盧達(dá)聰，唐 翔，李 剛

（廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029）

0 引言

高速公路由于車速快、交通量大等特點(diǎn)，發(fā)生事故與傷亡的概率是其他等級公路的三倍以上[1]；截至2021年4 月，我國高速公路交通事故萬車死亡人數(shù)為1.80人，同年萬車死亡人數(shù)美國為1.20 人，德國為0.07 人，我國交通事故發(fā)生概率顯著高于西方，且致死率高達(dá)74%[2-4]。為簡化信息管理流程，提供符合道路安全理論體系的數(shù)據(jù)，從而加強(qiáng)事故分析能力，提高高速公路安全管理水平，國內(nèi)外均建立了相關(guān)的道路交通數(shù)據(jù)庫。

在國外，美國建立了NMVCCS、GES 和FARS 等數(shù)據(jù)庫，F(xiàn)ARS 對外開放并提供交通情況查詢等功能，并建立了具有信息集成、管理和分析功能的數(shù)據(jù)庫[5-8]。歐盟國家共同建立了道路交通事故數(shù)據(jù)庫CARE[9]，統(tǒng)計(jì)事故類型、國籍、人員信息、事件類別以及車輛類型等的事故信息數(shù)據(jù)[10]。

國內(nèi)存在如SH-NDS、CIDAS和TAIS等交通安全數(shù)據(jù)庫，但大多僅做簡單分類采集，缺乏統(tǒng)計(jì)分析能力且難以共享。我國于2013 年開啟第一個(gè)自然駕駛項(xiàng)目“上海自然駕駛研究”[11]，獲取了3 年的自然駕駛數(shù)據(jù)采集，共采集16萬千米的駕駛數(shù)據(jù)，構(gòu)件SH-NDS數(shù)據(jù)集[12]。

目前我國道路交通數(shù)據(jù)庫信息量大，項(xiàng)目全，但數(shù)據(jù)的可操作性不強(qiáng)，難以支持深度的道路安全性分析研究，從而導(dǎo)致道路的安全性較差。本文從高速公路的安全評價(jià)基礎(chǔ)信息的解析和分析出發(fā)，以廣西山區(qū)高速公路為調(diào)研對象，獲取高速公路相關(guān)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，最終得到道路安全基礎(chǔ)信息體系，并設(shè)計(jì)了高速公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫。

1 面向安全評價(jià)的高速公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)解析及特征要素分析

1.1 高速公路安全相關(guān)的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)

用于分析高速公路安全性的數(shù)據(jù)大體分為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)、新數(shù)據(jù)、顛覆性技術(shù)數(shù)據(jù)三大類。

1.1.1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)一般可以分為五大類[13]：事故數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)、交通流數(shù)據(jù)、補(bǔ)充數(shù)據(jù)以及其他與安全有關(guān)的數(shù)據(jù)。

事故數(shù)據(jù)是進(jìn)行安全研究所需的基本數(shù)據(jù)類型，主要包括編號、地點(diǎn)、時(shí)間、嚴(yán)重程度、事故類型、行駛方向、酒精程度、事故人員以及車輛信息和事故描述等信息。道路數(shù)據(jù)主要包括關(guān)于道路的幾何設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性的信息，包括路段長度、線形、路面狀況等信息。交通數(shù)據(jù)主要指道路上交通流的信息，主要包括交通密度、交通組成、速度分布、年平均日交通量等信息。補(bǔ)充數(shù)據(jù)是指面對常規(guī)無法獲得、存在缺失或者精度不夠的數(shù)據(jù)，研究人員可以通過衛(wèi)星地圖、實(shí)地考察等方式進(jìn)行補(bǔ)充和完善的數(shù)據(jù)。補(bǔ)充數(shù)據(jù)主要包括但不限于表1。

表1 補(bǔ)充數(shù)據(jù)主要要素

其他與安全有關(guān)的數(shù)據(jù)包括：引文記錄、醫(yī)院數(shù)據(jù)、駕駛數(shù)據(jù)、土地使用、人口密度、交通沖突、天氣及降水?dāng)?shù)據(jù)、路面摩擦系數(shù)、車輛登記和駕駛記錄等內(nèi)容。

1.1.2 自然駕駛數(shù)據(jù)

自然駕駛數(shù)據(jù)是指車輛通過配備傳感器，在無外界干擾的條件下通過傳感器收集得到的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以幫助研究在自然環(huán)境中的駕駛行為。

1.1.3 顛覆性技術(shù)數(shù)據(jù)

顛覆性技術(shù)是指一種顯著改變消費(fèi)者、行業(yè)或企業(yè)運(yùn)營方式的創(chuàng)新技術(shù)。例如利用智能手機(jī)等顛覆性技術(shù)可以提供大量的數(shù)據(jù)，包括地點(diǎn)、司機(jī)開車時(shí)發(fā)短信的時(shí)間和地點(diǎn)、行駛速度等相關(guān)安全信息。

