李曉敏 徐勇 朱其祥 胡超凡 張超

摘? 要：近年來(lái)，由于我國(guó)交通系統(tǒng)不夠完善等因素，在高速公路上出現(xiàn)的交通事故也愈發(fā)增多，其中以二次交通事故帶來(lái)的危害最大。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、資料查詢等途徑，深度分析出導(dǎo)致高速二次交通事故發(fā)生的主要成因，并對(duì)此建立一套較為完整的高速公路二次交通事故的智能預(yù)防系統(tǒng)，其中終端顯示系統(tǒng)以GIS地圖方式直觀反映到各種顯示端，使高速公路上其他車輛全方位獲得事故信息，制定預(yù)防措施，有效地降低高速公路二次交通事故的發(fā)生，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：高速二次事故;智能預(yù)防系統(tǒng);電子標(biāo)簽;GIS地圖

中圖分類號(hào)：U491.31? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）06-0050-03

Abstract：In recent years，due to the imperfect traffic system and other factors，there are more and more traffic accidents on the expressway，among which the second traffic accident is the most harmful. Through questionnaire survey，data query and other ways，the paper analyzes the main causes of secondary traffic accidents. A set of relatively complete intelligent prevention system for secondary traffic accidents of expressways is established，in which the terminal display system can directly reflect all kinds of display ends in the form of GIS map，so that other vehicles on expressways can obtain all-round accident information，formulate preventive measures，and effectively reduce the occurrence of secondary traffic accidents of expressways，which has great practical significance.

Keywords：secondary accident of expressway;smart prevention system;electronic labels;GIS map

0? 引? 言

為適應(yīng)城市的發(fā)展，世界各國(guó)高速公路迅速發(fā)展。截至2018年12月，我國(guó)高速公路總長(zhǎng)度已達(dá)14萬(wàn)千米，位列世界第一。但不可否認(rèn)的是，由于我國(guó)高速公路發(fā)展起步較晚，交通系統(tǒng)還不夠完善，且車輛行車速度較高，一旦發(fā)生交通事故，后果將非常嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高速公路單位千米約發(fā)生1.89起交通事故，0.26人死亡[1]。而由于自然不可抗力等難以避免的因素造成的二次交通事故相比一次事故，給人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)的傷害往往更大。此外，二次事故會(huì)使救援工作的難度大大提升，對(duì)救援者的生命安全也造成不可小覷的威脅。為降低高速二次事故帶來(lái)的傷害，本文基于安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)的相關(guān)科研項(xiàng)目，研究出圍繞高速二次交通事故的預(yù)防系統(tǒng)，具體研究如下。

1? 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國(guó)交通部曾于2016年提出“Communicating Cars”的短距離汽車通訊技術(shù)，即在300米內(nèi)，將前方車輛的速度、位置等數(shù)據(jù)信息以10次/秒的頻率發(fā)送給一定范圍內(nèi)的車輛，以及時(shí)向駕駛員發(fā)出警告，使其提前制定應(yīng)對(duì)措施。據(jù)美國(guó)道路安全局預(yù)測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)能至少減少80%的二次事故。

余青原通過(guò)分析救援人員二次傷害事故的表現(xiàn)形式及成因，結(jié)合不同路況繪出對(duì)應(yīng)的警戒線設(shè)置示意圖，并提出救援車輛要根據(jù)不同事故路段、路況選擇出動(dòng)路線和?？课恢肹2];胡源以綏滿高速公路為研究對(duì)象，構(gòu)建了高速公路二次事故預(yù)警體系，并分別針對(duì)二次事故成因的幾方面制定相應(yīng)的預(yù)防措施[3]。

我國(guó)高速公路二次事故處理方案主要通過(guò)建立預(yù)警體系，救援人員根據(jù)預(yù)警等級(jí)采取相應(yīng)的救援措施，但增加了救援人員的工作量和工作難度;國(guó)外主要通過(guò)電子系統(tǒng)使車輛感知前方路況及其他車輛信息，但部分技術(shù)難度較大、成本較高，不適用于所有城市的高速公路。因此，預(yù)防高速二次交通事故仍需更進(jìn)一步的探究。

2? 高速公路中二次交通事故成因分析

2.1? 駕駛員自身原因

疲勞駕駛和超速行駛是駕駛員容易出現(xiàn)的頗為常見的情況。超速行駛會(huì)使駕駛?cè)藛T動(dòng)視力降低。同時(shí)，由于車速過(guò)快，導(dǎo)致駕駛?cè)藛T的反應(yīng)時(shí)間大大減少。當(dāng)遭遇突發(fā)事件時(shí)，駕駛員難以第一時(shí)間判斷并采取相應(yīng)的制動(dòng)舉措，易于引起事故的再次發(fā)生。疲勞駕駛通常會(huì)使駕駛員的反應(yīng)速度大大減緩，使其判斷能力失常，無(wú)法對(duì)當(dāng)前的道路信息做出準(zhǔn)確的判斷，造成操作失誤，引發(fā)高速公路二次交通事故。

