摘要:針對(duì)人工檢查貨車效率低、成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、不夠全面、易出現(xiàn)漏檢、安全事故等問(wèn)題,文章提出采用技術(shù)手段來(lái)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)并處理高速公路入口貨車的載物情況,以廣西高速公路入口貨車非法裝載攔截為例,進(jìn)行貨車非法裝載系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。結(jié)果表明:通過(guò)采集通行車輛長(zhǎng)寬高與該車輛檔案庫(kù)中的長(zhǎng)寬高進(jìn)行比對(duì),實(shí)現(xiàn)無(wú)人情況下自動(dòng)攔截非法裝載貨車,可提高收費(fèi)站通行效率、降低人力成本。
關(guān)鍵詞:高速公路;貨車非法裝載;貨車攔截;車輛檔案庫(kù)
中圖分類號(hào):U412.6
0 引言
2022-12-26,廣西首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)人值守收費(fèi)站榜圩收費(fèi)站正式開(kāi)通投入使用,在降低人工成本與運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí),為司乘人員提供了智慧化、精準(zhǔn)化、人性化的收費(fèi)服務(wù)。無(wú)人化收費(fèi)站的正式投入使用標(biāo)志著廣西高速公路建設(shè)已經(jīng)與大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈技術(shù)深度融合,讓司乘人員也體會(huì)到了信息化發(fā)展帶來(lái)的便利。收費(fèi)站進(jìn)行無(wú)人化建設(shè)/改造之前,每個(gè)高速公路入口貨車治超崗?fù)ば枰斯づ袛嗍欠翊嬖诔L(zhǎng)、超寬、超高的現(xiàn)象,當(dāng)出現(xiàn)超長(zhǎng)、超寬、超高的貨車時(shí),即進(jìn)行人工攔截并勸返,傳統(tǒng)的攔截方式都是通過(guò)治超管理員的主觀進(jìn)行判斷,這就導(dǎo)致不同的治超管理員的標(biāo)準(zhǔn)不一致,會(huì)引起過(guò)往司機(jī)的不滿。為了實(shí)現(xiàn)收費(fèi)站的無(wú)人化管理,亟須一個(gè)有效的系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別過(guò)往貨車是否存在非法裝載的情況,并在出現(xiàn)貨車非法裝載時(shí)自動(dòng)攔截,不允許駛?cè)敫咚?,該系統(tǒng)還應(yīng)能解決以下問(wèn)題:
(1)可以精準(zhǔn)獲取每輛貨車的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)寬高(車輛行駛證/車輛出廠允許的長(zhǎng)寬高)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2023年4月份廣西入口的貨車通行數(shù)量約為600余萬(wàn)輛,需要建立每輛貨車的檔案,數(shù)據(jù)量非常龐大。
(2)可以精準(zhǔn)測(cè)量貨車的長(zhǎng)寬高,并與車輛的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)寬高進(jìn)行比對(duì)。因?yàn)樨涇囀强焖偻ㄟ^(guò)治超稱重的,因此需要使用精密儀器搭配精準(zhǔn)、高效的算法進(jìn)行計(jì)算貨車的長(zhǎng)寬高。
(3)可以攔截超長(zhǎng)、超寬、超高的貨車。即在進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)與車輛標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)出現(xiàn)異常時(shí),對(duì)貨車進(jìn)行攔截并告知司機(jī)不允許駛?cè)敫咚俟返脑颉?/p>
1 總體技術(shù)架構(gòu)
高速公路收費(fèi)站進(jìn)行無(wú)人化建設(shè)/改造,主要是為了達(dá)到降本增效的目的,因此,高速公路入口貨車非法裝載攔截系統(tǒng)的總體技術(shù)架構(gòu)以降低運(yùn)維成本、復(fù)用現(xiàn)有業(yè)務(wù)技術(shù)和技術(shù)路線為原則,建立完善、高效的系統(tǒng),具體架構(gòu)如圖1所示的總體技術(shù)架構(gòu)??傮w架構(gòu)由采集車輛信息的數(shù)據(jù)采集層、攔截車輛的應(yīng)用層、傳輸車輛檔案的數(shù)據(jù)層傳輸層、收費(fèi)站數(shù)據(jù)中心層及提供車輛檔案數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和管理層構(gòu)成。
(1)數(shù)據(jù)采集層。每個(gè)收費(fèi)站的治超車道部署一個(gè)數(shù)據(jù)采集服務(wù),數(shù)據(jù)采集服務(wù)可以采集通行車輛的車牌、車頭照片、車輛的長(zhǎng)寬高。
