贺 宜 杨鑫炜 吴 兵 钟 鸣 严新平▲
(1.武汉理工大学智能交通系统研究中心 武汉 430063;2.武汉理工大学水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心 武汉 430063)
WHO发布的《道路安全全球现状报告2015》显示,2013年全球有125万人死于交通事故,平均每25 s就有1人因交通事故死亡[1]。道路交通事故已经成为全球最重要的死亡因素。中国道路交通死亡人数一直高居世界首位,交通安全形势严峻。2015年,公安部公布中国道路交通事故死亡人数58 022人,卫生部公布的数字显示为217 711人,而美国仅为350 92人,如图1所示。万车死亡率中国是美国的1.7倍,10万人死亡率为美国的3.4倍,如图2所示。2015年9月,联合国大会上,在可持续发展战略目标中明确指出:到2020年,全球道路事故造成的死伤人数减半[1]。作为未来交通发展的重要任务,这项战略目标的提出表明世界各国都深刻认识到道路交通安全问题给全球经济和家庭造成的沉重负担。
图1 中美两国道路交通死亡人数Fig.1 Road traffic deaths in China and U.S.
图2 中美两国万车死亡率与10万人死亡率Fig.2 Mortality rate of per 10 000 vehicles and 100 000 people in China and U.S.
据统计[1],近年来中国的万车死亡率居于世界首位。美国的交通死亡人数在1972年达到峰值[2],随后于1975年起,逐步建立交通事故统计体系,成立专门道路交通事故研究机构,将数据分析结果广泛应用于交通事故预防中。体系建设之后美国事故死亡率得到有效控制,其道路交通安全形势处于世界前列[3]。交通事故统计体系建设在中国还处在起步阶段,从交通大国迈向交通强国,逐步构建符合中国交通现状的事故数据统计体系显得至关重要。笔者通过详细总结美国在道路交通事故数据采集和统计技术的发展进程,对比分析当前中国交通事故统计体系的现状和不足,对完善中国交通安全事故数据统计体系提出建议。
美国在事故数据现场采集方面,经历了2个阶段[4]。第一阶段是由各州警察部门根据制定的采集表在事故现场进行信息采集,再通过人工操作将事故信息录入至数据库中[5]。这一阶段大多由人工参与,存在现场数据采集遗漏、字迹潦草难辨、数据录入系统时易发生人为差错等问题。这一阶段的交通事故数据采集存在不完整、不精确、占用大量人力资源等缺陷,低效的事故数据存储严重影响了数据时效性和可用性。
第二阶段由纸质采集手段转向电子采集手段。美国主要建立了以下3个事故信息采集系统,分别是爱荷华州的交通犯罪采集系统(TraCS)、伊利诺伊州的移动采集报告系统(MCR)和内华达州的十字路口采集系统(Crossroads Software)。这些系统主要以车载电脑为平台,主要由以下6种先进信息采集技术集合而成[4]。
1) 电子事故信息采集系统[5]。交警在现场以车载电脑为事故信息采集平台,通过电子采集方式,将事故信息录入到事故信息系统中的信息采集表,在现场能自动通过无线通讯将事故信息表发送到交通部门进行审核,随后再传送至数据中心。同纸质相比,电子采集系统很大程度上减少了数据键入错误和解决了数据采集不完整的问题,数据采集效率高,节省了大量的人力资源。
2) 事故GPS定位系统[4]。一种是手持式GPS接收器,可用于确定事故具体坐标方位,节省大量手动定位坐标的时间,但也存在一些缺陷,如事故地点信息记录繁杂。美国主要采用线性参照法、经纬度坐标法和点-线记录法3种方式,这些方法的定位精度都很低;其次,GPS定位时常受到区域信号的限制,导致定位误差大,需要对工作人员进行大量的现场记录培训。另一种是警用车载GPS系统,与车载计算机终端相连,可通过GIS地图自动获取GPS坐标,无需记录大量文字信息,并且工作人员可以在地图上核对和修正GPS数据。
