大數(shù)據(jù)在高速公路運營管理中的應用

［DOI］10.3969/j.issn.1672-0407.2023.23.063

［摘 要］“十四五”期間，國家號召國內(nèi)交通產(chǎn)業(yè)嚴格堅守創(chuàng)新驅(qū)動準則，著重圍繞質(zhì)量型發(fā)展事項展開統(tǒng)籌規(guī)劃與貫徹落實。其中，為進一步提升我國高速公路運營管理水平及應用效率，國內(nèi)諸多城市以大數(shù)據(jù)等新興技術手段為技術核心，推動當?shù)亟煌〝?shù)字化體系建設，實現(xiàn)高速公路交通運營管理高質(zhì)量發(fā)展。基于此，本文首先就大數(shù)據(jù)技術在高速公路運營管理中應用的必要性進行闡述，隨后從整體架構、基礎數(shù)據(jù)及應用模型方面搭建大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺，最后在交通流量預估、實時路況分析、車輛逃費稽查、公共出行服務、監(jiān)管平臺等方面提出大數(shù)據(jù)技術在高速公路運營管理的具體措施，為建設智慧型交通模式提供基礎保障。

［關鍵詞］大數(shù)據(jù)；高速公路；交通運營管理

［中圖分類號］U49文獻標志碼：A

伴隨著經(jīng)濟的運行發(fā)展與交通強國的深化落實，國家逐漸加大了對交通基礎設施發(fā)展支持力度，提高了高速公路路網(wǎng)密集度，增強了日常出行的便捷性。高速公路產(chǎn)業(yè)在以往發(fā)展中屬于保障城市間基礎設施主體，未能明確自身經(jīng)濟效益與運營管理的關系，不利于推動高速公路產(chǎn)業(yè)發(fā)展建設。同時，高速公路運營中會產(chǎn)出大規(guī)模數(shù)據(jù)，并呈高速增長狀態(tài)。因此，應借助大數(shù)據(jù)技術分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)，探索高速公路交通數(shù)據(jù)的深層價值，改善高速公路運營管理缺陷，為提升高速公路運營管理能力提供數(shù)據(jù)支撐，促進高速公路運營管理先進化、智能化，是當下交通管理發(fā)展的必然舉措。

1 大數(shù)據(jù)技術在高速公路運營管理中應用的必要性

目前，我國高速公路建設已然取得了優(yōu)異的成績，通車里程呈逐年增長狀態(tài)，對促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展建設有重要的作用。但是車流規(guī)模呈日益擴大態(tài)勢，在無形中增加了國內(nèi)高速公路交通經(jīng)營管理的難度，交通問題易發(fā)率逐漸上升，如安全事故、道路堵塞等，不僅阻礙了我國高速公路車輛通行，降低了司乘人員對高速公路通行的體驗感和滿意度，而且加劇了公路日常養(yǎng)護費用消耗，使管理部門面臨著更為嚴峻的成本負壓。鑒于此，有必要深入宣導“智慧交通”理念，在日常管理活動中嵌入現(xiàn)代化手段，以便捕捉最新的交通車流信息，進一步整合與分析該類信息，促進各環(huán)節(jié)實現(xiàn)統(tǒng)一化^［1］。此外，通過引導職工釋放實務壓力、不斷減少人工成本，實現(xiàn)高速公路服務智能化、自動化，有利于在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務全面覆蓋、全國高速公路發(fā)展建設趨于統(tǒng)一的背景下，為高速公路數(shù)據(jù)共享建設搭建基礎平臺，以此推動我國高速公路運營管理系統(tǒng)的有效運行。

2 構建大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺

2.1 總體架構

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺作為承載高速公路海量數(shù)據(jù)資產(chǎn)的載體，能夠依據(jù)現(xiàn)有信息系統(tǒng)深入整合數(shù)據(jù)信息，制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、搭建健全數(shù)據(jù)庫、建立實用型數(shù)據(jù)模型，有效開展高速公路持續(xù)產(chǎn)出數(shù)據(jù)信息的整合、儲存與計算作業(yè)，同時提供對外數(shù)據(jù)接口，全方位導入應用外界各項數(shù)據(jù)信息，并借助糅合、整理、分析、評價及決策等手段，對高速公路實際運營管理發(fā)揮調(diào)動輔助效用。

