（交通运输规划与管理专业论文）基于GIS的高速公路事件管理系统研究.pdf

东南大学硕士学位论文摘要 摘要 随着我国高速公路里程的迅速增长，各类交通事故明显增加，严重威胁人民的生命和财产安全， 建立高速公路应急事件管理系统追在眉睫。将g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 技术应用于我国 高速公路建设和管理中，是高效管理我国高速公路的一项重要的基础工程，是推进高速公路建设、 管理现代化的重要手段之一。本文研究的主要内容概括如下： 1 论述了高速公路交通事故的严重性及事故发生后紧急救援的必要性，通过研究国内外高速公 路交通事故紧急救援的现状，指出了我国目前在紧急救援方面存在的不足，在此基础上。作者构建 了适合我国高速公路实际情况的事故紧急救援体系和框架，对与公路相关的地理信息系统和事件管 理系统的开发具有一定的参考价值。 2 根据高速公路事件管理体系框架研究结论，结合宁连高速公路北段运营调度应急指挥系统工 程，本文从数据库内容设计、元数据设计、关联数据设计等方面对高速公路事件管理系统的数据库 内容和结构进行了研究，提出了适合我国高速公路国情的事件管理系统的数据库设计，对高速公路 相关管理系统的研究具有一定的参考意义。 3 围绕动态分段问题的提出、动态分段的技术路线、线性参考与动态分段模型，对动态分段技 术进行了研究，论述了动态分段的实现方法，实现了公路里程桩定位和大地坐标定位数据的相互转 换。对动态分段应用过程中的数据冗余、里程量测误差、线性覆盖排序、事件动态显示等问题，作 者提出了具体解决方法，对开发线性设施的地理信息系统具有重要的参考价值。 4 在高速公路事件管理体系框架研究、数据库设计研究，动态分段技术研究的基础上，运用 y a p o b j e c t s 等计算机技术成功实现了宁连高速公路北段运营调度应急指挥系统。 关键词：事件管理，地理信息系统，数据库，m a p o b j e c t s ，动态分段 东南大学硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe x p r e s s w a yc o n s t r u c t i o n , a l lk i n d so fi r a t ea c c i d e n t sa p p a r e n t l y i n c r e a s e d ，t h a ts e v e r e l yt h r e a t e nt h el i f ea n dp r o p e r t yo f t h ep e o p l e ，s ob u i l d i n go f t h ee m e r g e n c yi n c i d e n t m a n a g e m e n ts y s t e mb e c o m e st h ei s s u e a p p l y i n gg i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) t e c h n i q u et ot h e e x p r e s s w a yc o n s t r u c t i o na n dm a n a g e m e n to fo u rc o u n t r yi s ah i g l l - e f f i c i e n ta n di m p o r t a n tf o u n d a t i o n w o r k so f m a n a g i n gt h eb a c k b o n eo f n a t i o n a le x p r e s s w a yo f o u rc o u n t r ya n di so n eo f t h ei m p o r t a n tm e a n s t op u s he x p r e s s w a yc o n s t r u c t i o na n dm a n a g e m e n ti n t om o d e r n i z a t i o n t h em a i nr e s e a r c h i n gc o n t e n to f t h i s p a p e ri sg e n e r a l i z e da sf o l l o w i n g ： 1 d e m o n s t r a t i n gt h ep o n d a r a n c eo ft h ee x p r e s s w a yt r a f f i c a c c i d e n t sa n dt h en e c e s s i t yo ft h e e m e r g e n c yr e s c u eo n c ee x p r e s s w a yt r a f f i c a c c i d e n t so c c u r ；t h r o u g hs t u d y i n gi nt h ea c t u a l i t yo ft h e e m e r g e n