引起全球高度关注，带动各国学者从不同的视角开展各种可能性的探索。如澳大利亚皇家科学院Trinca[2]研究发现，交通事故创伤存在3个死亡高峰期，第一次高峰：发生事故的瞬间及短时间内，部分伤者因颅脑胸腹等重要器官出现严重损伤及大出血，且伴随报警能力的丧失，救援人员很难及时赶到现场组织救治，约占50%；第二次高峰：交通伤后的半小时至数小时内，部分伤者头胸腹部严重伤或较长时间失血，因报警迟滞、较长时间受困于受限空间等，未能得到及时有效的现场救助，在到达医院之前造成死亡，约占35%；第三次高峰：伤者术后数天至数周内，因严重感染及并发症等原因造成死亡，约占15%。其明确指出有效降低三次死亡高峰可以大幅度减少交通事故伤亡。

现代创伤救治普遍共识“黄金1 h(创伤发生后的1h)”和“白金10 min(急救人员现场最佳急救处置时间)”的救援标准。统计数据显示，我国京津沪急救中心2018年平均救援反应时间分别为18 min、23 min、14 min[3]，其中上海市急救反应时间最快为14 min；2010-2018年深圳市急救中心120救援人员到达现场平均时间为11.93 min，救护车转运平均时间为24.25 min[4]。交通创伤的救助重在救得早、救得快、救得准，而交通事故生命救助涉及应急、公安、医疗、交通等多个部门协作，救助体系比较复杂。根据事故创伤救治现状及交通大数据分析，发现我国公路运输事故生命救助体系存在以下主要突出问题：

(1)报警延误。文亮等研究发现75-95%的致死性交通伤死于紧急救援到达之前。公路运输事故一旦发生，往往是重特大事故，多数伤员可能因严重创伤而丧失报警能力，另外事故多发于雨雪雾天气、夜间，加上地处偏僻、远离城市，他人更是无法第一时间发现，如此造成事故报警迟滞，甚至未能及时成功报警，交通伤者因此丧失了“黄金1h”的最佳救治时间。如何在第一时间发现并成功报警是应急响应期的救助关键。

(2)救援迟缓。研究表明救援人员及时到达后，如果伤员在“白金10 min”内得到有效应急救援和现场救治，那么伤员的死亡比例可以降低18%-25%[5]。公路运输事故往往是多辆货车、客车等大型运输车辆连环碰撞造成的，伤员复合伤多、伤情发展快，且多数伤员经常受困于狭小空间，因事故类型及伤情信息不能及时共享，造成救援联动及准备不足、现场救援缓慢，因此对部分伤员采取的只能是简单处置以及就近送医原则，无法实现伤情快速评估及精准分级转运，尤其是危重伤者更是难以得到最佳时间治疗。如何将危重伤员从受限空间中无伤害的快速解救，以及如何避免医院之间的辗转运送是现场救援期中的救助重点。

(3)康护粗疏。公路运输事故交通伤一般以复合伤为主，颅脑、胸、腹部复合伤所占比例大于60%，四肢复合伤占54.97%[6]。事故伤员较多，这些伤员侧重关注急救手术，忽视术后康复，结果自行康复时间漫长，长期卧床及肢体活动受限，加上康护训练不精准、不及时，训练执行不到位，大多数继发肢体关节挛缩、肺部感染、尿路感染、静脉血栓、组织粘连、压疮、瘢痕等并发症，甚至因肢体功能受限引起意外摔倒等继发性外伤，从而造成残障率较高，颅脑胸腹部损伤严重者可伤及中枢神经，叠加康护不当、不精细往往导致不同程度的残疾甚至死亡，郭艳丽等研究发现术后临床病死率高达17.6%-41.7%，存活下来的病例有肢体功能障碍的约有85%，生活不能自理的约有15%。因此，设计最佳的康护方案，减少并发症及继发性外伤是康护训练时期不可或缺的重要举措。

3 公路运输事故生命救助一体化系统构建

依据事故创伤生命周期包括“应急响应期、现场救援期、康护训练期”三个时期，我们提出以公路运输事故发生后的报警、救援、康护顺序为时间轴，以120急救人员到达现场以及伤员送达医院治疗为两个基本计量时间节点，基于“三道防线”理论[7-8]，创建公路运输事故一体化生命救助系统，尝试构建三级救助理论模型。

