基于大数据技术的高速公路应用与研究
□ 余腊荧
关键词： 高速公路；大数据；信息化；管理体系；智能收费；营运管理
随着云计算、大数据、移动互联网的发展以及智能终端的快速普及，互联网已经渗透到人们的日常工作生活之中。在国内致力于勇于创新的形势下，用大数据的技术模式推动互联网与传统产业的有机结合，不仅可以直接创造出新兴产业、带动传统产业转型升级，也将挖掘信息技术在工业社会中被压抑的巨大潜力。交通行业作为与万千百姓出行生活息息相关的国民行业必须加速转型，加入大数据时代，进行新一轮的“进化”。笔者针对大数据技术与高速公路结合应用进行探讨和研究，以促进高速公路相关工作更好、更有效地发展。
一、大数据技术下的高速公路规划和建设
高速公路是永久性基础设施，具有工程造价高、建设时间长、联网要求高、对社会影响深等特点，需要科学系统的规划来指导建设。运用传统的统计分析方法，高速公路预测统计考虑因素繁多、覆盖空间范围大、收集数据量巨大、人工调查耗时耗力，并且在时效上没办法满足要求，从整体数据采集的成本与效益来看，也耗费巨大。而在互联网时代，通过大数据分析处理，充分利用道路网络、人口、车流、GDP等相关数据，建立数据集市和数据仓库，预测未来较长一段时间内高速公路的车辆通行需求，利用数学建模、计算机模拟和云平台强大的处理能力，将影响出行需求的更多因素纳入预测参数，更科学地模拟和预测高速公路未来较长一段时间的车辆通行需求，未来会成为高速公路规划的重要手段。
据了解，目前广东省国内生产总值约占国内生产总值的11%，而高速公路通车里程却只占国内高速公路通车总里程的6.2%。此外，一些客流、高速公路的物流量大、国道通行能力不足，广州、汕头、珠海等大中城市交通很拥堵，而偏远地区交通建设落后，且与周边省区相通的运输通道数量偏少。因此，建设高速公路、提升交通设施总量和运输能力对现阶段广东省交通运输体系的发展依然起着重要作用。为破解上述难题，需要加大高速公路道路硬件投资，用增加省内高速公路里程，开设车流拥堵路段的平行路线，拓宽部分路段增设收费窗口和人员等加大基础设施建设的方法缓解交通压力。另外，高速公路在全部综合交通运输体系中的份量也会越来越重要，高速公路项目的立项、规划、建设序列遴选上一定要在充分考虑区域内外的客货流的流量、流向、客货流结构等重要数据的基础上谨慎选择。
通过对广东省高速公路路网数据进行分析，明确对路网数据预处理的步骤和方法，基于全省高速公路网的结构，建立全省高速公路网的动态拓扑图以及路网交通流预测分析的数学模型，实现对路网交通流预测。具体方案如下：①对广东省高速公路路网数据进行充分调研，收集路网数据种类、数据传输方式、数据结构等多方面资料。②分析、比较当前先进的综合评价模型和测算方法，确定合适的数学模型。③根据广东省高速公路网的组成关系，设计路网拓扑模型，构建广东省高速公路网拓扑结构。如图1所示。④引入车流量、人口流量、GDP、通车里程等的交通数据分析，对路网运行状态评估模型和路网交通流预测分析模型进行验证，并实现在全省高速公路网拓扑图上的可视化展示。
图1 路网数据分析研究图
二、大数据技术下的高速公路智能收费
高速公路电子不停车收费是行业发展的方向，经过近几年ETC的发展，应用在高速公路的ETC技术已日趋成熟。ETC作为“互联网+交通”系统体系最重要的一部分，对“互联网+交通”在我国的发展起到了关键性的作用。国家高度重视高速公路电子收费的发展，以此来提高高速公路的综合服务水平和形象。下一步努力的方向是在现有基础上，提升ETC服务质量的多样性和便利性。除了现有的自营网点、各大银行、加油站等，引入更多的互联网渠道例如移动应用APP、微信、支付宝、各大电商网站进行充值办卡，对ETC车道过车效率、投诉率等情况进行优化处理，为用户“免排队、免现金、不停车”过收费站提供有力保证，切实增强收费站车道通行能力，缓解收费站拥堵问题。
现代化过程中农村剩余劳动力向城市转移是工业化、城市化和现代化发展的必然结果。在中国改革开放向纵深发展的今天，特殊的国情，造就了数以亿计的进城农民工。伴随而来的留守儿童问题将在一个时期内长期存在且日益凸显。
路况监测主要内容是监测道路监控设备，发现道路最新情况，当发现事件时能及时上报。实现路况监测的意义
通过高速公路道路、立交、大桥、隧道、收费站、服务区、路政车等监控视频，实现对路网交通状况的实时图像监视；
通过高清卡口检测系统，实时掌握高速公路节点车流量、车速、车道占用率等路网运行量化指标；
统筹协调路段监控分中心资源，完善信息报送和处置机制，实现对路段交通状况的全面掌握
搭建联网监控GIS平台，将高速公路收费站、服务区、桥梁隧道设施，以及温度、能见度检测设备、情报板等运行数据，结合交通事件信息进行系统整合与展示。
