智能交通系統(tǒng)概論 課件 第8章 交通安全應急管理系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)概論第8章交通安全應急管理系統(tǒng)1.引言2.研究現狀3.基本概念4.技術與系統(tǒng)組成5.案例介紹6.挑戰(zhàn)與展望第1節(jié)引言

道路交通緊急事件是是指在特殊條件下使得道路交通系統(tǒng)無法正常運轉或道路運行能力下降的事件，這些特殊條件是隨機發(fā)生的，環(huán)境條件如雨、霧、雪或自然災害等，道路條件如塌陷、滑坡等，交通條件如車禍、碰撞等。道路交通緊急事件的頻繁發(fā)生造成了社會秩序的混亂，影響城市經濟和社會的發(fā)展，探索如何從道路交通網絡自身的疏導能力，快速檢測突發(fā)事件發(fā)生的時間及地點以及準確地定位突發(fā)事件的影響程度從而啟動相應的應急預案從容地應對突發(fā)緊急事件成為目前道路交通管理面臨的一個重要挑戰(zhàn)。第2節(jié)研究現狀——事件檢測20世紀60年代開始，對于事件的檢測研究才走進人們的視線，慢慢成熟起來，國內外許多專家學者對檢測算法進行了系統(tǒng)性的研究和分析，形成了各種各樣的技術和方法。統(tǒng)計預測、小波分析理論、模式識別、交通流模型、人工智能、卷積神經網絡、深度學習等都是被經常采用的算法，每一種算法也都有各自的分支，分別對應于不同的領域。

對于城市道路而言，隨著城市的快速發(fā)展，城市幾乎被監(jiān)控攝像頭全覆蓋，因此對于城市路網而言，如何高效利用攝像頭進行異常事件的檢測尤為重要。針對以視頻圖像為基礎的異常事件自動檢測，國內外學者都對此進行了大量的研究。第2節(jié)研究現狀——國外應急體系

在美國，交通事件管理系統(tǒng)已經被廣泛使用。上世紀60年代早期，Detroit的交通工程師針對各種類型的交通事件發(fā)生的頻率進行了調查并出版相應的報告；到70年代中期，加州交通局廣泛報道了洛杉磯地區(qū)的高速公路應急管理最新進展；目前，美國的ITS技術取得了一定的進展，尤其是在交通流監(jiān)控和通信以及出行者信息發(fā)布媒介等事件管理的技術方面，進一步為自動化、智能化的交通事件管理系統(tǒng)打下了良好的基礎。在國外，對于緊急事件下的交通管理和交通控制的研究集中在策略選擇決策支持系統(tǒng)設計。

第2節(jié)研究現狀——國內應急體系

國內從基礎理論的層面，不僅對道路交通突發(fā)事件影響進行研究，同時對具體控制的技術、策略、組織方案以及軟件開發(fā)等內容也做了諸多研究。但國內對應急系統(tǒng)的研究落后于國外，因此，我們需要積極借鑒國外相關系統(tǒng)的成功建設經驗，建設能夠在我國發(fā)揮作用的、持續(xù)、穩(wěn)定高效的事件應急管理系統(tǒng)。雖說我國現在已建成的相關系統(tǒng)可能比較國外來說仍然不完善，但是在積極探索構建此系統(tǒng)的過程中，我國也在一些重要的方面上取得了突破，并且有的也在實際應用中得到了驗證，為以后系統(tǒng)的更新和完善奠定了一定的理論基礎。第3節(jié)基本概念——緊急事件緊急事件又稱突發(fā)事件，是指在實際生活中突然發(fā)生，且不以人的意志為轉移，一般會對社會的正常運轉產生影響或者危害，能夠對道路交通產生影響，并且具有一定危險性的事件，具有處理時間有限，事件信息不能完全了解，要求處理的主體要行動迅速等特點。以突發(fā)事件本身的性質、特征為基礎，結合實際情況，并依照相關法律法規(guī)，將事件進行不同分類，利于事件處理過程的管理、發(fā)現存在其中的根本問題，使得應急管理工作可以高效率的進行。具體分類如下圖所示。第3節(jié)基本概念——應急管理系統(tǒng)交通安全應急管理系統(tǒng)是一個以人為主導，以科學的管理理論為指導，在科學的管理制度的基礎上，利用計算機硬件、軟件、網絡通信設備對公路的運行狀況進行全天候的監(jiān)視控制，對突發(fā)事件進行快速的檢測和判斷，并迅速采取恰當的事件響應措施，以避免交通事故或二次事故的發(fā)生并保證事故發(fā)生后的及時救護與事故排除為目的，支持司乘人員、通行車輛、基層作業(yè)的集成化的人機聯合系統(tǒng)。交通安全應急管理的總目標是在交通事件發(fā)生前采取預防措施，降低交通事件發(fā)生率和避免異常交通事件的發(fā)生；在發(fā)生交通事件時及時發(fā)現并采取合適的應急教援措施，使人員傷亡和財產損失最小，并盡量降低事件導致的交通延誤等影響，在最短時間內使道路恢復到正常交通狀態(tài)。第3節(jié)基本概念——緊急事件的影響

