高速公路智慧交通平臺與初步應用研究

韋 可

（湖北省交通規劃設計院股份有限公司,湖北 武漢 430051）

0 引言

隨著社會經濟的持續發展，我國高速公路建設體量、規模也處于持續上升階段，部分省份已經形成了較為明晰的公路主骨架并構建了完備的路網[1]。同時，在我國經濟顯著增長的背景下人民生活水平也得到了極大改善，越來越多的居民駕駛機動車出行，這對于高速公路項目的運行條件也提出了更高的要求，推進更為智能化、全面化的智慧交通平臺尤為迫切。

1 智慧交通平臺的框架建設

1.1 智慧交通平臺的框架模型

對于傳統智能交通管理平臺存在的信息采集不完整、公共服務功能薄弱、管理相對滯后等突出問題，構建高速公路項目的智慧交通平臺，主要包括基礎設施平臺及基于云的綜合服務平臺兩部分，以此形成綜合數據共享處理、采集傳輸及服務管理三大板塊的信息化平臺，見圖1。

圖1 高速公路智慧交通平臺的框架模型

（1）基礎設施平臺。基礎設施平臺是智慧交通平臺系統的底層控制因素，也是平臺功能實現的基礎，其集合了交通信息的采集、傳輸于一體，為云計算之上的綜合服務平臺建立數據支持。從結構上來看，基礎設施平臺承擔著數據采集、傳輸兩大部分的功能，借助車載智能終端、射頻識別技術及其他車載傳感器，綜合高速公路監控、收費、通信等多機電系統完成高速公路建設、運營及養護等多階段實時信息采集，完善基礎數據庫。

（2）基于云的綜合服務平臺。基于云的綜合服務平臺大致可分為數據匯聚共享、智慧服務及智慧管理三個板塊，以此儲存實時采集得到的交通數據。同時借助云計算技術處理海量數據，能夠在智能化技術的支持下匯聚、處理并共享數據，構筑高效綜合的交通數據庫，支持云平臺其他智慧服務的應用，進而完善一體化智慧交通服務模式[2]。

1.2 智慧交通平臺的功能模塊

智慧交通平臺的功能模塊包括了數據采集、傳輸、匯聚與共享、智慧服務及智慧管理等。

（1）數據采集。數據采集即指借助物聯網技術的車載智能終端、射頻識別技術及其他車載傳感器，同時結合高速公路各機電系統，達到人、車、環境及公路之間的相互交互，并及時、準確、全面地獲取公路交通數據，保障公路安全運營、穩定管理，并為出行者提供及時有效的信息服務。數據采集的內容涵蓋了公路運營的交通流、圖像、交通環境、車輛收費、交通事件及運行管控六個部分的動態數據，如表1所示。

表1 交通數據采集表

（2）數據傳輸。數據傳輸即是借助傳感網絡，綜合利用光纖、高速公路通信專網、有線網、政府部門專網等網絡通信方式對數據信息做過濾、協議轉換、壓縮加密處理后傳輸至云計算平臺。在以上傳輸過程中應當確保信息安全、及時、可靠。

（3）數據匯聚與共享。對智能終端、高速公路機電系統等平臺采集所得到的海量數據做匯聚、備份，以此構建龐大數據庫，以備管理人員實時檢索、查閱歷史數據。借助云計算技術對數據庫內的數據做智能化篩分，得到具有共享性的綜合化數據庫，按照不同用戶的權限、需求開放共享端口，滿足不同使用主體的需求。

（4）智慧管理。經由云計算技術處理得到的實時數據可基于用戶需求導向、管理權限，用于后續公路管理的建設、維護、運營等，實現高速公路養護管理的一體化。在智慧管理的支持下，交管部門、救援部門、運營企業等高速公路關聯單位之間可以做到數據交互共享，推動資源、信息、決策、資源的協同作業，顯著提升公路管理效率。

（5）智慧服務。在對信息做出匯聚、共享處理后，即可構建起具有一體化的智慧交通服務平臺，為出行提供多樣化信息服務，譬如交通實時擁堵情況、氣象信息、路面狀況等。同時也可嵌入第三方服務平臺，提供各類有償服務內容，改善高速公路項目運營的經濟性。

1.3 智慧交通平臺的框架設計

在智慧交通平臺的框架模型及功能模塊之上，可按照邏輯將總體框架結構劃定為兩大層次，底層結構為基礎設施平臺，上層結構為基礎設施平臺層。

基礎設施平臺包含了信息采集、傳輸兩個層級，借助各類基礎設施即可完成覆蓋項目建設期、養護期、運營期的相關數據采集，構筑全面可靠的數據資源[3]。建設期內的數據采集主要包括了項目管理、設計變更、現場視頻監控、計量支付及實驗數據等；運營期內的數據采集主要包括了路段監控、車輛收費、火災監控、邊坡檢測、隧道監控、環境檢測、車輛檢測及橋梁健康監測等；養護期內的數據采集主要包括了道路、隧道、橋梁狀況及機電設備運維等；在初步采集完成后，可通過信息化網絡傳輸至云計算平臺完成后續匯聚、共享及融合。

