大數據在高速公路交通運營管理中應用

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【摘要】本文首先概述高速公路交通運營管理中應用大數據技術的必要性，隨后從交通狀況分析、車輛逃費稽查、公共出行服務等方面，就大數據技術的實踐應用展開簡要分析，最后探討大數據智慧交通運營管理的展望，為打造基于“大數據+高速公路管理”的智慧交通模式提供一定的經驗借鑒。

【關鍵詞】大數據；智慧交通；高速公路；交通運行評估

0引言

信息時代，將大數據技術與高速公路管理工作深度融合，是我國公路事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。基于大數據、物聯網、人工智能等技術，構建智慧高速公路交通運營管理系統(tǒng)，既能進一步減輕公路管理人員的壓力，同時也能為駕乘人員提供更好的出行服務[1-2]。目前，大數據技術已經在建筑、教育、交通等行業(yè)得到推廣應用，而全國各地的高速公路管理部門也在開發(fā)和試用智慧交通系統(tǒng)方面進行大量嘗試[3-4]。本文介紹的一種基于大數據的智慧高速公路交通運營管理系統(tǒng)，從系統(tǒng)架構上包含數據服務層、數據訪問層、業(yè)務應用層、基礎設施層、數據存儲服務器等，可以提供車路協(xié)同管理、車輛逃費稽查、交通狀況分析等常用功能，無論是高速公路管理還是公眾出行服務，均發(fā)揮顯著作用。從應用情況來看，具有數據實時共享、應用功能齊全、系統(tǒng)響應及時等特點，存在推廣價值。

1大數據技術在智慧交通運營管理中的必要性

近年來，我國高速公路的通車里程連年增加，在助力區(qū)域經濟協(xié)同發(fā)展方面扮演重要角色。但是隨著車流量的不斷增加，高速公路交通運營管理的壓力也在同步增加，交通擁堵、車輛逃費、交通事故等情形的發(fā)生率也呈上升趨勢，一方面影響了高速公路的通行率，削弱了其價值；另一方面則增加了維護成本，給公路管理部門帶來較大的經濟負擔?；诖?，主動順應“智慧交通”的發(fā)展趨勢，將互聯網、大數據等技術應用到高速公路管理中，構建智慧交通運營管理系統(tǒng)。通過實時采集路況信息，對獲取的數據進行匯總和深入分析，實現監(jiān)控、預警、指揮、協(xié)調的有機統(tǒng)一。在減輕工作人員壓力、降低人工成本的基礎上，還能實現全天候監(jiān)管、智能化分析、自動化收費、人性化服務，為過往車輛提供便捷服務。隨著高速公路全國聯網的實現，為高速公路海量數據的實時共享創(chuàng)設了必要條件，構建智慧高速公路交通運營管理系統(tǒng)既有可行性，也有必要性。

2大數據技術在智慧交通運營管理中的應用研究

2.1實時交通狀況分析

利用分布在高速公路各處的監(jiān)控裝置獲取道路信息，然后通過大數據分析實時掌控交通狀況，是智慧高速公路交通運營管理系統(tǒng)的基本功能。另外，在實施交通狀況分析的基礎上，還能為運營、收費等其他業(yè)務的開展提供支持。為了盡可能全面、詳細地掌握高速公路各路段的實時數據，一方面要增加采集點的布置密度、擴大其覆蓋范圍，另一方面還要保證數據信息的實時、同步傳遞。有線通信方面，應使用光纖進行數據傳輸；無線通信方面，盡快推廣5G網絡。系統(tǒng)分析方面，除了大數據、云計算技術外，還包括基于人工智能的深度分析、專家決策技術，實現對交通狀況的準確分析。

2.2車輛逃費稽查

車輛逃費不僅會直接損害公路管理部門的運營收益，而且還會帶來諸多的安全隱患?，F階段，高速公路收費站常用的車輛逃費稽查手段，都是以進出口安裝抓拍設備、做好車輛信息記錄與識別等方式，但是仍然存在諸多應用缺陷?；诖髷祿闹腔鄹咚俟方煌ㄟ\營管理系統(tǒng)，對車輛逃費稽查方面進行了優(yōu)化。其功能的實現主要包括以下方法：（1）分析套牌車輛。收費站、服務區(qū)的監(jiān)控設備，在采集車輛信息后，會將車輛的型號、顏色、車牌號、出入站時間等上傳到系統(tǒng)數據庫中。系統(tǒng)利用大數據分析、云計算等技術，如果發(fā)現使用同一車牌的汽車型號不同，同一時間出現在不同的位置，則判斷存在套牌的可能。然后提取相關車輛的信息，做進一步的跟蹤觀察，并識別套牌與被套牌車輛，發(fā)出警報，提醒就近的交警、路政等部門攔截套牌車輛。（2）分析頻繁過車情況。在收集車輛基本信息后，如果發(fā)現同一車牌的車輛，在短時間內多次通過同一收費站，可以根據其過車頻率判斷是否存在車調換的情況。將車輛信息發(fā)送給該收費站，由相關人員對車輛及其駕駛人員進行更深入的調查，打擊逃費行為。（3）貨車分析。由于大型貨車的收費標準更高，加上多以長途運輸為主，在各類車輛的逃費行為中占比較高。因此，應當針對大型貨車進行重點監(jiān)管。如果系統(tǒng)發(fā)現有連續(xù)空車長途行駛，或連續(xù)重車短途行駛，應當將這些貨車的車牌號、型號等記錄下來，并根據其行駛路線及時將報警信息發(fā)送給就近的服務站，由路政人員對該貨車進行進一步檢查，以判斷是否存在逃費行為。