(2)應(yīng)用層。每個(gè)收費(fèi)站部署一個(gè)車輛超限攔截服務(wù),該服務(wù)主要通過(guò)采集到的車牌和車頭照片從數(shù)據(jù)中心獲取車輛的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)寬高,再將標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)寬高與采集到的車輛實(shí)際長(zhǎng)寬高進(jìn)行比對(duì),對(duì)長(zhǎng)寬高超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)寬高達(dá)到閾值的車輛進(jìn)行自動(dòng)攔截并勸返。
(3)數(shù)據(jù)傳輸層。數(shù)據(jù)傳輸層主要是車輛攔截服務(wù)與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交互鏈路。
(4)數(shù)據(jù)中心層。數(shù)據(jù)中心部署在省中心的一個(gè)數(shù)據(jù)中心服務(wù)層,為各個(gè)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)中心主要是存儲(chǔ)所有通行過(guò)廣西高速公路的車輛檔案,包含貨車的車牌、車牌顏色、車輛型號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)寬高等信息。
(5)數(shù)據(jù)挖掘和管理層。數(shù)據(jù)挖掘和管理層部署在省中心,主要為數(shù)據(jù)中心提供數(shù)據(jù)來(lái)源。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
高速公路入口貨車非法裝載攔截系統(tǒng)采用一個(gè)主數(shù)據(jù)中心,每個(gè)路段中心或總站設(shè)置一個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)中心的多數(shù)據(jù)中心架構(gòu),這種架構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是為了提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的可用性、可靠性和擴(kuò)展性。在多數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)中,主數(shù)據(jù)中心主要負(fù)責(zé)挖掘和管理車輛檔案數(shù)據(jù)并管理分中心數(shù)據(jù),包括對(duì)各個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)整合處理。分?jǐn)?shù)據(jù)中心主要負(fù)責(zé)同步主數(shù)據(jù)中心,為治超車道提供數(shù)據(jù)以及將采集的數(shù)據(jù)上傳到主數(shù)據(jù)中心。系統(tǒng)主要由如下幾個(gè)獨(dú)立的模塊組成,分別是:數(shù)據(jù)挖掘、檔案管理、車輛數(shù)據(jù)采集、異常車輛攔截。其中數(shù)據(jù)挖掘模塊主要從3種方式進(jìn)行生成車輛檔案中的長(zhǎng)寬高:(1)直接獲取法;(2)圖像分析法;(3)大數(shù)據(jù)分析。
2.1 數(shù)據(jù)挖掘模塊
數(shù)據(jù)挖掘模塊是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊,需要通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘模塊精準(zhǔn)生成每一輛貨車的車輛檔案,檔案信息包含貨車的車牌、車牌顏色、車型、軸數(shù)、車類、是否拖掛車、允許通行長(zhǎng)度、允許通行寬度、允許通行高度等信息。為了精準(zhǔn)建立貨車檔案,數(shù)據(jù)挖掘模塊通過(guò)3種方式進(jìn)行創(chuàng)建、比對(duì)、校驗(yàn)車輛檔案數(shù)據(jù)。
2.1.1 直接獲取法
為了攔截非法裝載的車輛,通過(guò)與道路監(jiān)管部門聯(lián)合協(xié)作,從監(jiān)管部門獲取貨車的車輛檔案,由監(jiān)管部門提供的車輛備案數(shù)據(jù),字段包含車牌號(hào)碼、車牌顏色、車輛種類代碼、車輛類型代碼、車輛主品牌、車輛子品牌、車輛型號(hào)、軸數(shù)、核定載客、總質(zhì)量、車輛尺寸(長(zhǎng)×寬×高)、數(shù)據(jù)更新時(shí)間、核定載質(zhì)量、整備質(zhì)量等信息。該信息的準(zhǔn)確性為系統(tǒng)的成功實(shí)施奠定了基礎(chǔ),該部分?jǐn)?shù)據(jù)被直接獲取用于建立車輛檔案庫(kù)。通過(guò)從監(jiān)管部門獲取的數(shù)據(jù)建立車輛品牌型號(hào)庫(kù)具體流程如圖2所示。品牌型號(hào)庫(kù)中包含車輛主品牌、車輛子品牌、車輛型號(hào)以及對(duì)應(yīng)的車輛長(zhǎng)度、寬度及高度。
2.1.2 圖像分析法
圖像分析法主要是用過(guò)大數(shù)據(jù)分析、圖像識(shí)別等技術(shù)進(jìn)行分析出車輛的檔案數(shù)據(jù),架構(gòu)圖如圖3所示。系統(tǒng)是通過(guò)抓取貨車通行廣西高速公路的通行記錄里面的圖片,將車輛通行記錄中的車頭照片同圖像識(shí)別進(jìn)行分析出車輛的主品牌、子品牌、型號(hào),通過(guò)多次通行記錄的車頭照進(jìn)行識(shí)別比對(duì),再經(jīng)過(guò)校驗(yàn)算法,最終得出交易記錄中車牌對(duì)應(yīng)的車輛品牌和型號(hào)。通過(guò)車輛的品牌型號(hào)從車輛品牌型號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取對(duì)應(yīng)的車輛數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)作為該車牌的檔案數(shù)據(jù)。
