□任 静 华韶阳 朱 茵

当前，我国交通智能化水平不断提高，城市道路交通信息采集机制也在不断完善，数据对于交通领域而言变得至关重要。交通管理部门的各项决策都是建立在数据采集的基础上，没有数据，决策无从谈起。目前在我国大中型城市，已初具规模的各类信息采集系统为获取海量的动态交通信息提供了基础保障，从而实现了交通管理部门对道路交通日常管理的电子化、高效化，并在治理城市交通拥堵等方面取得了一定成效。但是，由于现阶段采集的海量数据缺乏统一、规范的组织、处理、融合、挖掘，相关部门对各类交通信息，尤其是道路交通安全预警信息的利用率仍处于较低水平。

一、预警信息采集准则

预警信息其实质是交通信息的一种，具备能够实时、准确、全面、灵敏地反映出交通安全变化趋势的功能。采集预警信息是整个预警过程的基础，而预警信息的准确、及时、全面与否则将直接影响最终的预警效果，其重要性不言而喻。

在大量冗杂的交通信息中筛选出准确、及时、全面的预警信息的准则取决于预警指标体系。所谓预警指标体系，其实是由一系列单项指标所构成的合集。这些单项指标在道路交通安全预警运行机制中相互关联并且能够表达道路交通安全运行状态。为了得到准确的预警预报，首先要建立科学合理的预警指标体系，以作为采集、处理、分析、研判预警信息的准则。笔者将预警指标体系分为宏观与微观两个层面分别予以建立。在宏观层面，由构成道路交通系统的四要素组成，即交通参与者、车辆、道路和交通环境；而微观层面主要由道路交通的运行参数构成。

二、预警信息采集模型

预警信息的处理与筛选工作是整个预警信息采集机制的核心内容，它需要依靠科学高效的预警信息采集模型来完成。预警模型的构建取决于输入交通信息的数据结构、输出预警信息的类型以及预警指标体系的标准。依据上文所述，将预警信息分为宏观预警信息和微观预警信息两类。宏观预警信息是指宏观预警指标所对应的交通信息，例如，人口密度信息、机动车保有量信息、路网密度信息、路口灯控率信息等；微观预警信息是指微观预警指标所对应的交通信息，例如，交通流量信息、排队长度信息、饱和度信息等。同理，对应将预警模型也分为两类。宏观预警信息采集模型针对于宏观预警信息，它从众多宏观交通数据中，筛选出宏观预警指标所对应的交通数据；微观预警信息采集模型负责处理微观预警信息，将交通检测器所检测得到的大量交通数据进行处理，筛选出微观预警指标所对应的交通检测数据。

预警信息的采集借助于预警信息采集模型，其流程可简要概括如下：向预警信息采集模型输入交通信息，通过对比预警指标体系准则，交通信息分别分为宏观交通信息与微观交通信息，并各自进入相应信息采集模型，模型最终输出宏观预警信息与微观预警信息，进入下一阶段的分析研判过程，如图1所示。

图1 预警信息采集流程

三、预警信息采集系统

由于预警层级的不同，宏观和微观预警需要采集不同类别的预警信息，因此，预警信息采集系统包含了宏观预警信息采集子系统和微观预警信息采集子系统两部分，对应子系统中所运用的采集技术也相应不同，将其分为宏观采集技术和微观采集技术。

宏观预警信息采集子系统主要依靠人工自主采集技术，采集方法大致可分为以下5类：①采用“德尔菲法”，即专家问卷调查法。②随机抽取交通参与者，发放统一设计的调查问卷方式。③查阅权威部门的统计资料、历史文献以及上网获取数据。④通过实地交通调查确定。⑤通过数学计算获得。为了减小误差和避免疏漏，要注重对宏观预警信息的实时更新，根据城市交通安全预警指标体系的变化，及时采集新的预警信息，删除无用的预警信息。

微观预警信息采集子系统主要由布置于实际交通环境中的各类前端采集设备组成，这些前端设备经过调试可以自动采集路面信息并上传至数据库。目前，由于科技水平的提高，多种新型技术被运用于交通检测中，从而产生了各具特色的各类交通检测装置。这些设备根据基本原理以及安置方式的不同，一般可以分为固定检测设备、遥感检测设备和移动检测设备。其中，以各类固定线圈为代表的固定型检测设备可以提供检测地点的各项交通流参数，这类设备不易受到恶劣环境的干扰，且准确度较高；遥感检测设备可提供基础地理信息，这类设备精准度较高；以手持设备以及浮动车为代表的移动检测设备较为灵活，适应性较强。各种检测技术均具有一定优势和劣势，其性能分析如下。