c yr e s c u ei nt h ed o m e s t i ca n do v e r s e n se x p r e s s w a yt r a f f i ca c c i d e n t s ，p o i n t i n go u tt h ee x i s t i n g d e f i c i e n c yo fe m e r g e n c yr e s c u ei no u rc o u n t r yn o w , b a s e do nt h i sp o i n tt h ea u t h o rb u i l d st h es y s t e ma n d f r a m e w o r ko fa c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u et h a ti ss u i t a b l ef o rt h ee x p r e s s w a ya c t u a lc o n d i t i o n si no u r c o u n t r ya n dh a ss o m er e f e r e n c ev a l u e sf o rt h ed e v e l o p m e n to fg i sa n di n c i d e n tm a n a g e m e n ts y s t e m r e l e v a n tt ot h ee x p r e s s w a y 2 a c c o r d i n gt ot h es t u d y i n gr e s u l t so nt h em a n a g e m e n ts y s t e ma n df r a m e w o r ko ft h ee x p r e s s w a y i n c i d e n t s ，c o m b i n i n gw i t ht h ep r o j e c to f e m e r g e n c yc o m m a n d i n gs y s t e mi nt h er u n n i n ga n dd i s p a t c ho f t h e n o r t h - s e c to fn i n g - l i a ne x p r e s s w a y , f r o mt h es i d e so fd a t a b a s ec o n t e n td e s i g n i n g , m e t a d a t a d e s i g n i n g , r e l a t i n gd a t ae t c ，t h ea u t h o rm a k e sar e s e a r c ht h ec o n t e n ta n d t h es t r h c t u r eo f t h ed a t a b a s ei nt h e e x p r e s s w a yi n c i d e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n db r i n g i n gf o r w a r dt h ed a t a b a s ed e s i g n i n go fe x p r e s s w a y i n c i d e n tm a n a g e m e n ts y s t e mt h a ti ss u i t a b l ef o rt h ec o n d i t i o n so fo u rc o u n a ya n dh a ss o m er e f e r e n c e m e a n i n gf o rt h er e s e a r c ho f r e l e v a n tf i e e w a ym a n a g e m e n ts y s t e m 3 s u r r o u n d i n gt h ed y n a m i cs e g m e n t a t i o n , t h et e c h n o l o g i c a lr o u t eo fd y n a m i cs e g m e n t a t i o n , l i n e a r r e f e r e n c ea n dd y n a m i c s e g m e n t a t i o nm o d e l ， r e s e a r c h st h et e c h n i q u eo fd y n a m i cs e g m e n t a t i o n ， d e m o n s t r a t e st h ei m p l e m e n t a t i o nm e t h o do fd y n a m i cs e g m e n t a t i o n , r e a l i z e st h em u t u a lc o n v e r s i o no ft h e o r i e n t a