智能运输系统概论第16章

智能运输系统概论（第三版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材21世纪交通版高等学校教材杨兆升于德新主编史其信高世廉主审智能运输系统概论第16章应急指挥调度系统概述16.1国内外研究现状16.216.3应急交通管制区域确定方法研究16.4应急指挥调度系统框架设计小结16.5智能运输系统概论16.1概述交通事故、天气灾害、大型公共事件等突发事件对道路交通的影响包括通行能力陡降和交通需求激增两个方面，极易引发大面积的交通拥堵甚至交通瘫痪，导致应急工作无法有效展开，造成巨大的人员伤亡和经济损失。智能运输系统概论16.1概述道路交通具有显著的事件易损性，常常成为疏散和救援的薄弱环节。交通的安全、畅通是抢险救灾的重要前提，快速、有效的应急交通组织可以显著减少生命与财产损失，可将事件的损失降低到最小。因此，世界各国都积极开展应急救援理论与技术的研究，建立了包括道路交通应急指挥功能在内的突发公共事件应急系统。发达国家的统计表明，合理的交通组织可以达到快速疏散交通的目的，有效的应急系统可将损失降低到无应急系统的6%。智能运输系统概论第16章应急指挥调度系统概述16.1国内外研究现状16.2应急交通管制区域确定方法研究16.416.3应急指挥调度系统框架设计小结16.5智能运输系统概论16.2.1国外研究现状在应急指挥调度方面，发达国家针对道路交通突发事件管理的研究起步较早，各大城市普遍建立了道路交通突发事件管理机构，出现了一批适用于高速公路和城市道路的突发交通事件检测、救援响应、现场交通组织等方面的技术方法。随着突发事件的不断增多以及影响日益严重，发达国家逐渐开始对各类突发事件的综合处置方法进行研究，并形成了比较完善的紧急事件应急体系和相应的技术支撑。其中，美国、欧洲在取得了比较显著的进展，具有相对优势。智能运输系统概论16.2.1国外研究现状在美国国家应急计划（NRP）的应急支持职能中，交通支持职能被排在第一位。在20世纪60年代，针对道路交通事故快速检测与救援的需要，美国密歇根州建成了智能运输系统中心（MichiganIntelligentTransportationSystemscenter，简称MITS）。MITS可以使交通警察实时监控高速公路的运行状况，提醒监控人员潜在的事故并能够自动提供一系列的处理方案，显著提高了紧急救援的效率和效果，充分显示出先进的信息技术在道路交通管理中的优越性。1）美国智能运输系统概论16.2.1国外研究现状1991年美国运输部对包括ADVANCE、NAVIGATOR、FAST-TRAC、TRANSGUIDE在内的9个突发交通事件管理与交通流引导系统进行了实地测试与对比分析。测试表明：①交通事故的检测、确认和反应时间总体上降低了20%；②采用的交通信号、可变信息板、车载信息装置等分流手段，有助于缓解事件地点的交通压力，加快恢复正常交通状态；③相关地区的政府部门、救援部门、交通管理与控制部门以及公共交通部门之间的信息共享，可以提高突发事件的救援效率。1）美国智能运输系统概论16.2.1国外研究现状目前，美国公共突发事件下道路交通研究的重点是基于模拟分析和决策支持技术制定紧急事件条件下的大范围交通疏散预案，如华盛顿地区及周边区域的紧急事件交通疏散方案等。美国的橡树岭国家实验室、德克萨斯大学的地理信息科学中心等先后开发了各具特色的紧急疏散模拟系统，能够对事件条件下的疏散方案、疏散路径、疏散时间等进行仿真分析。1）美国智能运输系统概论16.2.1国外研究现状2000年德国、英国、西班牙、希腊等投资开展了PRIME项目，即交通事件和紧急事件智能化管理中的交通拥挤和交通事件实时预测，其研究内容包括开发用于实时估计交通事件或拥挤概率的方法和无线电广播发布信息对交通流进行组织指挥，并将高速公路和城市道路交通事件管理策略进行整合等。实地测试表明，交通事件的判别率达到60％，误判率为0.25％，平均判别时间为180秒。