智慧高速公路交通大数据应用研究

于群松

（中交机电工程局有限公司，北京100016）

0 引言

近年来，高速公路建设规模日益扩大，交通运输体系四通八达，传统交通管理服务模式所存在的弊端日益突出，无法很好地满足交通服务。高速公路运行过程中，会产生海量的数据，大数据技术为海量数据的处理、分析、利用提供了巨大的便利和帮助。智慧高速公路建设背景下，要重视对交通大数据的应用，构建智慧高速公路交通运营管理系统，实现车路协同化管理，在提高管理效率、质量的同时，为驾乘人员提供高效、安全的出行服务，促进智慧交通体系建设。

1 智慧高速公路与交通大数据概述

智慧交通体系构建中，智慧高速公路建设是一项至关重要的内容，是现代交通事业发展的必然趋势。通过利用现代通信技术，实现交通工具、交通参与者、交通设施三者之间信息高效传输、共享、交互，便于实时化、动态化调整交通流量，提升交通服务效能。智慧高速公路，应具备三项功能：一是运行状态智能感知功能；二是动态灵活管理运营功能；三是高效可靠信息服务功能。高速公路运行过程中，会产生海量数据，借助大数据技术采集、整合高速公路运行数据，并将其传输到控制端及控制设备，然后分析所采集的各项交通数据，获取其中有价值的信息，并应用于高速公路交通管理与服务中。目前，交通大数据在高速公路中的应用越来越广泛，并取得了显著的成果[1]。

2 智慧高速公路应用交通大数据的优势分析

2.1 优化交通资源配置，提高出行效率

传统高速公路管理模式下，资源配置是短板。将交通大数据应用于智能高速公路管理中，可实现对交通资源的优化配置，使得交通资源分配更加均匀化，提高交通资源利用率，突破来自区域、行政规划等因素的限制，构建智慧化高速交通信息体系，高效传输共享交通信息资源，更好地服务于智慧高速公路管理工作，提高交通出行效率。

2.2 优化交通服务，提升安全保障

在过去，高速公路发生安全事故后，安全保障及响应服务延迟。将交通大数据技术应用于智慧高速公路交通管理中，极大地优化了高速公路交通服务。利用高速车辆GPS 系统所提供的各项数据，可判断车辆运行轨迹，提前预判风险，尤其是在面临极端恶劣天气的情况下，能够提前对车主进行行车安全提示，降低安全事故发生概率。即使发生安全事故，也能够快速定位事故位置，便于及时展开后续救援工作。

2.3 实现智慧养护，提升运营管理水平

众所周知，高速公路设施设备众多，如：通信设备、收费设备、照明设备等等，传统人工巡检养护模式，效率低下，借助大数据技术及互联网感知技术，实时化监测各项设备运行状况，有助于及时发现并修复故障问题。同时，通过采集高速公路养护数据，分析高速公路路况、养护计划，有助于实现对高速公路的规范化养护。此外，利用大数据科学合理地对养护任务进行分解，对养护设施设备进行科学调配，有助于达到降本增效的目的，保障高速公路高效运转[2]。

3 智慧高速公路交通大数据的应用策略探讨

3.1 提供ETC 服务

现阶段，ETC 电子不停车收费系统实现了普及应用，为广大车主的交通出行带来了巨大的便利。高速公路传统人工收费模式下，极易造成车辆拥堵，降低出行效率，同时也增加了收费人员工作量。ETC 电子不停车收费系统的启用，实现了高速公路收费无纸化、无现金化的管理与服务。在这一过程中，交通大数据发挥着至关重要的作用，车主驾车经过高速收费站时，系统自动拍照识别车辆信息，并从数据库当中和与车辆相匹配的数据信息进行比对，比对成功后放行，然后自动储存各项数据并上传到高速公路数据采集处理系统数据管理中心，通过分析通行车辆，形成扣费交易然后上传到银行，银行完成交易之后即可实时返回数据管理中心，整个过程高效、快捷、精准，是智慧高速公路发展的必然趋势。同时，利用交通大数据，记录车辆行驶轨迹，并预测车辆未来行驶路线，然后为车主推送行驶路线信息，结合车辆运行轨迹、行驶距离，精准计算收费金额，提升高速公路服务效率。