2.3公共出行服務

設計和研發(fā)智慧高速公路交通運營管理系統(tǒng)的初衷是：①創(chuàng)新管理模式，維護公路管理部門的效益；②優(yōu)化出行服務，提升駕乘人員的行車體驗。因此，提供更多數量、更高質量的出行服務，是大數據技術在公路管理中應用功能的一種直接體現。從實踐應用情況來看，公共出行服務內容主要包括：（1）提供實時路況信息。系統(tǒng)利用獲取到的路況信息，開展分析之后，對路面擁堵情況進行較為準確的判斷，然后以短信或廣播等途徑提示靠近擁堵路段的車輛人員，以便于提前調整路線，在幫助駕乘人員節(jié)省時間的同時，也防止進一步加重擁堵問題，積極幫助高速公路更快地恢復正常通行。（2）提示收費站信息或速度信息。根據駕乘人員的需要，該系統(tǒng)可提供多種便捷信息。例如在靠近收費站時，會自動提示當前收費站的空余車位，以及下一收費站的距離等，另外，根據車輛行駛路線，如果發(fā)現車輛從一條高速駛入另一條高速，且限速不一致時，自動提示當前路段的限速標準，防止出現超速行為。

2.4交通運行評估

基于高速公路各處的監(jiān)控設備、抓拍設備獲取路況實時信息，通過數據分析掌握路網流量、飽和情況，判斷特殊時段的交通量變化趨勢，以及開展交通違法研判等。在大數據技術的支持下，交通運行評估的主要內容包括：①流量及行駛量。實時監(jiān)測監(jiān)控范圍內高速公路重點路段、支路的車流量情況，并評估和預測未來一段時間內車流量變化情況，從而為緩解交通擁堵提供幫助；②交通組成。同一路段中不同類型車輛的占比，即為交通組成。交通組成越復雜，通行能力受到的影響越明顯，尤其是大噸位重載貨車占比較高的情況下，高速公路通行能力明顯降低；③客貨運輸輔助。監(jiān)測客車、貨車的行駛路線和客貨流密度。在客車與貨車比較集中、客貨流密度較大的路段，有較大概率發(fā)生擁堵，可提前做好疏導，提高高速公路特殊路段的通行率；④道路適應程度。用于表示各路段的擁擠程度和服務水平。相同車流量的情況下，服務水平越高，發(fā)生擁堵現象的概率越低。系統(tǒng)在收集路況信息的基礎上，自動對各個路段的服務水平進行評級，根據評級結果為高速公路的交通運營管理提供決策依據。等級劃分標準見表1。

3大數據智慧交通運營管理的展望

目前，我國的交通基礎設施雖比較完善，但國內的智慧交通運營管理發(fā)展明顯慢于國外?！敖煌?大數據”是未來交通管理發(fā)展的大方向，其核心就在于智能管控與大數據應用，大數據與交通相結合，不僅有利于快速有效傳達信息、優(yōu)化交通系統(tǒng)，同時在優(yōu)化決策分析上，大數據的分析能力更是可以提供強有力的決策支撐。交通運營管理不合理，可能會導致很多交通問題，而基于海量大數據的分析結果，可以多方面有效地進行交通管理運營決策，進而提高運營管理的整體效率。

4結論

大數據與高速公路管理的深度融合是我國大力發(fā)展“智慧交通”下的必由之路。當前基于大數據的高速公路交通運營管理系統(tǒng)已經進入試點應用的階段，從實際應用效果來看，在公路運營管理和公眾出行服務之間達到統(tǒng)籌兼顧。對于公路管理部門來說，依托該系統(tǒng)實現對路況信息的實施監(jiān)管，對逃費車輛做到稽查追蹤，在保障高速公路通行率、維護公路管理部門運營效益等方面發(fā)揮積極作用；對于車輛駕乘人員來說，能夠獲得更加便捷的出行服務，通過實時播報路況，了解前方交通狀況，以便于合理規(guī)劃行車路線。下一步，還要從技術層面完善智慧高速公路交通運營管理系統(tǒng)，特別是要優(yōu)化拓展應用功能、系統(tǒng)運行穩(wěn)定等方面，從而在高速公路綜合管理方面發(fā)揮更加出色的作用。

參考文獻

[1]李中杰，王宏勝.檢測大數據在智慧型高速公路養(yǎng)護中的創(chuàng)新應用[J].工程建設與設計，2020（4）：264-265.

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[3]柴輝照，岳鵬程，郭曉澎.“互聯網+高速公路”大數據綜合管控平臺設計與實現[J].電子世界，2020（19）：125-126.

[4]姜子旺.大數據技術在城市軌道交通運營管理中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2020（5）：174-175.

作者:申雄 單位:招商局重慶交通科研設計院有限公司