高速公路由于受地形、地質(zhì)條件的制約以及環(huán)境投資方面的限制，部分路段在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)不得不采取設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的極限指標(biāo)。
如分布于云、貴、川、閩等地區(qū)的山區(qū)高速公路。一些路段線形、縱橫等，設(shè)計(jì)指標(biāo)偏低，連續(xù)坡道、彎坡組合路段較多，由于大貨車輛多，制動(dòng)性能差，多存在超載，在這種情況下，極易發(fā)生交通事故，且后續(xù)救援困難。特別是高速公路長(zhǎng)下坡路段，一旦發(fā)生交通事故造成的后果更為嚴(yán)重。
有研究表明，高速公路事故率與車速離散程度關(guān)系較大，隨車速離散程度增加，事故成指數(shù)上升。山區(qū)公路標(biāo)準(zhǔn)差普遍低于平原地區(qū)高速公路，在前者行駛車輛的車速離散程度也遠(yuǎn)高于行駛在后者的車輛，因此前者事故率遠(yuǎn)高于平原地區(qū)高速公路。
以四川省部分高速公路2008年交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，山區(qū)路段比重較大的成渝高速的交通事故率為1.59起/km，山區(qū)路段比重較小的成綿廣高速為1.179起/km，而全為平原段的成雅高速的事故率僅為0.79起/km。以某高速公路長(zhǎng)下坡路段為例針對(duì)最近兩年發(fā)生的事故進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查和分析，報(bào)告顯示，該長(zhǎng)下坡事故的主要事故成因有以下三個(gè)方面。
(1)貨車比重日益增加，普遍載重量大，速度高，進(jìn)入長(zhǎng)下坡后由于不明路況，到坡底處已嚴(yán)重超速，遇彎道剎車不及，造成翻車或者沖出車道。
(2)肇事車輛中大多數(shù)貨車司機(jī)為了省油高檔沖入長(zhǎng)下坡路段，長(zhǎng)下坡中速度越來越快，為減緩車速連續(xù)踩剎車，造成制動(dòng)失效，釀成慘劇。
(3)在處于丘陵多霧地區(qū)路段，原本能見度就低，加之長(zhǎng)下坡接連續(xù)彎道，司乘人員往往無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方異常情況，造成更為嚴(yán)重的二次事故。
事故發(fā)生的路段主要集中在長(zhǎng)下坡路段的后半段，事故形態(tài)多以追尾碰撞和沖出路外為主。
建設(shè)需求分析
針對(duì)山區(qū)高速公路交通安全隱患嚴(yán)重，某省高速交警總隊(duì)、省高速公路公司等聯(lián)合開展山區(qū)高速公路交通安全預(yù)警與應(yīng)急處理專項(xiàng)課題進(jìn)行研究并在某高速公路路段進(jìn)行示范系統(tǒng)建設(shè)。
資料顯示，該路段長(zhǎng)約10公里、長(zhǎng)坡落差為249.4m、最大縱坡度5.95%、坡長(zhǎng)為10km，在該路段上共有7個(gè)彎道、2個(gè)互通點(diǎn)以及多個(gè)隧道和大中型橋梁，屬于典型山區(qū)高速公路路段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該路段開通4年7個(gè)月以來，共發(fā)生710起交通事故。2014年1月至2018年12月，該路段共發(fā)生一般以上交通事故29起，造成15人死亡、31人受傷、直接財(cái)產(chǎn)損失106.5萬元，其中因輕微事故或車輛故障引起路面車輛滯留或者緩慢行駛時(shí)引發(fā)的二次事故有24起，造成14人死亡。
加強(qiáng)交通安全管理水平，減少或杜絕惡性交通事故的發(fā)生，以智能交通技術(shù)為引領(lǐng)，按照“積極預(yù)防、快速發(fā)現(xiàn)、聯(lián)動(dòng)響應(yīng)、有效處置”的十六字建設(shè)理念指導(dǎo)項(xiàng)目建設(shè)：
積極預(yù)防通過各種先進(jìn)的智能交通技術(shù)手段，包括最新的信息技術(shù)和成熟的路面安全技術(shù)，降低第一次事故發(fā)生的可能性。
◆對(duì)危險(xiǎn)路段進(jìn)行全程監(jiān)控及狀態(tài)監(jiān)測(cè)
對(duì)長(zhǎng)下坡危險(xiǎn)路段進(jìn)行路面通行狀況及運(yùn)行狀態(tài)的全程監(jiān)控。為此依托智能交通系統(tǒng)信息采集技術(shù)建立了一套能夠提供高分辨率、無縫覆蓋的監(jiān)控系統(tǒng)，尤其在事故多發(fā)地段做到圖像清晰，實(shí)時(shí)調(diào)取，事件預(yù)警，存儲(chǔ)查詢等一整套系統(tǒng)。同時(shí)建立一套能夠?qū)崟r(shí)采集交通流量信息及環(huán)境狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為實(shí)施各種應(yīng)急預(yù)案提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
◆為打擊交通違法提供技術(shù)支撐
依據(jù)高清智能監(jiān)控技術(shù)，建立一套先進(jìn)的、有威懾力的綜合執(zhí)法系統(tǒng)，杜絕人為交通事故的發(fā)生，同時(shí)以人為本，通過教育，提示廣大司乘人員自覺遵守交通法規(guī)，提高安全意識(shí)，從而達(dá)到預(yù)防交通事故的發(fā)生。