t i o nd a t u mo fh i g h w a ym i l e a g ea n de a r t hc o o r d i n a t e t h ea u t h o rp u t sf o r w a r ds o m es p e c i f i c s o l u t i o n si na l l u s i o nt os o m eq u e s t i o n si nt h ea p p l y i n gp r o c e s so fd y n a m i cs e g m e n t a t i o n ，s u c ha sd a t a r e d u n d a n c y , m i l e a g em e a s u r ee r r o r , l i n e a ro v e r l a yt a x i sa n di n c i d e n td y n a m i cd i s p l a y i t h a si m p o r t a n t r e f e r e n c e v a l u e s f o r t h ed e v e l o p m e n to f g i sr e l e v a n t t o l i n e a r e s t a b l i s h m e n t 4 b a s e d0 1 1t h es t u d y i n gi nt h et h _ m e w o r k , d a t a b a s ed e s i g n i n ga n dd y n a m i cs e g m e n t a t i o ni nt h e e x p r e s s w a yi n c i d e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，u s i n gm a p o b j e c t se t cc o m p u t e rt e c h n i q u e sa n ds u c c e s s f u l l y c a r r y i n go u tt h ee m e r g e n c yc o m m a n d i n gs y s t e mi nt h er u n n i n ga n da t t e m p e r i n go ft h en o r t h s e c to f n i n g - l i a ne x p r e s s w a y k e yl o r d s ：i n c i d e n tm a n a g e m e n t , g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，d a t a b a s e ，m a p o b j e c t s ， d y n a m i cs e g m e n t a t i o n i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名：i 益莛邀日期：竺! ：! ：旦 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：i 兰盘趟导师签名：型! 】! 兰丝日期：坦! ：! ：2 东南大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 交通运输业的发展水平是一个国家兴旺发达的重要标志。我国为了改善长期以来交通运输业严 重制约经济发展的状况，“八五”以来，特别是“九五”、“十五”期间，公路道路基础设施的落后面 貌发生了巨大的变化。截止到2 0 0 5 年底，我国高速公路总里程突破了4 1 万公里，居世界第二位“3 。 为了符合国家经济发展的需要，交通部制定的国家高速公路网规划中指出：到2 0 2 0 年，我国高 速公路网将达到8 5 万公里，可以覆盖1 0 多亿人口，接近高速公路世界第一的美国8 8 万公里的规 模，这将大大改善我国的交通运输状况，极大地促进我国经济进一步高速发展”1 。 然而近年来伴随着高速公路交通量的迅速增长，各类交通事故也明显增加。2 0 0 4 年4 月1 1 号，宁连高速公路北段因大雾发生多起车辆追尾事故，有3 0 余台车辆受损，受伤1 7 人，死亡7 人， 该路段特级交通管制达6 个小时。1 。2 0 0 4 年9 月3 0 日，合徐高速公路安徽省境内发生一起特大交 通事故，造成2 8 人死亡、4 6 人受伤“o 。根据统计数据，2 0 0 2 年，我国共发生交通事故7 7 3 万起， 死亡1 0 9 万人。2 0 0 3 年发生交通事故6 6 8 万起，死亡l o 4 万人。2 0 0 4 年上半年发生交通事故2 5 5 万起，死亡5 0 万人”1 。以“安全、快速、高效、舒适、方便”见长的高速公路出现了事故频繁、 拥挤，堵塞、环境污染等诸多问题。其中的原因除了我国目前人们的交通意识差、管理部门职责不 明等人为客观因素外，最重要的是我国高速公路建设中基础设施的相对不足和落后以及高速公路运 行中监控和管理技术水平低下。