交通大数据在智能高速公路中的应用分析

王超，陈乐言

（长安大学，陕西 榆林 710054）

0 引言

目前，高速公路遍布全国，是我国的经济大动脉。对于促进地区的经济发展有重要的作用。在上一个五年计划中，交通部就已经做出指示，要进一步落实交通运输智能化水平的提高。大数据和云计算的结合运用，给我国的高速公路发展带来了全新的机遇和挑战。

1 交通大数据

大数据是信息时代的发展先锋，它主要是指借助数据作为现代化的信息技术，在数据挖掘的过程中，可以不断实现技术、发展模式的创新。交通大数据则是将数据传输技术、电子感应技术以及信息处理技术运用到高速公路的发展与管理中。通过监控、车票识别等多种信息采集系统产生海量的数据，再通过数据挖掘进行综合分析，从而实现进一步获取价值信息。目前，在交通运输系统的各个环节都运用到了大数据的处理，通过数据的挖掘与分析进一步提升了运输效率，缓解了公路的交通问题和运输压力。交通数据具有多种种类的海量数据，采集时间密集且获取数据具有高速的特点。大数据的运用核心就是对采集的数据进行深度分析，因此结合云计算技术可以实现对大数据的进一步分布式管理，实现价值信息的挖掘[1]。

就目前的情况而言，高速公路处于一个上升时期，有较好的发展趋势。但是在发展得过程中，仍然存在着一些无法规避的问题。比如，人们不能实时了解高速公路的路况信息，从而不能确定拥堵情况；高速公路上出现的路障以及事故现场无法及时处理而影响正常的运行；高速公路上设置的人工收费窗口由于人为运转，使得整体收费速度较慢，造成拥堵的情况。这些情况都会影响到高速公路的发展。随着人们生活水平不断提高，私家车的增多也使得高速公路的运行压力加剧，另外我国政策方面对于节假日的车辆运行具有一定的收费优惠，越来越多的人选择公路这种运输方式。根据目前我国高速公路的运行现状而言，想要加强公路安全方面的管理效率，就必须使用大数据的智能交通方式来进行相关工作，通过高效率、自动化、智能化的特点来进一步促进高速公路的发展。

2 交通大数据的特点及具体表现形式

2.1 大数据呈现的特征

首先，在大数据时代下，它所包含的数据是来自于全球的信息网络，这其中含有海量的信息资源。其次，大数据提供的数据不仅还有较多的数量，而且种类繁多，具有极高的应用意义。在交通方面，大数据具有独特的优势，即在较短时间内，可以实现从海量数据中提取到符合某一交通特征的数据。例如从海量的经过的车辆中，找到某一车辆的相关数据，包括车辆运行轨迹、车辆基本信息、车辆使用状况、车辆事故及违法情况等。在众多的道路中能够找出某一道路基本情况，包括道路基础设施、通行流量、拥堵时间以及地点等，这对于分析交通拥堵原因，减少道路交通事故，指导各地解决相应的交通矛盾都将发挥不可替代的作用。最后，大数据具有极大的潜在价值。它通过数据的整合、挖掘等一系列的分析应用将使数据充分发挥效益。过去驾驶员在行驶时，需要借助地图和指路标志。而现在百度、高德等公司，通过大数据分析、云计算等手段能够迅速分析道路拥堵状况，制定最优化的导航路线，同时还能为驾驶员提供出行所需要的各种信息，例如停车场位置、高速公路上的公共服务站、加油站、宾馆等。这不但对提高了道路交通管控能力和水平，提高工作效率起到了积极作用，还为提高公共服务水平开启了新的征程[2]。

2.2 在高速公路的系统之中，交通大数据的表现形式主要分为了以下几种

2.2.1 应用系统中的运用

高速公路的应用管理系统中，主要包括呼叫系统、分数管理系统、复合卡的管理系统以及收费系统等。这些系统都将产生大量的数据。

2.2.2 收费软件的应用

在高速公路中，每过一段距离就有一个收费站，收费站主要是对过往的车辆收取一定的费用。目前，使用最多的收费方式是电子扣款的方式，这主要通过收费软件来完成。车辆经过收费站时，收费员没收取一笔费用，软件中就会有相应的数据记录[3]。

2.2.3 传感器的使用

高速公路上一般都会设置相应的传感设置。交通传感器主要分为出入口、路感线圈、微波以及标识站传感器。这几种传感器主要用于感知高速公路上的来往车辆，记录车辆信息以及时刻信息，从而产生大量数据。

2.2.4 监控系统的运用

高速公路上在重点区域，比如隧道或者收费站口都会设置相应的监控装置。公路上来往车辆较多，因此监控数据也将不断产生。

3 交通大数据运用于公路管理中特点

3.1 数据海量

所有的采集系统中，除了收费收据，其余的应用系统、监控系统以及各种传感器都会产生相应的数据。而高速公路是24小时运营，因此每天都会产生海量的数据。

3.2 数据形式多变

对高速公路上系统中产生的大数据进行归纳总结，可以将这些大数据的呈现形式主要分为四种：视频数据，一般产生于监控系统中；结构化数据，一般产生于应用系统中；非结构化数据，大多产生于公路上设置的各种传感器中；其他数据，比如公路段的天气预报以及灾害预警等相关数据[4]。

