徐益成

（江蘇省高速公路交通運輸執(zhí)法總隊連徐支隊，江蘇徐州 221000）

0 引言

為深入貫徹《關于進一步深化全省交通運輸綜合行政執(zhí)法改革的通知》《關于印發(fā)〈“一體化+智慧執(zhí)法+信用監(jiān)管”交通綜合執(zhí)法新模式試點實施意見〉的通知》，加快推進“一體化+智慧執(zhí)法+信用監(jiān)管”交通綜合執(zhí)法新模式建設，需集中力量解決信息化建設項目在省、市所存在的重復建設、系統(tǒng)應用面窄、局部封閉、系統(tǒng)使用效率和項目新效益不高等問題，深入研究高速公路智慧信息化項目的發(fā)展路徑，并就其經(jīng)濟性展開分析，說明打造“一體化+智慧執(zhí)法+信用監(jiān)管”交通綜合執(zhí)法新模式的必要性和現(xiàn)實意義。

1 高速公路智慧信息化項目發(fā)展路徑

1.1 車路管理方面

1.1.1 引入運行狀態(tài)研判技術

實時交通狀態(tài)是對高速公路運行狀態(tài)的反饋，可為智慧監(jiān)管提供占有率、流量和速度等參數(shù)信息，在勾稽關系原理支持下，將實時交通運行狀態(tài)劃分為自由流、穩(wěn)定流、擁擠流和阻塞流四種狀態(tài)[1]。應用統(tǒng)計學理論，設計高斯模型，模擬加權疊加多個高斯模型的過程，使之呈現(xiàn)高斯分布狀態(tài)。

在高斯模型中的各參數(shù)可用下式表示：

式（3）中：k= 1,2,…,K。因此，參數(shù)λ的大小決定高斯混合模型表達方式，可運用計算釋然函數(shù)ln p(X|λ)的方法得出參數(shù)具體值，通過求解最大值，確定各成分高斯分布參數(shù)[2]。

按照圖1 所示的算法圖輸出對應的交通狀態(tài)，其中，當二維均值向量對應的占有率數(shù)據(jù)均值最小時，代表此時交通狀態(tài)為自由流；均值居中時，代表準自由流；均值最大時，代表此時交通狀態(tài)為擁擠流。

圖1 實時交通運行狀態(tài)評估算法圖

借助線性回歸模型，設計數(shù)據(jù)訓練線性回歸模型，以下表達式作為擁擠流劃分的直線。

式（4）中：p表示直線在縱軸上的拮據(jù)；k表示斜率；occupancyLR和flowLR表示橫縱坐標。

位于直線上方的數(shù)據(jù)均代表同步流，下方數(shù)據(jù)代表阻塞流。訓練此模型后，所得出結果代表實時判定交通運行狀態(tài)的結論，形成表1 所示的交通狀態(tài)與γ值的對應關系。

1.1.2 建構人車路協(xié)同系統(tǒng)

人車路協(xié)同系統(tǒng)建設是當前智慧高速公路發(fā)展的重要方向，能夠在充分應用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和5G 技術的基礎上，實現(xiàn)人車路以及環(huán)境動態(tài)交互的效果，可為駕駛員和交通運輸管理者提供清晰和環(huán)保的交通信息，便于其實時、動態(tài)地獲取車路狀況[3]。人車路協(xié)同系統(tǒng)的研究一直是智慧高速公路建設領域的熱點話題，經(jīng)過多級協(xié)同技術革新后，車路通信能力穩(wěn)步提升，目前已經(jīng)試點運行的人車路一體化信息交互和協(xié)同控制系統(tǒng)，能夠支持自動駕駛車輛協(xié)同決策，具備較強的快速交通決策和調度能力。經(jīng)過多次升級換代，設計如圖2 所示的人車路協(xié)同技術架構體系，將整個系統(tǒng)分成系統(tǒng)感知層、網(wǎng)絡通信層、平臺層和應用層。其中，系統(tǒng)感知層主要應用智能感知技術，此項技術涵蓋道路環(huán)境采集技術、車輛位置采集技術、車輛狀態(tài)采集技術等，以具備視覺感知融合和感知能力的車載攝像頭、傳感器等為采集裝備，聯(lián)合應用衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位技術，采集道路環(huán)境狀況、車輛位置和行駛狀態(tài)信息。所設計的系統(tǒng)感知層需配備交通指示燈和路側RSU 設備，采集機動車與非機動車的具體行為信息，獲取道路氣象和交通狀態(tài)，以高精度地圖為載體，為駕駛員和道路管理者提供車道周邊固定對象信息，為其提供可視化實時信息，便于其提前感應車輛前方動態(tài)，可有效提高駕駛和管理的智慧水平[4]。