各国的研究与实践证明高速公路运营管理的关键是应对偶发性拥挤 的交通事件管理，它是实现高速公路大流量、快速和安全的保证。因而，近三十年来，如何有效利 用先进事件管理技术使高速公路始终处于畅通、安全的状态，一直是世界各国交通工程师努力研究 和实践的一大课题。 1 1 事件管理系统 事件管理系统是高速公路管理系统的一个重要子系统，在美国“交通事件管理手册 中事件管理 定义为“系统地、有计划地、协调地使用人力、法规、救援设备和技术手段来减小事件的持续时间 和它的影响，改善驾驶员、事件当事人和事件处理人员的人生安全”。它早在2 0 世纪6 0 年代就在美 国芝加哥实施。近年来，i t s ( i n t e l l i g e n c et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，智能运输系统) 的广泛实施改进了 交通流监控、通信和出行者信息发布媒介等等事件管理的支撑技术，使得事件管理系统也逐步向自 动化，智能化迈进。世界许多发达国家的高速公路系统几经改造，形成了各具特色的事件管理系统。 国外高效的事件管理系统已经产生了显著的经济效益和社会效益。 据美国运输工程师协会( i n s t i t u t eo f t r a n s p o r t a f i o ne n g i n e e r s ，i t e ) 估计，高速公路使用事件管 理后，在交通拥挤期间可以减少1 0 一1 5 的行程时间。许多事件管理系统在实施后都进行了效益 评估。如1 9 9 7 年马里兰州由于c h a r t 项目的实施，总的延误时间减少1 5 6 0 万车辆一小时，燃油消耗 大约减少5 8 5 万加仑，潜在的二次事故减少3 3 7 起，c h a r t 系统的费效比超过7 ：1 。亚特兰大n a v i g a t o r 系统建成后，事件检测和确认的时间由原来的4 2 分钟减少到1 1 分钟，降低了7 4 ；事件确认和 自动产生事件响应之间的平均时间降低5 0 ( 从9 5 分钟降到4 7 分钟) ；事件确认和车道清除之 间的平均时间从4 0 5 分钟降到了2 4 9 分钟( 降低3 8 ) 。事件管理在产生巨大的经济效益的同时 东南大学硕士学位论文第一章绪论 还能带来诸多无法度量的社会效益：如，缓解事件当事人的紧张心理和减少事件带来的不便，减少 延误，减少有害气体的排放，改善公共关系等”3 。 从世界范围来看，事件管理有些是相对独立的系统( 特别是在城问高速公路上，如c h a r t 、圣 地亚哥智能呼叫电话等) ，而更多的是注重运用i t s 的理念，把事件管理系统与其它系统进行集成， 通过通讯链路的连接实现信息共享和互相配合，以达到整个交通运输系统的高效、安全运行。圣地 亚哥的a d v a n c e 、亚特兰大的n a v i g a t o r 和明尼苏达州的d i v e r t 等就是把高速公路事件管理系统与 城市道路信号控制系统、出行者信息系统、电子收费系统等进行协调和集成的有益尝试。因此，在 i t s 框架下，充分运用i t s 新技术、新策略对事件管理系统进行扩充和改造是未来的发展方向0 1 。 就事件管理系统而言，我国在该领域的研究和实施都处于刚刚起步的阶段，目前见到报道的仅 有首都机场高速公路建成的事件快速响应系统。这样的现状虽然是远远落后于发达国家，但是我们 已经认识到高速公路管理特别是事件管理是保障高速公路安全、快速、高效、舒适、方便运行的重 要手段。在不久的将来，事件管理一定会像高速公路道路建设那样迎来快速发展的新时期。另外， 北京、上海等大城市已经开始着手安装现代化的高速公路系统交通流检测、监视设备，这将为事件 管理系统的建立打下良好的基础，也为我们对此方面的研究提出了迫切的要求。 1 2 公路地理信息系统n ， 1 2 1 公路地理信息系统的产生 公路是分布在地球表面上的带状构造物，绵延数千公里不等，具有很强的地理分布特性，这决 定了它必然是地理信息系统技术运用的主要领域，于是公路地理信息系统便应运而生了。 对于公路地理信息系统的定义至今还没有完全统一。人们一般根据地理信息系统的定义来论述。 即公路地理信息系统是根据公路路网规划、养护管理等需要，以计算机、全球定位系统和各种电子 检测设备为基础，利用地理信息系统技术和现代数据库技术，按照一定的空间方式合理组织公路地 理信息流，从而能以地图形式向用户提供定性和定量的查询信息的计算机问答系统。 地理信息系统技术能够运用到公路管理行业主要有以下几个原因； 1 公路本身的地理分布特性决定了公路地理信息系统的产生和发展； 2 g i s 技术的发展和运用为公路地理信息系统的产生奠定了理论基础； 3 计算机软硬件技术的发展使地理信息系统技术高效管理公路地理信息成为可能； 4 信息社会信息量的丰富和公路管理决策所需要信息的多样化； 5 其他相关技术的发展使公路地理信息系统变成现实。 计算机软硬件的发展为公路地理信息系统的发展提供了先决条件。大容量存储设备、网络互联 以及分布式数据库技术保证了地理信息系统强大数据来源。图形显示设备的增强( 包括显示分辨率的 提高和显存的提高) 不仅使图形显示质量和图形显示速度得到提高，还使人机交互式图形编辑成为可 能。