3) 芯片/条形码阅读器[4]。米勒的研究结果显示[6],每个人凭借短期记忆能完整还原出的数据平均长度是5~9位。而根据官方数据显示,美国事故现场信息,如驾照信息、驾驶员信息、车辆信息等字符长度都远超过9位。因此为了减少人工现场采集繁杂数据时出现遗漏以及为了保证信息的精确度,当今的驾驶员和车辆信息采集都是以芯片/条形码阅读器为主。它可以自动将所需信息传输至事故信息电子采集表中,从而显著降低人工搜集事故信息的时间,减少了交通警察和驾车者在繁忙道路上停车时间,从而减少事故受伤或交通拥堵的几率。
4) 激光测量仪器和全站仪[4]。传统的事故现场调查方法是通过卷尺测量、画现场图和拍照等形式记录下来,过程持续时间长、易加剧交通拥堵、增加人员工作量。全站仪是一种高精度、高可靠性的便携式事故现场测量与测绘工具,其缺点在于在绘制事故现场数据时需要封锁道路几个小时,易引发二次事故,因此在事故现场重构中使用全站仪的比例仅为25%。激光测量是目前主流的技术之一,由于其便携性、易操作性、高效性、经济性,所以在事故信息采集中被广泛使用。它主要用于现场距离和角度数据的测量和记录,再借助专业的绘图软件完成事故现场图的绘制。但是激光测量仪在大型事故现场的测量范围存在局限性,这时必须借助全站仪来获取事故现场特殊位置的三维坐标,再通过专业绘图软件完成事故现场的呈现。
5) 近景摄影测量技术[4]。是一项基于数学几何定律的事故场景三维建模技术。该技术的利用需要2个基本条件:①使用数码相机从2个不同的方向进行事故现场拍摄;②相机的固定位置和拍摄角度需要准确地被获取。数码相机用于获取事故现场重要的细节和证据,二维的图像数据经过专业的软件生成三维数据模型,最后通过计算机辅助设计软件(CAD),将三维模型转化成事故现场图。该技术能在事故发生后立刻采集数据,数据收集实时、高效,也降低因封闭道路造成的二次事故。
6) 汽车行驶记录仪(EDR)[4]。用于及时记录并储存车辆和驾驶员在事故发生前后的相关信息,如事故时汽车动力和安全系统的状态、汽车约束系统状态、碰撞自动预警系统的激活状态等数据。EDR还可以衡量事故的严重程度、车速、发动机转速、节气门位置、安全带的使用、安全气囊的性能,以及车辆在碰撞过程中的制动性能。目前这些事故数据涵盖了美国事故信息采集标准(model minimum uniform crash criteria,MMUCC)中的5项信息,在来随着技术改进还能添加额外的19项指标[7]。但目前EDR技术面临的最大问题是涉及到驾驶员的隐私信息,如位置信息、录像监控等[4]。抛开这个问题层面来看,警方可以从EDR中高效获取关键的事故信息,减轻了现场采集信息的工作负担。美国高速公路安全局(NHTSA)可使用这些数据用于改善车辆的安全性和整体性能,并可为事故主动分析和预防提供充足的数据支撑。
NHTSA主要设立了8个交通事故统计系统[8]。
1) 国家机动车抽样系统(NASS)[9]。由2种系统组成,国家防撞性能数据抽样系统(CDS)和国家总测算抽样系统(GES)。
(1) CDS委派24个事故现场调查小组每年深度调查约5 000起交通事故(客车、轻型卡车、货车和越野车等),现场采集并分析事故信息,如刹车痕迹、车窗破碎情况、防护栏的损坏程度。调查人员通过现场定位和拍照取样来衡量事故破坏程度,并确定受伤人员车内位置。调查人员通过对事故受害者的采访和对医疗记录的审查来进一步获取事故人员的相关信息。
(2) GES创建于1988年,它的130事故信息数据样本来源于全美范围的所有类型(从轻微受伤到死亡)的警方机动车事故报告,这些报告来自全美60个地区,全面反映了不同地理条件、公路里程数、人口和交通密度下的所发生的事故特征。GES数据调查员每周访问这些地区的大约400个辖区,每年随机抽查50 000个地区,得到警方事故报告的副本后,将其发送至系统中心,由专业的数据录入人员把报告编译成电子数据文件。为了保护个人隐私,姓名、住址、事故地点等信息没有被编译。在编译过程中,对数据进行电子检查以确定有效性和一致性。在创建数据文件之后,再通过计算机处理和数据编码监察员对数据进行进一步的有效性审查。NASS调查员收集的数据主要源于参与人员和相关的执法机构,如医院、医生、医疗人员、验尸官、拖车运营商、修理厂和参与事故的人等。