1.2 基于CMFs體系的我國高速公路安全信息關(guān)聯(lián)性分析

事故修正因子（CMFs）被廣泛應(yīng)用于各種道路事故預(yù)測方法與模型[14]中，經(jīng)過多年的信息數(shù)據(jù)積累以及實(shí)踐應(yīng)用，具有較高的可靠性。本文根據(jù)CMFs 信息要素，對高速公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行補(bǔ)充和完善。在HSM[15]中，將CMFs 的特征信息要素分為道路路段特征信息要素、平面交叉口特征信息要素、立體交叉特征信息要素、特殊設(shè)施和幾何特征要素以及道路路網(wǎng)特征信息要素五大類。由于我國高速公路不設(shè)置平面交叉，且道路路網(wǎng)要素的研究對象一般為路網(wǎng)復(fù)雜的城市道路，高速公路并不適用，故本文不考慮平面交叉口以及道路路網(wǎng)特征要素。

各要素隨著高速公路等級不同而采取不同的設(shè)計(jì)值或設(shè)置方案，下面將結(jié)合CMFs 中的各個(gè)要素、現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[16-20]及我國高速公路現(xiàn)狀進(jìn)行對照，篩選出符合我國高速公路現(xiàn)狀的安全信息要素，見表2～表6。根據(jù)安全信息要素建立高速公路安全信息識別指標(biāo)要素體系，并將高速公路安全信息轉(zhuǎn)化為具有高操作性和可識別性的數(shù)據(jù)集。

表2 CMFs道路橫斷面信息要素

表3 CMFs道路線形信息要素

表4 CMFs標(biāo)志標(biāo)線信息要素

表5 CMFs天氣及照明要素

表6 CMFs立體交叉信息要素

2 數(shù)據(jù)采集與整理

本文選擇廣西多條山區(qū)高速公路為調(diào)研對象，對廣西多條山區(qū)高速公路的安全相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。采集數(shù)據(jù)的方法有以下四種：

①相關(guān)部門獲取安全信息資料。

從相關(guān)部門得到的安全信息資料，主要為Excel 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及Word統(tǒng)計(jì)報(bào)告文檔，主要記錄時(shí)間、天氣狀況、路線名稱、事故車輛行車方向、事故發(fā)生具體位置樁號、所屬路段、所屬地區(qū)、事故類型、事故原因及過程簡要描述、傷亡人數(shù)及嚴(yán)重程度。

②道路設(shè)計(jì)文件中的道路信息資料。

道路數(shù)據(jù)提供了關(guān)于道路的幾何設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性的信息，主要包括電子設(shè)計(jì)圖、設(shè)計(jì)說明書以及設(shè)計(jì)參數(shù)表等文件資料。

③通過爬蟲技術(shù)獲得的網(wǎng)上發(fā)布的事故信息及天氣氣象資料。

本研究選擇道路實(shí)時(shí)路況信息發(fā)布網(wǎng)站（http：//m.bestunion.cn/lk/）和天氣網(wǎng)（https：//lishi.tianqi.com/），通過程序獲取以上兩個(gè)網(wǎng)站上的信息數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充和修正。

④現(xiàn)場調(diào)研照片及視頻資料。

對于通車運(yùn)營時(shí)間較長的高速公路，現(xiàn)今路段線形可能發(fā)生了部分的改變，特別是路段上的交通安全設(shè)施，對于這些因素，通過實(shí)地調(diào)研，拍攝圖片及視頻等資料對其進(jìn)行補(bǔ)充。

3 高速公路安全基礎(chǔ)信息識別及編碼

收集完關(guān)于高速公路的信息后，對高速公路安全相關(guān)的基礎(chǔ)信息進(jìn)行分解，根據(jù)事故特征信息要素、事故發(fā)生路段的道路線形特征要素、路段交通流特征要素、道路設(shè)施特征要素、道路地理環(huán)境特征要素等建立高速公路安全信息識別指標(biāo)要素體系，然后按照相似的安全信息類別進(jìn)行歸納與整理，將高速公路安全信息轉(zhuǎn)化為具有可操作性和可識別性的數(shù)據(jù)集，其框架思路如圖1所示。

圖1 安全信息識別方法框架

建立高速公路安全信息數(shù)據(jù)體系要具有相關(guān)的描述參數(shù)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)參數(shù)；要建立各要素與各類基礎(chǔ)安全信息之間的從屬關(guān)系，并應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查找與編輯功能。根據(jù)以上思路，得到了高速公路安全信息識別編碼表，見表7～表9。

表7 事故特征要素信息識別編碼

表8 道路特征要素信息識別編碼

表9 環(huán)境特征要素信息識別編碼

4 高速公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 高速公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本研究基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架的底層結(jié)構(gòu)，類型為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，采用SQL Server 平臺進(jìn)行創(chuàng)建與管理[21]，基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)要綜合考慮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系。