另外计算机c p u 处理频率的不断加快，内存容量的一再加大都使束缚地图显示速度慢和图形查询 慢的瓶颈得以缓解。还有软件行业中面向对象技术的编程方法使得系统的稳定性、可维护性和可扩 充性也得到了增强。可以说计算机技术的进步对地理信息系统的发展至关重要。 同时地理信息系统技术和公路管理技术相关的学科和技术的发展及国际互联网技术的推广在一 2 东南大学硕士学位论文第一章绪论 定程度上促进了公路地理信息系统的逐步成熟。 1 2 2 公路地理信息系统的发展现状 公路交通领域由于公路路网本身所具有的空间地理属性，一直是g i s 最具代表性的重要应用领域 之一。近年来，随着g i s 与g p s ( 全球定位系统) 技术的融合、数据的可视化、空间动态信息分析能力 的提高，使得g i s 在交通运输规划与管理，公路的规划、设计、管理等方面的应用有了很大发展。 1 国外发展现状 将g i s 运用于公路现代化管理，国外较我们起步早。尽管地理信息系统运用到公路行业的历史并 不是太长，但在这不长的时间内，公路地理信息系统的发展速度却是非常惊人的。目前国外已经很 好的把地理信息系统技术运用到公路管理中，如加拿大曾经成功地运用地理信息系统完成了一条1 2 7 公里长，4 车道的公路选线和初步设计，该项目中很好的解决了环境分析、选线定线等问题，还包括 对野生动物、森林、水、土壤、植被的保护和土地利用等相关问题。再如加拿大的a l b e r t 省还建立 了公路养护地理信息系统，使用专用检测车，定期检测路面的平整度和损坏程度等指标，由车载g p s 准确地定位测点，测得数据后，立即传输到公路养护地理信息系统，由系统自动生成路段的养护报 告。美国、英国、日本等国家也都将地理信息系统作为智能交通系统中很重要的一部分进行研究， 都进行了很大的投资。 目前世界上许多国家，特别是美国、加拿大、芬兰等发达国家的公路部门对g i s 及相关技术的应 用研究非常重视，投入了大量人力财力。公路g i s 的应用主要有以下特点： ( 1 ) 专业化的应用研究 公路因其鲜明的地理属性特征一直是g i s 应用典型领域，为了专门研究和解决g i s 在公路、交通 领域中的应用问题，美国自1 9 8 7 年起由公路交通协会和联邦公路局组织，每年召邢i s t ( g e o g r a - p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m s f o r t r a n s p o r t a t i o n ) 年会，交流g i s 在公路交通领域中的研究和应用的成果， 促进了g i s 应用的进一步发展。一批基于g i s 的应用系统在美国各州的公路交通部门得到应用。 ( 2 ) 公路设计和建设的基础数据以g i s 的形式加以组织 公路设计部门在新建或改建公路时，通过基于g i s 的公路数据库提供相关地域的土地利用、人口， 矿产资源分布、商业网点等信息，或购买专业公司的电子地图、数字地面模型来帮助设计人员在c a d 上进行工程设计，快速确定公路走向和位置。 ( 3 ) g i s 与数学分析方法的结合日趋紧密 g i s 的数据可视化技术与空间拓朴分析技术是其它任何系统无法比拟的，随着公路交通事业的发 展，对公路规划、建设及管理等方面工作的要求也更高，越来越多的数学分析方法和模型被引入到 相关工作中来，这样不仅扩展了g i s 在公路交通事业中的应用范围，也提高了g i s 的技术内涵，这方 面尤其以路网规划和物流分析最为突出。 ( 4 ) g i s 在公路交通事业的各个领域得到了应用 同其他行业中的g i s 的发展历程一样，在发达国家的公路交通部门中的g i s 应用也是以数据库和 管理信息系统为开端。早期的应用主要集中在传统公路交通数据库的改造上，充分发挥g i s 的特性， 将公路交通数据以一种全新方式加以表述，为使用者提供更直观、更具有综合性的信息，为管理决 策提供支持。随着对g i s 认识的不断深入以及g i s 技术本身的发展，在公路交通中的应用领域拓宽到 3 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 了规划、管理乃至于设计，如：路网规划、区域物流分析、路面管理系统、城市走廊设计等，可以 相信，g i s 技术必将渗透到整个公路交通行业的方方面面。 2 国内发展现状 我国g i s 的开发及应用始于8 0 年代初，较欧美发达国家起步约晚十几年。经过了引进概念、科研 开发、应用研究、商业化开发、推广应用等多个阶段，目前在g i s 基础平台的开发、g i s 应用系统的 开发等方面已经缩短了与国外的差距。 与国外情况对比，我国在基础地理数据的采集和获取方面由于国土辽阔且资金投入不足等原因， 导致基础地理数据的更新速度大大落后于需求，数据的陈旧和精度的不足使得g i s 应用系统的建立 时，耗费大量的精力进行电子地图的加工。 我国公路部门的g i s 研究开发可回朔n 2 0 世纪8 0 年代末期，目前取得不少成果。