3.1 系统组成与功能

公路运输事故生命救助一体化系统是在道路交通安全中以人的生命为核心的救助体系，以交通事故伤生命周期为时间轴，由事故应急响应系统、事故现场救援系统、交通伤康护训练系统组成(见图1)，通过三个子系统的实现来最大程度的减少交通事故伤亡。根据事故伤三个死亡高峰分别实施的自动报警、柔性解救、智能康护为关键技术，基于伤情救助信息流构建信息共享、智能决策、协同救护的一体化智能化三级生命救助体系：

(1)事故应急响应子系统：此子系统以“早”为目标，以事故报警率、报警平台确认率、事故分类分级检测率、应急联动处置时间等“事故信息”作为一级救助事故应急响应系统的输入[9]，其中交通事故报警率与事故分类分级检测率是实现快速救援转运与康复提前介入的最重要伤情信息，通过该系统实现信息早采集、早响应、早共享，输出科学的“救援信息”，作为二级救助子系统的输入，为二级救助实施现场精准救治、维持伤员生命体征、平台决策调度、快速救援转运等提供前置条件和支撑。

(2)事故现场救援子系统：此子系统以“快”为目标，根据一级救援提供的事故报警地点、事故类型、事故等级等信息作为二级救助快速救援系统的输入，通过系统救援预案，实现智能调度快速到达现场，系统尽快实施快速解救与快速转运，为救治医院快速准备抢救方案提供支持，通过该系统智能转运决策和快速工程救援，输出精准的“伤情信息”，作为三级救助子系统的输入，确保伤员快速得到医院救治。

(3)交通伤康护训练子系统：此子系统以“准”为目标，根据二级救援子系统提供的“伤情信息”作为三级救助康复训练系统的输入，以制定精准的辅助护理方案、康复训练措施等，通过该系统实现提前介入和精准康护，旨在减少术后并发症，提升护理及康复效果，降低交通伤的死亡率和残疾率。

公路运输事故生命救助过去是根据部门分工各自独立完成，未能形成合力，建立公路运输事故生命救助系统，能够将各子系统交互联动和平台交流，通过信息提前共享、救援方案智能决策、多部门协同救护提高各子系统的功能效应，从而使整个系统达到最优化，具体体现如下：

(1)信息共享。搭建生命救助一体化信息共享平台，实时汇聚各项救助措施后生成的相关信息，提前分类共享，同时将本级救助产生的新需求，融合反馈至上级救助子系统，实现信息流的双向传递、全程跟踪、及时反馈。

(2)智能决策。创建应急救援决策预案库，融合大数据挖掘、边缘计算、人工智能等技术，全方位解析救助需求信息，同时通过系统间的深度学习，不断优化和提升系统整体决策能力，为实施最佳应急救援方案、最快救援路径、最优康护措施等提供科学支撑。

(3)协同救护。基于信息共享和智能决策，协同120、110、122、119、应急、交通、医院等机构，建立全方位协同救护机制，实现伤员的联动救援、分级转运、快速救治、精细康护，有效降低交通伤的/致残。

3.2 公路运输事故生命救助理论模型

我们将公路运输事故生命救助系统根据救助时间轴分解为报警、响应、解救、转运、护理、训练共6个节点(图2)，每个节点分别提供相应的技术支撑，各项技术成为生命救助系统的组成因子，具体如下：

(1)应急响应期：此时期主要存在报警延误突出问题，为此，系统设置了事故自动报警、信息自动采集功能，通过事故自动报警技术和信息共享技术的支撑，以实现第一时间发现事故地点、掌握事故类型信息，同时将事故类型及伤情等主要信息及时与平台共享，尽可能控制第一次死亡高峰。

图2 公路运输事故生命救助时间轴

(2)现场救援期：此时期主要是救援迟缓的突出问题，系统通过柔性解救技术和伤情评估技术的支撑，解决了受限空间的柔性解救以及现场伤情快速评估的难题，以减少伤员解救和转运的累计时间，通过现场快速解救，保障伤员快速送达医院，可以控制第二次死亡高峰。