2) 国家数据项目(SDP)[10]。包括2个系统。
(1) 国家数据系统(SDS),主要由美国国家超级计算机应用中心(NCSA)管理维护。NHTSA将各州事故数据文件汇总组成SDS,目前主要来自32个州的警察事故报告。
(2) 非交通监视系统(NiTS)[11],是一种虚拟的数据收集系统,主要提供的是非交通事故和非交通冲撞事件中伤亡事故的统计和细节,其数据主要来源于疾病控制中心国家生命统计系统的死亡证明信息。
3) 死亡分析报告系统(FARS)[12]。FARS数据源自50个州和哥伦比亚特区及波多黎各的致命交通事故的统计。NHTSA和各州政府机构合作(警察局、车管所、州公路部门、医院等),以统一的格式(statistical analysis system (SAS)/data format)提供当地的事故致死报告,这些数据都由FARS的数据分析师管理、收集、转移。数据分析师完成FARS通常需要以下文件:警察事故报告、国家车辆登记档案、国家驾驶执照档案、州公路部门数据、重要记录部门数据、死亡证明、验尸报告和紧急医疗服务报告。
4) 碰撞事故后果数据评估系统(CODES)[13]。CODES是SDP的一个组成部分,由30个州的事故协作网络组成,由NHTSA计划实施。CODES使用概率关联(probabilistic linkage)模型将交通事故报告、医疗报告、紧急医疗服务和死亡证明等结合起来。CODES所建立的目的是:①在美国国家层面,为国家一级公路安全应用搭建事故数据联动,用以支持国家公路安全局、国家公共卫生和伤害预防部门、国家紧急医疗服务机构、国家交通部门等机构的工作;②在联邦政府层面,为促进NHTSA的工作人员通过数据联动协调多个州的数据研究。
5) 国家机动车碰撞事故原因调查系统(NMVCCS)[14]。由美国国会授权NHTSA进行国家机动车碰撞事故原因调查,事故调查员每年选择24个区域进行随机分层采样调查,通过对3 000起事故所反馈的数据进行抽样加权处理,由此来反映事故原因。NMVCCS数据采集包括驾驶员、车辆、道路环境信息、事故描述、EDR数据。NMVCCS的调查员在数据收集过程中,能在现场获得当地执法者和急救人员的特许,第一时间得到完整的事故诱因,与驾驶员、乘客、目击者等了解的情况,准确把物证和目击者的描述记录下。通过收集的数据,将会更好帮助NHTSA调查者更深层次进行事故回顾研究。
6) 特殊事故调查(SCI)[15],为NHTSA提供最深入和详细的事故调查数据。SCI的数据采集来源警察事故报告、保险事故报告以及专业调查小组的特殊报告,每年从100多个专用于研究的事故中收集与车辆、乘客、伤害机制、道路、安全系统相关的数据元素。SCI从工程的角度及时且深入地研究车辆事故情况和结果,用于提高车辆的安全系统的性能,特别是客车、轻型卡车、校车。
美国在交通数据共享上主要从3个方面出发,来保证数据及时并且准确的与公民共享[16]。
1) 政策上,美国政府投入专项资金调查和处理数据,如起终点间的交通出行量(OD)、地理信息系统(GIS)等。所有这些由政府部门所主导的交通研究项目的相关数据都可在当地政府官网上公开查询[16]。这是因为这些科研的经费虽然是政府由政府部门提供,但本质上是由税收所得提供的,因此可以视为全社会的公共资产,纳税人有权分享数据[16]。
2) 机制上,美国的交警只负责交通现场的事务处理,后续的交通数据的管理和分析、交通设施的部署和完善等工作都是由专门的交通工程师来执行。这种职能分离机制,具有2个优点:①使交警能专注于现场执法工作,工程师能更好完成基础交通设备的运营工作;②警察和工程师能互相监督,警方在事故数据上报时没有任何的作弊动机,工程师对交通管理和改善情况也能收到警方及时的反馈[16]。
