DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33234-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41593109
تاريخ النشر: 2026-01-27
المؤلف: Minjie Zhang وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحديد مواقع المنشآت وإدارة الطوارئ
نظرة عامة
تتناول هذه الدراسة التحديات المتعلقة بسلامة المرور في الطرق الحضرية، وخاصة عدم الكفاءة في تخصيص موارد الشرطة أثناء حوادث المرور بسبب الموارد المحدودة وعدم اليقين في حدوث الحوادث. تم تطوير نموذج تحسين تخصيص ديناميكي، إلى جانب استراتيجية تقييم الحالة (SE) المعتمدة على الكوانتيل التي تستخدم كوانتيلات مدة التعامل مع الحوادث التاريخية لتقييم جاهزية الشرطة. تكشف التحليلات التجريبية للبيانات من منطقة يينتشو، نينغبو، أن SE، وخاصة عند استخدام مدة التعامل في النسبة المئوية 90 (SE90)، تقلل بشكل كبير من تأخيرات التعامل مع الحوادث مقارنة بالاستراتيجيات التقليدية مثل استراتيجية الاستجابة الفورية الفارغة الجشعة (IR) واستراتيجية البحث التكيفي في الجوار الكبير المعتمدة على نافذة الوقت (ALNS).
تشير النتائج إلى أنه بينما يظهر SE90 أداءً أقل في تأخيرات قرارات الإرسال مقارنة بـ IR، إلا أنه يتفوق على كل من IR و ALNS من حيث كفاءة وقت السفر. تحدد استراتيجية SE90 بفعالية وتقوم بإرسال الضباط المتاحين بالقرب من مواقع الحوادث، مما يحسن من استخدام الموارد. تستنتج الدراسة أن استخدام النسبة المئوية 90 لتقييم حالة الشرطة يحقق توازنًا مثاليًا بين تقليل تأخيرات الإرسال وأوقات السفر، مما يؤدي إلى تحسين الأداء العام في الاستجابة للحوادث. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تحسين استراتيجيات الإرسال من خلال دمج أنماط الحوادث الإقليمية وتعزيز آليات اتخاذ القرار لإدارة سيناريوهات الحوادث ذات الكثافة العالية بشكل أفضل.
النتائج
تقيّم نتائج هذه الدراسة أداء استراتيجيات التقدير الذكي (SE) المقترحة، SE75 و SE90، في إدارة استجابة حوادث المرور في منطقة يينتشو، نينغبو، باستخدام بيانات من يناير إلى يوليو 2024. تم مقارنة استراتيجيات SE ضد طريقتين مرجعيتين: استراتيجية الاستجابة الفورية الفارغة الجشعة (IR) واستراتيجية البحث التكيفي في الجوار الكبير المعتمدة على نافذة الوقت (ALNS). كشفت التحليلات أن كلا من استراتيجيات SE قللت بشكل كبير من إجمالي تأخيرات التعامل مقارنة بـ IR و ALNS. على وجه التحديد، حققت SE75 تقليلاً قدره 6,097 دقيقة (40.4 دقيقة/يوم، 6.2% تقليل) مقارنة بـ IR، و 185 دقيقة (1.2 دقيقة/يوم، 0.2% تقليل) مقارنة بـ ALNS. وبالمثل، قللت SE90 التأخيرات بمقدار 6,389 دقيقة (42.3 دقيقة/يوم، 6.5% تقليل) بالنسبة لـ IR، و 477 دقيقة (3.2 دقيقة/يوم، 0.5% تقليل) مقارنة بـ ALNS.
أشارت المقارنات التفصيلية على مدى 151 يومًا إلى أن SE90 تفوقت باستمرار على كل من IR و ALNS، مع تقليل كبير في تأخيرات التعامل اليومية المتوسطة (z=-5.254، p < 0.001). أكدت اختبارات ويلكوكسون المرتبطة بالرتب أن SE90 أظهرت أداءً متفوقًا، بينما أظهرت SE75 أيضًا تحسينات ولكن مع استقرار أقل. من الجدير بالذكر أن ALNS لم تظهر ميزة كبيرة على IR. تؤكد النتائج فعالية استراتيجيات SE في تحسين أوقات الاستجابة لحوادث المرور، مع ظهور SE90 كأكثر الطرق كفاءة عبر سيناريوهات تشغيلية متنوعة. كما قامت الدراسة بتحليل المكونات التي تسهم في تأخيرات التعامل مع الحوادث، مشددة على أهمية قرارات الإرسال ووقت السفر في تحسين استراتيجيات الاستجابة.
المناقشة
تتناول الدراسة الإرسال الديناميكي لموارد الشرطة لاستجابة حوادث المرور في ظل عدم اليقين بشأن وقت حدوث الحوادث، وموقعها، ومدة التعامل. تم تطوير نموذج شامل، يتضمن معلمات مثل شدة الحادث، النوع، وأوقات التعامل المتوقعة المستمدة من البيانات التاريخية. الهدف من التحسين هو تقليل متوسط تأخير التعامل اليومي مع الحوادث، مع التركيز على تقييم جدوى إرسال الضباط بناءً على حالتهم الحالية وأوقات وصولهم المتوقعة. تستفيد استراتيجية تقييم الحالة (SE) المقترحة من إحصائيات الكوانتيل لتعزيز اتخاذ القرار، مما يتناقض مع الطرق التقليدية مثل استراتيجية الاستجابة الفورية الفارغة الجشعة (IR) واستراتيجية البحث التكيفي في الجوار الكبير المعتمدة على نافذة الوقت (ALNS).
