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基于钱学森系统工程思想的高速公路安全系统研究

2022-12-01栾铠晨王学东

工业安全与环保 2022年11期
关键词:高速公路系统建设

栾铠晨 王学东

(中国人民警察大学研究生院,河北 廊坊 065000)

0 引言

高速公路是一个国家现代化交通体系的重要组成部分,高速公路的发展程度是一个国家路网现代化程度的重要标志。至2020年底,我国高速公路通车总里程达15.5万km,遥遥领先美国稳居世界第一位,国家高速公路网主线基本建成,覆盖约99%的城镇人口20万以上城市及地级行政中心[1]。相较于美国、日本等发达国家,我国交通事故出事率高,死亡人数比率也相对较大,近年来我国交通事故尤其是重、特大交通事故一直呈高压态势,保障新时代高速公路安全畅通成为重要课题。保障高速公路安全要从系统工程思想的角度出发,剖析高速公路安全系统的边界与结构,分析事故原因,提出可行的解决方案。

1 系统工程思想下的高速公路安全系统认识

钱学森虽然不是开放复杂巨系统研究的发起者,却是“开放的复杂巨系统”概念的提出者及开放复杂巨系统论的创立者[2]。开放复杂巨系统理论使研究者们对系统的研究更加深入,标志着系统科学中国学派的诞生。在高速公路安全系统研究中,开放复杂巨系统有助于指导我们再认识高速公路安全系统的系统结构、系统环境、系统功能、系统状态。

1.1 钱学森对系统的认识论重构

随着科学技术的不断发展,人类对世界认识的不断深入,系统思想成为人类认识世界、改造世界的重要手段。系统的千变万化也导致了多种系统论的产生,虽然存在不同的系统方法论与认识论,但归根到底在研究规律上都经历了还原论到整体论再到系统综合集成法(钱学森方法)的演变过程,这一过程即是从局部到整体、微观到宏观,在从整体到局部、宏观到微观,最后到统一的反复深入认识。

1.2 基于系统工程思想的高速交通安全系统模型建构

高速公路安全是一个非常复杂的系统,涉及到人、车、环境和管理等各个方面。因此,在对高速公路安全综合评价体系的构建中应遵循多层次和多目标的构建思路。在《一个新科学领域——开放的复杂巨系统及其方法论》一文中钱学森将系统进行了6个维度的分类,根据划分标准,可试将高速公路安全系统模型建构如图1。

图1 高速公路安全系统模型

1.2.1 高速公路安全系统的系统结构

高速公路是全封闭、全立交,进行中央隔离的高标准汽车专用公路。从高速公路的概念出发可以看出高速公路与普通道路是有很大区别的,普通道路的安全系统无法直接应用于高速公路安全系统,需要根据高速公路的特点进行安全系统研究。高速公路路况好,对车辆的行驶速度要求比较高,更加要求行驶的车辆车况要确保良好,发动机、轮胎、制动系统都应该在行驶前进行检查和维修。据统计,轮胎爆裂是我国高速公路发生交通事故的普遍原因之一,占车辆故障引起的交通事故20%左右,其他原因还包括刹车制动、发动机、电路、油路等造成的机械故障。

交通安全设施是高速公路的关键构成,设施的安全性和质量直接关系高速公路运行的可靠性。高速公路安全设施主要包括标志标线、防撞波形护栏、道路养护设施等,沿线平均每隔50 km会设置1处服务区,区内通常有加油站、停车场、餐厅等服务设施,能为长距离行车提供必要的安全保障;沿线还设有管理中心、监控、养护以及高速交警执勤站点,当发生交通事故或者突发紧急事件时可以拨打“12122”来寻求帮助;高速公路拥有专门的绿化工程,主要集中在中央分隔带和两侧护栏外,不仅能保持公路沿线自然景观,而且能防止夜间对向车辆的眩光干扰驾驶,增强行车安全,同时还能防止沿线山体边坡泥石脱落,维护植被。所以高速公路安全系统中不可忽视的是安全设施建设。