3) 美国目前应用最为广泛的是基于GIS技术的交通事故信息管理系统(AIMS)[16]。该系统既能从宏观角度对某一区域内的交通事故进行分析,也能从微观角度对某一路口处进行分析,从而为公众提供交通事故的查询、统计分析以及空间可视化表达,交通工程师也能从事故发生的空间分布规律和特征,做出及时的部署和安排[16];2003年,佛罗里达州建立了“地面交通的安全性与可靠性信息系统模型实施”项目,由交通数据采集和监控系统集成,用于为公共提供可靠有效的交通信息和交通运营工程师提供实时的管理信息[17];美国加州大学伯克利分校制定的先进交通管理信息系统(ATMIS)计划;哈佛大学和BBN公司联合开发的城市实时监测数据无线网络(City Sense)正致力于将无线传感技术(WSN)用于交通监测方面[18-19]。
可以看出,美国在数据共享上,一方面从技术和政策层面看,各地区都开发了统一的交通数据共享平台,通过透明公开和分层授权的方式,让所有市民都享有交通大数据带来的便利,使共享更高效、便捷;另一方面在管理机制上,交警和交通工程师之间分工协作,既通力合作又相互监督,提高了数据的真实性。各州采集的交通数据,最终汇总至美国交通部,保证了数据的统一性和权威性。
中国现行交通事故处理的一般步骤见图3,交警现场采集事故信息对于简易事故只需要填写《道路交通事故认定书》,对于一般的事故,主要通过手工填写《道路交通事故现场勘查笔录》、手工绘制《道路交通事故现场图》。事故收集完毕后,由交警部门的工作人员建立事故档案、整理资料,最后将事故信息录入到“道路交通事故处理信息系统”。事故信息系统规定:简易事故需录入进《采集项目表》中的一部分事故基本信息,一般事故则需录入进采集项目表中的全部56项事故信息[5]。由于中国的事故交通勘查和采集工作的现状是通过交警依靠人工记录数据和绘图,其精度差、效率低下,极易造成长时间的交通堵塞和录入数据时大量数据丢失的状况。
图3 中国交通事故处理流程Fig.3 The treatment scheme of traffic accident in China
中国道路交通事故数据统计体系包括交通事故信息采集数据和数据库数据2个体系,数据库中的数据是由信息采集系统所提供的。中国各地区的道路交通事故数据采集标准都是统一遵循公安部交通管理局2011年编制的《道路交通事故信息采集项目表》(以下简称《采集项目表》)[22]《道路交通事故信息代码(GA/T 16. 1~16. 8-2010)》[23]《道路交通事故现场信息代码(GA 17.1~17.11-2003)》[24]。其中《采集项目表》的具体分类和详细信息见表1。经过交通管理部门多年来的不断完善和更新,该表可划分为5大类,56个基本信息项,实现了对交通事故“人-车-路-环境”的整体性描述[25]。
表1 采集项目表分类Tab.1 Collection of item list classification
目前,随着中国计算机科学和信息等技术飞速发展,开始逐渐将“人-车-路-管”多方面结合,开发智能交通系统[26]来解决交通问题。中国越来越重视城市智能交通信息平台的建设,其核心任务是实现交通数据的采集与统计、通信传输、分析与挖掘、交换与共享、实时发布等服务[27]。从无到有,中国交通系统在信息交换和共享上取得了长足的进步,也存在许多需要继续加强的地方,如:①信息资源分散,缺少统一管理;②缺少统一的数据格式、应用接口、处理方式等统一的标准和规范;③在增加新的系统或功能业务时,无法充分利用现有的系统框架,导致系统扩展性差;④由于现存的交通子系统是独立运作的,接口和数据交换都是内部专用格式,导致系统间缺乏紧密联系,无法为使用者提供全面的交通信息等缺陷[28]。
交通数据研究平台方面,中国有多个院校和科研院所相继成立了数据共享和研究机构,致力于开展交通数据分析、处理、共享等方面的研究工作,推动交通数据研究创新发展。如北京航空航天大学、西南交通大学、中国交通通信信息中心、北京市交通信息中心、中国铁道科学研究院、民航数据通信有限责任公司等单位共同建设综合交通大数据国家实验室[29];武汉理工大学智能交通中心等单位成立的交通大数据研究院;北京交通大学与滴滴公司共建的交通大数据研究中心等[30]。