تكشف التحليلات التجريبية أن SE تحسن بشكل كبير من استخدام موارد الشرطة وتقلل من إجمالي تأخيرات التعامل مع الحوادث مقارنة بـ IR و ALNS. بينما تظهر SE بعض العيوب في تأخيرات قرارات الإرسال بسبب المخاطر المحتملة لتجاوزات التعامل السابقة، إلا أنها تتفوق في كفاءة وقت السفر، حيث تقوم بإرسال الضباط بشكل فعال بالقرب من مواقع الحوادث. تشير النتائج إلى أن استخدام النسبة المئوية 90 من مدة التعامل المتوقعة يوازن بشكل مثالي بين المقايضات بين تأخيرات القرار وأوقات السفر، مما يؤدي إلى أداء متفوق في تقليل إجمالي تأخيرات التعامل مع الحوادث. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تحسين استراتيجيات الإرسال من خلال دمج أنماط الحوادث الإقليمية وتعزيز آليات اتخاذ القرار لمعالجة سيناريوهات الحوادث ذات الكثافة العالية بشكل أفضل.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33234-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41593109
Publication Date: 2026-01-27
Author(s): Minjie Zhang et al.
Primary Topic: Facility Location and Emergency Management
Overview
This study addresses the challenges of urban road traffic safety, particularly the inefficiencies in police resource allocation during traffic accidents due to limited resources and uncertainties in accident occurrence. A dynamic assignment optimization model is developed, alongside a quantile-based Status Evaluation Strategy (SE) that utilizes historical accident handling duration quantiles to assess police readiness. Empirical analysis of data from Yinzhou District, Ningbo, reveals that the SE, particularly using the 90th percentile handling duration (SE90), significantly reduces accident handling delays compared to traditional strategies such as the Greedy Idle Immediate Response Strategy (IR) and the Time-Window-based Adaptive Large Neighborhood Search Response Strategy (ALNS).
The findings indicate that while SE90 exhibits inferior performance in dispatching decision delays compared to IR, it outperforms both IR and ALNS in travel time efficiency. The SE90 strategy effectively identifies and dispatches available officers near accident sites, thus optimizing resource utilization. The study concludes that employing the 90th percentile for police status evaluation strikes an optimal balance between minimizing dispatch delays and travel times, leading to enhanced overall performance in accident response. Future research directions include refining dispatch strategies by integrating regional accident patterns and enhancing decision-making mechanisms to better manage high-density accident scenarios.
Results
The results of this study evaluate the performance of the proposed Smart Estimation (SE) strategies, SE75 and SE90, in managing traffic accident responses in Yinzhou District, Ningbo, using data from January to July 2024. The SE strategies were compared against two benchmark methods: the Greedy Idle Immediate Response (IR) strategy and the Time-Window-based Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS) strategy. The analysis revealed that both SE strategies significantly reduced total handling delays compared to IR and ALNS. Specifically, SE75 achieved a reduction of 6,097 minutes (40.4 minutes/day, 6.2% reduction) compared to IR, and 185 minutes (1.2 minutes/day, 0.2% reduction) compared to ALNS. Similarly, SE90 reduced delays by 6,389 minutes (42.3 minutes/day, 6.5% reduction) relative to IR, and 477 minutes (3.2 minutes/day, 0.5% reduction) compared to ALNS.
Further detailed comparisons over 151 days indicated that SE90 consistently outperformed both IR and ALNS, with significant reductions in median daily accident handling delays (z=-5.254, p < 0.001). The Wilcoxon signed-rank tests confirmed that SE90 demonstrated superior performance, while SE75 also showed improvements but with less stability. Notably, ALNS did not exhibit a significant advantage over IR. The findings underscore the effectiveness of the SE strategies in enhancing response times to traffic accidents, with SE90 emerging as the most efficient approach across various operational scenarios. The study also analyzed the components contributing to accident handling delays, emphasizing the importance of dispatching decisions and travel time in optimizing response strategies.
Discussion
The study addresses the dynamic dispatching of police resources for traffic accident responses amidst uncertainties regarding accident occurrence time, location, and handling duration. A comprehensive model is developed, incorporating parameters such as accident severity, type, and expected handling times derived from historical data. The optimization objective is to minimize the average daily accident handling delay, with a focus on evaluating the feasibility of dispatching officers based on their current status and expected arrival times. The proposed Status Evaluation Strategy (SE) leverages quantile statistics to enhance decision-making, contrasting with traditional methods like the Greedy Idle Immediate Response Strategy (IR) and the Time-Window-based Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS).
Empirical analysis reveals that SE significantly improves police resource utilization and reduces overall accident handling delays compared to IR and ALNS. While SE exhibits some disadvantages in dispatching decision delays due to potential risks of prior accident handling overruns, it excels in travel time efficiency, effectively dispatching officers closer to accident sites. The findings suggest that employing the 90th percentile of expected handling duration optimally balances the trade-offs between decision delays and travel times, leading to superior performance in minimizing total accident handling delays. Future research directions include refining dispatch strategies by integrating regional accident patterns and enhancing decision-making mechanisms to better address high-density accident scenarios.