道路交通安全綜合決策支持系統的設計與實現

陶剛 劉俊 鄒嬌 閆永剛

城市交通管理集成與優化技術公安部重點實驗室 安徽科力信息產業有限責任公司

道路交通安全綜合決策支持系統的設計與實現

陶剛 劉俊 鄒嬌 閆永剛

城市交通管理集成與優化技術公安部重點實驗室 安徽科力信息產業有限責任公司

以當前道路交通安全形勢和突發矛盾為需求引導，綜合考慮人、車、路、環境等多方面因素，結合已有交通數據設計并開發了道路交通安全綜合決策支持系統，基本實現對重點路段、熱點區域、潛在風險位置的針對性管控，為增強對道路交通事故的預防、預警、控制和應急救援能力，有效遏制群死群傷特大惡性交通事故，最大限度保障人民群眾的生命財產提供科學的、強有力的輔助決策支持。

道路交通安全 P4SC GIS 熱點查找 高風險分析

一、引言

當前，道路交通事故已成為危害人民群眾生命財產安全，影響社會和諧穩定的重要因素之一，并引起了政府的高度重視和社會各界的廣泛關注。據統計一個世紀以來全球因交通事故死亡的人數累計已達3000多萬人，超過了第二次世界大戰死亡人數的一半，由此所帶來的經濟損失已不亞于一場世界大戰。目前中國道路交通事故死亡人數居世界第一，而且交通事故呈上升趨勢，我國仍處于道路交通事故的高發期，群死群傷特大惡性事故時有發生，全國道路交通安全形勢嚴峻。

科技進步及其應用是解決道路交通安全問題的重要手段，在交通事故分析研究方面，美國等國家均建立了獨立的交通事故分析研究機構， 在處理交通事故時， 對負有責任的方面包括人、車、路等予以追究。而我國長期以來一直是公安交通管理部門一家包打天下， 從事故處理、原因分析、對策研究直至整改措施、責任承擔。這種做法帶來的最直接弊端就是在處理交通事故時，一般只考慮一方或兩方當事人的責任， 道路和環境方面的因素受重視程度不夠， 導致事故隱患長期存在，因此，建立道路交通安全決策支持系統，從人、車、路、環境綜合分析造成交通事故的原因，并提出相應的宏觀和微觀的決策措施，便于管理者提高事故預防和防范能力已變得十分迫切。基于以上現狀，本文設計開發了道路交通安全綜合決策支持系統。

二、系統設計目標

道路交通安全綜合決策支持系統旨在對已有的交通事故、交通設施、道路基礎條件等大數據，統籌應用統計方法和交通安全管理理念，建立一套人、車、路、車、環境綜合分析及診斷措施的體系，采用主動交通安全預防和被動交通安全改善相結合的方法，對各個重點路段、熱點區域、潛在風險位置進行針對性特征分析，提出相應的安全保障措施和事故預防對策，并針對其措施和對策進行可行性分析，增強對道路交通事故的預防、預警、控制和應急救援能力，有效遏制群死群傷特大惡性交通事故，最大限度保障人民群眾的生命財產安全，具體分為以下三個方面：

1. 從宏觀上引導健全道路交通安全工作機制，完善責任體系，改善基礎條件，提升監管能力，增強全民交通安全意識，使道路交通安全形勢總體平穩，道路交通事故有所減少，重特大交通事故和萬車死亡率明顯下降。

2. 從微觀上尋找事故熱點、挖掘潛在沖突熱點、分析成因、診斷問題、提出對策，提高單個路段或者交叉口的道路交通安全性能，降低其交通事故率。

3. 制定一套宏觀與微觀相結合的道路交通安全綜合評價體系，采用道路交通安全綜合指數來判斷道路的交通安全性能，采用動態指標和靜態指標相結合的方法，實時對道路的安全性進行監控。

三、系統架構設計

道路交通安全綜合決策支持系統采用分層體系結構，主要包括數據源、基礎數據共享體系層、業務模型和方法體系層、應用層和GIS支撐平臺，以及標準和規范的支持。圖1為系統設計的整體架構圖。

（一）數據源

數據源是整個道路交通安全綜合決策支持系統的基礎，包括交警道路交通秩序管理過程中產生的數據、道路交通相關行業產生的數據、社會群體出行活動產生的交通數據。

（二）基礎數據共享體系層

基礎數據共享體系層是將數據源進行分類歸納，包括GIS數據、交通事故基礎數據、交通環境數據、行業特征數據、行業管理知識庫等，通過接口協議和共享體系將各個不同業務系統的數據進行共享。

（三）業務模型和方法體系層

業務模型和方法體系層是整個系統的核心，包含了數據挖掘、分析統計的算法模型和基礎的方法論。其中方法體系包括相關性系數、最小二乘法、線性擬合、ABC法等；業務模型主要集中在交通安全分析評價和對策研究，具體包括熱點查找、百萬車事故率、高風險判別、交通事故預測、診斷決策樹、經濟效益分析等。