近几年,北京正打造的“新北京交通体系”,起到了很好的示范作用[31]。在2008年北京奥运会前,北京市完成了奥运综合交通信息平台、智能交通管理系统、交通应急指挥系统等一系列工程项目,其中奥运综合交通信息平台是由奥运“交通指挥中心” “交通数据中心” “交通信息发布中心”和“交通应急中心”4个中心为基础搭建而成的[32],不仅提高了北京市的交通运营效率、服务水平,也大大改善当时北京的交通管理能力。北京的交通信息平台建设主要分为2个阶段:①奥运前和奥运期间,这一阶段采用“实体+虚拟”平台建设模式。在实体平台建设中,成功建立了北京市交通管理数据中心,初步完成了交通运输行业数据中心。在虚拟平台的建设中,北京成功实现了交通管理和运输间的数据互利共享。②后奥运时期,按照北京市的规划部署,北京正在致力于实体平台的搭建,即数据共享中心,搭建并完善交通运输中心和管理中心的数据共享桥梁[32]。
上海目前为了积极推进交通信息服务产业的发展,正在建设上海市交通综合信息平台,其汇聚了路政、交警、轨道、铁路、港口等交通行业动态和静态的数据300多项[33]。在世博会期间,上海市交通信息中心建设了交通信息服务平台,来处理交通综合信息平台采集到的交通数据,并为公众和社会信息服务机构提供了许多交通信息。上海市的交通综合信息平台具有多源交通信息采集与系统集成、基于道路编码体系的设施设备编码方法、道路交通数据质量监控和回馈技术、基于多源数据融合的道路交通状态判别技术、基于海量道路交通信息的数据挖掘技术、基于GIS的交通视频监控以及预制位管理技术等7项关键技术。通过交通综合信息平台,上海实现了各个交通管理行业平台和业务系统之间的信息交换和共享;道路交通状态实时展示;初步的综合交通应用分析功能等[34]。
昆明市正在建设基于开源GIS的交通信息平台。该平台能按照一定的标准实现多源数据的接入、收集、分析等功能,目的是为云南各市的交通部门间提供交通数据共享的渠道和制定交通决策提供数据辅助支持[35]。目前该平台已成为云南智能交通系统的一个重要部分。该系统降低了开发成本,同时也具备跨平台、自由度高等特点,经济性和功能性并存。
武汉市交管局近年与高德、百度、滴滴等互联网公司合作,通过将互联网出行数据和政府数据进行整合,搭建了智慧监管平台和交通安全分控中心[36],应用数据分析技术有效提高交通监管效率。
综上,中国多省市以及科研院所为了逐步打破各职能部门交通信息壁垒,消除信息孤岛,在为完善交通数据管理的基础上逐步实现数据服务于社会公众的工作而不断推进着交通信息整合共享平台的搭建。
通过对比分析中美两国交通事故统计体系,中国在死亡事故定义标准和统计口径规范、交通事故数据来源可靠性和管理机制、事故数据统计体系等方面存在的问题亟待加强,见表2。
公安部《交通事故统计暂行规定》第七条和第八条指出,交通事故受伤人员于事故发生7 d以后死亡的,不列入中国交通事故死亡人数统计范围。同时,因抢救治疗过程中发生医疗事故导致交通事故受伤人员死亡的;载运易燃易爆、剧毒、放射性等危险化学品的车辆发生交通事故后,因燃烧、爆炸,以及危险化学品泄漏导致人员伤亡的;渡口内及铁道路口内发生的交通事故数据不列入交通事故伤亡人数统计范围。而卫生部统计所有因机动车事故造成的死亡人数,且计算死亡时间不限。
表2 中美交通事故死亡统计口径差异表Tab.2 Differences in statistical ranges of traffic accident deaths between China and the USA
这也是中国公安部统计的道路交通事故死亡人数和卫生部统计人数差异大的主要原因。世界卫生组织和美国死亡事故的定义是指发生在公共道路上且在事故发生30 d内有至少1人死亡,并且涵盖所有在公共道路发生的交通死亡事故。中美两国及国际卫生组织对于死亡事故统计时间上、事件上的差异,在一定程度上影响了数据的横向可比性,造成事故死亡人数统计口径差异较大。
