针对跨区域路网流量饱和与流量失衡突发交通事件

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编者按：10月10日，在由公安部道路交通安全研究中心、中国道路交通安全协会主办，内蒙古自治区公安厅交通管理局、呼和浩特市公安局承办的“道路交通科技创新与高质量发展论坛”上，公安部道路交通安全研究中心公路交通管理研究部副研究员孙广林作了《跨区域路网协同管控技术及应用》主题报告。

该报告针对跨区域路网流量饱和与流量失衡突发交通事件，分享了区域级事件发现预警、处置预案自动匹配生成、处置措施预评估和路网压力测试等相关技术及应用。

1 技术背景与要求

（一）技术背景

区域路网协同管控需求主要提醒以下五方面。一是区域路网管控不协同。跨区域跨部门协同机制缺落地支撑，跨区域跨部门管控缺手段和模式。

二是区域路网均衡待提升。宏观路网饱和失衡监测预警技术待提升，中微观事件监测预警干预能力待提升。

三是区域管控标准不健全。缺乏区域交通运行、安全标准化评价指数，缺少区域管控的执勤及分流点配置规范。

四是示范工程引领待突破。区域路网交通监测和管控设施能力待整合，区域性和通道型全天候通行保障技术待验证。

五是跨区域出行保障需求增长。节假日跨区域长距离安全顺畅出行需求显著，突发事件下安全有序通行保障需求迫切。

（二）理论基础与问题缺陷

区域路网均衡管控背后的理论基础已经非常成熟。1952年，英国交通工程师Wardrop提出的用户最优第一平衡原理(UE)、系统最优第二平衡原理(SO)沿用至今。

平衡原理在应用实践中存在一定的理论缺陷，致使应用实践中难以达到最优目标。一是出行用户很难准确获知未来道路网交通状态，存在信息不对称的问题；二是由于用户往往基于当前路网运行状态估算时间选择最短路径，这也会导致路网失衡事件的产生；三是某些用户在路径选择上存在偏好，会导致区域级事件的发生。

（三）技术实现目标

一是要实现区域路网供给与需求的动态平衡，即监测进出管控区域的交通流量，动态预警区域路网流量饱和突发事件（流量饱和度），分级实施“少进多出”、逐渐加大力度至“不进净出”管控措施，保障区域路网交通流量与通行能力相适应。

二是区域路网安全与效率的动态平衡。当路网区域处于失衡状态时，其通行效率是比较低的，我们通过监测管控区域内各条路线交通流量，动态预警相邻路线失衡突发事件（失衡系数），采用分级实施警示提示、诱导分流、安全管控等管控措施，保持区域路网相邻路线饱和度处于合理范围，从而保证区域级路网的通行安全。

（四）技术实现路径

在具体实现路径方面，可通过感知、传输、研判及应用实现识别事件、处置事件、评估事件的目标。

全天候数据交换与监测服务赋能平台可将前端的感知设备所获得的数据，包括行业部门数据、社会出行数据、交管部门内部数据等进行汇聚，并进行Al+人工的事故事件核验服务，对事件进行算法评估，并为预案匹配提供算法支持。

道路交通态势监测服务平台接收到突发交通事件信息，通过采集监测、预警联动、签收管控、发布处置及反馈评估五个环节，同步与全天候数据交换与监测服务赋能平台进行交互，最终利用可变信息情报板等路侧设施、声光电发布或警示设备及出行服务导航等将管控措施及时发布，以此实现区域级事件的无人化、智能化管控。

2 交通监测与感知

目前能够汇聚的数据包括物联网设备采集、行业共享、出行上报三类。

物联网设备采集通过将固定视频、移动视频、ETC、智慧锥桶、RSU等设备进行接入，获得交通运行、态势突变、交通事故、占道施工以及车辆轨迹、速度等监测数据。

同时，与行业多部门进行数据共享，如与气象服务部门共享恶劣天气预报预警数据；与交通运输部门共享占路施工、交通运行重点车辆监管等数据；与水利部门共享水情数据以及与地质和地震部门共享地质、地震灾害数据。

在社会层面，与百度、高德等地图企业进行全量路况数据的实时同步；上线用户上报（众包）功能，出行者可以进行突发交通事件、通行条件等信息的上报；与道路运营企业共享视频检测时间、交通运行、施工养护车辆等数据。

点/段交通态势监测

区域路网交通态势监测，包括两个方面：一方面监测区域管控节点交通运行态势，编制“有人”和“无人”值守分流管控点设置及装备配备规范，完备管控区域内部和外围分流管控点现有的交通感知装备及能力；监测区域内部和外围管控节点交通流量、行驶速度、车型比例等交通运行情况。

另一方面监测区域路网路段交通运行态势，通过汇聚融合气象、交通、交管、水情、地震等行业部门及出行者、地图企业、运营企业等交通运行态势数据，监测区域内部和外围路段交通流量、行驶速度车型比例等交通运行情况。