結合高速公路運營管理的現(xiàn)實需求，對現(xiàn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構進行全面梳理、逐層分解：一是平臺與模型計算的前提結構層，其是保證分析結果精準有效的重要依據(jù)，具體經(jīng)過數(shù)據(jù)搜集與處置環(huán)節(jié)，歸集可靠數(shù)據(jù)直接輸入至系統(tǒng)平臺的公共數(shù)據(jù)中心，該結構主要作用于日常儲存與共享建設；二是作為涵蓋數(shù)據(jù)結合與計算方式的模型結構層，具體對融合后數(shù)據(jù)信息進行計算與分析，重新導入至分析平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展現(xiàn)與應用，是大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺的重要保障；三是應用層，以前者架構為前提，結合高速公路實際路況、路網(wǎng)分布、氣象等信息，進一步優(yōu)化高速公路系統(tǒng)功能，如實時交通分析、全方位核查、交通趨勢預估、道路保養(yǎng)等^［2］。

2.2 基礎數(shù)據(jù)

高速公路數(shù)據(jù)來源廣泛多樣，包括但不限于線上地圖、移動通信、運營數(shù)據(jù)等，如借助監(jiān)控圖像捕捉的視頻數(shù)據(jù)、車輛抓拍捕捉的圖像數(shù)據(jù)、ETC門架獲得的行駛數(shù)據(jù)等。從運營管理來看，相關基礎數(shù)據(jù)包括各道路、收費站等公路設施的信息，ETC系統(tǒng)、征費核查、收費站站口收費等數(shù)據(jù)，通車量、行駛速度、出入站時間、車輛信息等數(shù)據(jù)，交通事故發(fā)生情況、修理費用、道路養(yǎng)護費用等數(shù)據(jù)。從同級或上級數(shù)據(jù)平臺共享角度來看，可捕捉外界數(shù)據(jù)信息包括以車駕信息、交通事故處置等為代表的交警車管信息；以危化運輸、災情救援、施工管理等為主的路政運營信息；以犯罪、偷盜車輛等為代表的公安管理數(shù)據(jù)。

2.3 應用模型

一是基礎信息數(shù)據(jù)模型和業(yè)務數(shù)據(jù)模型，主要由于當前高速公路運營管理數(shù)據(jù)捕捉能力不足以達到樣本種類齊全、精準度高的標準，所以采用數(shù)據(jù)融合方式獲得相對高精準度的信息，即融合多源頭數(shù)據(jù)信息導入相應模型，搭建各類數(shù)據(jù)轉化模型，統(tǒng)一設置數(shù)據(jù)標準，組織多源數(shù)據(jù)格式校對與相互檢驗；二是交通流量預測模型，主要是整合高速公路路段的過往交通流量數(shù)據(jù)，聯(lián)動各維度數(shù)據(jù)進行深入分析，進而實現(xiàn)全方位預測交通流量趨勢模式；三是突發(fā)事件評估模型，該模式是對交通安全事故歷史數(shù)據(jù)加以匯總，從路段、地點、時間、天氣等維度構建突發(fā)事件分析評估，做到對突發(fā)、頻發(fā)事件的預測與防范；四是綜合稽查分析模型，該模型適用數(shù)據(jù)范圍主要是收費與經(jīng)營種類數(shù)據(jù)等，進而形成稽查分析、任務下發(fā)、問題處理、報送數(shù)據(jù)、追蹤反饋的全閉環(huán)稽查管理模式；五是運營管理優(yōu)化模型，該模式以ETC門架、路況、車流量等數(shù)據(jù)為基礎依據(jù)，全面捕捉運營指標，實現(xiàn)交通組織架構優(yōu)化，構建相應的緊急預案，聯(lián)合其他模型，構建可預測、可控制、可管理的體系^［3］。