现阶段高速公路收费支付体系传统和单一，多种行业都逐步引入电子支付来满足用户使用需求，银联卡、Quick pass、基于移动端的第三方支付（微信、支付宝、ApplePay等）普及率高，用户已基本接受电子支付消费，高速公路收费应顺势而为来顺应用户消费习惯，较大提升用户出行体验和便利，进一步提高高速公路运营服务水平。
智能收费不仅有利于提高我国高速公路收费服务水平，而且能提升高速公路的管理效率，有助于我国实现高速公路信息化和智能化。在基于互联网智能收费的平台上，建立一个技术可靠、收费服务灵活、管理便捷、具有可扩展性的电子收费网络，为公众提供便捷的收费服务，是智能收费的未来发展前景，也是实现高速公路服务智能化的必由之路。高速公路收费新技术的应用，不仅能提高交通运输服务网络的使用效率，还可以更加有效地发挥高速公路的特有优势，并凭借电子收费系统，节约人工成本和管理成本，也为公众提供更优质的服务，提高用户满意度。
三、大数据技术下的高速公路营运管理
在大数据时代，互联网与高速公路营运管理企业相结合，可以利用定位系统数据和智能化分析技术，开展春运、“五一”、“十一”黄金周等重大节假日期间的人口移动量、出行时间、出行距离、出行方向等方面的分析工作，并为运输管理部门科学决策提供技术支撑，从而为高速公路营运企业做好交通信息服务、公路拥堵预案、高峰客流指引等工作。同时，其不仅可以为广大民众提供更优质的服务，也提高了交通运输行业管理的精细化程度和智能化水平，有利于促进智能交通的发展。
指挥调度业务的主要内涵是跨路段、跨部门联动，协调均衡交通量，实现各方联动，确保交通畅顺有序。
通过对路况监测业务的重组，监控员只需要进行一次上报即可，上报数据能够自动推送到各个系统，实现一报多响，降低基层业务的工作量，加快事件上报速度。
图2六大业务示意图
1.监控管理
客户服务主要是通过手机应用和服务热线两大途径实现服务。手机应用提供高速公路相关业务政策、实时路况、施工信息、路网线路、服务设施的咨询解答，以及拯救拖车的申请受理服务，并且接受投诉建议处理及服务补救。
2.路况监测
现在付江录又成立了天牧源养殖合作社，已育肥羊630只。他思考着，将有效利用火箭农场废弃棉秆、葡萄藤等资源，用棉秆和葡萄藤加工饲草，降低养殖成本，大力帮助养殖户们发展养殖业。
大数据技术下的高速公路智能收费系统通过搭建系统的管理机制，统筹各级监控管理资源，协调相关业务单位及部门，提升路网服务水平和通行效率，以对监控管理、路况监测、路网指挥调度、应急值守、客户服务和交通拯救等6大业务进行重组。如图2所示。
3.指挥调度
指挥调度，一方面，二级单位通过企业共享平台掌握所属路段路网运行状况，监督指导所属路段及时做好交通调度和路况信息发布，按规定执行应急事件处置权限，及时接收上级单位发出的路网调度指令，执行路网联动操作；另一方面，二级单位在重大节假日、车流高峰期等特殊时期，应督促所属路段经营单位加密路况轮巡，加强对路段重点区域、关键节点的监测，确保发生各类突发事件以及路况异常时，能立刻发现情况、立刻发布路况信息、立刻通知相关部门处理。
因承、插口打磨机器人具有相同的工作原理和受力特点，本文仅对插口打磨机器人进行受力分析和可靠性分析。插口打磨机器人绕端口的周向转动可以近似为匀速圆周运动，且由于行进速度较慢，忽略向心加速度。如图4所示为插口打磨机器人绕端口打磨过程中的受力情况。
4.应急值守
应急值守的主要工作内容是履行企业24小时应急电话值守职责，负责各类突发事件信息的统筹及接警、协调和报告。通过重新制定应急值守业务流程，确定了在节假日期间，与公安、拯救、服务区等单位联合值班制度，整合高速交管、路政、拯救、收费、服务区等路网管理资源，实现多方协作与联动，万一发生突发事件可以立即响应和报送。
标准的考核指标是对该类产品质量把控最为关键的地方。标准设置的指标越严格，产品质量越有保障。但是过高的指标对于产品生产来说会产生很多困难，甚至无法批量稳定生产达到指标的合格产品。根据实际生产水平，综合考虑安全性，标准设置了适宜的指标用来对产品进行考核和监督。关于FZ/T 73044-2012《针织配饰品》和FZ/T 82006-2018《机织配饰品》这两个标准的考核指标分别从外观质量和内在质量进行对比和分析。
5.客户服务
监控管理包括：
高速公路营运管理企业层面进行监控管理，主要负责企业公路路网交通情况监控、监督客户服务平台的运行以及监督指导各路段和服务区提升服务水平
