基于GIS的高速公路交通事故影响预测系统研究

摘要：介绍了基于GIS（地理信息系统）的高速公路交通事故影响预测原理，在获取高速公路交通事故基本信息的情况下，通过既定模型计算出其对周边路网的影响，在交通组织预案库的基础上快速提出组织方案，利用WebGIS（网络地理信息系统）进行交通事故影响范围及交通管制信息，并利用VISSIM对交通事故的影响进行仿真优化。系统的建立将交通事故影响预测与交通组织相结合，使得进行交通组织时更有针对性、目的性及现势性。

关键词：GIS；WebGIS；路网影响；交通事故；交通预案

DOIDOI：10.11907/rjdk.161922

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号：16727800（2016）010011503

0引言

近年来，随着车辆保有量和高速公路里程数的不断增加，高速公路交通事故的发生数量不断攀升，与一般交通事故相比，高速公路交通事故危害程度更大、损失严重，若处理不当，很可能导致二次事故及严重交通拥堵，因此必须有效合理地处理高速公路交通事故，降低事故影响，减少人员伤亡与财产损失。目前，国内外科研机构针对高速公路交通事故成因、事故黑点、事故紧急交通组织等作出了很多研究，取得了一些研究成果，在一定程度上缓解了高速公路交通事故频发的现状，但是它们或是针对交通事故信息系统，侧重分析交通事故成因、评价事故等级和探索事故空间分布等，而未能对交通事故影响进行预测分析显示，或是针对交通事故管理系统，遇到突发事件时进行交通信息采集、和诱导，而对交通管控的范围和程度未作深入分析研究，不能针对事故特性提出科学有效的交通组织方案，并针对事故影响范围及时进行紧急交通组织。因此，将交通事故影响和交通组织管理进行深度整合，将事故发生后的损失降到最低显得尤为重要[1]。

1基于GIS的高速公路交通事故影响预测系统

基于GIS的高速公路交通事故影响预测系统在获取高速公路交通事故基本信息（事故地点、事故类型、车流量等）的情况下，通过既定模型计算出其对周边道路的影响范围和影响程度，在高速公路交通事故黑点的预案基础上快速提出交通组织方案。其采用SuperMap Deskpro作为

交通地理数据处理平台，SuperMap Objects作为交通事故路网影响预测及黑点智能鉴别的开发平台，Super Map 作为交通事故影响范围及管制信息的网络地图平台，VISSIM作为交通仿真优化平台。

1.1高速公路交通事故影响预测

以下将高速公路交通事故影响预测分为事故延迟时间、路网影响范围两部分进行研究。

事故延迟时间预测是整个交通事故影响预测的基础，为路网影响范围提供依据。高速公路交通事故延迟时间是个不可控制的变量，它不仅取决于交通事故本身的类型，还依赖于事故路段的交通状况，很难进行精确预测。因此，借用华南理工大学刘伟铭教授的决策树法对高速公路交通事故延迟时间预测进行研究，通过对大量精准的事故数据进行统计分析，建立基本能反映出高速公路交通事故延迟时间的预测决策树：车辆相撞（45min）、撞上物体（52min）、车辆故障（55min）、人员受伤（59min）、车辆起火（68min）、人员死亡（111min）[2]。

交通波模型是运用流体力学基本原理，将交通密度的变化简化、抽象为交通波。交通波生动形象地描述了两种不同交通状况的转化过程，当车流的交通密度发生变化，将会产生交通波，通过对交通波的传播速度和传播方向的分析，得出交通三参数与排队长度的关系。由交通事件引起的交通拥堵蔓延过程中所体现的车流波称为集结波，拥堵蔓延速度即波速。在交通波理论基础上，考虑驾驶行为及道路物理属性的影响，建立拥堵蔓延速度模型，能够合理地描述由交通事件引起的道路拥堵蔓延特性[3]。

路网影响范围预测是通过建立事故条件下的交通波模型，基于事故延迟时间预测事故对交通流的影响，并根据构建的交通波模型计算出事故发生后可能的最大排队长度和达到最大排队长度所需的时间[4]。基于交通波模型对交通事故下道路拥堵的蔓延特性进行分析，可以得到广州市各等级道路的拥堵蔓延速度时变规律数据库，结合SuperMap GIS平台中路网的各路段属性以及路段之间的连接性信息，输入交通事件发生路段、交通事故类型、发生时段、影响时间，使道路拥堵在GIS地图上按照既定步长以一定速率向上游方向蔓延，得到直观的拥堵蔓延规律图谱，以此作为交通预案制作的部分条件。