（四）應用層

應用層是將系統的業務分析結果和決策信息應用到實際業務系統中，為交通安全的規劃、設計、管理等用戶和系統提供支撐數據。

（五）標準和規范的保障

系統的可持續發展和數據的一致性都建立在標準和規范的基礎上，系統開發將嚴格按照標準和規范來執行。

（六）GIS平臺

GIS平臺主要是實現電子地圖的顯示、提供基于電子地圖的可視化操作和數據表現的支撐平臺及基本的電子地圖操作功能，以滿足事故分析數據在電子地圖上的表現需求。此外，在系統架構設計的基礎上，本文給出了系統架構的核心圖，如圖2所示。

四、功能模塊設計

道路交通安全綜合決策支持系統是基于道路交通安全一系列關鍵問題開展研發的，具體如圖3所示。

基于圖3所示的關鍵功能鏈進行系統功能結構設計，系統主要包括四大功能模塊：道路交通安全數據組織、道路交通安全分析方案建立、道路交通安全多維度分析和道路交通安全決策與評價，具體如圖4所示。

（一）道路交通安全數據組織功能

道路交通安全數據組織是整個系統的關鍵和基礎，主要包括：道路SLD（Straight Line Diagram，簡稱SLD）數據組織、基礎事故數據組織、違法行為數據組織、營運車輛數據組織和Near Miss 數據組織。

（二）道路交通安全分析方案建立功能

道路交通安全分析方案建立是道路交通安全決策綜合支持分析的第一步，建立方案才能進行更深入的數據挖掘分析。這里的方案主要是根據用戶的選擇或者需求特定的數據集合制訂。方案建立包括三種：智能方案建立、定制方案建立、高級方案建立。

（三）道路交通安全多維度分析

道路交通安全多維度分析是道路交通安全綜合決策支持分析的核心，對已經建立的方案進行數據挖掘和分析，得到有用的、利于交通安全管理的潛在信息。多維度分析主要包括：熱點分析、高風險分析、四項指數趨勢線分析、多因素組合分析、單個因素獨立分析、多維數據關聯性分析、道路交通安全分析報告。

（四）道路交通安全決策與評價

道路交通安全決策與評價是對決策提出解決措施的評價，判斷其是否可行。主要包括交通事故頻數預測、交通事故診斷和對策、經濟效益評價三大內容。

五、系統開發環境

（一）數據庫平臺

目前公安部交管局下發的“道路交通事故信息系統”的數據庫采用的是Oracle平臺，為保持一致性，便于數據提取，數據存儲及數據倉庫技術平臺與原有事故數據采集系統保持一致，也采用Oracle數據庫系統。

（二）軟件開發平臺

1.表現層使用Java Script和Java Applet技術。目前，AJAX技術已經很好地解決了頁面刷新、實時顯示等Web交互問題，成為最新的用戶界面（UI）開發技術。

2.中間層的開發采用J2EE技術，具體采用Spring框架。

3.采用JAVA技術構建數據存儲層，具體將運用Hibernate構建數據持久層解決方案。

六、系統應用效果

道路交通安全多維度分析是道路交通安全決策支持分析的核心，對已經建立的方案進行數據挖掘和分析，得到有用的、利于交通安全管理的潛在信息。 多維度分析主要包括：熱點分析、高風險分析、四項指數趨勢線分析、多因素組合分析、單個因素獨立分析、多維數據關聯性分析、道路交通安全分析報告。下面主要以熱點查找、高風險分析來介紹系統應用效果。

熱點查找主要是在歷年積累大量交通事故數據和實際道路、交通條件的基礎上，以特定時間范圍內累計已發生事故次數絕對數為標準，判斷道路是否是事故熱點。熱點往往是公路設計和交通管理部門特別關心的問題，尤其是在資金不足的情況下，可以優先改善熱點的交通安全狀況，因此熱點查找功能是基礎功能。

高風險分析主要是采用量化指標對區域、道路、路段或交叉口發生交通事故的風險進行量化分析，并判斷其是否為高風險。量化指標有：路段百萬車事故率CRs、路段安全風險指數CCR、考慮事故嚴重程度路段百萬車事故率SRs、考慮綜合影響程度路段安全危險指數CSR。高風險分析區別于傳統的熱點查找，是采用相對量化指標來評價道路的安全風險性。此外高風險分析的重要特點是將道路按照其特征，如道路等級、車道數、AADT、限速等進行歸類，將同類道路放在一起進行風險評估。

七、結語

道路交通安全決策支持系統采用先進的物聯網技術，構建集成化的數據倉庫，結合CAIT交通信息采集的布設方法，通過在城市道路交叉口、路段設置各種無線傳感器，建立多源交通信息無線傳感網絡采集系統，進行多源實時交通數據如道路交通流量、交通事故以及交通違法等參數的采集，并通過人工智能、數據挖掘等方法，對收集的數據進行融合分析和處理，最終實現對城市交通安全運行評價和分析，為城市道路交通安全和智能決策支持提供強有力的科學依據。

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