(3)康护训练期：此时期主要因术后康护粗疏的突出问题，系统通过智能护理技术和助行康复训练技术的支撑，提出精准康护技术方案，运用辅助机器人开展智能护理及助行康复训练等，以减少并发症及继发性伤害，可以控制第三次死亡高峰，减少伤残风险。

可见，构建的交通事故生命救助系统成功与否主要取决与上述6个节点的关键技术性能，各项技术性能高，则系统救助的成功几率就高，反之，技术性能低，则救助成功率低，救助风险就大。若以各项技术为系统自变量X，系统救助的风险概率为因变量f(X)，根据英国统计学家D.R.Cox提出的比例风险回归模型[10]，得到公路运输事故伤亡风险概率：

(1)

其中λ0(X·N)，是Weibull分布或指数分布，X是由m项技术组合成的向量，X=(x1,x2,…，xm),X包含自动报警x1、信息共享x2、柔性解救x3、伤情评估x4、智能护理x5、助行训练x6等6项关键技术。N=(n1,n2,…，nm)T。N、β分别是X对应的乘积系数，由统计数据拟合获得。

记ρ(X)为公路运输事故伤亡密度函数，则在某时刻，生命救助系统中伤员仍然存活的概率生存函数为：

(2)

记S(X1)、S(X2)、S(X3)分别为应急响应期、现场救援期、康护训练期中的非伤亡率，则公路运输事故生命救助全周期的伤亡概率模型F(X)为：

F(X)=1-[S(X1)+S(X2)S(X3)]

(3)

由(1)(2)(3)式可得，生命救助风险概率f(X)将随着上述关键技术的有效实施而减小，伤员生存函数S(X)随之增大，通过系统三级救助后，公路运输事故全周期的伤亡率F(X)会有显著下降(图3)。

图3 公路运输事故生命救助一体化模型示意图

4 公路运输事故生命救助系统主要关键技术

依据上述公路运输事故生命救助系统理论模型，可知救助系统拟解决的的关键技术如下。

(1)交通事故自动报警技术(x1)。公路运输事故大多发生在野外、山区、偏僻地区等，事故现场通常难以被他人发现，尤其夜间，当事故现场司机昏迷无法报警情况下，事故自动报警技术可以第一时间实现自动判别并报警,快速将交通事故信息传送至交警部门,使伤者得到尽早救助。自动报警技术应具备发送事故定位、事故类型等信息，以便应急救援合理调度。公路运输事故70%是车辆碰撞造成的，金会庆等人从事故现场碰撞声音的角度研制了一种基于碰撞声音的自动报警技术(图4)[11]，通过碰撞声时域的能量分布、频域的能量分布和ACF等多种特征组合克服了碰撞时的响度、音调、衰减及频谱等音频特征识别不准的难点，开发了交通事故发生时碰撞声音信号采集、音频特征提取、算法识别、精准定位传输及报警的一体化系统。为公路运输事故及早发现及伤员救援争取更多的时间提供技术保障。

图4 基于碰撞声的交通事故自动报警系统

(2)事故伤情信息共享技术(x2)。针对事故现场及伤情信息不明影响救援时效的难题，建立事故信息采集、传输与共享平台，可以实现救援方案的自动生成、伤员精准转运、抢救手术提前准备、康护训练提前介入等，从整体上提升生命救助效率。

(3)受限空间柔性解救技术(x3)。针对事故伤员受困等待传统救援设施时间长的弊端，系统攻克受限空间柔性解救技术，可以解决传统救援设备笨重、操作不便、操作空间受限、受力不均衡、触点打滑等问题，如一种自适应气垫举升技术代替传统的液压千斤顶，能够自动充气并柔性举升，可以现场及时解救受困伤员，赢得抢救时间。

(4)伤情快速评估技术(x4)。为了伤员抢救工作提前准备，建立伤情快速评估系统，实现复合伤、多发伤、闭合伤等基本伤情信息的现场快速诊断，并传输到平台共享，便于现场急救处置，缩短院前时间，同时也有助于监测、预防术后并发症，判断预后和评价救治效果。