2 高速公路智慧交通應用研究

智慧交通平臺覆蓋建設期、養護期及運營期所采集數據進行整合，并借助云計算技術進一步處理，做到數據共享，同時嵌入云平臺為用戶提供即時、便捷的應用服務。智慧交通平臺包含了智慧服務、智慧管理兩個部分的應用，為高速公路項目管理、用戶出行提供支持。

2.1 智慧管理

在傳統公路信息化管理中，大多僅針對項目運營后期數據做采集、分析，未能涵蓋項目建設、養護及運營全壽命。智慧交通平臺則能覆蓋項目各環節，對大量數據做匯集、共享處理，構建綜合化數據源，推進高速公路的智慧管理，其主要包括了智慧建設、智慧運營及智慧養護三部分。

（1）智慧建設。智慧建設依托云平臺而提供綜合服務，可以對自合同簽署、項目竣工至維護運營全過程進行管理，并協調設計、施工、監理、建設等相關單位。在云平臺的支持下，各項資源能夠得到有效挖掘、分析，進而建立起科學、有效的決策依據。智慧建設主要涵蓋了進度管理系統、合同管理系統、計量支付管理系統、竣工管理系統及變更管理系統等，見圖2。

圖2 智慧建設

（2）智慧運營。在我國高速公路建設體量不斷擴張的背景下，傳統運營維護方式已經難以滿足實際需求。智慧運營的提出則很好地適應了這一要求，能夠對項目運營期內各項基礎設備進行統計并共享其數據信息，借助云計算技術完成分析應用，形成對道路狀況的全面掌控，及時發現其中的異常情況，確保道路處于安全運營的狀態下，協調路、人、車及環境的和諧狀態。智慧運營主要涵蓋了道路視頻監控系統、ETC運行管理系統、橋梁健康監測系統、地質災害預警系統及交通信息采集系統等。

（3）智慧養護。智慧養護即是以智慧運營為基礎，結合綜合數據庫對公路運營過程中的常見病害作出分析，并以圖表、文檔等直觀方式向管理人員展示公路病害情況，指導后續病害處理決策[4]。此外，由于高速公路項目機電系統較為復雜，這也為其維護帶來了一定困難，智慧養護能夠覆蓋機電設施全壽命管理，進而促使相關設施運行效率能夠得到有力保障，并將機電設施維護成本控制在合理范圍內。智慧養護主要涵蓋了路面養護系統、橋梁養護系統、隧道養護系統及機電設施運維系統，見圖3。

圖3 智慧養護

2.2 智慧服務

智慧交通平臺能夠充分整合、利用已有交通信息，以用戶需求為導向采取多元化服務形式、服務媒介，為管理人員、第三方服務商及出行者提供服務，其主要包括了基礎信息管理服務、出行服務及增值服務。

（1）基礎信息管理服務。基礎信息管理服務能夠對公路各項基礎數據（服務區信息、道路狀況信息、GIS地理信息、收費站信息等）做出匯總、共享，以此構建綜合化基礎信息庫，便于各方調用，提升公路管理效率，也可對不同模塊設置一定權限，便于不同使用者根據需求查閱，見圖4。

圖4 基礎信息管理服務

（2）出行服務。智慧交通應當充分體現以人為本的理念，貫徹為人服務的首要要求。出行服務借助平臺實時采集所得到的信息展開分析研判，提供綜合化交通信息，適應出行各類信息需求。出行服務主要包括了出行誘導服務、第三方信息服務兩部分內容，其中出行誘導服務以公路內各類誘導系統為基礎展開，譬如長下坡誘導系統、霧區誘導系統都屬于這一范疇，能夠有效提升出行安全性；第三方信息服務則以出行者的車載終端、手機短信及廣播電視等媒介提供有償信息服務，譬如氣象信息、異常交通事件、通行狀況及環境信息都屬于這一范疇，見圖5。

圖5 出行服務

（3）增值服務。增值服務即指以智慧交通平臺所采集數據為基礎進行實時處理，構建相應關聯信息數據庫，并將相關信息共享給廣播電視媒體服務商、網絡服務商等需求方，使其能夠提供針對性有償服務，進而為管理部門帶來增值收益，見圖6。

圖6 增值服務

3 結語

該文以日益擴張的交通運輸對高速公路管理帶來的影響為核心，以框架模型、功能模塊及框架設計分別探究了智慧交通下的框架結構，并結合我國高速公路運營管理的痛點多層次分析了智慧管理、智慧服務的內容，為我國交通運輸行業的持續發展提供有力支持。