应急指挥调度系统概述(共50张)课件

1、智能运输系统概论（第三版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材21世纪交通版高等学校教材杨兆升 于德新 主编史其信 高世廉 主审第16章 应急指挥调度系统 概述16.1 国内外研究现状16.2 16.3 应急交通管制区域确定方法研究16.4 应急指挥调度系统框架设计 小结16.516.1 概述交通事故、天气灾害、大型公共事件等突发事件对道路交通的影响包括通行能力陡降和交通需求激增两个方面，极易引发大面积的交通拥堵甚至交通瘫痪，导致应急工作无法有效展开，造成巨大的人员伤亡和经济损失。16.1 概述道路交通具有显著的事件易损性，常常成为疏散和救援的薄弱环节。交通的安全、畅通是抢险救灾的重要前提，快

2、速、有效的应急交通组织可以显著减少生命与财产损失，可将事件的损失降低到最小。因此，世界各国都积极开展应急救援理论与技术的研究，建立了包括道路交通应急指挥功能在内的突发公共事件应急系统。发达国家的统计表明，合理的交通组织可以达到快速疏散交通的目的，有效的应急系统可将损失降低到无应急系统的6%。第16章 应急指挥调度系统 概述16.1 国内外研究现状16.2 应急交通管制区域确定方法研究16.4 16.3 应急指挥调度系统框架设计 小结16.516.2.1 国外研究现状在应急指挥调度方面，发达国家针对道路交通突发事件管理的研究起步较早，各大城市普遍建立了道路交通突发事件管理机构，出现了一批适用于高

3、速公路和城市道路的突发交通事件检测、救援响应、现场交通组织等方面的技术方法。随着突发事件的不断增多以及影响日益严重，发达国家逐渐开始对各类突发事件的综合处置方法进行研究，并形成了比较完善的紧急事件应急体系和相应的技术支撑。其中，美国、欧洲在取得了比较显著的进展，具有相对优势。16.2.1 国外研究现状在美国国家应急计划（NRP）的应急支持职能中，交通支持职能被排在第一位。在20世纪60年代，针对道路交通事故快速检测与救援的需要，美国密歇根州建成了智能运输系统中心（Michigan Intelligent Transportation Systems center，简称MITS）。 MITS可以

4、使交通警察实时监控高速公路的运行状况，提醒监控人员潜在的事故并能够自动提供一系列的处理方案，显著提高了紧急救援的效率和效果，充分显示出先进的信息技术在道路交通管理中的优越性。1）美国16.2.1 国外研究现状1991年美国运输部对包括ADVANCE、NAVIGATOR、FAST-TRAC、TRANSGUIDE在内的9个突发交通事件管理与交通流引导系统进行了实地测试与对比分析。测试表明： 交通事故的检测、确认和反应时间总体上降低了20%； 采用的交通信号、可变信息板、车载信息装置等分流手段，有助于缓解事件地点的交通压力，加快恢复正常交通状态； 相关地区的政府部门、救援部门、交通管理与控制部门以及

5、公共交通部门之间的信息共享，可以提高突发事件的救援效率。1）美国16.2.1 国外研究现状目前，美国公共突发事件下道路交通研究的重点是基于模拟分析和决策支持技术制定紧急事件条件下的大范围交通疏散预案，如华盛顿地区及周边区域的紧急事件交通疏散方案等。美国的橡树岭国家实验室、德克萨斯大学的地理信息科学中心等先后开发了各具特色的紧急疏散模拟系统，能够对事件条件下的疏散方案、疏散路径、疏散时间等进行仿真分析。1）美国16.2.1 国外研究现状2000年德国、英国、西班牙、希腊等投资开展了PRIME项目，即交通事件和紧急事件智能化管理中的交通拥挤和交通事件实时预测，其研究内容包括开发用于实时估计交通事件