(5)智能护理技术(x5)。为了伤员移动方便，减轻体位挪动痛苦，系统提供一体化医疗护理、健康监护成套护理技术，如机器人护理床，主要包括血压、心率、呼吸、体温等生理指标动态监测及在床、体姿、失禁等自动监护，确保危重伤员安全渡过危险期，同时可辅助伤员术后卧床翻身和曲腿、拉伸等康复训练，避免褥疮等并发症发生。

(6)助力助行康复训练技术(x6)。为了弥补术后康复粗疏的短板效应，系统提供助力助行康复训练技术支撑，如助力助行外骨骼机器人，此技术可以辅助伤员更好地开展肢体功能康复训练，改善或恢复残缺功能，有效防范康复训练中的其它意外伤害，并辅助伤者提前实现生活治理能力，有效降低公路运输事故致残率。

5 实证分析

公路运输事故生命救助一体化系统初步应用得到社会各界广泛关注，其中我国济南市在2008年启动创建的联合国交通安全示范城市项目中，将交通事故三级生命救助系统整体应用于城市应急救援体系建设。通过四年的试点，构建了济南市交通事故生命救助综合防治体系，同时推进了济南市公路运输系统的安全监控、事故预警、应急救援等软硬件设施建设，对此Science杂志专题报道：“在济南的交通安全指挥中心，三级救助体系体现在一个两层房间的整面墙上……在事故现场附近的救援人员可以立即出动没有延迟……与此同时交通意外死亡人数从343人下降至263人……一体化救助系统的综合应用使济南城市变得更安全[12]。济南市在机动车增加27%的情况下，公路运输事故万车死亡率下降35%、受伤人数及致残人数下降约32%(图5)，产生良好的社会效应。

从实证应用前后对比可以看出：实施一体化生命救助系统可有效削减交通事故三次死亡高峰的峰值，并整体上带动交通事故数、万车死亡率、受伤人数的下降。因此，构建公路运输事故生命救助一体化系统为建设城市应急救援体系可以发挥支撑效应。

图5 生命救助系统在交通安全示范城市项目中应用前后对比

6 讨论

公路运输事故生命救助过去是由部门分工各自独立承担相应的任务，各自为政，未能形成合力，本项目基于事故伤生命周期建立的三级生命救助系统，旨在最大程度降低交通伤的致死、致残率，主要功能体现在信息化、智能化、一体化，从整体上达到最优化效应。

(1)系统的信息化。系统将每个救助节点的信息及时共享，为后续救助时期赢得宝贵的时间。及早发现交通事故以及争取最快的时间救治伤员是公路运输事故生命救助系统的时间优化效应；随着5G等现代信息化技术的高速发展，为实现救助一体化信息流的采集、传输、解析、反馈提供了可能。后期仍然需要完善事故发生后各救助节点的信息化、网络化、平台化等技术，实现各节点快速信息流交换、研判、决策，为公路运输事故生命救助智能决策提供重要保障。

(2)系统智能化。关键技术是一体化生命救助系统中的组成因子，结合公路运输事故伤救治特点，运用大数据、深度学习、云计算等人工智能技术解决了基于音频的事故自动报警、事故类型伤情信息共享、受限空间柔性解救、伤情快速自动评估、智能护理等关键技术难题，实现了智能调度、智能救援决策、智能康复训练等，有效提高了交通伤的救治成功率。随着社会对救助时间要求越来越高，快速救助、高效康复等智能化技术的开发与创新将不断提升。

(3)系统协同一体化。生命救助系统涉及多部门、跨学科，需要交通、公安、应急、消防、医疗等多个部门的协同合作、精准配合，如何实现跨部门跨行业的协同联动，不仅靠创新关键技术作为保障，更重要的是通过信息交互联动形成一套多部门自动协同联动机制，在各尽其责的同时，有效实现每个阶段、每个环节的一体化无缝对接。

7 小结

公路运输事故生命救助系统是在传统的交通事故各部门应急救援基础上，整合系统救助资源，基于事故伤生命周期建立的集“伤情信息共享-救助智能决策-应急救护协同”于一体的三级生命救助体系，构建的系统理论模型可以为实际应用提供参考，基本实现“报警早、救助快、康复精”的系统目标，可以促进公路运输事故的报警救援、伤员救治及康复训练等救助能力的整体提升，对控制交通事故死亡和伤残可以发挥一定的支撑效应。