3 大數(shù)據(jù)技術在高速公路運營管理中的應用路徑

3.1 交通流量預測

一是估測車輛密度。主要通過先進平臺技術定期梳理高速公路車流走向產(chǎn)生的具體信息，結合以往數(shù)據(jù)信息加以比對，確定流量名次，利用相應的算法得出可行建議，并分析這些建議對高速公路車流量走勢造成的具體影響，以此提升對車輛密度預測的精準度。二是道路擁堵預警。針對節(jié)假日時期的熱點高速公路引發(fā)的交通擁堵情況，通過預警，既能借助實際車流量預估后續(xù)固定時間單位內(nèi)具體走向，逐步掌握對應時間、天氣等因素，及時擬訂高發(fā)交通問題的應急方案，為處理該類情況作出貢獻；又便于管理部門設定預估數(shù)值，第一時間結合報警值進行對比分析，依據(jù)上限值差異設定相應的預警等級，一旦警報響起，第一時間通知高速公路行駛人員前方路段面臨的擁堵情況，重新規(guī)劃線路以作參考，保證高速公路任意時間段行駛暢通。三是收費額預測。以交通流量預測為該項預測的基礎內(nèi)容，聯(lián)合高速公路不同運行周期，逐步落實交通流量預測具體工作事項，選取可行收費額度計算公式，實現(xiàn)流量向收費額的轉化，最終獲得某一時間段的收費額，以提前預測未來高速公路征費情況。四是完善收費人員分配程序。在深層分析后續(xù)交通車流發(fā)展趨勢的基礎上，掌握其變化規(guī)律，特別是我國高速公路在不同時間單位下產(chǎn)生的流量差異，如工作日與非工作日、白天與夜晚，企業(yè)借助該情況調(diào)研掌握收費站收費人數(shù)，合理規(guī)劃收費站員工數(shù)量，依據(jù)車流量進行靈活調(diào)整。五是車道開閉數(shù)量。針對高速公路在不同情況下車流量的走向規(guī)律，可針對高速路口收費站站口開關數(shù)量予以控制，通過合理把控站口實際開關數(shù)量，提升整體企業(yè)運營成本控制水平。六是道路養(yǎng)護。以充分掌握高速公路路況和車流變化情況為前提，結合車輛信息、行駛速度及超載超限，分析預測該路段運營能力與質(zhì)量，再按照高速公路各路段實際情況，指導完成道路具體養(yǎng)護施工作業(yè)，制訂整套健全的道路養(yǎng)護周期方案。

3.2 實時路況分析

以高速公路上平均分布的監(jiān)控設備為途徑捕捉信息，再引入大數(shù)據(jù)技術分析實時路況，這是建設智慧型高速公路交通運營管理系統(tǒng)的基礎性能。在分析實時路況的同時，還能為其他業(yè)務活動提供幫助。為了全方位、深入掌控不同高速公路路段的數(shù)據(jù)信息，不僅要提高采集點分布密度、拓寬涵蓋區(qū)域，還要保證數(shù)據(jù)信息的時效性。在有線通信期間，借助光纖技術完成數(shù)據(jù)傳輸工作；在無線通信期間，以5G為核心技術手段加以宣導運用；在系統(tǒng)分析期間，需要引進諸多現(xiàn)代化技術手段，如大數(shù)據(jù)、智能分析、專家決策等，有效提高交通路況分析的精準度。在網(wǎng)絡安全方面，加強在網(wǎng)絡安全領域的技術應用和創(chuàng)新，將網(wǎng)絡安全監(jiān)測作為各類高速公路大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)建設的技術要求^［4］。

3.3 車輛逃費稽查

車輛逃費不僅會對公路管理機構運營收益帶來負面影響，還會引發(fā)更多的安全風險。目前，我國高速公路車輛稽查方式多以收費站站口抓拍來識別車輛信息為主，全國聯(lián)網(wǎng)收費后，增加了高速公路主線門架系統(tǒng)的抓拍識別，形成唯一性車輛通行路徑，但依然無法避免在使用環(huán)節(jié)發(fā)生問題。因此，應圍繞現(xiàn)代大數(shù)據(jù)手段完善道路運營管理系統(tǒng)，進一步優(yōu)化車輛逃費稽查內(nèi)容。

一是有效分析車輛是否存在套牌情況。通過對收費站和服務區(qū)設備所搜集的車輛信息的共享，整理出車輛行駛速度、出入站時間等信息，將其導入信息系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)、云計算等手段，準確識別同一車輛是否存在在不同地區(qū)使用不同車牌的情況，提取相關車輛信息進行深入追蹤調(diào)研，判斷其是否屬于套牌車輛，一旦識別異常即向交警部門發(fā)送報告，實施攔截檢查。二是，分析車輛頻繁出入異常。根據(jù)設備所搜集的信息，識別同一車牌車輛是否頻繁進出同一收費站口，結合進出頻率分析是否存在車輛調(diào)換的情況。整合車輛基本信息后反饋至收費站，安排專業(yè)人員對車輛與駕駛人員進行全面調(diào)研，堅決打擊逃費行為。三是貨車分析。大型貨車收費標準不同于其他車輛，加之大型貨車以長途運輸形式為主，逃費行為易發(fā)率較高。因此，有必要重點監(jiān)管大型貨車，一旦系統(tǒng)識別出行駛路徑異常、持續(xù)空車長途行駛或者重車短途行駛的情況，立即記錄該車輛情況，并將相關信息傳遞給行駛路線服務站，由服務人員攔截檢查其是否存在逃費行為^［5］。