1.影響路網平均速度第3節(jié)基本概念——緊急事件的影響

2.影響道路通行能力第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——系統(tǒng)組成交通安全預警子系統(tǒng)的主要功能包括對即時存在的交通狀況和現實環(huán)境進行數據挖掘和信息采集、統(tǒng)計和分析，找出交通事故的分布特征及其形成的原因和影響因素，譬如惡劣氣候時的交通安全管制，交通事故多發(fā)地段的風險因素等。預警系統(tǒng)要即時監(jiān)測到這些風險因素，向交通安全管理部門發(fā)出預警，并及時采取預警方案，最大可能的防止事故發(fā)生。交通安全預警子系統(tǒng)有3個功能模塊：交通信息處理及預估模塊、事故多發(fā)路段分析及預警模塊、異常天氣分析及預警模塊。1.交通事件預警管理子系統(tǒng)第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——系統(tǒng)組成交通事件應急子系統(tǒng)是通過交通實時信息的采集來獲得交通事件的數據，通過這些信息來決定事故的應急救援方案，并協(xié)調相關部門實施應急救援方案，同時對救援的全過程監(jiān)測和指揮協(xié)調，從而實現交通應急管理的科學規(guī)范化和即時高效化。交通事件應急子系統(tǒng)包括6個模塊，其功能分別為交通狀況信息采集、交通事故判別和確認、應急方案決策、應急方案實施、應急管理后的評估和信息歸檔。2.交通事件應急管理子系統(tǒng)第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用交通事件檢測可分為非自動檢測和自動檢測，非自動檢測主要包括人工主動報警，巡邏和監(jiān)控系統(tǒng)等等，而自動檢測不是針對事件本身，而是針對事件發(fā)生時所引起的道路交通流參數的變化。交通事件主要反應在交通量、交通密度、速度、占有率等交通流參數上

。交通事件檢測技術自誕生以來經歷了從最原始的依靠人工巡邏的方式到現在的全自動檢測，相關的技術也可分為非自動檢測與自動檢測，其分類如右圖所示。1.事件檢測——技術分類第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用目前應用的交通事件自動檢測算法，大部分為間接檢測算法，因此本文也只針對間接檢測算法進行分析，算法具體分類如右圖所示：1.事件檢測——檢測算法第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用2.緊急事件危害度計算與分級——指標體系當路網上有一處交通事件發(fā)生時，有許多因素會影響到對此事件的定級。按照事件發(fā)生后的時間順序，需要快速確認事件基本情況以及延伸情況，以獲得事件發(fā)生基本框架。依據基本框架，決定需要采取的救援措施。關于路網事件影響的評價共提取出13個指標。為了更好地對各個指標進行后續(xù)的指標權重的計算，按照類似聚類分析的思想，形成了如右圖所示的路網事件影響三層評價指標體系。第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用2.緊急事件危害度計算與分級——分級通過對緊急事件下的各項指標進行測定，劃定事件危害可以分為五個等級：分級標準ⅤⅣⅢⅡⅠ等級描述輕微一般較大重大重特大評價分值[0,1)[1,2)[2,3)[3,4)[4,5)第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用3.交通組織關鍵技術——交通誘導

交通誘導的主要策略即為誘導交通流在路網上進行合理分流，從而實現路網內交通流均勻分布。對交通流進行誘導會直接影響交通參與者對行駛路線的選擇行為，交通參與者的路線選擇行為又會造成路網交通流重新進行分配。只有對路網交通流進行恰當的引導和控制，才能實現路網交通流的均衡分布，進而提高路網的運營效率。交通誘導策略在制定時，必須考慮以下幾點：①面對不同管理目標下，分析和預測在可誘導分流的路線上合理的分流量，并靈活應用各種交通誘導場外設施將所預測出的交通分流量及時發(fā)布給道路使用者；②在了解事發(fā)道路交通狀況及交通事故的嚴重程度等因素的基礎上，預測需要進行交通誘導路段的一些交通擁擠指標，如事故持續(xù)時間和排隊長度等指標；③更好地管控交通誘導分流量，防止發(fā)生交通積聚和擁擠轉移現象。第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用3.交通組織關鍵技術——交通誘導

在我國城市交通運輸管理中，交通誘導應用廣泛，綜合考慮各種交通控制策略的應用條件及目前高速公路事故管理水平，可總結出一些可在事故影響區(qū)所應用的具體的緊急交通組織策略，具體如下表所示：保護區(qū)控制區(qū)緩沖區(qū)過渡區(qū)管制現場警戒車距控制利用對向車道通行交通誘導速度控制（特殊點段限速、分級限速）繞行封閉車道交通誘導匝道控制主線調節(jié)控制利用對向車道通行速度控制（分級限速、可變限速）第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用3.交通組織關鍵技術——交通控制—速度控制

不良的天氣條件，如雨、雪、霧等都會嚴重影響道路行車安全，因此，在不良天氣條件下對行駛車輛限速就有很大的必要性，國內許多道路在不良天氣條件下也有嚴格的限速值規(guī)定。實際應用中，比較常見的速度控制策略有以下幾種：1）全線限速在同一條道路上實施統(tǒng)一的確定的限速值。2）特殊點段局部限速