圖2 車輛協(xié)同技術架構

所設計的平臺層，即云管理服務平臺，能夠達到虛擬化管理安全、網(wǎng)絡、存儲和主機的目標。

所設計的應用層包括綜合監(jiān)測、交通事故聯(lián)控、危險預警與控制以及自動駕駛功能。以上幾大功能的作用機制如下：

綜合監(jiān)測：借助車載智能傳感技術和路側傳感技術，監(jiān)測高速公路的路面狀況、天氣情況、交通事件、交通量、超限情況、實時路況路標等信息，并在物聯(lián)網(wǎng)技術和V2V 技術的聯(lián)合作用下，實現(xiàn)信息共享[5]。駕駛員和交通管理者依據(jù)高速公路實時狀況調整駕駛行為和管制決策，輔助省交通運輸廳、市交通運輸局精準管控高速公路，提供精準交通氣象信息，主動參與交通管控服務項目。

交通事故聯(lián)控：在5G 基站和RSU 單元的支持下，將交通事故發(fā)生區(qū)域的信息傳輸至后臺數(shù)據(jù)中心，整合平臺層，精準把控事故的嚴重程度、具體位置，并就近調配維修人員，縮短事故處理時間。同時，聯(lián)合外場控制系統(tǒng)，借助智能優(yōu)化算法，輸出預警信息，將信息發(fā)布到智能電子地圖控制中心，提醒駕駛員更換路線，規(guī)避危險與擁堵，降低二次事故發(fā)生的可能性。

危險預警與控制：運用V2V、V2I 技術，及時感知路側和車輛運行前方的限速、障礙物、道路病害等信息，并將所監(jiān)測的信息實時反饋，提醒駕駛員躲避障礙物，避免出現(xiàn)急剎車和躲避不及的情況。運用AI技術和篩選算法，提供危險排查和排除信息，道路管理部門基于數(shù)據(jù)信息作出反應，提高管理智能化水平。

自動駕駛：此項技術的研究是現(xiàn)階段國內外攻克的焦點，要想實現(xiàn)人車路協(xié)同，需保證自動駕駛的智能化和自動化水平，相關人員需在基礎建設標準的嚴格限定下研究如何提高自動駕駛等級，實現(xiàn)3 級向4級的跨越[6]。

1.1.3 數(shù)字化還原公路要素

要想數(shù)字化還原公路要素，需要推進智慧化巡航手段，進一步推進視頻監(jiān)控接入，加快車輛違章檢測電子卡口和AIS 基站補盲建設，實現(xiàn)AIS 信號全覆蓋。應用視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子卡口和電子路上巡航，提升持續(xù)性監(jiān)管場景的巡查覆蓋率和數(shù)據(jù)采集時效，加快數(shù)據(jù)匯總，通過多維數(shù)據(jù)進行道路安全形勢分析和智能研判，持續(xù)提升智慧巡航能力。針對公路巡查線長、量大、范圍廣，監(jiān)管類別繁雜，橋隧、橋下空間、建筑控制區(qū)和安全保護區(qū)等重點區(qū)域巡查難度大等困難，實行電子巡查、車輛巡查、步行巡查相結合的方式，具象化顯示三維信息，實現(xiàn)公路執(zhí)法巡查效率與質量雙提升[7]。

