大数据在高速公路运营管理中的应用

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

［摘 要］“十四五”期间，国家号召国内交通产业严格坚守创新驱动准则，着重围绕质量型发展事项展开统筹规划与贯彻落实。其中，为进一步提升我国高速公路运营管理水平及应用效率，国内诸多城市以大数据等新兴技术手段为技术核心，推动当地交通数字化体系建设，实现高速公路交通运营管理高质量发展。基于此，本文首先就大数据技术在高速公路运营管理中应用的必要性进行阐述，随后从整体架构、基础数据及应用模型方面搭建大数据系统平台，最后在交通流量预估、实时路况分析、车辆逃费稽查、公共出行服务、监管平台等方面提出大数据技术在高速公路运营管理的具体措施，为建设智慧型交通模式提供基础保障。

［关键词］大数据；高速公路；交通运营管理

［中图分类号］U49文献标志码：A

伴随着经济的运行发展与交通强国的深化落实，国家逐渐加大了对交通基础设施发展支持力度，提高了高速公路路网密集度，增强了日常出行的便捷性。高速公路产业在以往发展中属于保障城市间基础设施主体，未能明确自身经济效益与运营管理的关系，不利于推动高速公路产业发展建设。同时，高速公路运营中会产出大规模数据，并呈高速增长状态。因此，应借助大数据技术分析现有数据，探索高速公路交通数据的深层价值，改善高速公路运营管理缺陷，为提升高速公路运营管理能力提供数据支撑，促进高速公路运营管理先进化、智能化，是当下交通管理发展的必然举措。

1 大数据技术在高速公路运营管理中应用的必要性

目前，我国高速公路建设已然取得了优异的成绩，通车里程呈逐年增长状态，对促进地区经济发展建设有重要的作用。但是车流规模呈日益扩大态势，在无形中增加了国内高速公路交通经营管理的难度，交通问题易发率逐渐上升，如安全事故、道路堵塞等，不仅阻碍了我国高速公路车辆通行，降低了司乘人员对高速公路通行的体验感和满意度，而且加剧了公路日常养护费用消耗，使管理部门面临着更为严峻的成本负压。鉴于此，有必要深入宣导“智慧交通”理念，在日常管理活动中嵌入现代化手段，以便捕捉最新的交通车流信息，进一步整合与分析该类信息，促进各环节实现统一化^［1］。此外，通过引导职工释放实务压力、不断减少人工成本，实现高速公路服务智能化、自动化，有利于在互联网业务全面覆盖、全国高速公路发展建设趋于统一的背景下，为高速公路数据共享建设搭建基础平台，以此推动我国高速公路运营管理系统的有效运行。

2 构建大数据系统平台

2.1 总体架構

大数据系统平台作为承载高速公路海量数据资产的载体，能够依据现有信息系统深入整合数据信息，制定统一数据标准、搭建健全数据库、建立实用型数据模型，有效开展高速公路持续产出数据信息的整合、储存与计算作业，同时提供对外数据接口，全方位导入应用外界各项数据信息，并借助糅合、整理、分析、评价及决策等手段，对高速公路实际运营管理发挥调动辅助效用。

结合高速公路运营管理的现实需求，对现行数据系统架构进行全面梳理、逐层分解：一是平台与模型计算的前提结构层，其是保证分析结果精准有效的重要依据，具体经过数据搜集与处置环节，归集可靠数据直接输入至系统平台的公共数据中心，该结构主要作用于日常储存与共享建设；二是作为涵盖数据结合与计算方式的模型结构层，具体对融合后数据信息进行计算与分析，重新导入至分析平台，实现数据的可视化展现与应用，是大数据系统平台的重要保障；三是应用层，以前者架构为前提，结合高速公路实际路况、路网分布、气象等信息，进一步优化高速公路系统功能，如实时交通分析、全方位核查、交通趋势预估、道路保养等^［2］。

2.2 基础数据

高速公路数据来源广泛多样，包括但不限于线上地图、移动通信、运营数据等，如借助监控图像捕捉的视频数据、车辆抓拍捕捉的图像数据、ETC门架获得的行驶数据等。从运营管理来看，相关基础数据包括各道路、收费站等公路设施的信息，ETC系统、征费核查、收费站站口收费等数据，通车量、行驶速度、出入站时间、车辆信息等数据，交通事故发生情况、修理费用、道路养护费用等数据。从同级或上级数据平台共享角度来看，可捕捉外界数据信息包括以车驾信息、交通事故处置等为代表的交警车管信息；以危化运输、灾情救援、施工管理等为主的路政运营信息；以犯罪、偷盗车辆等为代表的公安管理数据。

