大数据在高速公路交通运营管理中应用

【摘要】本文首先概述高速公路交通运营管理中应用大数据技术的必要性，随后从交通状况分析、车辆逃费稽查、公共出行服务等方面，就大数据技术的实践应用展开简要分析，最后探讨大数据智慧交通运营管理的展望，为打造基于“大数据+高速公路管理”的智慧交通模式提供一定的经验借鉴。

【关键词】大数据；智慧交通；高速公路；交通运行评估

0引言

信息时代，将大数据技术与高速公路管理工作深度融合，是我国公路事业发展的必然趋势。基于大数据、物联网、人工智能等技术，构建智慧高速公路交通运营管理系统，既能进一步减轻公路管理人员的压力，同时也能为驾乘人员提供更好的出行服务[1-2]。目前，大数据技术已经在建筑、教育、交通等行业得到推广应用，而全国各地的高速公路管理部门也在开发和试用智慧交通系统方面进行大量尝试[3-4]。本文介绍的一种基于大数据的智慧高速公路交通运营管理系统，从系统架构上包含数据服务层、数据访问层、业务应用层、基础设施层、数据存储服务器等，可以提供车路协同管理、车辆逃费稽查、交通状况分析等常用功能，无论是高速公路管理还是公众出行服务，均发挥显著作用。从应用情况来看，具有数据实时共享、应用功能齐全、系统响应及时等特点，存在推广价值。

1大数据技术在智慧交通运营管理中的必要性

近年来，我国高速公路的通车里程连年增加，在助力区域经济协同发展方面扮演重要角色。但是随着车流量的不断增加，高速公路交通运营管理的压力也在同步增加，交通拥堵、车辆逃费、交通事故等情形的发生率也呈上升趋势，一方面影响了高速公路的通行率，削弱了其价值；另一方面则增加了维护成本，给公路管理部门带来较大的经济负担。基于此，主动顺应“智慧交通”的发展趋势，将互联网、大数据等技术应用到高速公路管理中，构建智慧交通运营管理系统。通过实时采集路况信息，对获取的数据进行汇总和深入分析，实现监控、预警、指挥、协调的有机统一。在减轻工作人员压力、降低人工成本的基础上，还能实现全天候监管、智能化分析、自动化收费、人性化服务，为过往车辆提供便捷服务。随着高速公路全国联网的实现，为高速公路海量数据的实时共享创设了必要条件，构建智慧高速公路交通运营管理系统既有可行性，也有必要性。

2大数据技术在智慧交通运营管理中的应用研究

2.1实时交通状况分析

利用分布在高速公路各处的监控装置获取道路信息，然后通过大数据分析实时掌控交通状况，是智慧高速公路交通运营管理系统的基本功能。另外，在实施交通状况分析的基础上，还能为运营、收费等其他业务的开展提供支持。为了尽可能全面、详细地掌握高速公路各路段的实时数据，一方面要增加采集点的布置密度、扩大其覆盖范围，另一方面还要保证数据信息的实时、同步传递。有线通信方面，应使用光纤进行数据传输；无线通信方面，尽快推广5G网络。系统分析方面，除了大数据、云计算技术外，还包括基于人工智能的深度分析、专家决策技术，实现对交通状况的准确分析。

2.2车辆逃费稽查

车辆逃费不仅会直接损害公路管理部门的运营收益，而且还会带来诸多的安全隐患。现阶段，高速公路收费站常用的车辆逃费稽查手段，都是以进出口安装抓拍设备、做好车辆信息记录与识别等方式，但是仍然存在诸多应用缺陷。基于大数据的智慧高速公路交通运营管理系统，对车辆逃费稽查方面进行了优化。其功能的实现主要包括以下方法：（1）分析套牌车辆。收费站、服务区的监控设备，在采集车辆信息后，会将车辆的型号、颜色、车牌号、出入站时间等上传到系统数据库中。系统利用大数据分析、云计算等技术，如果发现使用同一车牌的汽车型号不同，同一时间出现在不同的位置，则判断存在套牌的可能。然后提取相关车辆的信息，做进一步的跟踪观察，并识别套牌与被套牌车辆，发出警报，提醒就近的交警、路政等部门拦截套牌车辆。（2）分析频繁过车情况。在收集车辆基本信息后，如果发现同一车牌的车辆，在短时间内多次通过同一收费站，可以根据其过车频率判断是否存在车调换的情况。将车辆信息发送给该收费站，由相关人员对车辆及其驾驶人员进行更深入的调查，打击逃费行为。（3）货车分析。由于大型货车的收费标准更高，加上多以长途运输为主，在各类车辆的逃费行为中占比较高。因此，应当针对大型货车进行重点监管。如果系统发现有连续空车长途行驶，或连续重车短途行驶，应当将这些货车的车牌号、型号等记录下来，并根据其行驶路线及时将报警信息发送给就近的服务站，由路政人员对该货车进行进一步检查，以判断是否存在逃费行为。