6、或拥挤概率的方法和无线电广播发布信息对交通流进行组织指挥，并将高速公路和城市道路交通事件管理策略进行整合等。实地测试表明，交通事件的判别率达到60，误判率为0.25，平均判别时间为180秒。2）欧洲16.2.1 国外研究现状2001年，英国出台了最新的“国内突发事件应急计划”，主要内容包括：在事件发生前，对可能引发突发事件的各种潜在因素进行经常性的风险评估，制定相应的预防措施，进行应急处置方法的规划、培训和演习；在事件发生后，快速做出处置响应，加强各部门之间的合作和协调，使社会及公众迅速回复到平常状态，并及时总结应急处理过程中的经验教训，完善基础信息库。2）欧洲16.2.2 国内研究现状 我国

7、对交通突发事件及其事件管理方面的研究起步较晚，没有独立和常设的应急管理组织机构，采取分部门、分灾种的单一应急模式，通常根据紧急事件的类别由相应部门进行垂直管理。应急管理的法律基础较为薄弱，特别是对于分属不同主管部门的城市道路和公共交通，进一步加大了应急交通指挥的难度。曾经设立的相关项目，主要侧重单个技术的突破，缺乏相关技术的集成，难以满足应急交通需求。2008年的南方雨雪冰冻灾害等重大事件凸显了我国道路基础设施薄弱、交通保障能力不足的缺陷，特别是交通信息采集和应急指挥方面还受到严重制约。主要表现为缺乏事件影响快速评估、应急交通需求估计、应急救援资源配置、应急交通动态组织方案制定与调整、疏散时间

8、估算等技术方法指导，缺乏应急交通组织与指挥的决策信息基础和决策支持技术，使得道路交通常常成为抢险救灾的瓶颈之一。对此，国家设立专项资金进行了相应的研究，并取得了一定的成果。16.2.2 国内研究现状 吉林大学杨兆升课题组针对紧急事件发生时疏散与救援应急交通的时效性需要，重点对应急交通管制区域确定方法、大规模疏散与救援专用通道优化方法、应急交通优先通行路权确定方法、应急交通信号控制方法、应急交通信息诱导方法和应急交通组织指挥保障系统模型进行了研究，取得了一系列的成果。 为我国的应急交通组织预案制定和动态调整提供了相应的理论参考和技术路线，使得我国具有了应急交通组织与指挥的决策信息基础和决策支持技

9、术。16.2.2 国内研究现状第16章 应急指挥调度系统 概述16.1 国内外研究现状16.2 应急交通管制区域确定方法研究16.416.3 应急指挥调度系统框架设计 小结16.516.3.1 应急指挥调度系统需求分析1）用户主体以用户需求为中心进行系统建设可使系统开发更具实用性和高效性。应急指挥调度系统是为各类用户主体提供服务的，包括驾驶员、行人、医疗救助机构、抢险救援单位、应急车辆、指挥决策者等。不同的用户对应急交通保障系统的需求不一样，如驾驶员、行人的需求主要在于路线的引导；而交通管理部门重点需要获得相应的交通管制方案。16.3.1 应急指挥调度系统需求分析用户主体服务需求普通民众驾驶员

10、获取突发事件影响范围、道路交通状态、疏散目的地以及疏散路线等行人医疗救助机构医院获取突发事件发生地点、事件影响程度、受灾人员分布及数量等社会救助团体抢险救援部门消防及时获取突发事件发生地点及发展态势，以派遣救援车辆及人员路政获取突发事件发生地点、严重程度，道路设施受损状况等民防获取突发事件发展态势及影响范围，以疏散民众至安全地段应急车辆急救车获取突发事件最新发展态势、道路交通状况及最佳行驶路线消防车运输车交通管理部门交警获取交通管制方案，使应急车俩优先通行以及受灾地区人员交通快速疏散等交通运营部门公共交通获取调度信息及行车路线，快速疏导救治受灾人员政府部门指挥决策者综合获取突发事件各种相关信息