初期主要是为公 路养护管理提供一种新的思路，随着公路行业对地理信息系统认识上的加深，其应用领域渗透到路 网规划、室内选线、施工指挥和进度分析，交通管理和沿线环保等方面。交通部公路科学研究所、 北京、山东、天津、安徽、陕西、四川、河南、湖南等省的公路部门在不同公路管理应用系统的开 发中建立和应用了g i s ，并成功的开发了北京市公路管理信息系统、四川省公路地理信息系统、陕西 省公路地理信息系统、国道主干线管理信息系统、广深高速公路养护地理信息系统等等。这些系统 的成功开发证明了地理信息系统在公路应用中的研究是有必要的和有意义的。 但将g i s 与公路数据库、公路管理办公自动化和信息发布相结合的公路管理综合信息系统( 简称 公路信息系统) ，目前国内仍处于空白。 1 3 基于g i s 的高速公路事件管理系统 公路建设是国民经济的基础设施建设和重要的组成部分。我国的高速公路建设短短十几年间随 着国民经济的发展取得了巨大的成就。为拉动国民经济的进一步持续性发展，促进我国的现代化建 设，国家从“九五”开始加大了公路建设的投资，全面建设与我国国力发展相适应的公路交通体系。 本世纪初的二十年将成为我国公路建设历史上发展最为迅速的高潮时期”3 。 然而，近年来伴随着高速公路交通量的迅速增长，各类交通事故也明显增加。如何将地理信息 系统等现代高新技术应用于我国高速公路运营管理中，及早探测和确认事件发生，相关单位及时协 调联动进行救援和抢险，最大限度挽救人民生命财产安全，使现有高速公路更好地为国民经济服务、 充分发挥其基础设施的重要功能、促进国民经济持续健康快速的发展，是高速公路部门在进行大规 模建设和随之而来的管理工作中急需要解决的问题。1 。 系统建成以后，一方面，可以全面提高高速公路管理现代化水平，充分发挥高速公路基础设施 的重要功能，更好地为国民经济服务；另一方面，可以整合路况信息和其它社会信息，为社会公众 提供信息服务，极大地提高高速公路交通信息化程度，提升高速公路交通在社会中的形象，扩大高 速公路在综合运输和社会经济中的影响。 1 4 本文研究的主要内容 本文结合江苏省高速公路经营管理中心交通科学研究计划项目：宁连高速公路北段运营调度应 4 东南大学硕士学位论文第一章绪论 急指挥系统，简要回顾了事件管理系统和公路地理信息系统的发展历程，对高速公路事件管理系统 体系框架和数据库设计进行了深入的研究，提出了适合我国国情的高速公路事件管理系统的总体框 架设计，并进行了事件管理系统数据库设计。运用动态分段技术，成功地实现了公路的线性定位问 题，为数据更新提供了极大的灵活性，从而解决了开发高速公路管理地理信息系统的关键技术问题， 为公路地理信息系统的推广应用与发展创造了便利条件。 本文研究的主要内容可以分为以下几个方面： ( 1 ) 论述了高速公路交通事故的严重性及事故发生后紧急救援的必要性，通过研究国内外高 速公路交通事故紧急救援的现状，指出了我国目前在紧急救援方面存在的不足，在此基础上，作者 构建了适合我国高速公路实际情况的事故紧急救援体系和框架，对与公路相关的地理信息系统和事 件管理系统的开发具有一定的参考价值。 ( 2 ) 根据高速公路事件管理体系框架研究结论，结合宁连高速公路北段运营调度应急指挥系 统工程，作者从数据库内容设计、元数据设计、关联数据设计等方面对高速公路事件管理系统的数 据库内容和结构进行了研究，提出了适合我国高速公路国情的事件管理系统的数据库设计，列出了 部分数据库e r 图和数据库表，对高速公路相关管理系统的研究具有一定的参考意义。 ( 3 ) 围绕动态分段问题的提出、动态分段的技术路线、线性参考与动态分段模型，对动态分 段技术进行了研究，论述了动态分段的实现方法，实现了公路里程桩定位和大地坐标定位数据的相 互转换。对动态分段应用过程中的数据冗余、里程量测误差、线性覆盖排序、事件动态显示等问题， 作者给出了具体解决方法，对开发线性设施的地理信息系统具有重要的参考价值。 ( 4 ) 在高速公路事件管理体系框架研究、数据库设计研究、动态分段研究的基础上，运用 m a p o b j e c t s 等计算机技术成功实现了宁连高速公路北段运营调度应急指挥系统。 东南大学硕士学位论文第二章高速公路事件管理系统体系框架研究 第二章高速公路事件管理系统体系框架研究 2 1 国外事件管理系统的建设体系 发达国家高速公路建设、通行较早，已经形成了完善的紧急救援体系。对于高速公路交通事故 的紧急救援也有了一套比较成熟的处理办法。通过从事故的检测和确认到事故的最后清理这一全过 程开展工作，同时采用先进的i t s 技术( 包括计算机技术、监控技术、g i s - t 技术、g p s 技术和数据 库技术等) ，保证各类救援人员能够密切配合和有效协调联动，达到快速、有效地开展救援工作的目 的。 美国是事件管理开展得较早且较成熟的国家，其国土面积与中国相近，未来我国的高速公路里 程与规模也将接近美国，因此，研究美国的高速公路事件管理体系对我国的高速公路事件管理有一 定的借鉴意义。 2 1 1 美国高速公路事件管理体系 美国高速公路的事故紧急救援有一套运用得比较成熟的程序。紧急救援的全过程被称为高速公 路事件管理( f r e e w a yi n c i d e n tm a n a g e m e n t f i m ) 。