1.2高速公路交通事故紧急交通组织

高速公路交通事故影响范围按照影响程度可划分为保护区和缓冲区，一般将事故现场及为保护事故现场而设置的警戒过渡区称为保护区，将事故保护区的边界到事故上游影响范围边界称为缓冲区。保护区、缓冲区两者的交通组织方式根据不同路网环境与天气情况、不同路段及事故本身的特点而采取不同的交通组织方案。

保护区的交通组织方式如下：一是对事故现场进行警戒，拉警戒线或采用其它警用设施，如反光桶、反光锥对现场进行封闭，并由交警在事故现场维持秩序，疏导交通；二是过渡区管制，过度区长度由行车速度决定。缓冲区可采取的交通组织方式有排队等待、交通诱导、交通控制或利用对向车道。根据事故占用车道、车流密度、通行能力和交通量之间的关系等对控制区交通组织措施进行决策，一般情况下可利用主线及进口匝道前的可变情报板显示交通拥堵信息。当事故时间较长或事故上游交通量远远大于事故路段通行能力时，需要采取交通控制措施从事故点上游可分流的出口分流，并利用无线电广播事故信息及解决方案[1]。

1.3基于GIS的高速公路交通事故黑点智能鉴别

根据高速公路近1～3年的道路交通事故进行事故黑点（路段）智能鉴别，对所有的交通事故黑点制作交通事故预案库，为交通事故发生后的快速响应和处理打下基础。

1.4基于WebGIS的交通事故影响范围及交通管制信息

基于WebGIS的交通事故影响范围及交通管制信息流程如下：用户访问交通事故影响范围及交通管制信息网站客户端，浏览器向Web服务器发出请求，如果请求需要地图服务，Web服务器将地图服务转移到GIS服务器，由GIS服务器处理该请求并产生相应结果，最后以地图切片或数据流的方式回传给客户端程序[67]。

2系统功能模块

基于GIS的高速公路交通事故影响预测系统主要提供以下功能：①交通信息功能：包括基于WebGIS的高速公路交通事故影响范围、交通管制信息、高速公路及周边主干道实时路况查询等；②高速公路交通事故黑点智能鉴别：根据最近1～3年的道路交通事故信息，通过GIS缓冲和叠置分析，根据交通事故的当量死亡人数，智能鉴别事故黑点；③高速公路交通事故影响范围预测：输入交通事件发生路段、交通事故类型、发生时段、影响时间，使道路拥堵在GIS地图上按照既定步长以一定速率向上游方向蔓延，从而得到直观的拥堵蔓延规律图谱；④高速公路交通事故紧急预案组织及仿真：根据不同区域，结合不同路网环境与天气情况及事故本身的不同特点，采取不同的交通组织方案，根据事发地点及交通事故情况不同，设置不同参数，输出仿真视频并优化。

3系统整体架构

基于GIS的高速公路交通事故影响预测系统整体架构分为以下3个结构层次，如图1所示，包括：①应用服务层。主要面向公众提供交通事故影响范围及交通管制信息服务，并面向管理者提供交通事故仿真分析；②服务提供层。主要采用SuperMap Objects作为交通事故路网影响预测及黑点智能鉴别开发平台，采用Super Map 平台交通事故影响范围相关地图信息，VISSIM作为交通仿真优化平台；③数据服务层。采用Oracle等数据库管理和提供GIS-T地理数据信息和道路交通事故相关信息。

图1平台总体架构

4系统存在的主要问题及解决措施

在进行高速公路交通事故影响预测时，根据影响时间、空间的先后顺序，将影响过程进行更详细的划分，以便得出更准确的预测；在进行高速公路交通事故紧急组织时，将交通事故影响区域进行更详细的划分，以便更有针对性地进行紧急交通组织，控制事故蔓延[8]。

5结语

基于GIS的高速公路交通事故影响预测系统，先对高速公路交通事故影响程度和范围进行精准预测，然后针对

不同影响区域及影响程度给出不同的交通组织措施[9]，建立庞大的交通组织预案库，包括高速公路交通事故黑点（路段）发生事故后不同影响区域及不同影响程度的预案。将交通事故影响和交通组织管理进行深度整合，针对事故特性提出科学有效的交通组织方案，针对事故影响范围及时进行紧急交通组织，疏导交通，以预防二次事故发生，并利用VISSIM对交通事故的影响进行仿真优化，从而提高了高速公路的管理水平，促进高速公路管理迈向现代化。

参考文献参考文献：

[1]任其亮.时空路网交通拥堵预测与疏导决策方法研究[D].成都：西南交通大学，2007.

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[3]郝媛，徐天东，孙立军.城市快速路常发通拥挤分析[J].交通与计算机，2007（2）：9194.

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[5]张广新.道路交通事故多发点智能排查系统地研究[D].吉林：吉林大学，2006.

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[9]郑黎黎，丁同强，等.高速公路交通事件影响范围的模糊预测[J].数学的实践与认识， 2009， 39（1）：7374.