11、以及系统提供的各种交通决策方案上级政府机关及时获取突发事件发展态势及救治情况，以便统筹安排事件救助方案及资源调度表16-1 应急交通保障系统用户需求分析2）服务主体该系统的服务主体应包含道路管理部门、交通管理部门、交通运营部门、交通信息服务商等，如下表。道路管理部门提供路网质量评估与态势估计，突发事件发生前、发生中、发生后路网维护方案等交通管理部门提供当前交通管理与控制方案以及交通流状态交通运营部门提供应急车辆资源布置及运营路线交通信息服务商提供出行前、出行中交通信息服务，出行前出行规划，在途路径引导，停车诱导等政府部门提供应急资源的辅助决策、应急救援方案规划以及对系统进行维护等16.3.1

12、应急指挥调度系统需求分析3）信息需求突发事件下，各种环境条件发生变化，为了保证及时有效的抢险救援，必须获得快速、准确、全面的事件相关信息。应急指挥调度需要的信息主要有事件自身信息、周边环境信息、区域交通流状况、交通管控信息、救援资源信息等。将这些不同来源、不同种类的信息进行交互融合，就可为应急指挥抢险提供支持。16.3.1 应急指挥调度系统需求分析16.3.1 应急指挥调度系统需求分析事件自身信息事件类型区域交通流状况路口有无交通事件事件发生地点路口交通事件类型事件发生时间路口交通事件位置事件严重程度路口通行能力事件影响范围路段交通拥挤指数事件发展态势路段交通状态周边环境信息周边交通状况路段拥

13、挤持续时间周边人文地理分布路口交通拥挤指数周边经济状况路口交通状态周边气候状况路口拥挤持续时间区域交通流状况路段平均行程时间路径行程时间路段平均行程速度路径出行费用路段平均行程延误路径综合出行费用路段排队长度路径行程时间可靠性路段交通饱和度路径连通可靠性路段有无交通事件路段事件影响范围路段交通事件类型路口事件影响范围路段交通事件位置区域交通状态路段连通可靠性区域交通饱和度路段行程时间可靠性区域网络通行能力路段有无优先请求救援资源信息医院位置分布路段优先车辆类型医院设施规模路口各进口道流量医护人员数量路口各进口道排队应急资源类型路口各进口饱和流率应急资源分布路口交通饱和度应急资源数量路口平均延误

14、避难所位置路口信号周期避难所类型路口各相位绿信比避难所容量路口各相位绿灯时间交通管控信息各路口管控状态路口相位差各路段管控状态表16-3 应急指挥调度系统信息需求分析4）功能需求要明确系统的服务功能与性能要求，也是建设完善且可操性强的系统的基础与先决条件。所建立的应急指挥调度系统应具备以下功能：（1）信息采集与处理功能（2）事件分析及其发展态势评估功能（3）事件应急响应及疏散（4）应急车辆管理（5）用户管理16.3.1 应急指挥调度系统需求分析16.3.2 系统运行机制及其工作流程应急事件的组织与指挥水平在很大程度上决定了抢险救灾的效果，其中交通组织的保障是应急指挥调度系统的核心。应急指挥调度

15、系统的处理流程图如右：16.3.3 应急指挥调度系统体系架构1）系统逻辑框架逻辑框架主要完成服务的组织化。主要完成以下两方面的工作： 确定功能性（functionality）：即确定系统所应具有的功能，规定其功能处理的信息与流动方向； 确定构成要素（what）：即确定系统具有哪些功能模块。16.3.3 应急指挥调度系统体系架构应急指挥调度系统逻辑框架2）系统物理框架应急指挥调度系统功能是统一高效的指导救灾物资的调拨配置与运输供应。以信息采集、信息处理、功能实现、信息发布为主线，确定重大事件条件下应急指挥调度系统的实现功能及信息流程；以协调高效为原则，设计重大事件条件下应急指挥调度系统的结构框架

