智慧高速公路交通大數據應用研究

于群松

（中交機電工程局有限公司，北京100016）

0 引言

近年來，高速公路建設規模日益擴大，交通運輸體系四通八達，傳統交通管理服務模式所存在的弊端日益突出，無法很好地滿足交通服務。高速公路運行過程中，會產生海量的數據，大數據技術為海量數據的處理、分析、利用提供了巨大的便利和幫助。智慧高速公路建設背景下，要重視對交通大數據的應用，構建智慧高速公路交通運營管理系統，實現車路協同化管理，在提高管理效率、質量的同時，為駕乘人員提供高效、安全的出行服務，促進智慧交通體系建設。

1 智慧高速公路與交通大數據概述

智慧交通體系構建中，智慧高速公路建設是一項至關重要的內容，是現代交通事業發展的必然趨勢。通過利用現代通信技術，實現交通工具、交通參與者、交通設施三者之間信息高效傳輸、共享、交互，便于實時化、動態化調整交通流量，提升交通服務效能。智慧高速公路，應具備三項功能：一是運行狀態智能感知功能；二是動態靈活管理運營功能；三是高效可靠信息服務功能。高速公路運行過程中，會產生海量數據，借助大數據技術采集、整合高速公路運行數據，并將其傳輸到控制端及控制設備，然后分析所采集的各項交通數據，獲取其中有價值的信息，并應用于高速公路交通管理與服務中。目前，交通大數據在高速公路中的應用越來越廣泛，并取得了顯著的成果[1]。

2 智慧高速公路應用交通大數據的優勢分析

2.1 優化交通資源配置，提高出行效率

傳統高速公路管理模式下，資源配置是短板。將交通大數據應用于智能高速公路管理中，可實現對交通資源的優化配置，使得交通資源分配更加均勻化，提高交通資源利用率，突破來自區域、行政規劃等因素的限制，構建智慧化高速交通信息體系，高效傳輸共享交通信息資源，更好地服務于智慧高速公路管理工作，提高交通出行效率。

2.2 優化交通服務，提升安全保障

在過去，高速公路發生安全事故后，安全保障及響應服務延遲。將交通大數據技術應用于智慧高速公路交通管理中，極大地優化了高速公路交通服務。利用高速車輛GPS 系統所提供的各項數據，可判斷車輛運行軌跡，提前預判風險，尤其是在面臨極端惡劣天氣的情況下，能夠提前對車主進行行車安全提示，降低安全事故發生概率。即使發生安全事故，也能夠快速定位事故位置，便于及時展開后續救援工作。

2.3 實現智慧養護，提升運營管理水平

眾所周知，高速公路設施設備眾多，如：通信設備、收費設備、照明設備等等，傳統人工巡檢養護模式，效率低下，借助大數據技術及互聯網感知技術，實時化監測各項設備運行狀況，有助于及時發現并修復故障問題。同時，通過采集高速公路養護數據，分析高速公路路況、養護計劃，有助于實現對高速公路的規范化養護。此外，利用大數據科學合理地對養護任務進行分解，對養護設施設備進行科學調配，有助于達到降本增效的目的，保障高速公路高效運轉[2]。

3 智慧高速公路交通大數據的應用策略探討

3.1 提供ETC 服務

現階段，ETC 電子不停車收費系統實現了普及應用，為廣大車主的交通出行帶來了巨大的便利。高速公路傳統人工收費模式下，極易造成車輛擁堵，降低出行效率，同時也增加了收費人員工作量。ETC 電子不停車收費系統的啟用，實現了高速公路收費無紙化、無現金化的管理與服務。在這一過程中，交通大數據發揮著至關重要的作用，車主駕車經過高速收費站時，系統自動拍照識別車輛信息，并從數據庫當中和與車輛相匹配的數據信息進行比對，比對成功后放行，然后自動儲存各項數據并上傳到高速公路數據采集處理系統數據管理中心，通過分析通行車輛，形成扣費交易然后上傳到銀行，銀行完成交易之后即可實時返回數據管理中心，整個過程高效、快捷、精準，是智慧高速公路發展的必然趨勢。同時，利用交通大數據，記錄車輛行駛軌跡，并預測車輛未來行駛路線，然后為車主推送行駛路線信息，結合車輛運行軌跡、行駛距離，精準計算收費金額，提升高速公路服務效率。