3.4 公共出行服務

建設智慧型高速公路運營管理系統(tǒng)，須積極革新管理模式，維護公司運營效益，提升服務水平，將給駕乘人員更好的道路體驗感作為系統(tǒng)建設的基礎目標。基于此，提供更為優(yōu)質(zhì)的出行服務是大數(shù)據(jù)下高速公路管理應用功能的重要體現(xiàn)，從實際應用層面而言，主要包含以下內(nèi)容：

一是提供實時路況信息。系統(tǒng)圍繞現(xiàn)有路況數(shù)據(jù)信息加以分析，精準判斷各路段車輛行駛情況，分析其是否存在交通問題，利用廣播、短信等媒介給附近車輛發(fā)出警示，便于車輛作出行駛路線調(diào)整，不僅有利于節(jié)約后續(xù)駕駛人員時間，而且能夠規(guī)避擁堵問題加重，協(xié)助公路盡快暢通運行。二是提供收費站、服務站等信息^［6］。比如：在車輛靠近高速公路收費站點前，自動篩選收費站通行狀態(tài)、出口附近停車場、景區(qū)及下一收費站距離等；在車輛進服務區(qū)前，自動提供服務區(qū)停車位空位數(shù)量、加油站信息、充電樁數(shù)量等；結合車輛駕駛路線，根據(jù)不同高速公路段不同的限速要求及時發(fā)生警示，避免車輛超速。

3.5 監(jiān)管平臺建設

一是智能化監(jiān)管。通過聯(lián)合平臺與其他監(jiān)督系統(tǒng)進行密切對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化搜集。平臺按照運營管理實際要求搭建業(yè)務模型，再對搜集模型與數(shù)據(jù)模型進行比對，識別監(jiān)管問題，如重點管控車輛、超限車輛、黑名單車輛是否存在行駛行為等。聯(lián)合平臺與監(jiān)控系統(tǒng)對接，接收收費站、服務區(qū)及養(yǎng)護施工等視頻信息，采取規(guī)劃AI算法進行解析，智能化識別潛藏監(jiān)管問題。二是整合監(jiān)管數(shù)據(jù)。為提升工作效率，應全面把控運營管理工作，依托監(jiān)管業(yè)務平臺搜集整合各項監(jiān)督數(shù)據(jù)，結合監(jiān)管問題種類、單位種類及時間維度等內(nèi)容梳理整合全部數(shù)據(jù)。同時，自動形成不同管理表格及監(jiān)管報告，協(xié)助管理人員深入直觀地掌握監(jiān)管業(yè)務實際情況，利用監(jiān)管業(yè)務掌握運營管理實施全局，作出科學決策。平臺利用監(jiān)管數(shù)據(jù)加以評判，指出運營管理的高發(fā)問題，搭建培訓管理模型，形成培訓建議報告，促進高速公路運營管理機構順利完成業(yè)務培訓活動，并劃分監(jiān)管核心內(nèi)容。

4 結語

綜上所述，大數(shù)據(jù)與高速公路運營管理有機結合是推進交通行業(yè)實現(xiàn)“智慧型交通”的重要手段。基于大數(shù)據(jù)背景的高速公路運營管理系統(tǒng)正式步入應用階段，目前高速公路運營管理與出行服務間統(tǒng)籌兼顧頗具成效。公路管理機構利用信息系統(tǒng)加強路況監(jiān)管路段，及時追蹤逃費車輛，能夠保障高速公路暢通率、公路管理機構實際效益；駕駛人員可以獲得更多出行便捷信息，實時掌握路況信息，對行駛路線作出科學調(diào)整。在未來發(fā)展進程中，還應從技術維度優(yōu)化交通運營管理系統(tǒng)，尤其是在功能完善、系統(tǒng)穩(wěn)定等方面，從而提升高速公路綜合經(jīng)營管理水平，促進我國交通業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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［作者簡介］葉小芳，女，浙江嘉興人，嘉興市嘉通高速公路管理有限公司，中級經(jīng)濟師，本科，研究方向：交通運輸。