2）欧洲智能运输系统概论16.2.1国外研究现状2001年，英国出台了最新的“国内突发事件应急计划”，主要内容包括：在事件发生前，对可能引发突发事件的各种潜在因素进行经常性的风险评估，制定相应的预防措施，进行应急处置方法的规划、培训和演习；在事件发生后，快速做出处置响应，加强各部门之间的合作和协调，使社会及公众迅速回复到平常状态，并及时总结应急处理过程中的经验教训，完善基础信息库。2）欧洲智能运输系统概论16.2.2国内研究现状我国对交通突发事件及其事件管理方面的研究起步较晚，没有独立和常设的应急管理组织机构，采取分部门、分灾种的单一应急模式，通常根据紧急事件的类别由相应部门进行垂直管理。应急管理的法律基础较为薄弱，特别是对于分属不同主管部门的城市道路和公共交通，进一步加大了应急交通指挥的难度。曾经设立的相关项目，主要侧重单个技术的突破，缺乏相关技术的集成，难以满足应急交通需求。智能运输系统概论2008年的南方雨雪冰冻灾害等重大事件凸显了我国道路基础设施薄弱、交通保障能力不足的缺陷，特别是交通信息采集和应急指挥方面还受到严重制约。主要表现为缺乏事件影响快速评估、应急交通需求估计、应急救援资源配置、应急交通动态组织方案制定与调整、疏散时间估算等技术方法指导，缺乏应急交通组织与指挥的决策信息基础和决策支持技术，使得道路交通常常成为抢险救灾的瓶颈之一。对此，国家设立专项资金进行了相应的研究，并取得了一定的成果。16.2.2国内研究现状智能运输系统概论吉林大学杨兆升课题组针对紧急事件发生时疏散与救援应急交通的时效性需要，重点对应急交通管制区域确定方法、大规模疏散与救援专用通道优化方法、应急交通优先通行路权确定方法、应急交通信号控制方法、应急交通信息诱导方法和应急交通组织指挥保障系统模型进行了研究，取得了一系列的成果。为我国的应急交通组织预案制定和动态调整提供了相应的理论参考和技术路线，使得我国具有了应急交通组织与指挥的决策信息基础和决策支持技术。16.2.2国内研究现状智能运输系统概论第16章应急指挥调度系统概述16.1国内外研究现状16.2应急交通管制区域确定方法研究16.416.3应急指挥调度系统框架设计小结16.5智能运输系统概论16.3.1应急指挥调度系统需求分析1）用户主体以用户需求为中心进行系统建设可使系统开发更具实用性和高效性。应急指挥调度系统是为各类用户主体提供服务的，包括驾驶员、行人、医疗救助机构、抢险救援单位、应急车辆、指挥决策者等。不同的用户对应急交通保障系统的需求不一样，如驾驶员、行人的需求主要在于路线的引导；而交通管理部门重点需要获得相应的交通管制方案。智能运输系统概论16.3.1应急指挥调度系统需求分析用户主体服务需求普通民众驾驶员获取突发事件影响范围、道路交通状态、疏散目的地以及疏散路线等行人医疗救助机构医院获取突发事件发生地点、事件影响程度、受灾人员分布及数量等社会救助团体抢险救援部门消防及时获取突发事件发生地点及发展态势，以派遣救援车辆及人员路政获取突发事件发生地点、严重程度，道路设施受损状况等民防获取突发事件发展态势及影响范围，以疏散民众至安全地段应急车辆急救车获取突发事件最新发展态势、道路交通状况及最佳行驶路线消防车运输车交通管理部门交警获取交通管制方案，使应急车俩优先通行以及受灾地区人员交通快速疏散等交通运营部门公共交通获取调度信息及行车路线，快速疏导救治受灾人员政府部门指挥决策者综合获取突发事件各种相关信息以及系统提供的各种交通决策方案上级政府机关及时获取突发事件发展态势及救治情况，以便统筹安排事件救助方案及资源调度表16-1应急交通保障系统用户需求分析智能运输系统概论2）服务主体该系统的服务主体应包含道路管理部门、交通管理部门、交通运营部门、交通信息服务商等，如下表。