3.3 采集数据具有较低的价值

尽管对于高速公路的数据采集，一般有应用系统、监控设备以及传感器或收集到海量的数据，但是具有价值的却极少。比如，监控系统每天都会监控车辆的来往情况，但是除了某些车祸或者灾害区域的监控信息具有作用价值之外，企业的信息基本无用。

4 交通大数据在高速公路上的具体应用

随着大数据时代的到来，信息技术不断得到了创新和发展。大数据与云计算的结合使用给各个行业和领域都带来了新的挑战机遇。交通大数据的使用，可以进一步促进高速公路的自动化和智能化发展。

4.1 高速公路运营管理方面的应用

监控系统对于高速公路的运营管理具有重要的作用。安装在收费站的监控系统可以记录来往车辆的行驶记录，判断是否存在车辆更换车牌而躲避追查的情况，实现对往来的车辆进行严格的把控和管理。高速公路可以依据监控系统中的抓拍功能，追踪某些违章的车辆，严格管理过站车辆。同时，高速公路系统还可以根据搞对某区域的人口情况与车流变化进行分析，结合当地的产业机构和路网趋势，对车辆的具体流量进行预测。进一步估算出高速公路建成之后可以获取的社会效益和经济效益[5]。

4.2 高速公路安全管理方面

随着人们生活水平的提高，汽车已经逐渐成为日常出门的代步工具。汽车数量的剧增给公路的运输带来了极大的压力，在一定程度上也加剧了高速公路安全方面的问题。对于把控安全方面的问题，就可以借助交通大数据来实现。通过结合该区域当时的路况，天气情况以及自然灾害情况，进行综合分析，从而采取相应的措施来降低该路段事故发生概率。另外，为了进一步加快车辆缴费的速度，减少拥堵的概率，可以在各大收费站广泛地使用ETC自动收费系统，提升高速公路的通行效率[6]。

4.3 高速公路的道路保护方面

对于高速公路的后期养护一直是我国管理高速公路的重点部分，公路涉及的养护工作都交给交通运营单位进行全权负责。通过借助大数据，综合分析路面实际情况、汽车流量与周围环境等等。道路养护部门可以根据采集到的数据，合理地制定道路养护的计划并付诸措施。另外还可以通过大数据分析出该路段车辆一般较少的时间段，在保证不影响道路的畅通情况下，对道路进行养护工作，从而提高高速公路的运行质量，保障高速公路的安全运输[7]。

5 交通的大数据使用的技术

5.1 并行数据库技术

高速公路已经成为了我国交通枢纽中的核心，近年来发展趋势十分迅猛，这也让高速公路的信息采集系统积累下的数据越来越多，从而导致数据库无法处理这些超负荷的数据。另外，性能拓展方面的限制也成为了数据库无法继续使用的原因。一般而言，并行数据库的性能拓展主要由横向和纵向两种拓展方式。横向拓展方式主要是指增加节点的数量，让节点构成一个集群。而这个方式会增加资金成本。而且如果某个节点的性能太低，将会影响到整个节点集群的总质量。纵向拓展则是指提升某些节点自身的性能，例如将硬盘的内存进行扩充等方式。但是纵向拓展的方式也具有一些不可避免的制约因素，那就是每个节点都有一定的上升限制，无法实现无限制的提升。因此，并行数据库在逐渐的发展过程中被淘汰。

5.2 云计算技术的运用

云计算是建立于互联网的基础上，对某些服务进行增加、处理、使用以及交付的方式。一般所涉及到的是虚拟资源，借助互联网提供的动态资源。云指的是网络、互联网以及其基础设施的抽象。因此，云计算具有高速的运算能力，可以达到每秒10万亿次。由于云计算具有如此强大的计算能力，经常被运用到核工业技术、市场分析以及天气预测等核心领域。用户可以通过电脑等相关移动智能设备进入数据中心，按照自己的需求和想法对这些数据进行运算[8]。在并行数据库逐渐被时代淘汰之后，云计算技术登上了科技的舞台，成为大数据运用中最关键的技术。云计算主要包括了三种重要的计算方式，分别是分布式计算、并行计算以及网格计算。云计算可以实现让节点都集中在比较低廉的服务器上。相较于并行数据库构成的节点集群而言，云计算的节点集群方式更具有拓展性和实用性以及更高的性能。云计算中逐渐引入编程模型，使得云计算在高速公路的管理中不断发挥着巨大作用。加入的编程模型简化了分布式编程，有整体系统来实现任务调度和并行处理，程序员在研究时只需要注重程序逻辑。

6 结论

在高速公路的管理中运用交通大数据是未来公路管理运营的必然趋势，是提高管理质量，促进公路智能化、自动化发展的前提。通过加入大数据的分析，实现逐渐满足社会进步、经济发展以及人们的生活水平所提出的需求。交通大数据可以实现建立高效的高速公路系统，对于实现高速公路管理的价值最大化有十分关键的作用，对交通运输的未来发展有深远的影响。