【摘要】通過分析我國高速公路管理現狀中存在的問題，從運行態勢分析的角度，探討針對不同組織形式、交叉類型的高速公路運行狀態分析方法，預測未來一定周期內高速公路的運行態勢，綜合考慮氣象、照明等因素的影響，及時發現事故，並根據預先制定的應急救援方案，實時做出調整，提升事故現場的救援能力，同時也爲高速公路誘導出行提供決策依據。
【關鍵詞】運行態勢 事故應急救援方案 誘導出行 狀態分析方法
一、概述
近年來，我國高速公路建設速度較快，但總體通行能力和管理水平還遠不如發達國家，重特大交通事故更是居高不下。導致我國高速公路交通安全隱患頻發和處置突發事件效率不高的主要原因是，我國高速公路交通管理部門缺乏與其他部門的信息共享，不能實現多元化數據採集和信息的及時有效分析與應用。處理應急事件也常常單兵作戰，跨部門協作困難。2008年初，由於連遭低溫冰雪天氣，引發21個省市自治區大量車輛在高速公路上滯留。2011年5月至10月京藏高速呼和浩特至包頭方向大面積堵車，造成近5000車次堵車，給附近村莊造成損失，事故發生近百起，疏散進展相對緩慢。因此，高速公路交通安全與暢通已經成爲我國一項重大社會和民生問題。
二、我國高速公路管理現狀
我國高速公路管理普遍存在管理制度不明晰、管理人員職責不清、無法及時發現事故現場及無應急預案或預案過於形式化、無法針對事故做出及時有效措施等等一些問題，究其根源爲“建、管、用”不匹配，纔會導致實際管理過程中出現的一系列問題，歸納主要有以下五個方面：
2.1路網種類多，涉及部門廣，管理分散
高速公路網節點多、結構複雜，隸屬多個公司管理，管理架構複雜，管理上既需要對全部路網的整體運行狀況進行實時瞭解和把握，又需要能夠對不同運營單位的路段流量能夠實時準確掌握。
2.2貨運交通發達，過境、重載交通比重大，車輛構成複雜，社會影響大
在一些過境交通中，特別是經濟發展較快的地市，產業加速集聚和擴張，公路貨運量呈現急劇增長的趨勢，高速公路承載的負荷遠遠超出了設計負荷，面臨加速損壞的風險。
2.3交通流分佈不均，路網通行能力不匹配
交通流分佈不均衡，主幹線擁擠不堪，次幹線流量稀少。在出行中，大多數駕駛員習慣性會選擇走主幹線，致使高速公路交通流分佈不均衡，主幹線擁擠不堪，次線流量稀少。
此外，“春運”、“黃金週”等節假日期間，全國各大高速免費通行，交通流量激增，大規模集中出行，以及車流高峯期的延長使得節假日期間高速公路交通供需矛盾嚴重激化。“人滿爲患，車流成河”成爲高速公路假日期間運行狀況的真實寫照。
2.4事故發現和應急處理能力不足，無應急救援方案
在擁堵狀態下，交通事故等各類突發事件的發生機率大大增加，給人民生命財產帶來嚴重威脅。此外，路網擁堵還會造成燃油消耗加大，加重環境污染等諸多負面影響，帶來嚴重的社會經濟損失，不利於社會經濟的可持續發展。高速公路交通擁擠和交通事故及其引發的交通安全、運輸效率、環境污染和能源消耗等問題已經受到社會各界的廣泛關注。對高速監控力度不夠，造成對事故的感知程度不高，應急處理能力亦遠遠跟不上。
2.5“特殊情況”沒有進行特殊處理措施或預案
沒有形成針對霧霾、冰雪等特殊氣候條件的預案，譬如說京港澳高速全年多霧霾，尤其秋季，能見度對暢通通行影響極大。此外，雨雪天氣會產生路面結冰，能見度下降等問題，容易發生側滑、追尾等事故。
三、高速公路運行狀態判別方法
針對上述問題，須提出一個合理的方法，不僅能夠有效地誘導駕駛員出行，還能夠對高速公路運行狀態進行監管，有效尋找事故黑點，及時發現事故現場，提升應急救援能力。
近幾年，全國各地引入城市道路交通運行指數概念，用感知數據分析整個城市交通運行狀態，從而有效指導駕駛員出行。同理，交通運行指數的概念同樣也適用於高速公路，對高速公路的交通單元(路段、交織區、匝道區等)的運行態勢分別建立速度、密度、飽和度運行指數TPI(traffic performance index)模型，道路交通運行指數TPI是綜合反映道路網交通運行狀況的指標，是對交通擁堵在空間、時間、強度等方面特徵的綜合化、簡單化描述。
(1)高速公路路段運行分析。路段的運行狀態可用地點車速、密度、飽和度分別進行計算，計算的結果採納優先級：速度>密度>飽和度，即當有速度TPI時不採用其他計算值，如果沒有采用密度TPI計算值，如果速度、密度都沒有就採用飽和度TPI計算值。
(2)高速公路交織區運行態勢分析。對於高速公路交織區的`運行態勢，以交織車速和非交織車速作爲TPI計算參數。交織速度爲交織車道的平均速度，非交織速度可通過非交織車道的平均速度算得，這要求每一車道都要有測速裝置，上表的閾值錶針對設計速度爲120km/h的高速公路，其他設計速度類型的原理類似。
(3)高速公路互通立交匝道與主線點運行態勢分析。對於匝道與主線點的TPI採用飽和度進行計算，計算以駛入匝道構造類型爲例(其他構造類型類似)。如圖1所示，V1爲主線最右側交通量，Vo爲分離交通量，Vi爲匯入交通量，Vm爲匯入後主線總的交通量。
圖1 在前接駛出匝道的駛入匝道處檢驗點交通量
(4)高速公路交通運行態勢短時預測。基於運行指數TPI的交通短時預測。交通短時預測是以交通單元TPI爲基礎交通參數，通過預測算法預測下一週期或時刻的交通單元TPI。在此採用的是改進的時間序列模型進行預測，主要是根據地點車速特殊性來制定模型的，包括5分鐘、10分鐘、15分鐘和30分鐘的近期交通預測數據。
(5)高速公路交通事件檢測。交通事件主要劃分爲疑似擁堵、擁堵和事件三類。根據交警部門的實際需求，對於高速公路關鍵節點(服務區、匝道交織區)的情況一般檢測入口方向的疑似擁堵、擁堵和異常事件，對於路段的情況一般檢測事件。
對於關鍵節點交通單元有持續2個以上(含兩個)的檢測週期或者該路口以較高週期較高飽和度運行，即TPI≥8時的可初步判定爲疑似擁堵。