1.感应线圈检测器

可检测数据包括流量、速度、占有率、车型和车辆长度等。优点是传感器简单；输出信号易分析；不需要复杂的计算；技术成熟；易于掌握；正常使用寿命长；性价比高；精度高测量精度高；全天候工作。缺点是修理或安装需要中断交通；影响路面寿命；容易被重型车辆长时间碾压损坏。

2.微波雷达检测器

可检测数据包括流量、速度、占有率、车型、车辆长度和车头时距等。优点是在恶劣环境下仍可正常工作；可检测静止车辆；可侧向方式检测多车道。缺点是对安装要求较高；必须以较为精准的角度安装；容易被金属物体影响检测精度。

3.超声波检测器

可检测数据包括流量、速度、占有率、车辆长度等。优点是体积小、易于安装；寿命长、可移动、架设方便；使用灵活性较好，也可以用于检测静止车辆以及间距很小的情况。缺点是安装条件较为苛刻；本身的检测精度较高；容易受到外界环境产生的反射波的干扰。

4.地磁检测器

可检测数据包括流量、速度、占有率和车辆长度等。优点是检测精度高；适应各种复杂天气；工作稳定可靠；安装维护方便；使用寿命长。缺点是价格较高。

5.浮动车系统

可检测数据包括速度、行驶时间等。优点是以匹配到路段上的浮动车瞬时速度代替路段速度参数，或者以记录的两个相邻时刻的坐标位置推算行程速度代替路段速度参数。缺点是可能会因为速度和位置漂移而影响检测精度。

6.手机基站

可检测数据包括位置信息等。优点是信息量大。缺点是数据难于获取。

7.电子标签

可检测数据包括速度、流量等。其优点是可以检测旅行时间等信息。缺点是价格相对较高；车辆需装配相应设备。

微观预警信息采集子系统可以充分利用以上现有的交通信息检测技术，并在此基础上，对预警信息采集机制的关键技术问题进行研究，一方面采用现行较为精确的视频检测、微波检测等技术来代替传统采集设备，减少数据由前端设备带来的固有误差；另一方面注重采集技术的性能比较分析、检测器的空间布置方案设计和采集技术的组合优化设计，充分考虑机制的可靠性、经济性和可扩展性。

四、交通安全预警信息采集机制

道路交通安全预警信息采集机制是由预警指标体系与预警信息采集系统所组成，前者提供信息采集准则，后者提供信息采集技术支撑，由预警信息采集模型完成预警信息筛选工作，三者相互联系，共同组成预警信息采集机制。其逻辑结构自上向下为：①预警指标体系为机制准则层，同时为预警信息采集模型和预警信息采集系统提供标准。②预警信息采集模型为机制核心应用层，依据准则层的标准对预警信息采集系统所输入的交通数据进行处理，筛选出预警信息。③预警信息采集系统为机制物理层，同时为预警指标体系和预警信息采集模型提供交通数据。如图2所示。

图2 预警信息采集机制逻辑结构图

五、应用与结论

道路交通安全预警信息采集机制是在先进的信息采集技术基础上，运用数据挖掘、建模分析技术，结合定量与定性评价方法，充分利用人工与电子智慧，从预警信息采集准则、预警信息采集模型、预警信息采集系统3个层面建立起完整的逻辑结构与运行机制，可以为预警信息种类与数理的采集提供依据，以较小的成本达到良好的预警效果。例如，在2008年北京奥运会期间，对奥运会前后大量的道路交通数据进行对比，该机制预警效果可以得到很好的体现。在奥运准备期间，整个北京市的主干路、快速路和奥运专用路线上新增设了数以万计的感应线圈检测器、超声波检测器、微波雷达检测器等交通信息检测设备，以便交管部门实时监控首都交通状况，实现对每天运行于路网中的上百万辆车的自动监测。根据预警信息采集准则，分别选取有较大幅变动的路网密度、机动车保有量作为宏观预警指标，选取数据丰富精准的交通流量、车速作为微观预警指标，由于限号等交通管制措施的实行，市内道路机动交通流量大幅降低，车速有所提高。全市道路的交通流量比平日降低了41%，市区主要道路交通流量较往常降低了26%，各环线部分路段车辆的时速达到七八十公里。由此可知，宏观预警信息与微观预警信息均较大幅度趋向道路交通安全环境优良化。通过交管部门的统计数字显示，奥运期间北京市交通秩序安全稳定，全市拥堵报警下降 96%，事故报警下降48.5%。其中，市区主要道路拥堵下降76%，事故报警下降46%。这些数据表明了道路交通安全环境的优良化趋势，与预警结果相吻合。

道路交通安全预警信息采集机制使道路交通安全预警工作在大量冗余的交通数据面前保持高效化、准确化、简捷化有着极其重要的意义，为预警信息的采集工作提供了崭新的研究思路，为公安交通管理部门道路交通安全预警运行机制的建设和开发提供了有力的基础理论铺垫。