2.3 应用模型

一是基础信息数据模型和业务数据模型，主要由于当前高速公路运营管理数据捕捉能力不足以达到样本种类齐全、精准度高的标准，所以采用数据融合方式获得相对高精准度的信息，即融合多源头数据信息导入相应模型，搭建各类数据转化模型，统一设置数据标准，组织多源数据格式校对与相互检验；二是交通流量预测模型，主要是整合高速公路路段的过往交通流量数据，联动各维度数据进行深入分析，进而实现全方位预测交通流量趋势模式；三是突发事件评估模型，该模式是对交通安全事故历史数据加以汇总，从路段、地点、时间、天气等维度构建突发事件分析评估，做到对突发、频发事件的预测与防范；四是综合稽查分析模型，该模型适用数据范围主要是收费与经营种类数据等，进而形成稽查分析、任务下发、问题处理、报送数据、追踪反馈的全闭环稽查管理模式；五是运营管理优化模型，该模式以ETC门架、路况、车流量等数据为基础依据，全面捕捉运营指标，实现交通组织架构优化，构建相应的紧急预案，联合其他模型，构建可预测、可控制、可管理的体系^［3］。

3 大数据技术在高速公路运营管理中的应用路径

3.1 交通流量预测

一是估测车辆密度。主要通过先进平台技术定期梳理高速公路车流走向产生的具体信息，结合以往数据信息加以比对，确定流量名次，利用相应的算法得出可行建议，并分析这些建议对高速公路车流量走势造成的具体影响，以此提升对车辆密度预测的精准度。二是道路拥堵预警。针对节假日时期的热点高速公路引发的交通拥堵情况，通过预警，既能借助实际车流量预估后续固定时间单位内具体走向，逐步掌握对应时间、天气等因素，及时拟订高发交通问题的应急方案，为处理该类情况作出贡献；又便于管理部门设定预估数值，第一时间结合报警值进行对比分析，依据上限值差异设定相应的预警等级，一旦警报响起，第一时间通知高速公路行驶人员前方路段面临的拥堵情况，重新规划线路以作参考，保证高速公路任意时间段行驶畅通。三是收费额预测。以交通流量预测为该项预测的基础内容，联合高速公路不同运行周期，逐步落实交通流量预测具体工作事项，选取可行收费额度计算公式，实现流量向收费额的转化，最终获得某一时间段的收费额，以提前预测未来高速公路征费情况。四是完善收费人员分配程序。在深层分析后续交通车流发展趋势的基础上，掌握其变化规律，特别是我国高速公路在不同时间单位下产生的流量差异，如工作日与非工作日、白天与夜晚，企业借助该情况调研掌握收费站收费人数，合理规划收费站员工数量，依据车流量进行灵活调整。五是车道开闭数量。针对高速公路在不同情况下车流量的走向规律，可针对高速路口收费站站口开关数量予以控制，通过合理把控站口实际开关数量，提升整体企业运营成本控制水平。六是道路养护。以充分掌握高速公路路况和车流变化情况为前提，结合车辆信息、行驶速度及超载超限，分析预测该路段运营能力与质量，再按照高速公路各路段实际情况，指导完成道路具体养护施工作业，制订整套健全的道路养护周期方案。

3.2 实时路况分析

以高速公路上平均分布的监控设备为途径捕捉信息，再引入大数据技术分析实时路况，这是建设智慧型高速公路交通运营管理系统的基础性能。在分析实时路况的同时，还能为其他业务活动提供帮助。为了全方位、深入掌控不同高速公路路段的数据信息，不仅要提高采集点分布密度、拓宽涵盖区域，还要保证数据信息的时效性。在有线通信期间，借助光纤技术完成数据传输工作；在无线通信期间，以5G为核心技术手段加以宣导运用；在系统分析期间，需要引进诸多现代化技术手段，如大数据、智能分析、专家决策等，有效提高交通路况分析的精准度。在网络安全方面，加强在网络安全领域的技术应用和创新，将网络安全监测作为各类高速公路大数据系统开发建设的技术要求^［4］。

3.3 车辆逃费稽查

车辆逃费不仅会对公路管理机构运营收益带来负面影响，还会引发更多的安全风险。目前，我国高速公路车辆稽查方式多以收费站站口抓拍来识别车辆信息为主，全国联网收费后，增加了高速公路主线门架系统的抓拍识别，形成唯一性车辆通行路径，但依然无法避免在使用环节发生问题。因此，应围绕现代大数据手段完善道路运营管理系统，进一步优化车辆逃费稽查内容。