高速公路在设计和建设过程中具有工艺线长面广、流程复杂、安全事故多发的特点,在法律规章上,对高速公路的设计与建设有着明确规定,如《建设工程安全生产管理条例》《公路水运工程安全生产监督管理办法》《企业安全生产标准化基本规范》《交通运输企业安全生产标准化建设实施方案》等[3],这些规章将高速公路的设计与建设规范在安全可控的范围内。在使用后,高速公路易多发重、特大交通事故,所以在高速公路的设计、建设和运营全过程,安全管理者都具有重要的安全责任,其主体有设计单位负责人、施工单位负责人、公路路政管理人员、公安高速交警等。

1.2.2 高速公路安全系统的系统环境

高速公路安全系统的系统环境主要为天气、经济条件、政策3种。

天气对高速公路安全系统的影响是人、物、环境全方位的。在北方秋、冬季节,雨、雪、雾霾等恶劣天气频发,高速交警通常情况下会采取封路、断交分流、压车带道等管控措施,特别是团雾往往带来的收费站附近本是晴空万里,但是入口全部关闭禁止通行的状况,这是由于全封闭、全立交直线式结构的问题被迫远端管控造成的。此外,恶劣气象、极端天气也会极大程度上影响高速公路安全,在出现严重影响交通安全的情况下,采取其他措施难以保证交通安全时,公安机关交通管理部门可以实行交通管制。当天气条件恶劣时,高速公路安全系统处在一个极度不稳定的状态下。

经济条件对高速公路安全系统的影响主要集中在驾驶员、安全设施建设和安全管理者上。在经济发达的地区,道路交通的事故率大大高于经济欠发达的地区,原因在于经济发达的地区高速公路路网更密集,车流量更大,路况更为复杂,路段养护时间紧张。但经济发达的地区有更多的资金用于高速公路的安全设施建设和驾驶员安全宣传上,也有充足的建设智能化高速公路的资金基础。而且经济发达的地区,高速交通安全的管理手段更加智能化、信息化,能充分运用大数据及时分析路况,做出预警、发布信息、处理交通事故。

政策对高速公路安全的影响是贯穿始终的,高速公路的建设与发展是一个国家综合实力的体现,与国家的发展战略、经济政策不可分割。作为高速公路系统的子系统,国家的大政方针无时无刻不在影响着高速公路的安全。1988年底,我国内地高速公路总里程达到147 km,高速公路实现了零的突破,彻底结束了中国内地没有高速公路的历史;1993年,“全国公路建设工作会议”标志着我国公路建设将以高等级公路为重点实施战略转变,集中力量抓好高等级公路建设,对高速公路安全提出了新标准、新要求;1998年,为应对东南亚金融危机对我国的不利影响,党中央、国务院决定让公路建设成为重中之重,高速公路安全建设进入加快发展阶段,实施招投标制度使中国的高速公路施工业形成了完全开放的自由竞争市场,行业安全标准进一步完善;自2010年以来,国务院、国家发改委、国家能源局等多部门都陆续印发了支持、规范高速公路行业的发展政策,内容涉及高速公路安全、应用联网电子化、高速线道建设、服务区建设、高速公路通行费政策等内容。从中央到地方,政策构成了高速公路安全的法理依据和发展指南,从头部规划了高速公路安全系统图景。

1.3 系统失衡引发的高速公路安全事故

从系统论的角度来看,高速公路安全事故是在系统运行过程中因系统与环境产生失衡,系统结构内各因素产生失衡或因素自身不协调导致的。治理高速交通安全事故,需要找到事故产生的原因,对症下药使系统重回平衡状态。由于系统具有层次性、开放性、复杂性,对于高速交通安全事故的原因要从系统与环境之间、系统组成部分之间和系统单个组成部分这三个层次进行考察,如表1。

表1 从系统失衡的角度分析高速公路安全事故原因

2 系统工程思想指导下的高速公路安全治理

高速公路安全系统是一个开放的、复杂的系统,系统的特性使得高速公路安全系统的失衡不应仅着眼于失衡主体和客体之间的矛盾,更应认识到高速公路安全系统失衡背后的原因是“牵一发而动全身的”。就如美国66号公路衰落,安全状况奇差的原因在于美国战略决策的变化,这条因政策而兴,因“州际公路法案”(Interstate High-way Act)而衰的公路见证的是美国经济政策的变更和交通发展重心的转移。现代科学技术的发展,尤其是计算机的出现为研究系统问题提供了强大的物质支撑,钱学森系统工程思想认为:解决系统问题要应用从定性到定量的综合集成法,把各方面专家、从业人员的理论、观点、经验等,历史发展经验,数据与信息技术、多媒体技术等集合起来,构成人机合一的工作体系,用来解决开放复杂系统存在的问题[4]。在综合集成法的指导下,对于高速公路的安全治理要着眼全局建立综合治理模式,形成从设计到运行的持续全方位安全治理,如图2。