采用底限、極限技術指標的路段多采用該限速方法。3）分時段限速

對每個路段采取不同的限速值。4）可變限速控制

在高速公路上設置一些可變限速的交通標志來限制車速。第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用3.交通組織關鍵技術——交通控制—主線控制主線控制方式包括可變限速控制、車道關閉、主線調節(jié)、利用對向車道通行等。1）可變限速控制

明確與道路允許最大交通量想匹配的最佳占有率和最佳速度，從而實現歸高速公路主線交通流的速度控制。2）車道關閉

在交通事故發(fā)生后，禁止任何車輛駛入高速公路的主線車道，從而控制對主線交通流。3）主線調節(jié)控制

依據下游的道路通行能力和主線交通需求，限速控制高速公路控制路段的交通流，以達到事發(fā)路段保持或者恢復期望的服務水平的目的。4）利用對向車道通行

利用對向車道通行主要為了改變高速公路主線不同方向上的通行能力，從而在交通流高峰期或交通事故發(fā)生時，滿足某一方向的交通需求。第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用3.交通組織關鍵技術——交通控制—信號控制信號控制是對交通流進行調節(jié)、警告和誘導，從時間上將相沖突的交通流予以分離，使其在不同時間通過，使交通流質量得到改善，充分利用其運輸能力來提高行車的舒適性、快速性以及安全性。1）單個交叉口的交通控制交通控制信號與臨近的交叉口無任何聯系，只是單獨地按照單個交叉口的具體交通狀況運行。2）干道交叉口的信號協(xié)調控制

設計一種信號配時方案，通過一定方式，使交叉口相互協(xié)調，聯結相連的各個交叉口交通信號，使之按照配時方案運行。3）區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)

協(xié)調控制對象是區(qū)域中所有的交通信號，交通控制中心對控制區(qū)內各個受控制的交通信號集中控制。第4節(jié)技術與系統(tǒng)組成——技術應用3.交通組織關鍵技術——交通控制—匝道控制目前，在高速公路的交通控制方式中，匝道控制是一種較為有效的方式。按照對匝道交通管控的位置進行分類，分為入口匝道交通控制和出口匝道交通控制兩種類型。與對高速公路出口匝道進行控制相比，對高速公路入口匝道進行交通控制操作性更強，使用較多。高速公路主線上的交通流是入口匝道交通控制的控制對象，高速公路匝道入口的交通量為系統(tǒng)輸入時的交通控制量?？刂葡到y(tǒng)會根據計算得出位于高速公路匝道上游的交通需求量，然后再得出位于匝道下游的道路交通量，將兩者做差得出兩者的容量差，以此最終確定入口匝道最佳交通量。通過這種方式進行交通管控，能夠有效保證高速公路內部的交通量需求始終處于自身的容量之下，從而最終保證高速公路主路流量所處的狀態(tài)是最佳的。第5節(jié)案例介紹—潤萬視頻識別系統(tǒng)1.系統(tǒng)介紹基于人工智能的視頻事件識別系統(tǒng)采用了人工神經網絡、卡爾曼濾波、多目標跟蹤等技術路線的視頻圖像識別技術，結合了高精度AI算法，使每支攝像槍均變身為監(jiān)控員，無需人工干預，即可自動識別高速公路的異常狀況，并向監(jiān)控中心發(fā)出報警，同時推送實時視頻。通過該系統(tǒng)的輔助支持，監(jiān)控員只需關注系統(tǒng)的告警信息，便可了解處理高速公路的實時路況及突發(fā)狀況，系統(tǒng)架構如圖所示。第5節(jié)案例介紹—潤萬視頻識別系統(tǒng)2.產品功能①事件監(jiān)測：支持突發(fā)事件監(jiān)測，包括車輛擁堵、車輛違停、車輛逆行、車輛壓線、行人上路、交通事故、物品拋灑、煙火事件、非機動車上路、禁區(qū)占用等；檢測準確率達95%以上。②車流監(jiān)測：支持交通車流量監(jiān)測、平均車速監(jiān)測；檢測準確率達95%以上。③氣象監(jiān)測：支持異常氣象情況監(jiān)測，包括晴天、雨天、雪天、陰天、霧天等；檢測準確率達90%以上。④數據管理：支持對檢測數據進行統(tǒng)一管理，隨時對歷史數據進行查看、處理，支持對歷史事件進行歸納分類，報表導出。⑤數據呈現：支持數據統(tǒng)計分析的可視化呈現。第5節(jié)案例介紹—北京交通調度中心北京市交通運行監(jiān)測調度中心（TOCC）是北京市綜合交通運輸協(xié)調體系的重要組成部分，實現全市綜合交通運輸的統(tǒng)籌、協(xié)調和聯動，平臺接入北京市交通行業(yè)視頻28萬余路，實現7*24小時不間斷運行監(jiān)測，為構建人車路環(huán)境的綜合運輸協(xié)調體系提供有力支撐。平臺能夠實現IPC/NVR/DVR、視頻接入主機、視頻