2.3公共出行服务

设计和研发智慧高速公路交通运营管理系统的初衷是：①创新管理模式，维护公路管理部门的效益；②优化出行服务，提升驾乘人员的行车体验。因此，提供更多数量、更高质量的出行服务，是大数据技术在公路管理中应用功能的一种直接体现。从实践应用情况来看，公共出行服务内容主要包括：（1）提供实时路况信息。系统利用获取到的路况信息，开展分析之后，对路面拥堵情况进行较为准确的判断，然后以短信或广播等途径提示靠近拥堵路段的车辆人员，以便于提前调整路线，在帮助驾乘人员节省时间的同时，也防止进一步加重拥堵问题，积极帮助高速公路更快地恢复正常通行。（2）提示收费站信息或速度信息。根据驾乘人员的需要，该系统可提供多种便捷信息。例如在靠近收费站时，会自动提示当前收费站的空余车位，以及下一收费站的距离等，另外，根据车辆行驶路线，如果发现车辆从一条高速驶入另一条高速，且限速不一致时，自动提示当前路段的限速标准，防止出现超速行为。

2.4交通运行评估

基于高速公路各处的监控设备、抓拍设备获取路况实时信息，通过数据分析掌握路网流量、饱和情况，判断特殊时段的交通量变化趋势，以及开展交通违法研判等。在大数据技术的支持下，交通运行评估的主要内容包括：①流量及行驶量。实时监测监控范围内高速公路重点路段、支路的车流量情况，并评估和预测未来一段时间内车流量变化情况，从而为缓解交通拥堵提供帮助；②交通组成。同一路段中不同类型车辆的占比，即为交通组成。交通组成越复杂，通行能力受到的影响越明显，尤其是大吨位重载货车占比较高的情况下，高速公路通行能力明显降低；③客货运输辅助。监测客车、货车的行驶路线和客货流密度。在客车与货车比较集中、客货流密度较大的路段，有较大概率发生拥堵，可提前做好疏导，提高高速公路特殊路段的通行率；④道路适应程度。用于表示各路段的拥挤程度和服务水平。相同车流量的情况下，服务水平越高，发生拥堵现象的概率越低。系统在收集路况信息的基础上，自动对各个路段的服务水平进行评级，根据评级结果为高速公路的交通运营管理提供决策依据。等级划分标准见表1。

3大数据智慧交通运营管理的展望

目前，我国的交通基础设施虽比较完善，但国内的智慧交通运营管理发展明显慢于国外。“交通+大数据”是未来交通管理发展的大方向，其核心就在于智能管控与大数据应用，大数据与交通相结合，不仅有利于快速有效传达信息、优化交通系统，同时在优化决策分析上，大数据的分析能力更是可以提供强有力的决策支撑。交通运营管理不合理，可能会导致很多交通问题，而基于海量大数据的分析结果，可以多方面有效地进行交通管理运营决策，进而提高运营管理的整体效率。

4结论

大数据与高速公路管理的深度融合是我国大力发展“智慧交通”下的必由之路。当前基于大数据的高速公路交通运营管理系统已经进入试点应用的阶段，从实际应用效果来看，在公路运营管理和公众出行服务之间达到统筹兼顾。对于公路管理部门来说，依托该系统实现对路况信息的实施监管，对逃费车辆做到稽查追踪，在保障高速公路通行率、维护公路管理部门运营效益等方面发挥积极作用；对于车辆驾乘人员来说，能够获得更加便捷的出行服务，通过实时播报路况，了解前方交通状况，以便于合理规划行车路线。下一步，还要从技术层面完善智慧高速公路交通运营管理系统，特别是要优化拓展应用功能、系统运行稳定等方面，从而在高速公路综合管理方面发挥更加出色的作用。

参考文献

[1]李中杰，王宏胜.检测大数据在智慧型高速公路养护中的创新应用[J].工程建设与设计，2020（4）：264-265.

[2]常书金，张可，宋延，等.综合交通运行监测大数据共享与协同应用技术研究[C]//第十一届中国智能交通年会大会论文集，2016.

[3]柴辉照，岳鹏程，郭晓澎.“互联网+高速公路”大数据综合管控平台设计与实现[J].电子世界，2020（19）：125-126.

[4]姜子旺.大数据技术在城市轨道交通运营管理中的应用[J].科技创新与应用，2020（5）：174-175.

作者:申雄 单位:招商局重庆交通科研设计院有限公司