公路網交通安全管理決策支持系統研究

廖 龍

(同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室)

1 系統需求分析

(1)交通安全態勢評估。需要實時監控區域公路網交通安全狀態，及時獲取交通、氣象、交通違法、突發交通事件等詳細信息，周期性評估區域公路網交通安全態勢等級。

(2)決策支持。需要根據交通安全態勢評估結果，結合各級交通安全管理部門預案，為交警提供輔助決策支持。

(3)協同管理。需要構建交通安全應急管理協調指揮平臺，為制定并實施跨區域、跨部門的交通安全管理決策提供技術支持。

(4)數據統計分析。進行交通安全影響因素的統計分析，探尋交通事故致因，尋求制定交通安全改善措施。

2 系統總體架構

2.1 系統網絡結構

區域公路網交通安全態勢評估預警系統網絡結構分為兩部分:數據采集網絡和系統業務網絡(公安交警網絡)，由網關進行連接。

在交警支隊轄區試驗路網建立交通、氣象數據采集與傳輸專用網絡。通過接入網關，數據沿公安網線路同步傳輸到位于交警總隊交通監控中心的系統業務數據庫服務器中。同時，將收費站過車信息同步接入業務數據庫服務器?；诮痪ш牎⒔痪傟牎⒐膊繀^域公路網交通安全態勢評估預警系統功能需求，分別設置網絡防火墻訪問權限，通過周期性讀取業務數據庫服務器和空間數據庫服務器中實時更新的數據，在Web服務器中運行區域公路網交通安全態勢評估預警系統。系統網絡結構如圖1所示。

圖1 系統網絡結構圖

2.2 系統功能結構

基于區域公路網交通安全態勢評估預警系統需求分析，設計區域公路網交通安全態勢評估預警系統包括以下6個功能模塊:當前態勢評估預警、突發事件評估預警、歷史分析評估、預警提示、協同預警管制和數據管理。系統可以實現對異常交通流、惡劣天氣、交通違法、突發交通事件的交通安全態勢評估及輔助管理決策支持，為跨區域交警部門提供協同管理平臺，同時支持系統模型及數據的維護管理。系統功能結構如圖2所示。

圖2 系統功能結構圖

3 系統數據庫設計

3.1 空間數據庫設計

空間數據庫是區域公路網交通安全態勢評估預警系統數據庫的重要組成部分，通過該庫的建立并在ArcGIS環境下各種功能的開發，可為整個系統的運行提供可視化的數據分析、查詢及決策支持。區域公路網交通安全態勢評估預警系統部分空間數據圖層如表1所示。

3.2 屬性數據庫

系統屬性數據庫包括系統管理庫、源數據庫、基礎信息庫、模型庫和交通安全態勢評估預警庫。由于篇幅所限，對各表的字段代碼、名稱、類型等不做詳細說明。

表1 區域公路網交通安全態勢評估預警系統部分空間數據圖層

續表1

(1)系統管理庫。主要記錄系統用戶的編號、名稱、聯系方式等信息，包括系統用戶表和管理部門表。

(2)源數據庫。源數據庫用于存儲系統代碼屬性信息、檢測設備屬性信息以及路網內氣象、交通流、交通事故、交通違法等檢測數據信息。主要包括系統代碼表、系統代碼類型表、設備信息表、氣象信息表、交通流量表、事故明細表 和非現場違法表。

(3)基礎信息庫?；A信息庫用于存儲公路信息、路段信息、行政區域代碼以及交通安全態勢類型劃分信息，主要包括公路信息表、路段信息表、行政區域代碼表和交通安全態勢類型表。

(4)模型庫。模型庫用于存儲區域公路網交通安全態勢評估模型與預警對策，主要包括評估模型表和預警對策信息表。其中，系統評估模型及預警對策主要依據及所調研的各地交警部門應急管理預案制定。

(5)交通安全態勢評估及預警庫。交通安全態勢評估及預警庫主要用于記錄點位、路段、區域的交通安全態勢評估結果，存儲協同預警管制和預警提示信息，主要包括交通安全態勢點位評估表、交通安全態勢路段評估表、交通安全態勢區域評估表、協同預警管制表、預警提示表。

4 系統功能設計

4.1 當前態勢評估預警

根據收費站、路側檢測設備采集的實時數據，基于公路交通安全態勢評估模型，進行當前綜合態勢、區域天氣、路段天氣、交通違法、大車比例、流量突變、大車車速、車輛間距、大車流量、外地車比例的交通安全態勢周期性評估，以紅、橙、黃、藍四種顏色顯示不同態勢等級，閃爍報警，并為管理者提供輔助決策支持。

4.2 突發事件評估預警

突發事件評估預警主要是對交通事故、交通管制、道路施工、惡劣天氣等突發交通事件進行交通安全評估和管理決策支持。將突發交通事件發生位置、持續時間等作為輸入參數，基于突發交通事件影響范圍預測模型，預測交通擁堵范圍，評估事件等級，為交警部門提供輔助決策支持。

4.3 協同預警管制

協同預警管制模塊為跨區域交警部門提供協調指揮管理的平臺，具有協同管理信息上報、接收及反饋的功能。

4.4 歷史分析評估

將路名、起始樁點號、時間范圍等作為輸入參數，進行交通違法、交通流量、交通事故的數據統計分析，提供交通流量、交通事故、交通違法數據的時空分布及演變規律。

4.5 預警提示

進行交通流量、交通事故、交通違法、惡劣天氣的預警提示，預測交通安全狀態演變趨勢，為決策者提供交通安全預警提示信息。

4.6 數據管理

對系統的評估模型、預警對策、評估數據、預警數據進行維護管理，提供數據修改、增刪、定制維護等功能。

5 結語

基于國內交警部門對于交通安全態勢評估預警系統的需求分析，設計了系統網絡結構和功能結構，采用Oracle和ArcGIS作為數據庫開發、管理工具，構建了系統數據庫，介紹了系統屬性數據庫主要庫表的類型、名稱以及主要空間數據圖層名稱、類型及其描述信息。最后，基于WebSphere平臺，開發了區域公路網交通安全態勢評估預警系統，并對系統主要功能及界面效果進行了闡釋。區域公路網交通安全態勢評估預警系統功能與交警部門交通安全管理業務需求緊密結合，此系統的應用對于提高交警道路交通安全管理水平，保障區域公路網交通運輸安全具有重要的現實意義。

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