关于高速公路网运行监测的关键技术解析

■陈金维 ■福建省高速公路有限公司莆田管理分公司，福建 莆田 351100

1 我国高速公路网发展现状:

交通运输业是我国国民经济的发展动力，是国民经济和社会发展的基础条件、基础行业，在国民经济中保证货物及旅客运输安全的主要社会生产部门之一。交通运输涵盖面非常广，有铁路、公路、航空、水路及管道等，其中高速公路是交通运输业的主体。现阶段的交通运输，货运量和客运量的比重相当，高速公路与普通公路相比较，有诸多优点，所发挥的作用也比普通公路重要，在交通运输业中占据着主导地位。在20 世纪80 年代我国第一条高速公路问世，它就是沪嘉高速公路，沪嘉高速公路的通车决定了我国高速公路的发展方向。现如今我国高速公路路程近10 万公里，占据着世界第一的位置，远远超过了美国。从中不难看出，高速公路发展历程日新月异，取得了不少成果，但是随着高速公路的发展，不得不重视一些问题，如果关于高速公路网运行的监测技术有哪些?这些技术如何创新才能进一步推动我国高速公路的发展进程呢?

在我国高速公路发展进程中的突出问题主要有以下几种:(1)高速公路网总量和人均总量难以协调;(2)高速公路网和国道的相互利益难以维持平衡;(3)高速公路网地区发展情况有所不同;(4)高速公路网建设进程难以实现规模效应;(5)高速公路网收费站过度;(6)高速公路网没有与公路、断头路实现形成互联网体系;(7)高速公路网集资方式加大了债务问题的严重性;(8)高速公路网建设前后存在许多问题，缺少统一完整的建设和管理方案;(9)高速公路网建设缺少核心的关键技术。

针对我国高速公路发展进程中的突出问题，营建和完善高速公路网十分必要。当前，我国高速公路网构建系统并不完善，使其难以充分发挥作用，难以推动国民经济的发展。我国相关部门一定要加大力度建设高速公路网，且集资加强西部地区的公路建设，在高速公路网建设过程中，一定要采用合理有效、先进的技术手段，这些关键技术对于高速公路网的建设至关重要，下面就简单的讲解一下。

2 高速公路网运行监测的关键技术解析

(1)鉴于高速公路网以往的监测系统设施，分析交通运行中导致高速公路发生变化的成因，即鲁棒性，在这里主要是指高速公路的强韧性。进行实验，得出影响高速公路网鲁棒性的成因，并针对成因建立一种可以应对各种突发状况的监测系统，研究人员运用一套模型模拟高速道路网，针对这套模型研究过程中所出现的变化，总结出关于高速公路网的具体实施方案，如扩展、剪裁等、全时段适应各种环境变化，这些实施方案都是在遵循鲁棒性这一基础原则上所成立的。根据实验与以往的监测系统对照，得出这一实施方案的实际应用性。

(2)使用各种大气模型，监测雾霾天气对高速公路网的影响，这种监测方法不需要向过去一样用摄像机规划能见度，而是根据雾天图像研究数据进行监测。针对图像上显示的雾霾变化区域，运用梯度计算雾霾区的能见度，用鲜明颜色标注雾霾的量值变化，运用SVM 支持向量机对雾霾的严重程度进行归类。经实验验证，使用各种模型、监测监测雾霾天气、雾霾类别都简单有效。

(3)针对高速公路监测监控系统，创新出一种车辆类型划分法。这种方法在获取车型图像及车型特征的条件下，采用线学习方法获取极具特点的编码字典，编码字典的稀疏或是密集，表示车辆多少，从中选出最能表达车型的符号，使用编码进行车型分类方法，能合理有效的表达出车型特征，以往对车辆进行量化来分类，与这种方法相比较存在一定的漏洞。使用编码进行车型分类方法，图像中除去车辆重复、重叠等因素，采用低秩显示法，对刨除车辆重复、重叠等因素的图像进行轨阵布局，除掉图像中的稀疏部门，这一部分显示了车辆噪音，对轨阵布局后的低秩区域进行划分。在对图像进行分析后，将表达轨阵与稀疏面貌稀疏连乘，显示车型在图像中主要集中区域，这种科学合理的计算方法避免了计算过程中所存在的误差，最后将BP 神经网络与BOW(分类)数据、稀疏分类数据、网络分类数据相结合，对数据进行计算、分析研究，得出车辆类型划分的结论。使用编码进行车型分类方法，对数据进行分析研究，提高了准确率，对于高速公路网建设来说，具有推广意义。

(4)创新出一种在模糊聚类法基础上的高速公路拥挤判别法。针对高速公路的拥堵状况，使用信息数据融合的处理方法，进过反复实验表明，模糊聚类发基础上的高速公路拥挤判别法，在高速公路网监测系统具有普遍应用性。遵循排队的理论基础，针对高速公路的拥堵状况，进行分析研究，刨除了以往离去模型对估计最大排队长队的累计估计发，营建并重新出一种最大排队长度估算模型和计算方法。实验表明，模型能较好地域实际交通状况融合，这种创新出的在模糊聚类法基础上的高速公路拥挤判别法，对于高速公路工作人员的管理方法来说具有实际应用性。

(5)创新出一种基于有限混合模型的高速公路行程时间估算模型。针对车牌识别数据、收费数据进行分析，发现各种车型的行程时间概率及其分布规律，总结出高速公路的路断行程时间的概率分布主要是各种车型行程时间组成的概率分布模型，并估算车型行程时间。各类车型在高速公路的行程时间是有主干道、辅道等上的行驶过程时间构成，创新出一种对高速公路路径上各类车辆行程时间的估算方法尤为必要;创新出一种基于卡尔曼滤波的高速公路网行程时间的融合估算，对高速高速公路网中车辆不集中的道路，也就是覆盖率较为低下的交通数据，将这些数据整合，融入到高速公路网监测系统中，针对现阶段的高通状况及各类车辆类型的行程时间进行估算，营建一种基于有限混合模型的高速公路行程估算模型，对于各类车辆类型在高速公路网的行程时间分析研究具有重要意义。经过反复试验表明，基于有限混合模型的高速公路行程时间估算模型这种对车辆类型行程时间的估算方法合理有效、具有实用性。

3 总结

针对我国高速公路营建了一套基于物联网框架的高速公路网运行监测系统构造，具有高速公路运行监测的基本功能，与先进的交通建筑设施互相融合，且将高速公路网监测系统中的数据与交通状况、雾霾天气等结合起来，使高速公路网各方面数据较好的整理出来，提高高速公路网的监测水平，提高了管理工作的效率。高速公路网运行监测的关键技术，对于推动高速公路建设发展进程具有重要意义。

［1］夏创文.高速公路网运行监测若干关键技术研究［D］.华南理工大学，2013(10).

［2］廖文洲.基于物联网的公路运行监测系统研发与实现［D］.复旦大学，2013(2).