1.2 交通運輸行政執(zhí)法方面

信息化系統(tǒng)應用存在重建設輕維護的情況，技術迭代后，系統(tǒng)更新不及時，從相對先進到成為網(wǎng)絡安全隱患，提高維護成本。對此，各交通公路運輸與管理部門應組織開展智慧終端設備管理、大數(shù)據(jù)分析“執(zhí)法大腦”、綜合執(zhí)法系統(tǒng)等軟件建設，并統(tǒng)籌推進執(zhí)法業(yè)務數(shù)據(jù)共享、分析模型、VPN 網(wǎng)絡、視頻監(jiān)控和融合通信平臺等省市共建任務，通過硬件集成、網(wǎng)絡聯(lián)通、軟件融合等方式，全面構建全省交通運輸智慧執(zhí)法終端體系，支撐信息采集、視頻攝錄、圖片抓拍、軌跡定位、無線傳輸、視音頻通信、數(shù)據(jù)分析、信息比對、設備管理等多種基礎功能，實現(xiàn)個人單兵裝備的整體“微協(xié)同”、執(zhí)法單元內多人次單兵裝備的整體“小協(xié)同”、單兵指揮中心間的整體“大協(xié)同”和跨地域指揮調度的整體“區(qū)域協(xié)同”。

2 高速公路智慧信息化項目的經(jīng)濟性分析

在開發(fā)設計階段就要對信息化系統(tǒng)進行經(jīng)濟性評估，包括對系統(tǒng)全生命周期的經(jīng)濟性評估，以此為依據(jù)對系統(tǒng)進行篩選。在大數(shù)據(jù)、智能交通管理平臺等技術及應用的加持下，能夠有效提高服務精度和效用，可在更短的時間內為駕駛員和交通管理者提供精準服務，并保證決策方案的高契合度和準確性。智能化技術與高速公路建設深度融合，無需投入大量研發(fā)費用，根據(jù)市場報價即可完成定額計價作業(yè)。對于部分新研發(fā)的技術與軟件，需根據(jù)其服務項目和特征，投入一定的研發(fā)費用（此部分經(jīng)費支出按照成本度量法規(guī)范，結合具體功能細化）。

建設期需設置氣象環(huán)境、RFID、激光、毫米波、微波和視頻等傳感器，想要發(fā)揮以上傳感器的作用，需要配備車載導航、手機終端、可變限速標志、可變信息情報板、氣象檢測器、高清攝像機和毫米波雷達設備，但以上設備的成本控制難度較大，現(xiàn)階段主要設施與設備的造價無法大幅度壓縮，使得總造價較高。不過隨著技術的不斷發(fā)展，智慧高速項目建設中所使用的設備與設施的造價會逐步降低，從長遠角度來看，高速公路智慧信息化項目具備經(jīng)濟可行性。

從實際應用方面來看，智慧高速系統(tǒng)能為用戶提供各類服務，如動態(tài)限速提示服務、擁堵提醒服務，便于駕駛員提前規(guī)劃路線，提高行車效率，降低運行成本。從行政執(zhí)法方面來看，人車路協(xié)同信息平臺能夠實現(xiàn)信息交互，為行政管理部門的日常交通管理工作提供支持，縮短傳輸危險車輛預警、不良視距預警、路面狀態(tài)預警、交通事件分級誘導、交通事件預警和施工區(qū)預警信息的傳輸與利用時間，可有效降低安全事故發(fā)生概率，更好地保證行車安全，可有效實現(xiàn)社會效益與經(jīng)濟效益雙提升。

由此可見，雖然高速公路智能信息化項目前期投資項目多為智能平臺搭建，造價較高，但在市場穩(wěn)定后，全局規(guī)劃、上層建設、基層應用、數(shù)據(jù)安全與再開發(fā)的造價會逐漸降低，最終達到穩(wěn)定，從全局角度看，其與傳統(tǒng)系統(tǒng)所需資金量大體相同。

3 結語

綜上所述，建設高速公路智慧信息化項目是順應國家公路發(fā)展趨勢的必然選擇，設計構建智慧交通管理平臺，充分利用智慧執(zhí)法終端體系，配合執(zhí)法軟件，實現(xiàn)信息采集、視頻攝錄、圖片抓拍、數(shù)據(jù)分析等基礎功能，探索創(chuàng)新執(zhí)法業(yè)務模式，用大數(shù)據(jù)為執(zhí)法業(yè)務賦能，能夠更有效提高執(zhí)法效率。