中国道路交通事故来源是由公安机关交通管理部门负责采集、整理和发布,其中交通事故信息由办理交通事故案件的交通警察采集,随后提交给交通管理部门录入人员录入信息系统。地级公安机关交通管理部门每月定期将交通事故采集信息逐层上报至省级公安机关交通管理部门,最终汇总至公安部交通管理局。交通事故数据的整理由省、地、县级交通管理部门的交通事故统计员负责[37]。中国卫生部的数据管理机制是各地医院负责出具死亡原因报告,卫计生委统计上报。国际卫生组织数据来源是每年发送一份调查表给各个国家,各个国家成立一个由不同领域的专家(医疗、交通、警方等)组成国家数据协商小组,他们在协商会上商讨,根据最新的权威数据来拟定一份最能代表本国实情的交通数据表,最终提交给国际卫生组织数据库,再由世界卫生组织通过模型拟合得到具体数据[1]。在美国,交通事故的数据也是由交通警察负责采集,不负责数据的运行、管理和发布,而是由交通工程师完成,这在一定程度上减少了交通警察在采集数据时瞒报、漏报的动机。另外,不排除中国有些地方的交管工作人员从政绩和业绩的角度考虑,在交通事故数据方面有一定倾向性统计的可能,这需要在管理机制上进一步加强监管。
中国交通事故的《采集项目表》的56项事故信息同美国MMUCC所包含的107项事故信息相比,在采集信息的广度上,缺少车辆碰撞位置、车辆损坏位置、气囊打开情况、驾驶人生理因素等道路交通安全研究工作的必要内容[3],因此需要完善和扩充道路交通事故统计事故信息项还要分别针对简易事故和一般事故设计专门供交警事故现场填写的事故信量丰富且编码合理的事故信息采集表。
同时,中国交警部门依旧采用落后的人工录入方式将事故信息录入至“道路交通事故处理信息系统”,人为因素造成的数据不准确性需要重视。可借鉴美国的有效措施,普及电子事故信息采集表、证件信息自动录入系统、事故现场图智能绘制等技术。随着事故信息标准化的不断深入及事故采集方法的不断完善,构建一套专门的适合中国交通环境特征的事故信息采集系统显得十分迫切。
中国的交通事故数据共享体系建设正处于起步阶段,科学的城市规划与管理离不开可靠的基础交通数据的支撑。目前中国的交通信息在不同研究机构或职能部门都有专门的、不统一的采集方式,但由于行政壁垒和机密隐私等问题存在,往往禁止数据相互共享或只是部分共享[13]。因此,这些信息严重缺乏合理的整合和深度的分析。交通信息化发展离不开交通数据的的共享和广泛深入的分析,如何打破这种信息封锁现状,需要中国各行政部门沟通协商,实现这一步的跨越,对推进中国的交通安全发至关重要。
随着人民日益增长的美好生活需要,可以预见中国机动车保有量和驾驶人数量仍会迅猛增长,交通安全形势依然十分严峻。提高中国道路交通安全管理水平,降低道路交通事故发生率依然是中国道路交通安全的重要课题。交通事故数据是一个国家交通安全形势的重要表征,准确、可靠的数据是中国交通事故致因分析和交通安全管理水平提升的重要保障。
通过对比分析中美两国的交通事故信息和数据共享体系,不难看出中国在交通事故的界定、事故信息标准化、事故信息采集分析技术、数据共享和管理方法等方面还存在一些问题,中国道路交通事故统计体系建设还存在较大的提升空间,主要有以下几个方面:①通过加强技术革新,借鉴发达国家的先进经验,完善符合中国国情的交通事故采集和统计体系建设;②加强交通事故相关信息的开放和共享系统的建设,打破信息“壁垒”,有利于进一步提高中国交通事故数据研究和管理水平;③引入第三方数据研究机构,对数据的准确性、可靠性和有效性进行评估;④加强交通事故数据分析系统的建设,通过多源致因分析技术,全面分析交通事故发生的原因,为事故预防和改善政策提供有效的支撑。交通事故统计管理体系是一个庞大的系统工程,需要政府主导,构建事故统计管理机制;需要科研院所提供技术支持,对数据进行深度分析和应用;需要强化企业主体责任,落实安全责任;更需要全社会参与,提高交通安全意识,共同携手提升中国交通安全水平,夯实从交通大国迈向交通强国的坚定步伐。
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