高速公路事故管理过程是一个相互协调的系统工 程， 这一系统由7 个部分组成，具体包括前期规划、调查和取证、反应时间、现场管理、清理时 间、驾驶人员信息和恢复交通时间1 。f i m 的目的在于挽救生命和财产，还在于减少因交通堵塞造 成的损失及二次连锁事故发生的可能性。 在这7 个部分的每个阶段，美国都做得非常的严密。比如，在前期规划中，对于整个救援的体 系都已经通过多次会议和其它的方式进行了确定。这包括救援的组织体系、救援的职能部门、救援 的指挥中心和救援人员，以及在救援时资源的调配和各部门之间的相互配合等。因此，美国的救援 体系是很完善的，这就为事故救援的快速进行提供了一个组织上的保障和前提。 除了完善的体系外，美国高速公路上配套的设施也相当完善，除了常规的安全设施如交通标志、 标线等的完善外，其它如监控设施和闭路电视在美国的高速公路上也很齐全。这些设施的完善除了 有利于对事故的预防外，在事故发生时，也可以通过这些先进的设备配合救援人员在第一时间对事 故进行检测和确认，在救援过程中通过各个部门的紧密配合达到高效救援的目的。美国在高速公路 上有先进的、完善的交通监控系统，通过各种检测仪器、闭路电视、微小通讯网络及无线电广播等 设施，对路网的交通流状况进行全天候监视和疏导。在高速公路重要路段还有巡警在路上进行监视， 对事故进行紧急处理；美国在管理中心设置急救中心，接到紧急电话的事故报告后，立即向最近的 急救站发出指令出动救护车，或派直升飞机抢救。救护车通过无线电话与急救站、医院取得联系， 及时组织救援工作。总之，美国的事故管理过程就是利用高速公路上完善的设施和先进的技术，以 及各相关部门人员的密切配合，从而减少事故的调查取证时间、减少相关机构处理时间、推广人员 和交通的现场管理、减少清理现场时间和向公众提供准确、及时的消息从而达到高速公路交通事故 紧急救援的快速和有效性。 美国紧急事件管理系统涉及到多个单位，图2 1 为该系统的事件管理结构”1 。 其中，交通管理部门( t r a f f i cm a n a g e m e n t ) 负责道路的运营管理，在事件管理系统中收集事 6 东南大学硕士学位论文 第二章高速公路事件管理系统体系框架研究 件相关信息和交通运行数据。紧急事件管理部门( e m e r g e n c ym a n a g e m e n t ) 获取来自交通管理部门 的事件数据，作出紧急响应。紧急车辆( e m e r g e n c y v e h i c l e ) 接到紧急事件管理部门的的信息和指 令后迅速赶往事件现场，作为事件的第一响应人，通过g p s 定位和无线视频数据传输等技术，负责 向紧急事件管理部门反馈现场详细信息。 a t m s 帽交叠事件管理系统 譬喜车鼾系统( 邀h 变叠管理 奎捌 子j 峨 l 件牝赶f 捷肇值皇t i 袄+ 事件信息+ c c r v 翻+一驾嚣l 道，| 于蓉统 * 使用n * * 女 她 鬟急事件 # 口4 + 一+ t & t “i i * 一蕾理予系冀 a 镕一 主嚣景_ 弋躺 量) 事件倍a + 一 壁待r * 目 篱磐f 瞄一n 1 l 子系缝 7 鼻n 盅状土一 事件倍直+ r 1 i m t m # * m 一 彝护蕾理予薰统 1 信息提供者l 件蕾且l 予系统l 柚i 概 事件信血+ 一 1 r 一 1 ，学壹一噜蛊一 。塑塑饷自翻目楚一 事忭镕b + 种量曩l 球+ 事应 t 考 事件情舢井p t 童直 ，i 护f 4 _ # 女 e l 蕾胜享+ * _ t r 萁 塑苎 f 。2 “一 i 鬻i 瓣鞠 图2 - - 1 美国事件管理系统结构 2 1 2 美国类似系统采用的标准 图2 - - 2 美国事件管理系统采用标准 智能交通系统应用的基础是标准化，反过来，标准化工作的开展又将大大促进智能交通系统的 7 东南大学硕士学位论文第二章高速公路事件管理系统体系框架研究 实施，因此标准化是实施可操作项目的基础，具体表现在：标准化可保障全国范围内的兼容；有助 于拓展相关产品的提供渠道，创造更大的市场空间；有利于系统集成；有利于减轻风险，保护投资； 其标准化是市场保护的重要手段。 美国与i t s 相关的标准化组织主要有：a a s h t o ( 美国国家公路和交通管理者协会) 、a n s i ( 美 国标准委员会) 、a s 删( 美国测试和材料协会) 、i e e e ( 电子电气工程师协会) 、i t e ( 运输工程师 协会) 、s a e ( 汽车工程师协会) 等。 美国事件管理系统采用的标准如图2 - - 2 所示“，图中部分标准说明见表2 1 表2 1 美国事件管理系统采用标准说明 标准名称说明标准化组织 i e e ep 1 5 1 2s t a n d a r d s是一组标准，分别为公用事件管理消息集标i e e e 准，交通事件管理标准，与危险品运输相关的 标准，与公共安全相关的标准，其他中心与外 场设备间的标准。 