◆提高路面安全措施
應(yīng)用震動(dòng)標(biāo)線、減速帶等路面安全技術(shù)，配合相應(yīng)的科技系統(tǒng)，進(jìn)一步提升路面安全防護(hù)能力。
◆快速發(fā)現(xiàn)
對(duì)于確已發(fā)生的交通事故及應(yīng)急事件，系統(tǒng)能夠做到第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)、第一時(shí)間報(bào)警、第一時(shí)間處置。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，依據(jù)車輛識(shí)別檢測(cè)子系統(tǒng)，將以往由人工進(jìn)行監(jiān)視篩選判別大量圖像或被動(dòng)接警的陳舊監(jiān)控模式，變?yōu)橛扇斯ぶ悄茉O(shè)備進(jìn)行24小時(shí)、全天候、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)處理事件的新模式，從而避免突發(fā)事故及應(yīng)急事件發(fā)現(xiàn)不及時(shí)而造成的更大的人員財(cái)產(chǎn)的損失。
◆聯(lián)動(dòng)響應(yīng)
聯(lián)動(dòng)響應(yīng)就是要依托智能交通預(yù)警與應(yīng)急處置平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)高效聯(lián)動(dòng)。當(dāng)?shù)缆烦B(tài)運(yùn)營(yíng)時(shí)，平臺(tái)聯(lián)動(dòng)部分子系統(tǒng)進(jìn)行一系列預(yù)設(shè)的自動(dòng)發(fā)布功能；當(dāng)發(fā)現(xiàn)突發(fā)事故及應(yīng)急事件時(shí)，平臺(tái)將信息及時(shí)準(zhǔn)確地呈現(xiàn)給相關(guān)管理人員，經(jīng)由人工授權(quán)后，聯(lián)動(dòng)各子系統(tǒng)，針對(duì)不同情況執(zhí)行相應(yīng)預(yù)案，從而達(dá)到快速精確傳達(dá)預(yù)警信息，避免事故發(fā)生。
除此之外，該平臺(tái)還專門開發(fā)了信息發(fā)布平臺(tái)。包括：室外可變情報(bào)板、交通標(biāo)志、標(biāo)線、標(biāo)牌、交通信號(hào)燈，路面廣播系統(tǒng)。多樣化的信息發(fā)布不僅可以保證在一般事件發(fā)生時(shí)通過路面情報(bào)板或廣播系統(tǒng)將信息直接發(fā)送至事故可能波段范圍內(nèi)的人員或可能受影響者；并且能在發(fā)生重特大交通事故，或嚴(yán)重自然災(zāi)害時(shí)提供相關(guān)信息給公共信息發(fā)布平臺(tái)，如交通廣播電臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商短信平臺(tái)等。
◆有效處置
有效處置的要求就是將分散的資源整合，打造一個(gè)統(tǒng)一的指揮調(diào)度平臺(tái)。在發(fā)生交通事故、自然災(zāi)害、高速公路嚴(yán)重堵塞等重大交通事件時(shí)，建立政府主導(dǎo)，以高速交警為主，相關(guān)應(yīng)急部門為輔，以“統(tǒng)一接警，統(tǒng)一處警，資源共享，統(tǒng)一指揮，聯(lián)合行動(dòng)”為處置原則的高速公路突發(fā)事件應(yīng)急指揮的大平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)之間的統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)，快速高效地實(shí)現(xiàn)協(xié)同配合；同時(shí)可根據(jù)預(yù)案，聯(lián)動(dòng)其他警種和部門開展緊急救援，并對(duì)執(zhí)行過程和現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行跟蹤管理。
在建設(shè)過程中，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用了C3D-GIS平臺(tái)，將監(jiān)控路段完全數(shù)字化，融入到真實(shí)的應(yīng)急指揮系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度指揮的實(shí)景化。通過C3D-GIS平臺(tái)，可以對(duì)道路上的設(shè)備、車輛、人員、甚至路面、護(hù)欄，一草一木都可以納入信息系統(tǒng)進(jìn)行管理。最大限度的為指揮員提供了信息支持。
通過對(duì)高速公路各種運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的全面采集和有效分析，對(duì)道路上出現(xiàn)的突發(fā)事故和應(yīng)急事件進(jìn)行系統(tǒng)的整理歸納并分類，建立預(yù)案庫；針對(duì)事件事故發(fā)生時(shí)的不同情況，幫助監(jiān)控人員更加合理快速的選擇并執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)案操作。