16、，通过结构框架（数据层、通信层、功能层、服务层、应用层）明确系统的工作流程。16.3.3 应急指挥调度系统体系架构16.3.3 应急指挥调度系统体系架构应急指挥调度系统物理框架2）系统物理框架（1）数据层及时准确地获取全面的道路交通信息是提供应急救援指挥决策决定的前提依据，这些信息主要由路基型、车基型、空基型检测器获取，并经过通信层传输给功能层。（2）通信层通信层是应急信息传输的平台，是指挥中心完成指挥调度、信息传递、信息共享等决策功能的基础。16.3.3 应急指挥调度系统体系架构（3）功能层 接受通过通信层传输过来的检测器采集数据，对各种数据进行融合处理、存储，并接受服务层的反馈，建立信息库

17、、知识库、预案库、统计库、评估库等。（4）服务层 该层包括交通控制中心、信息服务中心、应急中心、调度中心、政府宣传部门等一系列决策指挥部门，主要负责将决策信息提供给应用层用户，同时向功能层提供反馈信息，建立各类系统对数据库进行存储。16.3.3 应急指挥调度系统体系架构（5）应用层是决策信息的用户执行运用层，用户通过该层的多种方式如：交叉口信号灯、VMS显示屏、车载机、无线等获得应急决策信息。16.3.3 应急指挥调度系统体系架构系统各层级间的高效协调能够实现评估道路交通设施的破坏状况，分析事件对交通运输体系的影响，寻找可以替代的交通服务来缓解事件的运力不足，协助清理和修复交通设施，达到统一高

18、效指导救灾物资的调拨配置与运输供应的目的。3）系统模块设计 系统功能模块划分与设计如下（7个）：（1）交通信息采集模块主要负责接收存储区域交通流信息，并将处理后的数据存入综合数据库。（2）GIS地图处理模块 主要显示事件发生地点与影响范围、区域路网实时交通状态、应急资源分布状况、应急疏散与救援路径等。 （3）知识库管理模块 用于知识库的管理与维护，包括预案库、专家库、资源库、方法库和规则库。16.3.3 应急指挥调度系统体系架构（4）模型库管理模块 用于对模型库的管理与维护。（5）区域交通状态监控模块 通过选用一定的交通状态判别模型，对区域交通状态进行判别，实时监控事件影响区域的交通流状况，并

19、以GIS地图辅助显示。（ （6）突发事件接报模块 通过各种有线、无线通信手段以及人工报告等方式自动获取事件信息，判断事件类别及严重程度，并自动启动事件应急响应模块。16.3.3 应急指挥调度系统体系架构（7）事件应急响应模块是应急指挥调度系统的核心模块， 其又包含以下4个子模块：事件评估模块应急救援物资配置与调度模块跨区域交通协调组织与应急指挥模块应急疏散方案评价模块16.3.3 应急指挥调度系统体系架构第16章 应急指挥调度系统 概述16.1 国内外研究现状16.2 应急交通管制区域确定方法研究16.4 16.3 应急指挥调度系统框架设计 小结16.516.4 应急交通管制区域确定方法研究应

20、急指挥调度系统涉及的关键技术有应急交通管制区域确定方法、应急交通信号控制方法以及应急交通信息诱导方法等，其中应急交通管制区域的划分是其他关键技术得以实现的基本保证。突发事件对路网的冲击具有明显的层次性特征，以事件发生地点为中心，路网受损害程度与应急交通组织难度随距离渐次降低。对于特定路网区域，针对潜在的易发事件类型与位置，研究应急交通隔离区、控制区和缓冲区的划分方法，对于制定有针对性的应急交通协调组织指挥预案是非常必要的。16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通管制区域划分方法1）基于Rough集理论的事件区域分析方法研究 突发事件条件下城市道路交通网络可靠性及其可靠度的度量标准并不是严格精