3.2 实时交通分析

交通大数据应用于智慧高速公路中，有助于实现对交通状况的实时化监控与分析。利用交通大数据系统，预测车辆出行状况，科学协调车辆和公路资源，掌握和车辆、车主相关的信息，动态掌握高速公路交通状况。高速公路交通数据的采集，主要是利用移动网络基站、摄像头等完成的，在数据采集时易于受到覆盖面积、采集点位数量等诸多因素的影响，降低交通数据采集效率和质量，为有效解决该问题，可借助大数据技术，通过监控摄像机视频流的方式，实现对交通数据的动态采集、深度分析、视觉计算，确保获得更加精准的数据信息。如：采集高速公路车流量信息时，可在关键路段设置监控摄像机，实行24h 不间断采集，确保获得完整的车流量数据、车量占用率等信息。同时，借助大数据技术搭建高速公路交通信息模型，在该模型记录、分析道路、天气状况，并及时通过广播等方式，为车辆行驶提供重要的依据。如：利用路面气象站、CO/VI 设备采集气象环境信息，掌握温湿度、风向、降雨量等，然后及时反馈给车主，提前做好防范工作，规避事故的发生，保障行车安全[3]。

3.3 公共出行服务

智慧高速公路中应用交通大数据，能够通过短信等方式，为车主提供高速公路路况信息，结合路况、车流量，提供交通诱导服务以及路径动态规划服务，降低行车期间堵车的概率。车主利用终端设备、广播设备，即可查询或者收听高速公路信息，如：服务区信息、路况信息、气象信息、路段拥堵信息等等。尤其是在五一、十一、春节等高速公路免费时段，按时间段，利用大数据技术记录汽车流向，提前为车主提供通畅的路线，缓解交通拥堵。利用交通大数据，交通运输部门有了缓解高速公路拥堵的“神器”，在高速公路出现拥堵的情况下，系统结合实时客流量分级预警，并进行紧急调度，让回家、返程的路更有温度、更加安全。不难看出，大数据是缓解交通压力的利器，可以预测未来交通情况，为改善交通状况提供优化方案，有助于交通运输部门提高对高速公路交通网络的把控能力，防止和缓解交通拥堵，提供更加人性化的服务。

3.4 涉牌违法车辆治理

近年来，交通运输部门高度重视涉牌违法车辆治理工作，交通大数据的应用，为该项工作的开展提供了很大便利和帮助，极大地提升了交通秩序。但是，当前在高速行车时，依然有违禁、超速、遮挡号牌、编造涂改号牌等现象，其目的就是躲避交通监控设备的取证，逃避交通法规的处罚，这对高速公路交通秩序造成了较大影响，同时也产生了恶劣的社会影响。在过去的一段时间里，交通运输部门在处理上述违法行为时，大多是设置专门警力进行布控查处，耗时耗力，并且效果不理想。在高速公路交通管理中应用交通大数据，针对监控设备所抓拍的遮挡、污损、变造号牌和超速等行为，成立专业打击小组，对各项数据进行采集、分析，对车辆厂牌、颜色、外观等车辆特征线索进行汇总，然后结合大数据平台精准分析，查找违法车辆的真实车牌号码，结合车牌号码搜寻新车轨迹照片，然后将其和监控设备所抓拍的违法照片进行对比分析，最终确定车辆违法行为，然后录入违法系统并通知车主接受处罚。不仅如此，该方法同样适用于一些大排量摩托车驾驶人遮挡号牌恶意违禁上高速的行为的管理工作中，为高速公路交通安全提供了重要保障[4]。

3.5 高速公路养护管理

大数据应用于智慧高速公路中，使得公路养护管理工作更加的高效化、便捷化。借助大数据技术搭建高速公路养护管理系统及多维度数字化管理平台，采集上传高速公路路桥、隧道等信息，定期查看高速公路使用、损坏状况，提前发现所存在的问题，并制定针对性的解决修复措施，延长高速公路使用寿命。同时，借助交通大数据，分析一定期限内高速公路车流量、事故发生状况、使用年限，进而制订相应的养护周期计划，定时定期地做好对高速公路的养护管理工作，最大限度地规避行车安全问题的发生，提高交通出行效率和质量。此外，利用大数据技术、互联网技术搭建智慧高速管养一体化平台，加强路政、交警、高德等相关单位的互联互通，实现养护、机电管理等各项工作深度融合，有助于营造“畅安舒美”的高速公路通行环境。