由于突發(fā)事故及應(yīng)急事件從預(yù)防、預(yù)警、發(fā)現(xiàn)、處置四個(gè)階段都涉及多部門協(xié)同，為達(dá)到有效處置的目的，應(yīng)經(jīng)過相關(guān)部門，如：高速交警、高速公路公司、路政、急救、消防等部門商議確認(rèn)流程，將流程嵌入系統(tǒng)，成為能夠進(jìn)行多方參與并進(jìn)行審核、批復(fù)、監(jiān)視等的信息載體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段
利用“城市智慧交通綜合管理應(yīng)用平臺(tái)”的技術(shù)理念，開發(fā)針對(duì)高速公路的應(yīng)急管理措施。系統(tǒng)的架構(gòu)為一個(gè)平臺(tái)，五個(gè)子系統(tǒng)。一個(gè)平臺(tái)是指智能交通預(yù)警與應(yīng)急處置平臺(tái)；五個(gè)子系統(tǒng)分別是信息采集子系統(tǒng)、智能監(jiān)控子系統(tǒng)、車輛檢測(cè)子系統(tǒng)、預(yù)警發(fā)布子系統(tǒng)以及指揮調(diào)度子系統(tǒng)。
整個(gè)系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)，便于今后的分級(jí)擴(kuò)展及他方接入。圖1所示為整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
本系統(tǒng)綜合使用了多種智能交通系統(tǒng)技術(shù)，包括激光帷幕、監(jiān)控、事件檢測(cè)、霧燈、廣播、旅行時(shí)間檢測(cè)等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一次事故的預(yù)防并避免二次事故的發(fā)生。整個(gè)方案設(shè)計(jì)注重實(shí)用性，通過深度研究高速公路安全預(yù)警業(yè)務(wù)，利用成熟的智能交通系統(tǒng)技術(shù)，能夠切實(shí)提高高速公路相關(guān)業(yè)務(wù)部門的管理能力和效率。使得交警同志愿意使用系統(tǒng)而不是建設(shè)起來之后束之高閣檢查時(shí)才使用。
本系統(tǒng)并非多個(gè)科技子系統(tǒng)的簡(jiǎn)單堆疊，是智能交通系統(tǒng)在高速公路信息化建設(shè)的深度應(yīng)用；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是事故路段劃分模型、模塊化設(shè)計(jì)、統(tǒng)一優(yōu)化、多學(xué)科深度融合。
為了形象的展示本文的智能交通安全預(yù)警與應(yīng)急處置解決方案，以下用兩幅圖來闡述本方案預(yù)防一次事故以及避免二次事故的原理。圖2所示為對(duì)于一次事故的預(yù)防示意圖，我們綜合使用了多種智能交通系統(tǒng)技術(shù)，包括激光帷幕，監(jiān)控、事件檢測(cè)、霧燈、廣播、旅行時(shí)間檢測(cè)等。車輛在進(jìn)入路段后，受區(qū)間測(cè)速約束，速度得到限制，通過激光帷幕系統(tǒng)時(shí)，如果存在制動(dòng)隱患，能夠識(shí)別并發(fā)布在前方誘導(dǎo)屏，引導(dǎo)進(jìn)入服務(wù)區(qū)進(jìn)行強(qiáng)制休整降溫，才能夠繼續(xù)行駛。這些手段的使用，將有效減少路段一次事故的發(fā)生。
圖2 預(yù)防一次事故示意圖
圖3所示為避免二次事故過程的示意圖。對(duì)于仍然發(fā)生的一次事故，事件檢測(cè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)出事件，在數(shù)秒內(nèi)進(jìn)行報(bào)警；警情確認(rèn)后，系統(tǒng)迅速在上游通過VMS和廣播發(fā)布預(yù)警消息，防止二次事故。指揮平臺(tái)第一時(shí)間做出事故聯(lián)動(dòng)響應(yīng)，事故信息迅速發(fā)送至相關(guān)部門并組織救援處置人員前往現(xiàn)場(chǎng)處置；該過程如圖3(a)所示。如果事故處置時(shí)間較長(zhǎng)，排隊(duì)車輛較長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)布分流信息，引導(dǎo)車輛通過分流節(jié)點(diǎn)；該過程如圖3(b)所示。事故處理完畢后，系統(tǒng)迅速指揮路段恢復(fù)通行秩序；該過程如圖3(c)所示。
圖3 避免二次事故過程示意圖
結(jié)束語
該示范系統(tǒng)針對(duì)高速公路事故多發(fā)路段日益嚴(yán)峻的道路安全問題，通過全方位的科技手段，滿足道路預(yù)警及應(yīng)急處置需求、提升道路安全運(yùn)營(yíng)的水平、方便人民群眾日益增長(zhǎng)的出行需要并保護(hù)廣大人民群眾的生命安全。
同時(shí)該系統(tǒng)作為信息支撐載體，用數(shù)字化手段提升了高速公路公司在道路設(shè)施管理、日常養(yǎng)護(hù)、道路運(yùn)行狀態(tài)宏觀監(jiān)控等方面的能力。高速交警可以通過這套系統(tǒng)，向科技要警力，全面提升在交通秩序管理、道路安全維護(hù)以及應(yīng)急處置響應(yīng)等方面的能力。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，采用智能交通技術(shù)來對(duì)高速公路進(jìn)行安全預(yù)警和應(yīng)急處置將是未來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