2.2? 事故現(xiàn)場(chǎng)安全警示不到位

據(jù)悉，發(fā)生交通事故后，事故駕駛員多半未按規(guī)定置放危險(xiǎn)性警告標(biāo)志和開啟機(jī)動(dòng)車危險(xiǎn)警告燈。事故現(xiàn)場(chǎng)缺乏應(yīng)有的警告措施，且人對(duì)事故的反應(yīng)需要一定的時(shí)間，再加上高速車流量大，極易導(dǎo)致二次事故的發(fā)生。

2.3? 惡劣天氣影響

惡劣天氣是致使二次事故發(fā)生的一個(gè)關(guān)鍵誘因。以尤為典型的霧霾天氣為例，懸浮在空氣中的細(xì)小顆粒物會(huì)使人的視線受阻，引致道路可見度銳減。當(dāng)駕駛員駛?cè)腱F區(qū)道路段時(shí)，尤其對(duì)于連續(xù)彎道、山區(qū)路段等視線不良的路段[4]，駕駛員難以對(duì)前方的車輛和道路信息做出正確判斷，從而引發(fā)一系列連環(huán)交通事故。

3? 高速公路中二次交通事故的預(yù)防系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)造成高速二次交通事故主要成因的分析，在部分無(wú)可避免的情況下，預(yù)防二次事故的發(fā)生成為高速公路事故預(yù)防工作的重中之重，故建立以下高速二次交通事故預(yù)防系統(tǒng)。

3.1? 系統(tǒng)組成

該預(yù)防系統(tǒng)具體包括灰度內(nèi)方差計(jì)算系統(tǒng)、電子標(biāo)簽傳輸系統(tǒng)以及終端展示系統(tǒng)。其中灰度內(nèi)方差計(jì)算系統(tǒng)涵蓋事故檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及事故判斷系統(tǒng)，該預(yù)防系統(tǒng)對(duì)從事故發(fā)生到事故信息展示的過(guò)程進(jìn)行一系列跟蹤處理，全方位處理事故信息。

各子系統(tǒng)具體作用如下：

（1）事故檢測(cè)系統(tǒng)：采集道路事故源、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置的報(bào)警級(jí)別對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展開分級(jí)報(bào)警。

（2）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：檢測(cè)系統(tǒng)收集來(lái)的各個(gè)路段的事實(shí)信息收集在數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將信息轉(zhuǎn)移到事故判斷系統(tǒng)。

（3）事故判斷系統(tǒng)：分析是否構(gòu)成交通事故，判斷為交通事故的信息將被傳輸?shù)诫娮訕?biāo)簽傳輸系統(tǒng)。

（4）電子標(biāo)簽傳輸系統(tǒng)：該系統(tǒng)通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)，并獲取具體數(shù)據(jù)傳輸?shù)介喿x器。

（5）終端展示系統(tǒng)：終端對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行核實(shí)和處理，一旦確認(rèn)為交通事故，無(wú)線傳輸系統(tǒng)將通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到各個(gè)顯示端。

其中事故檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及事故判斷系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)采用灰度內(nèi)方差計(jì)算系統(tǒng)涵蓋，如圖1所示。

3.2? 子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與原理

3.2.1? 灰度內(nèi)方差計(jì)算系統(tǒng)

該模塊采用了倪燃[5]的基于車輛圖像灰度內(nèi)方差的道路交通車禍識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

該系統(tǒng)主要由檢測(cè)器、交換機(jī)和服務(wù)器構(gòu)成，運(yùn)用數(shù)字視頻處理方法和模式辨識(shí)方法對(duì)車輛的行駛狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤與檢測(cè)[5]。路邊的監(jiān)控系統(tǒng)視頻信號(hào)傳輸?shù)斤@示器，系統(tǒng)會(huì)得到該道路上行駛車輛的灰度圖像，之后根據(jù)獲得的信息判斷這段道路的灰度圖像級(jí)別。通過(guò)收集相鄰區(qū)域多幀數(shù)的圖片來(lái)計(jì)算出各個(gè)區(qū)域灰度圖像級(jí)別之間的方差，從而得到目標(biāo)范圍與背景范圍的離散系數(shù)w。再將離散系數(shù)w與車禍?zhǔn)鹿蕝^(qū)域的判定值η相比較，則當(dāng)w≤η時(shí)，該像素屬于車禍?zhǔn)鹿蕝^(qū)域;反之，則不屬于車禍?zhǔn)鹿蕝^(qū)域，由此可判斷出該區(qū)域是否發(fā)生交通事故。