t m d d 交通管理数据字典 i t e 和a a s h t o c 2 c - n t c i p美国针对智能运输系统( i t s ) 的电子设备间数n t c i p 据传输所制定的标准通讯协议 d s r c 专用短程通讯标准 j 2 3 5 3 数据字典中先进的出行者信息标准( a t i s ) s a e 2 1 3 美国高速公路事件管理系统的评价 c h a r t ( c o o r d i n a t e dh i g h w a y sa c t i o nr e s p o n s et e a m ) 是美国马里兰州公路管理局在上世纪 8 0 年代中期开始建立的一套交通管理系统，并且至今仍在建设当中。目前c h a r t 管理7 0 0 公里长的 高速公路和干线公路。通过c h a r t 的实施，在事件响应和管理的过程中，起到了非常重要的作用。 例如，事件响应时间2 0 0 1 年减少了1 3 8 4 分钟，2 0 0 2 年减少了1 3 1 0 分钟，事件延续时间同期分 别缩短了2 9 分钟和2 8 分钟，创造效益分别为4 亿美元和4 6 亿美元”3 。 经过分析，c 【a r t 系统在如下几个方面效益显著： 1 为出行者提供信息服务； 2 减少延误时间； 3 减少燃油消耗； 4 减少尾气排放； 5 减少二次事故的发生； 6 改善事件条件下相邻路段的运营状况； 7 缓解驾驶员压力。 2 1 4 美国高速公路事件管理系统的最新研究内容 由于大部分交通事件是通过移动电话向公共安全机构，而不是向交通管理部门报警，因此交通 管理部门获取事件信息存在一定的时间延迟。同样，交通管理部门掌握的交通运营信息和事件信息 8 东南大学硕士学位论文 第二章高速公路事件管理系统体系框架研究 也不能及时传给公共安全机构，但是这些数据对紧急救援是至关重要的。因此，美国公共安全机构 和交通管理部门正研究采用c a d 系统( c o m p u t e r a i d e dd i s p a t c hs y s t e m ) 负责紧急事件时对相关应急 单位进行协调和调度；另外，美国各州正加大力度研究事件管理各系统间的集成，同时联邦公路管 理局正在制定c e n t e r t o c e n t e r 数据标准，以利于不同系统间进行数据交互和传输。 2 2 我国高速公路事件管理研究 根据作者调研及查阅大量的相关资料表明，我国目前对于高速公路交通事故的紧急救援还没有 一套系统的处理办法，也没有一套完善的紧急救援体系，而且救援人员的专业化水平不高，救援设 施不齐全。这一系列原因导致了我国高速公路事故死亡率长期居高不下，跟国外高速公路发达国家 相比差距很大。从1 9 9 7 年以来，我国每年死于道路交通事故的人数都在7 0 0 0 0 人以上，致死率均 在3 0 z 主右，这与发达国家3 的交通事故致死率存在很大的差距。我国的万车死亡率也远高于主要 发达国家，据有关统计数据表明，2 0 0 2 年我国的万车死亡率是美国的1 6 9 倍，是日本的3 5 7 倍。 而且随着我国高速公路通车里程的增加，事故伤亡人数与死亡呈较大幅度的增长r s s 。 经过研究作者认为，我国高速公路事件管理主要存在救援体系不完善，事故检测方式局限，专 业人员缺乏和部门配合不协调等问题。 1 救援体系本身的不完善 我国从第一条高速公路开通运营到现在才十几年的历史，因此对高速公路的运营管理方面的经 验较少，相对高速公路发达国家来说还存在很大的差距，对于交通事故的紧急救援也存在许多的不 足，其中一条就是紧急救援体系本身的不完善。紧急救援体系是交通事故救援快速高效的基础和前 提，如果没有一套完善的体系来支撑的话，我们的整个救援工作就会非常盲目，救援的高效性和及 时性就没有办法得到保障，一旦发生交通事故，伤亡人员比例升高和经济损失加大，甚至由于一些 危险化学品的泄漏引起的交通事故导致的环境污染加重等等后果就是非常自然的事了。从我们对部 分省区的高速公路相关部门调研的情况来看，我国对高速公路交通事故的紧急救援工作还比较被动， 由于没有一套成熟的体系来指导，事故发生后只是采取就事论事，事前无相关紧急救援预案；一些 地区对于事故的紧急救援还缺少与当地的相关部门包括医院、公安等部门建立联动机制，根据武汉 理工大学余廉教授带领的课题组对高速公路相关部门进行调研的结果显示，到目前为止已经建立救 援联动机制的为4 0 4 ，也就是还有5 9 6 的高速公路部门没有建立联动机制，这是降低事故处理 高效性的一个重要因素；对于高速公路交通事故的救援缺少一些必要的破拆工具也是一个比较严重 的问题。 2 事故检测方式的局限性导致救援的不及时 在对一些高速公路相关部门的调研中了解到，我国目前对于交通事故的检测大多都是基于路旁 的紧急电话和交警的巡逻而发现事故。这种方式不可排除，也是常规方式，但仅仅依靠这两种方式 是不完善的。如果路旁没有人去报警，加上交警巡逻也是有时间闻隔的，在这种时候如果发生重大 交通事故的话，就难免会造成事故处理的延误，从而造成重大的人员伤亡和财产损失等严重后果。因 此，在高速公路上，应用监视系统和视频配合一些常规的检测方式进行事故的检测和确认是必不可 缺的。 9 东南大学硕士学位论文 第二章高速公路事件管理系统体系框架研究 3 专业人员的缺乏和各部门配合不协调造成的事故处理效率降低 从很多的交通事故案例中发现，在现场救援过程中对事故的处理往往会一次处理不彻底，造成 事故的处理多次反复现象。出