21、确的、确定的，需要采用不确定推理对其进行处理。 Rough集理论是一种研究不完整、不确定知识和数据的归纳、学习、表达的理论方法，能够有效地处理复杂系统中的模糊的、不精确、不完整的数据和信息，显著优点在于无须提供所处理数据之外的任何先验信息。因此非常适用于紧急事件条件下道路交通网络的可靠性态势分析。16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通管制区域划分方法2）基于Rough集理论的路网可靠性知识获取一组道路交通数据 对路网元素状态/趋势 的描述，存在下近似和上近似，分别表示为：（16-3）（16-2） 同时，用路网元素状态/趋势 描述一组道路交通数据 的近似精度和粗糙度分别表示：为： （16-1

22、）（16-4）而一组道路交通数据 关于路网元素状态/趋势 这一参数的重要度定义为： ： 的 边界域（16-5）（16-6）16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通管制区域划分方法3）基于Rough集理论的路网可靠性知识构造基于Rough集的知识发现，主要借助信息表的方式实现对知识的表达，这种表达方式可以看成一个二维表格，表格的行与对象相对应，表格的列对应对象的属性，各行包含了表示相应对象信息的描述符，还有关于对象的类别成员的信息。在城市道路交通网络中，路网对象路段、路口、区域（子区）的多值属性可以从微观、中观、宏观三个层次进行描述。16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通管制区域划分方法4

23、）路网元素属性数值的离散化处理所采集的原始交通信息经常是不完整的、存在异常的、不确定的。在突发事件条件下，这种不完整性、不确定性表现得更加明显。因此，在进入知识表达系统之前，需要对原始数据进行预处理。支持向量机（Support Vector Machine，简称SVM）是近几年发展起来的新型的通用知识发现方法，能较好地解决小样本学习问题，同时具有很好的泛化能力。16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通管制区域划分方法5）路网可靠性决策表的属性约简决策表属性约简的目的就是在保持分类能力不变的前提下，求出条件属性和决策属性之间的最小或近似最小的一种关系。本书所采用的属性约简算法在基于量子粒子群的

24、属性约简算法基础上进行了改进。16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通管制区域划分方法6）路网可靠性决策表属性值约简属性约简虽然在一定程度上去掉了决策表中的冗余属性，但是还没有充分去掉决策表中的冗余信息。属性值约简则是在属性约简的基础上，对决策表近一步进行约简。可采用基于规则综合质量评价方法对属性值进行约简。16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通管制区域划分方法7）路网可靠性运行态势逻辑推理在经过一系列的数据预处理、属性及属性值的约简后，使得知识表达方式与决策规则实现了对应。根据约简决策表，系统可以直接采用Bayesian函数对决策规则进行推理。16.4.1 基于路网可靠性态势估计下交通

25、管制区域划分方法16.4.2 模型验证 如上图，截取某城市南北高架上的某路段进行模拟验证，该路段全长6.6km，单向四车道双向八车道，中途横跨3个主干道，4个次干道。 获取2008年4月份至5月份连续5个星期一连续24小时线圈数据，线圈数据采集间隔为5分钟，采集的交通参数包括流量、速度、占有率。1）仿真条件2）路段的可靠性运行规律分析以常态下的路段实际交通数据为基础，分析路段的可靠性运行规律。随机抽取其中一个星期一的24小时交通流数据，以自由流行驶速度通过路段的行程时间 值，分析路段24小时的可靠度运行曲线，如下图。16.4.2 模型验证常态下路段交通饱和度处于0.8（0.5），路段流量输入为

26、常态下V/C=0.8。车道损毁对比分析图16.4.2 模型验证常态下路段交通饱和度处于1.0（0.5），路段流量输入为常态下V/C=1.0。车道损毁对比分析图16.4.2 模型验证常态下路段交通饱和度处于1.2（0.5），路段流量输入为常态下V/C=1.2时。车道损毁对比分析图16.4.2 模型验证3）应急通道内应急车辆的运行效果分析 V/C0.8下应急车辆行程时间对比分析16.4.2 模型验证 0.8V/C1.0下应急车辆行程时间对比分析16.4.2 模型验证 V/C1.0下应急车辆行程时间对比分析16.4.2 模型验证激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界