其中，該計(jì)算系統(tǒng)所用數(shù)據(jù)管理模塊包括大數(shù)據(jù)處理中心（實(shí)現(xiàn)對(duì)安全監(jiān)管部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)和信息積累，對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向、縱向統(tǒng)計(jì)，為安全監(jiān)管工作提供數(shù)據(jù)支持）、各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)急資源庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)字典集等）、各類應(yīng)用支撐組件（工作流引擎、報(bào)表工具、消息服務(wù)終端、GIS平臺(tái)、全文檢索引擎、Web Service接口等）。

該計(jì)算系統(tǒng)的事故判斷模塊是基于GIS和云計(jì)算建立的，屬于智能平臺(tái)軟件。它以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的信息為基礎(chǔ)，以交通部門的大數(shù)據(jù)為前提，通過(guò)灰度內(nèi)方差計(jì)算系統(tǒng)研判，并將應(yīng)急方案通過(guò)傳輸系統(tǒng)及時(shí)傳輸?shù)娇煽亟K端。

3.2.2? 電子標(biāo)簽傳輸系統(tǒng)

一個(gè)簡(jiǎn)單的電子標(biāo)簽通常由三部分組成：標(biāo)簽、閱讀器、天線。電子標(biāo)簽傳輸系統(tǒng)的核心技術(shù)為RFID技術(shù)，即射頻識(shí)別技術(shù)[6]。它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并獲取相關(guān)信息，可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，有著操作簡(jiǎn)單方便、精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)，非常適合對(duì)高速公路上的車輛展開跟蹤與監(jiān)控。

當(dāng)車輛圖像灰度內(nèi)方差的道路交通車禍識(shí)別系統(tǒng)檢測(cè)到發(fā)生事故之后，會(huì)將信息實(shí)時(shí)傳遞給路邊的電子標(biāo)簽天線。標(biāo)簽天線從閱讀器天線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中獲取能量，再以阻抗的形式反映到閱讀器的線圈天線負(fù)載中[6]。同時(shí)用標(biāo)簽芯片發(fā)送的數(shù)據(jù)控制負(fù)載電阻的接入，則標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)就可以傳送到閱讀器中。這樣，位于控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)就能獲取事故發(fā)生的地點(diǎn)與事故車輛的相關(guān)信息。

3.2.3? 終端展示系統(tǒng)

將電子標(biāo)簽傳輸系統(tǒng)傳來(lái)的交通事故發(fā)生的地點(diǎn)與事故車輛的相關(guān)信息通過(guò)GSM、CDMA、3G、4G、TD-LTE等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電子政務(wù)外網(wǎng)等將事故信息傳輸?shù)礁鱾€(gè)終端，具體包括地理信息系統(tǒng)（GIS）、可變情報(bào)板、可變限速牌、高音號(hào)角，如圖2所示。

其中以GIS系統(tǒng)功能最為強(qiáng)大。GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件資源的支持下，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、管理、查詢和顯示，實(shí)時(shí)給予空間和動(dòng)態(tài)信息[7]。該系統(tǒng)將事故判斷系統(tǒng)分析處理后的交通事故數(shù)據(jù)、路面狀況數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)預(yù)警信息等通過(guò)GIS地圖系統(tǒng)直觀地顯示出來(lái)，支持移動(dòng)端、PC端及大屏幕端多端同時(shí)展示。

多種通報(bào)終端針對(duì)不同事故狀況，通過(guò)事故判斷系統(tǒng)的指令，通過(guò)智能情報(bào)板發(fā)出相應(yīng)的事故預(yù)警信息，同時(shí)變更高速的限速標(biāo)志和限速抓拍值，實(shí)現(xiàn)智能化動(dòng)態(tài)管理。

4? 結(jié)? 論

在高速公路上的二次交通事故研究工作中，預(yù)知事故信息是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。采用灰度內(nèi)方差計(jì)算、射頻識(shí)別等前沿技術(shù)，建立全方位的智能預(yù)防系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)高速事故后對(duì)高速公路的全面監(jiān)測(cè)和交通安全的動(dòng)態(tài)管理，同時(shí)節(jié)省大量人力、物力資源，從而有效降低了二次事故的發(fā)生頻率，減少二次事故帶來(lái)的危害。

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作者簡(jiǎn)介：李曉敏（1999-），女，漢族，安徽阜陽(yáng)人，本科在讀，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。