3.2 實時交通分析

交通大數據應用于智慧高速公路中，有助于實現對交通狀況的實時化監控與分析。利用交通大數據系統，預測車輛出行狀況，科學協調車輛和公路資源，掌握和車輛、車主相關的信息，動態掌握高速公路交通狀況。高速公路交通數據的采集，主要是利用移動網絡基站、攝像頭等完成的，在數據采集時易于受到覆蓋面積、采集點位數量等諸多因素的影響，降低交通數據采集效率和質量，為有效解決該問題，可借助大數據技術，通過監控攝像機視頻流的方式，實現對交通數據的動態采集、深度分析、視覺計算，確保獲得更加精準的數據信息。如：采集高速公路車流量信息時，可在關鍵路段設置監控攝像機，實行24h 不間斷采集，確保獲得完整的車流量數據、車量占用率等信息。同時，借助大數據技術搭建高速公路交通信息模型，在該模型記錄、分析道路、天氣狀況，并及時通過廣播等方式，為車輛行駛提供重要的依據。如：利用路面氣象站、CO/VI 設備采集氣象環境信息，掌握溫濕度、風向、降雨量等，然后及時反饋給車主，提前做好防范工作，規避事故的發生，保障行車安全[3]。

3.3 公共出行服務

智慧高速公路中應用交通大數據，能夠通過短信等方式，為車主提供高速公路路況信息，結合路況、車流量，提供交通誘導服務以及路徑動態規劃服務，降低行車期間堵車的概率。車主利用終端設備、廣播設備，即可查詢或者收聽高速公路信息，如：服務區信息、路況信息、氣象信息、路段擁堵信息等等。尤其是在五一、十一、春節等高速公路免費時段，按時間段，利用大數據技術記錄汽車流向，提前為車主提供通暢的路線，緩解交通擁堵。利用交通大數據，交通運輸部門有了緩解高速公路擁堵的“神器”，在高速公路出現擁堵的情況下，系統結合實時客流量分級預警，并進行緊急調度，讓回家、返程的路更有溫度、更加安全。不難看出，大數據是緩解交通壓力的利器，可以預測未來交通情況，為改善交通狀況提供優化方案，有助于交通運輸部門提高對高速公路交通網絡的把控能力，防止和緩解交通擁堵，提供更加人性化的服務。

3.4 涉牌違法車輛治理

近年來，交通運輸部門高度重視涉牌違法車輛治理工作，交通大數據的應用，為該項工作的開展提供了很大便利和幫助，極大地提升了交通秩序。但是，當前在高速行車時，依然有違禁、超速、遮擋號牌、編造涂改號牌等現象，其目的就是躲避交通監控設備的取證，逃避交通法規的處罰，這對高速公路交通秩序造成了較大影響，同時也產生了惡劣的社會影響。在過去的一段時間里，交通運輸部門在處理上述違法行為時，大多是設置專門警力進行布控查處，耗時耗力，并且效果不理想。在高速公路交通管理中應用交通大數據，針對監控設備所抓拍的遮擋、污損、變造號牌和超速等行為，成立專業打擊小組，對各項數據進行采集、分析，對車輛廠牌、顏色、外觀等車輛特征線索進行匯總，然后結合大數據平臺精準分析，查找違法車輛的真實車牌號碼，結合車牌號碼搜尋新車軌跡照片，然后將其和監控設備所抓拍的違法照片進行對比分析，最終確定車輛違法行為，然后錄入違法系統并通知車主接受處罰。不僅如此，該方法同樣適用于一些大排量摩托車駕駛人遮擋號牌惡意違禁上高速的行為的管理工作中，為高速公路交通安全提供了重要保障[4]。

3.5 高速公路養護管理

大數據應用于智慧高速公路中，使得公路養護管理工作更加的高效化、便捷化。借助大數據技術搭建高速公路養護管理系統及多維度數字化管理平臺，采集上傳高速公路路橋、隧道等信息，定期查看高速公路使用、損壞狀況，提前發現所存在的問題，并制定針對性的解決修復措施，延長高速公路使用壽命。同時，借助交通大數據，分析一定期限內高速公路車流量、事故發生狀況、使用年限，進而制訂相應的養護周期計劃，定時定期地做好對高速公路的養護管理工作，最大限度地規避行車安全問題的發生，提高交通出行效率和質量。此外，利用大數據技術、互聯網技術搭建智慧高速管養一體化平臺，加強路政、交警、高德等相關單位的互聯互通，實現養護、機電管理等各項工作深度融合，有助于營造“暢安舒美”的高速公路通行環境。