路段监控分中心层面进行监控管理，主要依据上级有关单位的要求，协助、指导所属路段经营单位做好监控管理的各项工作，全面掌握所属路段运行状况，保障所属路段正常运营，监督落实各项工作规范，实现监控中心、路段监控分中心上下联动的高效运作业务体系，提高了监控管理的运作效率，监控管理确保效益，客户服务创造价值。
小李走后，我陷入了深深的思考：小李是这次违纪事件的当事人，受到学校的处理是毋庸置疑的。可是，他明知道违纪，却依然我行我素，摆明了就是不怕处理。如何才能让他真正认识到危害，接受教育呢？
6.交通拯救
交通拯救业务主要接受拯救服务接收高速公路车辆救援需求信息，分析、研判救援信息，利用调度信息系统安排救援人员及设备执行救援工作任务。交通拯救是利用调度系统、救援人员手机APP及GPS监控系统跟踪掌握救援作业动态，并将救援作业过程中获取的动态信息点回传至调度系统。用户通过使用拯救系统实现一键救援、救援状态查询、发票请求、服务评价、收费标准等服务。另外，还可以通过数据分析来进行市场营销，电商网站通过建立大数据分析平台准确分析用户的购物行为，高速公路营运管理企业也可以在对应领域上，通过大数据分析来开展相关的市场营销工作。
四、大数据技术下的高速公路公众出行服务指引
“互联网+”时代的最重要特征就是凭借云计算和互联网技术，将虚拟世界和现实世界相联接。现今百度地图已经可以提早2周预估特定城市的人数大概规模，而将这种预测算法应用到高速公路，基于司乘人员和驾驶车辆的LBS定位数据，结合交通运输部的其它大数据，分析公众出行的相关特征，便可进行预测特殊时段、路段车流增减态势，群体可能出行的时间，出行路线，出行方式等交通行为的预测，有利于提前疏散车流，合理引导车流避开高峰期。同时，这些数据也将为个人出行提供更加精确的服务。因此，作为传统高速公路企业，借助互联网平台，在日常的企业宣传管理工作中，结合实际通过移动应用APP、微信公众号，电子显示屏等多种方式对外发布实时路况，提供路网状态查询、出行路线规划、智能停车等服务，实现和司乘人员的文字、图片、语音的全方位沟通、互动平台，为广大群众提供更加丰富、更加可靠、更加优质的出行信息服务。在日常管理工作中，可在重大节假日期间，推送路段出行指引，加强和司乘人员之间的沟通和交流，以此增强司乘人员对企业营运管理关注度，为企业宣传带来新的思路，扩展新的平台。系统功能结构框架图如图3所示。
图3移动应用App系统功能结构框架
五、大数据技术下的高速公路道路交通安全
大数据的应用具有广泛性，在道路交通安全管理中同样可以得到应用。高速公路运营管理企业通过建立高速公路高清车牌识别信息管理系统可以实现部署在高速公路车道上高清车牌识别设备数据的接收与存储以及卡口设备的集中管理、数据的应用等功能。通过该系统可以查看各卡口设备实时上传的图片和车辆信息及车牌识别数据，系统还可提供卡口点车流量、车速等相关数据信息，实现路网运行状态的监控与分析。如图4所示。
另外，要求被试对词语的褒贬度进行评定，-3代表消极，+3代表积极，社群性词语和能动性词语在褒贬度上相互匹配。积极社群性词语(M=2.13，SD=0.50)和积极能动性词语(M=2.10，SD=0.43)，消极社群性词语(M=-1.61，SD=0.58)和消极能动性词语(M=-1.64，SD=0.46)在褒贬度上差异不显著，ts(1)<0.66，ps>0.05。此外，两类词语在笔画上也相互匹配，能动性(M=19.96，SD=5.28)和社群性(M=17.54，SD=4.22)无显著差异，t(1)=3.56，p>0.05。
图4高清车牌识别信息管理系统功能结构
凭借高清车牌识别信息管理系统上传的各种数据，智能分析车流量、车辆距离、道路状况、天气情况与事故之间的联系，提出改进方法，研究合理车速、车距，防止事故发生，另外根据路面交通流量、车辆类型结构、道路特点，对主要道路进行主线控制、匝道控制、客货分离、远程引导等措施，可有效缓解道路拥堵。与此同时，基于移动终端、车联网等互联网平台，对路网通行状态进行自动推送消息，并对公众出行进行指引，避免交通事故的发生。
六、结语
交通是经济发展的动脉，高速公路是交通运输体系的一个重要构成部分，对国民经济和社会发展至关重要。高速公路网作为重要的交通基础网络，加快路网建设、创新发展、提高信息化智能化水平已是大势所趋，通过大数据技术与高速公路深度对接，打造现代化综合高速公路运输体系和提供便利的出行服务，为高速公路在经济新常态下当好发展“先行官”提供了现实可能。
DOI： 10.3963/j.issn.1006-8864.2019.04.008
（作者单位：广东省交通集团有限公司）
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