一是有效分析车辆是否存在套牌情况。通过对收费站和服务区设备所搜集的车辆信息的共享，整理出车辆行驶速度、出入站时间等信息，将其导入信息系统，利用大数据、云计算等手段，准确识别同一车辆是否存在在不同地区使用不同车牌的情况，提取相关车辆信息进行深入追踪调研，判断其是否属于套牌车辆，一旦识别异常即向交警部门发送报告，实施拦截检查。二是，分析车辆频繁出入异常。根据设备所搜集的信息，识别同一车牌车辆是否频繁进出同一收费站口，结合进出频率分析是否存在车辆调换的情况。整合车辆基本信息后反馈至收费站，安排专业人员对车辆与驾驶人员进行全面调研，坚决打击逃费行为。三是货车分析。大型货车收费标准不同于其他车辆，加之大型货车以长途运输形式为主，逃费行为易发率较高。因此，有必要重点监管大型货车，一旦系统识别出行驶路径异常、持续空车长途行驶或者重車短途行驶的情况，立即记录该车辆情况，并将相关信息传递给行驶路线服务站，由服务人员拦截检查其是否存在逃费行为^［5］。

3.4 公共出行服务

建设智慧型高速公路运营管理系统，须积极革新管理模式，维护公司运营效益，提升服务水平，将给驾乘人员更好的道路体验感作为系统建设的基础目标。基于此，提供更为优质的出行服务是大数据下高速公路管理应用功能的重要体现，从实际应用层面而言，主要包含以下内容：

一是提供实时路况信息。系统围绕现有路况数据信息加以分析，精准判断各路段车辆行驶情况，分析其是否存在交通问题，利用广播、短信等媒介给附近车辆发出警示，便于车辆作出行驶路线调整，不仅有利于节约后续驾驶人员时间，而且能够规避拥堵问题加重，协助公路尽快畅通运行。二是提供收费站、服务站等信息^［6］。比如：在车辆靠近高速公路收费站点前，自动筛选收费站通行状态、出口附近停车场、景区及下一收费站距离等；在车辆进服务区前，自动提供服务区停车位空位数量、加油站信息、充电桩数量等；结合车辆驾驶路线，根据不同高速公路段不同的限速要求及时发生警示，避免车辆超速。

3.5 监管平台建设

一是智能化监管。通过联合平台与其他监督系统进行密切对接，实现数据自动化搜集。平台按照运营管理实际要求搭建业务模型，再对搜集模型与数据模型进行比对，识别监管问题，如重点管控车辆、超限车辆、黑名单车辆是否存在行驶行为等。联合平台与监控系统对接，接收收费站、服务区及养护施工等视频信息，采取规划AI算法进行解析，智能化识别潜藏监管问题。二是整合监管数据。为提升工作效率，应全面把控运营管理工作，依托监管业务平台搜集整合各项监督数据，结合监管问题种类、单位种类及时间维度等内容梳理整合全部数据。同时，自动形成不同管理表格及监管报告，协助管理人员深入直观地掌握监管业务实际情况，利用监管业务掌握运营管理实施全局，作出科学决策。平台利用监管数据加以评判，指出运营管理的高发问题，搭建培训管理模型，形成培训建议报告，促进高速公路运营管理机构顺利完成业务培训活动，并划分监管核心内容。

4 结语

综上所述，大数据与高速公路运营管理有机结合是推进交通行业实现“智慧型交通”的重要手段。基于大数据背景的高速公路运营管理系统正式步入应用阶段，目前高速公路运营管理与出行服务间统筹兼顾颇具成效。公路管理机构利用信息系统加强路况监管路段，及时追踪逃费车辆，能够保障高速公路畅通率、公路管理机构实际效益；驾驶人员可以获得更多出行便捷信息，实时掌握路况信息，对行驶路线作出科学调整。在未来发展进程中，还应从技术维度优化交通运营管理系统，尤其是在功能完善、系统稳定等方面，从而提升高速公路综合经营管理水平，促进我国交通业可持续发展。

参考文献

［1］黎琮莹. 大数据技术在智慧高速公路交通运营管理中的应用研究［J］. 工程技术研究，2023，8（1）：137-139.

［2］李佳玲，巫娜燕，梅伟. 浅探高速公路运营管理中的大数据系统架构及应用［J］. 价值工程，2023，42（1）：126-128.

［3］李玉东. A地区高速公路的运营管理研究［D］. 济南：山东师范大学，2022.

［4］冯闯. 新收费模式下省级层面高速公路信息化工程建设方案研究［D］. 北京：北京交通大学，2022.

［5］寇芳玲. 交通大数据在智能高速公路中的应用［J］. 计算机与网络，2021，47（21）：40.

［6］申雄. 大数据在智慧高速公路交通运营管理中的应用研究［J］. 低碳世界，2021，11（7）：178-179.

［作者简介］叶小芳，女，浙江嘉兴人，嘉兴市嘉通高速公路管理有限公司，中级经济师，本科，研究方向：交通运输。