3.6 智慧交通監控

智慧高速公路建設過程中，智慧交通監控平臺發揮著至關重要的作用，該平臺的建立，離不開交通大數據的強有力支撐。目前，高速公路交通監測監控存在一定的盲區，這對于后期突發事件的處理是不利的。借助智慧交通監控平臺，整合高速公路各個路段、服務區、路政等多方路況信息，然后做出科學的交通研判，并整合資源調度利用，有助于實現對突發事件的聯動處理。不僅如此，智慧交通監控平臺，還具有應急調度指揮的作用，該平臺能夠實現對區域間和部門間的協調聯動指揮管理，具備多項功能，如：突發事件預警、監測、應急指揮協調等等，有助于集中化、高效化處理突發事件，提高路網管理、協調、指揮能力，確保高速公路網絡始終處于暢通的運行狀態，滿足民眾出行需求[5]。

3.7 交通安全監管

近年來，毒駕、酒駕現象屢禁不止，對公共行車安全造成了巨大的威脅，因此加強交通安全監管至關重要。高速公路車流量巨大，車速快，利用傳統路面稽查模式稽查毒駕、酒駕等違法駕駛行為，費時又費力，猶如大海撈針。借助大數據技術進行交通安全監管，可實現精準化布控與打擊，讓毒駕無所遁形、酒駕無法隱匿。如：按照以人到車，以車查人的方式，利用大數據平臺進行對比、碰撞分析，并結合路面監控系統、車輛稽查系統，在路面進行精準布警，發揮大數據系統和警力資源的雙重作用，實現精準化布控、指揮，為交通安全監管提供重要的情報。此外，交通運輸部門、禁毒部門相互協作，實現情報信息高效傳輸與共享，明確交通安全監管工作當中各方的責任、任務以及工作流程，進而形成工作合力，有助于促進高速公路交通安全監管工作效率和質量的提升，為交通出行提供重要的安全保障。

3.8 高速服務區智慧管理

服務區是高速交通系統的重要組成部分，能夠為廣大車主提供休息、飲食、加油等多方面的服務，滿足車主交通出行需求。交通大數據應用于高速服務區，有助于實現對高速服務區的智慧化管理，提高服務質量，提高廣大車主的滿意度。

近年來，隨著人們生活條件的不斷提升，汽車數量逐年增長，尤其是在節假日，廣大車主對于高速公路服務區的需求激增，這對高速公路服務區運營管理服務工作提出了更高的要求，如何才能夠在滿足司乘人員基本需求的同時，提升運營管理服務水平，帶給司乘人員更加優質的服務區使用體驗，成為研究思考的關鍵問題。高速公路服務區中，停車誘導系統發揮著非常重要的作用，如：車輛信息檢測采集、油品服務等等。借助大數據技術搭建高速公路服務區停車誘導系統，動態化、實時化采集服務區停車位信息，并即時更新服務區內加油站油品相關信息，將F 型可變情報板設置在高速公路服務區入口匝道前300m 的位置，將所采集到的信息預先展示給廣大的司乘人員，司乘人員結合所提供的信息及實際情況，提前決定是否進入服務區，減少不必要的時間浪費，同時也有助于促進高速公路服務區服務水平的提升。

不僅如此，高速公路服務區，將借助交通大數據技術構建車輛檢測采集系統，該系統由多個部分組成，如：車輛車牌識別系統、誘導顯示系統等等。系統運行過程中，可實時化監測高速公路服務區出入口車輛，并將車牌、車型等方面的信息上傳至服務區監控中心，利用軟件實時處理進、出服務區的不同類型車輛信息，然后分析高速公路服務區內不同類型車位的占有情況，實時動態統計服務區內的車位信息，并展示在服務區入口前所設置的F 型情報板上，駕駛人員可提前預知服務區車位使用狀況，避免陷入進入服務區后無車位的尷尬境地。此外，大數據技術應用于高速公路服務區管理中，通過搭建油品及服務區相關擴展功能采集平臺，管理人員每天統計服務區內油品消耗狀況，并將剩余油品標號、價格等及時更新到服務區入口前所設置的F 型信息情報板上，便于駕駛人員結合汽車燃油剩余量提前加油，避免缺油影響出行甚至引發安全事故。

4 結語

綜上所述，大數據技術可為智慧交通系統建設提供有利的契機。智慧高速公路建設中，要充分意識到交通大數據的應用價值與優勢，充分發揮出交通大數據的作用，將高速公路與交通大數據深度融合，構建智慧交通運輸管理系統，為高速公路車輛提供高效的出行服務，提高出行效率，保障出行安全，促進交通服務效率和質量的提升，推動現代交通事業智慧化發展。