道路管理部门提供路网质量评估与态势估计，突发事件发生前、发生中、发生后路网维护方案等交通管理部门提供当前交通管理与控制方案以及交通流状态交通运营部门提供应急车辆资源布置及运营路线交通信息服务商提供出行前、出行中交通信息服务，出行前出行规划，在途路径引导，停车诱导等政府部门提供应急资源的辅助决策、应急救援方案规划以及对系统进行维护等16.3.1应急指挥调度系统需求分析智能运输系统概论3）信息需求突发事件下，各种环境条件发生变化，为了保证及时有效的抢险救援，必须获得快速、准确、全面的事件相关信息。应急指挥调度需要的信息主要有事件自身信息、周边环境信息、区域交通流状况、交通管控信息、救援资源信息等。将这些不同来源、不同种类的信息进行交互融合，就可为应急指挥抢险提供支持。16.3.1应急指挥调度系统需求分析智能运输系统概论16.3.1应急指挥调度系统需求分析事件自身信息事件类型区域交通流状况路口有无交通事件事件发生地点路口交通事件类型事件发生时间路口交通事件位置事件严重程度路口通行能力事件影响范围路段交通拥挤指数事件发展态势路段交通状态周边环境信息周边交通状况路段拥挤持续时间周边人文地理分布路口交通拥挤指数周边经济状况路口交通状态周边气候状况路口拥挤持续时间区域交通流状况路段平均行程时间路径行程时间路段平均行程速度路径出行费用路段平均行程延误路径综合出行费用路段排队长度路径行程时间可靠性路段交通饱和度路径连通可靠性路段有无交通事件路段事件影响范围路段交通事件类型路口事件影响范围路段交通事件位置区域交通状态路段连通可靠性区域交通饱和度路段行程时间可靠性区域网络通行能力路段有无优先请求救援资源信息医院位置分布路段优先车辆类型医院设施规模路口各进口道流量医护人员数量路口各进口道排队应急资源类型路口各进口饱和流率应急资源分布路口交通饱和度应急资源数量路口平均延误避难所位置路口信号周期避难所类型路口各相位绿信比避难所容量路口各相位绿灯时间交通管控信息各路口管控状态路口相位差各路段管控状态表16-3应急指挥调度系统信息需求分析智能运输系统概论4）功能需求要明确系统的服务功能与性能要求，也是建设完善且可操性强的系统的基础与先决条件。所建立的应急指挥调度系统应具备以下功能：（1）信息采集与处理功能（2）事件分析及其发展态势评估功能（3）事件应急响应及疏散（4）应急车辆管理（5）用户管理16.3.1应急指挥调度系统需求分析智能运输系统概论16.3.2系统运行机制及其工作流程应急事件的组织与指挥水平在很大程度上决定了抢险救灾的效果，其中交通组织的保障是应急指挥调度系统的核心。应急指挥调度系统的处理流程图如右：启动预案成立现场指挥部应急处置各项工作应急处置各项工作事态评估应急结束主辅扩大应急智能运输系统概论16.3.3应急指挥调度系统体系架构1）系统逻辑框架逻辑框架主要完成服务的组织化。主要完成以下两方面的工作：确定功能性（functionality）：即确定系统所应具有的功能，规定其功能处理的信息与流动方向；确定构成要素（what）：即确定系统具有哪些功能模块。智能运输系统概论16.3.3应急指挥调度系统体系架构应急指挥调度系统逻辑框架智能运输系统概论2）系统物理框架应急指挥调度系统功能是统一高效的指导救灾物资的调拨配置与运输供应。以信息采集、信息处理、功能实现、信息发布为主线，确定重大事件条件下应急指挥调度系统的实现功能及信息流程；以协调高效为原则，设计重大事件条件下应急指挥调度系统的结构框架，通过结构框架（数据层、通信层、功能层、服务层、应用层）明确系统的工作流程。16.3.3应急指挥调度系统体系架构智能运输系统概论16.3.3应急指挥调度系统体系架构应急指挥调度系统物理框架系统管理LED大屏显示墙视频监控信号灯VMS车载机网站电子站牌......无线广播电视播报......应急调度路径优化应用层服务层应急中心...救援调度中心...政府部门/宣传部门公共交通调度中心......信息服务中心交通控制中心RGB分配器RGB线RGB切换器多屏拼接控制器视频矩阵矩阵操作键盘视频分配器视频信息服务器视频数据服务器视频通信服务器优化控制服务器数据分析服务器数据库服务器信号信息服务器信号数据服务器信号通信服务器功能层...伺服器