区域和点/段级事件发现

基于交通态势监测能力，实现区域和点/段级事件的发现。一类是区域级事件，如区域流量饱和事件、区域流量失衡事件及恶劣天气交通影响等。

另一类是点/段级突发交通事件，除传统的事故占路、施工违法停车等，我们通过与中国交通通信信息中心合作，可对连续变道、占用应急车道等异常行为进行检测。

区域流量饱和及失衡事件预警

基于识别到的饱和及失衡事件，构建了三类算法模型。动态计算区域路网流量饱和度可作为区域流量饱和事件预警的依据，其计算方式为F=V/C，其中F为区域路网流量饱和度，C为动态测算区域路网通行能力，针对恶劣天气、交通事故、异常拥堵等事件影响，标定修正系数，动态修正和迭代计算区域路网饱和容量C。

对于失衡事件，构建了区域路网流量失衡系数（E），通过实时监测计算管控区域内相邻路线（高高、高地）流量失衡系数（E=Fi/Fj，Fi＜Fj），作为区域流量失衡事件预警的依据。

对于这两类事件，进行分级预警，如下图所示，分为四个等级。

当事件发生后，会推送到检测服务平台，平台可将事件发生区域的基本情况，如预警类型、预警等级、流量饱和度、所属部门等进行显示。接下来，就需要对事件进行处置。

根据事件的属性、预警等级生成预案。首先，联合多部门制定区域协同管控预案，针对区域流量饱和、流量失衡、恶劣天气等场景编制专项预案，针对区域内外分流管控点编制处置预案，构建预案库形成“一区一案、一线一案、一点一案、一段一案、一事一案”预案体系。

其次，需要构建预案匹配生成规则库，按事件预警类型、等级、时空特征自动匹配生成处置预案。

目前监测服务平台可提供安全提示、交通诱导及交通管控三类处置措施。这三类措施和导航地图相连通，当事件发生后，根据预案自动匹配远端提示、终端诱导及近端管控的组合措施，并可一键发布，向所有使用导航地图的用户进行推送。

处置预案匹配完成后，需要对匹配预案或生成方案进行处置效果预评估。利用交通仿真技术模拟处置预案区域路网运行影响，预评估分流管控措施实施效果，辅助优化管控范围、力度、实施对象、时段等措施。

根据预评估结果，还需在事前测试路网保障压力。构建突发交通事件影响路网压力测试模型，评估极端化调整路网需求和突发事件冲击对路网应急保障能力的影响，辅助决策应急人员、装备、物资等应急资源配置及优化。

3 应急处置与示范

在流量饱和事件处置方面，按照流量饱和及预警等级，执行“少进多出”逐渐加大升级至“不进净出”的流量管控策略；依托分流管控点部署的诱导分流发布LED显示屏、路线诱导灯带、管控分流智能锥桶、交通违法移动式查缉仪、交通态势巡查无人机等设备，以及导航地图、交通广播和警力资源，近中远端协同实施分车型分时段管控分流措施。

在流量失衡事件处置方面，按照区域流量失衡系数及预警等级，执行“点堵线疏、线缓面控、点线面协同”联动管控策略，依托分流管控点部署的诱导分流发布LED显示屏、路线诱导灯带、管控分流智能锥桶、交通违法移动式查缉仪、交通态势巡查无人机等区域管控分流设备，以及导航地图、交通广播和警力资源，近中远端协同实施分车型分时段分流管控措施。

跨区域突发事件处置方面，依托监测服务平台实施纵向联动，针对跨区域突发事件预警及协同联动管控建议，通过平台转发给下级部门进行处置，或转发给上级部门进行审核，实现上下级部门间交通管理措施的纵向联动；依托监测服务平台实施横向联动，针对跨区域突发事件预警协同联动管控措施及联动建议，通过平台转发给同级部门或交通、气象等相关部门进行协同处置，实现同级部门间的横向联动。

下面介绍两个示范工程。一是广东韶关和湖南郴州省际区域路网均衡协同管控试点，通过研发管控区域交通感知设备及能力解决方案，利用联创实验室第三方平台汇聚行业、企业、出行交通态势和突发事件数据资源。识别粤湘省际区域流量饱和、流量失衡、恶劣天气等突发事件，推送至公安交管交通态势监测服务平台。

依托交通态势监测服务平台研发区域管控功能模块，接入与分级预警区域流量饱和与流量失衡等突发事件，匹配生成处置预案，仿真模拟管控措施效果，压力测试路网运行保障能力，实施区域联动处置，利用导航地图和路侧设备协同发布分流管控措施。

二是京津塘高速公路“通道型”全天候通行保障试点。通过研发京津塘高速交通感知设备及能力解决方案，利用联创实验室第三方平台汇聚行业、企业、出行交通态势和突发事件数据资源。识别路线流量饱和、流量失衡、恶劣天气等突发事件，同步推送至公安交管交通态势监测服务平台。

依托监测服务平台区域管控功能模块，接入与分级预警路线流量饱和与失衡突发事件，匹配生成处置预案，仿真模拟管控措施效果，压力测试路线运行保障能力，实施协同联动处置，利用导航地图和路侧设备协同发布分流管控措施。