2.1.3 大數(shù)據(jù)分析法
大數(shù)據(jù)分析法主要是用與生成牽引車的檔案數(shù)據(jù),分析牽引車常用尺寸。經(jīng)過(guò)分析通行廣西高速公路的牽引車歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),牽引車變換掛車的概率非常小,而且牽引車通行高速的長(zhǎng)、寬、高數(shù)據(jù)都是滿足兩組或多組正態(tài)分布,即牽引車長(zhǎng)度為一組正態(tài)分布數(shù)據(jù),牽引車+拖掛車長(zhǎng)度為另外一組正態(tài)分布數(shù)據(jù),如圖4所示為牽引車通行長(zhǎng)度分布圖。因此,分析牽引車歷史通行的車輛長(zhǎng)、寬、高即可分析出牽引車的長(zhǎng)、寬、高,以及牽引車+拖掛車常用的長(zhǎng)、寬、高。
2.2 檔案管理
車輛檔案管理是為高速公路各路段中心或總站提供車輛檔案數(shù)據(jù)支撐,為了保證數(shù)據(jù)的安全性,所有路段中心或總站訪問(wèn)車輛檔案數(shù)據(jù)的請(qǐng)求都需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)才能訪問(wèn),即通過(guò)數(shù)字證書鑒權(quán)認(rèn)證完成,校驗(yàn)證書的權(quán)限后僅返回相應(yīng)的車輛檔案信息,不會(huì)將車輛檔案全部信息返回。
2.3 車輛數(shù)據(jù)采集
系統(tǒng)通過(guò)安裝在治超車道的攝像頭采集通行貨車車牌、車頭照片,通過(guò)安裝在治超車道的車輛激光外廓檢測(cè)系統(tǒng)采集車輛通行時(shí)的長(zhǎng)寬高,該系統(tǒng)通過(guò)采用多個(gè)主動(dòng)式的激光雷達(dá)掃描裝置,可以精準(zhǔn)生成車輛三維點(diǎn)云,同時(shí)可以精準(zhǔn)測(cè)量車輛長(zhǎng)、寬、高,為貨車非法裝載攔截系統(tǒng)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)于首次通行廣西高速的貨車檔案庫(kù)中不存在車輛檔案的車輛,將通過(guò)采集到的車頭照片進(jìn)行圖片分析法獲取車輛檔案。
2.4 異常車輛攔截
車輛通過(guò)治超平臺(tái)時(shí),通過(guò)抓拍到的車牌、車牌顏色從數(shù)據(jù)中心獲取車輛檔案,對(duì)于檔案庫(kù)中不存在的車輛,通過(guò)采集到的車頭照片進(jìn)行圖片分析法獲取車輛檔案,具體流程如圖5所示。獲取到車輛檔案后將車輛檔案中的長(zhǎng)寬高與車輛數(shù)據(jù)采集獲取的車輛通行長(zhǎng)寬高進(jìn)行比對(duì),對(duì)于長(zhǎng)寬高超過(guò)閾值的車輛進(jìn)行文字、語(yǔ)音提示,同時(shí)將治超數(shù)據(jù)回寫為不通過(guò),拒絕車輛入口領(lǐng)卡或OBU交易,同時(shí)車道會(huì)進(jìn)行報(bào)警,收費(fèi)員可以人工介入手動(dòng)修改并授權(quán)放行。
3 實(shí)際應(yīng)用效果分析
高速公路入口貨車非法裝載攔截系統(tǒng)目前已經(jīng)成功落地廣西多個(gè)無(wú)人值守收費(fèi)站。對(duì)廣西高速公路某收費(fèi)站入口7~11月的貨車數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如表1所示,已經(jīng)成功攔截589輛非法裝載貨車,根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,目前攔截綜合置信度約為95.6%,部分車輛攔截后人工進(jìn)行確認(rèn)并評(píng)估可以放行。
4 結(jié)語(yǔ)
廣西高速公路無(wú)人化收費(fèi)站建設(shè)已經(jīng)開(kāi)始全面推廣,高速公路入口貨車非法裝載攔截系統(tǒng)的應(yīng)用能夠精準(zhǔn)預(yù)測(cè)及告警,根據(jù)預(yù)處理規(guī)則,對(duì)于發(fā)現(xiàn)收費(fèi)站入口稱重臺(tái)處有貨物裝載不規(guī)范的情況,自動(dòng)提示司機(jī)車輛裝載異常,無(wú)人化云值守系統(tǒng)以及平板收費(fèi)系統(tǒng)立即提示當(dāng)班收費(fèi)人員,同時(shí)為收費(fèi)人員提供現(xiàn)場(chǎng)喊話裝置,方便收費(fèi)人員提示問(wèn)題貨車,要求其重新裝載或者去往指定地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)這種方式能夠有效提高收費(fèi)站入口的通行效率和安全性,減少違規(guī)事件的發(fā)生,同時(shí)也可為無(wú)人化收費(fèi)站解放專職人工處理貨物不規(guī)范的崗位,為高速公路收費(fèi)站無(wú)人化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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[2]吳華峰.淺析四川貨車治超規(guī)定對(duì)成都繞城高速公路緩堵保暢的影響[J].中國(guó)公路,2022(3):114-115.
收稿日期:2024-03-20
作者簡(jiǎn)介:王先有(1991—),工程師,主要從事智能交通軟件開(kāi)發(fā)及項(xiàng)目管理工作。