4.1.1 基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

根據(jù)高速公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫內(nèi)不同數(shù)據(jù)特征，以“X 省X 高速XX 數(shù)據(jù)”的形式對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，見表10。

表10 高速公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)表

4.1.2 基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組織及邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系

基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)表的構(gòu)成為：高速公路基礎(chǔ)信息表、事故基礎(chǔ)信息表、道路平面元素信息表、道路縱斷面元素信息表、交通流信息表、道路標(biāo)志標(biāo)線信息表、道路構(gòu)造物信息表、道路氣象信息表。為滿足數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系整體上看，由于高速公路具有唯一性，因此將以上數(shù)據(jù)統(tǒng)一關(guān)聯(lián)到高速公路基礎(chǔ)信息表中。

4.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的管理與更新

為保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的安全與穩(wěn)定，需要保證對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的管理，主要工作包括數(shù)據(jù)的檢查、拷貝和更新工作。

4.2.1 數(shù)據(jù)的檢查

數(shù)據(jù)的檢查工作由數(shù)據(jù)庫管理員進(jìn)行操作，當(dāng)用戶與客戶端對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行輸入、增減、修改等編輯操作后，管理員對新修改提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤后將其更新備份至后臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

4.2.2 數(shù)據(jù)的拷貝

由數(shù)據(jù)庫用戶或其數(shù)據(jù)平臺的工作人員具體數(shù)據(jù)應(yīng)用要求，數(shù)據(jù)庫或系統(tǒng)管理員將相應(yīng)的數(shù)據(jù)提取整理，并提交給用戶。系統(tǒng)用戶在獲取數(shù)據(jù)后，按照自身的實(shí)際需要應(yīng)用到各自的平臺與管理系統(tǒng)中，進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算操作。

4.2.3 數(shù)據(jù)的更新

在對廣西多條高速公路的調(diào)研中得出，運(yùn)管部門對基礎(chǔ)資料與統(tǒng)計(jì)信息的儲存管理主要以電子文檔的形式，數(shù)據(jù)缺乏較為科學(xué)的管理，使得數(shù)據(jù)存在部分缺失、重復(fù)、冗余等問題。故應(yīng)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)儲存管理模式，將原始數(shù)據(jù)信息的記錄、存儲以及傳輸?shù)裙ぷ鳂?biāo)準(zhǔn)化，加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫對安全基礎(chǔ)信息的更新效率。

對于視頻類、圖片類數(shù)據(jù)，由于此類數(shù)據(jù)文件量多，其存入數(shù)據(jù)庫所占內(nèi)存空間大，傳輸時(shí)間長，會影響數(shù)據(jù)庫性能，故對此類信息資料應(yīng)采取及時(shí)提取轉(zhuǎn)化、定量定期刪除的方案，既保證資料信息不會丟失，又減少數(shù)據(jù)庫存儲負(fù)擔(dān)。

對于文檔類、圖紙類數(shù)據(jù)，在完成上述信息的儲存后需對原始圖紙與文檔數(shù)據(jù)進(jìn)行保留。

5 結(jié)語

本文研究成果如下：

①通過高速公路安全相關(guān)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的解析以及基于CMFs 數(shù)據(jù)體系的安全要素關(guān)聯(lián)性分析，理清了高速公路安全相關(guān)基礎(chǔ)信息結(jié)構(gòu)層次，發(fā)掘了符合國內(nèi)高速公路道路條件，且安全事故相關(guān)性較強(qiáng)的信息要素。

②通過對大量高速公路基礎(chǔ)信息資料的集成、分類與整理，結(jié)合安全評價(jià)數(shù)據(jù)的需求與高速公路安全基礎(chǔ)信息結(jié)構(gòu)層次，形成了高速公路安全信息識別編碼體系。

③建立了由事故特征信息要素、道路特征信息要素及環(huán)境特征信息要素構(gòu)成高速公路安全基礎(chǔ)信息要素體系，進(jìn)行了高速公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本文在一定程度上能為建立面向安全評價(jià)的高速公路信息服務(wù)平臺等數(shù)字化項(xiàng)目提供依據(jù)，但由于本研究的數(shù)據(jù)體系僅納入道路安全相關(guān)的傳統(tǒng)信息數(shù)據(jù)，對于新技術(shù)下的高速公路安全信息（例如眾包數(shù)據(jù)、駕駛員心生理數(shù)據(jù)等），由于采集及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織的困難而沒有考慮；由于對數(shù)據(jù)庫技術(shù)掌握有限，在數(shù)據(jù)庫的可靠性、穩(wěn)定性方面缺乏深入的研究。這些不足之處還需進(jìn)行進(jìn)一步的研究工作來完善。