图2 综合集成法指导下的高速公路安全治理体系

2.1 由中央政府统筹高速公路安全的整体决策

高速公路的安全影响的不仅仅是高速公路系统自身,其影响会超越上一级系统进行输出,高速公路作为强国“动脉”,其安全关系到一个国家的经济安全、政治安全、交通安全、军事安全,所以高速公路的安全体系要由中央政府整体规划、谋篇布局,要以政策为重要工具,以经济投入推动高速安全建设,要站在全国一盘棋的角度做出安全战略决策,及时指导监督地方政府落实。中央政府要坚持以人为中心,以保障驾驶员安全为首要准则;进一步研究智能化高速公路的建设标准,促进智能汽车研发,严格限定机动车自动驾驶标准,规范车辆安全测试;在统筹地区间发展的基础上加大安全设施投资水平,组织研发新型智能化安全设施;促进高速公路安全管理建设,提高执法规范化水平,保障队伍经费投入。相较西方国家,虽然中国高速公路里程数稳居世界第一,但在安全体系建设上我国还有较大的发展空间,高速公路安全体系建设要吸取西方发达国家的建设经验,推动综合监控预警系统、紧急事件管理系统、不停车收费系统、交通事件自动检测系统(AID)等安全技术的建设[5]。此外,在高速公路安全建设中要根据中国的具体国情和安全建设的丰富经验,合理规划新线路,确定行车容量,细化安全监督管理责任制,分阶段进行安全治理。

2.2 建立高速公路安全系统行政、技术两条指挥线

高速公路安全系统建设是一项复杂的系统工程,从设计到运营需要数以百计的部门、单位的支持与配合,从新型高速公路材料到高速公路智能化安全设备的研发上更是需要成千上万人的协同攻关,如何科学管理如此多的部门与人员,使安全系统建设高效有序进行,确保安全目标的实现成为一项重要课题。在高速公路安全系统建设中,全国范围内应当建立三层双线指挥体系,第一层在全国范围内设置国家高速公路安全系统指挥部,并建立国家级的高速公路安全智能数据中心;第二层在直辖市、自治区、省级行政范围建设高速公路安全系统指挥部,并建立省级的高速公路安全信息中心;第三层依托各城市建设高速公路路段安全系统指挥部,并建立高速公路路段安全信息平台。三层指挥体系呈上下级关系,每一层级的总体指挥部要由多从业领域、部门的人员组成,通过民主集中制形成结果通过中央、地方政府指令交由各部门落实。在实践过程中,各层级总体设计部中的技术负责人要接受行政负责人的领导,根据国情、省情、市情开展安全系统建设,从各部门、各行业的人员反馈意见出发,认真考虑人力、财力、科技发展水平、建设周期的制约。

2.3 培养高素质的高速公路安全人才队伍

高速公路安全需要各行各业的人才,在科技研发上需要材料、人工智能、计算机技术等方面的专家学者,在运营中需要严格规范的执法者、经验丰富的管理者,要行政上需要精打细算、精心保障的行政人员。要构建纵向上管理者—工程师—科学家,横向上多元化、经验丰富的人才队伍体系。在人才的具体培养上要培养科技型、国际化人才。加强科学家与实践者的沟通交流,多角度考量高速公路安全问题,准确挖掘高速公路安全实践中存在的问题。

3 结语

高速公路安全作为开放的复杂系统,对其系统结构、边界等内容不能以传统方法进行考察。对高速公路出现的安全问题要摒弃“头痛医头、脚痛医脚”的思维,认识到高速公路安全是环环相扣的相互影响的整体结构,任何一环出现问题都会引起“蝴蝶效应”式的连锁反应。以系统思维指导高速公路安全系统建设在理论层面还是实践层面都是崭新的有益尝试,系统论有助于自上而下进行全系统的安全设计,构建从指挥系统、落实部门到人才培养等全方位多层次的安全保障系统。

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