3.6 智慧交通监控

智慧高速公路建设过程中，智慧交通监控平台发挥着至关重要的作用，该平台的建立，离不开交通大数据的强有力支撑。目前，高速公路交通监测监控存在一定的盲区，这对于后期突发事件的处理是不利的。借助智慧交通监控平台，整合高速公路各个路段、服务区、路政等多方路况信息，然后做出科学的交通研判，并整合资源调度利用，有助于实现对突发事件的联动处理。不仅如此，智慧交通监控平台，还具有应急调度指挥的作用，该平台能够实现对区域间和部门间的协调联动指挥管理，具备多项功能，如：突发事件预警、监测、应急指挥协调等等，有助于集中化、高效化处理突发事件，提高路网管理、协调、指挥能力，确保高速公路网络始终处于畅通的运行状态，满足民众出行需求[5]。

3.7 交通安全监管

近年来，毒驾、酒驾现象屡禁不止，对公共行车安全造成了巨大的威胁，因此加强交通安全监管至关重要。高速公路车流量巨大，车速快，利用传统路面稽查模式稽查毒驾、酒驾等违法驾驶行为，费时又费力，犹如大海捞针。借助大数据技术进行交通安全监管，可实现精准化布控与打击，让毒驾无所遁形、酒驾无法隐匿。如：按照以人到车，以车查人的方式，利用大数据平台进行对比、碰撞分析，并结合路面监控系统、车辆稽查系统，在路面进行精准布警，发挥大数据系统和警力资源的双重作用，实现精准化布控、指挥，为交通安全监管提供重要的情报。此外，交通运输部门、禁毒部门相互协作，实现情报信息高效传输与共享，明确交通安全监管工作当中各方的责任、任务以及工作流程，进而形成工作合力，有助于促进高速公路交通安全监管工作效率和质量的提升，为交通出行提供重要的安全保障。

3.8 高速服务区智慧管理

服务区是高速交通系统的重要组成部分，能够为广大车主提供休息、饮食、加油等多方面的服务，满足车主交通出行需求。交通大数据应用于高速服务区，有助于实现对高速服务区的智慧化管理，提高服务质量，提高广大车主的满意度。

近年来，随着人们生活条件的不断提升，汽车数量逐年增长，尤其是在节假日，广大车主对于高速公路服务区的需求激增，这对高速公路服务区运营管理服务工作提出了更高的要求，如何才能够在满足司乘人员基本需求的同时，提升运营管理服务水平，带给司乘人员更加优质的服务区使用体验，成为研究思考的关键问题。高速公路服务区中，停车诱导系统发挥着非常重要的作用，如：车辆信息检测采集、油品服务等等。借助大数据技术搭建高速公路服务区停车诱导系统，动态化、实时化采集服务区停车位信息，并即时更新服务区内加油站油品相关信息，将F 型可变情报板设置在高速公路服务区入口匝道前300m 的位置，将所采集到的信息预先展示给广大的司乘人员，司乘人员结合所提供的信息及实际情况，提前决定是否进入服务区，减少不必要的时间浪费，同时也有助于促进高速公路服务区服务水平的提升。

不仅如此，高速公路服务区，将借助交通大数据技术构建车辆检测采集系统，该系统由多个部分组成，如：车辆车牌识别系统、诱导显示系统等等。系统运行过程中，可实时化监测高速公路服务区出入口车辆，并将车牌、车型等方面的信息上传至服务区监控中心，利用软件实时处理进、出服务区的不同类型车辆信息，然后分析高速公路服务区内不同类型车位的占有情况，实时动态统计服务区内的车位信息，并展示在服务区入口前所设置的F 型情报板上，驾驶人员可提前预知服务区车位使用状况，避免陷入进入服务区后无车位的尴尬境地。此外，大数据技术应用于高速公路服务区管理中，通过搭建油品及服务区相关扩展功能采集平台，管理人员每天统计服务区内油品消耗状况，并将剩余油品标号、价格等及时更新到服务区入口前所设置的F 型信息情报板上，便于驾驶人员结合汽车燃油剩余量提前加油，避免缺油影响出行甚至引发安全事故。

4 结语

综上所述，大数据技术可为智慧交通系统建设提供有利的契机。智慧高速公路建设中，要充分意识到交通大数据的应用价值与优势，充分发挥出交通大数据的作用，将高速公路与交通大数据深度融合，构建智慧交通运输管理系统，为高速公路车辆提供高效的出行服务，提高出行效率，保障出行安全，促进交通服务效率和质量的提升，推动现代交通事业智慧化发展。