沈?qū)W黔

摘要 為建立完善智慧高速管理體系，可應(yīng)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，建立數(shù)據(jù)化智慧高速運(yùn)維管理系統(tǒng)，增強(qiáng)高速管理效能，保障高速交通運(yùn)輸安全。因此，文章從高速管理業(yè)務(wù)需求出發(fā)，分析了智慧高速管理體系建設(shè)思路，以明確大數(shù)據(jù)背景下智慧高速管理框架，打造可統(tǒng)一、集中管理的智慧高速運(yùn)維系統(tǒng)，提升高速業(yè)務(wù)智能化管理水平，保障高速運(yùn)維管理質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù)；智慧高速；高速管理；管理體系

中圖分類號(hào) U495文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）08-0186-03

0 引言

2021年，交通運(yùn)輸部先后印發(fā)《交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案（2021—2025年）》《公路“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，文件指出應(yīng)致力于公路交通智能化管理，建設(shè)集服務(wù)、管理、運(yùn)維、監(jiān)測(cè)為一體的智慧高速交通網(wǎng)絡(luò)[1]。對(duì)此，可基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，挖掘高速交通數(shù)據(jù)流、網(wǎng)絡(luò)資源，開發(fā)高速交通業(yè)務(wù)功能，建設(shè)智慧高速管理體系，促進(jìn)高速交通網(wǎng)絡(luò)智能化管理。

1 建設(shè)需求

（1）針對(duì)交通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流分散、數(shù)據(jù)管理不統(tǒng)一問題，打造一體化數(shù)據(jù)系統(tǒng)，建立相同數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)處理模塊，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析，為高速交通管理決策提供真實(shí)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。

（2）解決高速運(yùn)維管理中各類設(shè)備獨(dú)立管理造成的信息孤島問題，促進(jìn)高速電氣設(shè)備設(shè)施集中監(jiān)測(cè)與管理，加強(qiáng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制，構(gòu)建一體化物聯(lián)網(wǎng)支持平臺(tái)，統(tǒng)一對(duì)接設(shè)備接口，保障高速交通設(shè)備設(shè)施管理質(zhì)量。

（3）避免高速交通監(jiān)測(cè)、信息分析、自動(dòng)預(yù)警、養(yǎng)護(hù)管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，建立可統(tǒng)管業(yè)務(wù)模塊的“數(shù)據(jù)網(wǎng)”，統(tǒng)一指揮調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，建設(shè)開放兼容、功能完善的智慧高速管理體系[2]。

（4）結(jié)合高速公路交通安全管理需求，為高速路政、交警、救援部門、其他合作企業(yè)建立統(tǒng)一、快速的信息交流渠道，促進(jìn)各主體共同協(xié)作。

2 體系架構(gòu)

結(jié)合智慧高速實(shí)際需求，建立智慧高速管理系統(tǒng)。該體系是基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整合高速交通網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)、管理資源，應(yīng)用多源數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐手段構(gòu)建高速公路管理服務(wù)體系，升級(jí)高速營運(yùn)管理模式，如圖1所示。

（1）智慧決策層。具有智慧感知功能，由視頻技術(shù)、智能傳感器設(shè)備、GPS技術(shù)、數(shù)據(jù)接口組成，可應(yīng)用ETC門架、車輛GPS、車流檢測(cè)器、車道流量傳感器建立智慧決策系統(tǒng)，分析高速交通運(yùn)維管理決策可行性、效果。

（2）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是以大數(shù)據(jù)技術(shù)為支持進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可匯集高速路網(wǎng)交通數(shù)據(jù)，與高速公路數(shù)據(jù)中心、高速公路聯(lián)網(wǎng)營運(yùn)管理中心數(shù)據(jù)對(duì)接，集中管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。各類數(shù)據(jù)融合分析后，為高速公路自動(dòng)管控提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)采集、展示、統(tǒng)計(jì)分析、智能處理等功能[3]。

（3）應(yīng)用層。按照智慧高速管理需求，擴(kuò)大高速公路管理服務(wù)場(chǎng)景，提供高速路段交通運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、高速安全保障管理、公路交通應(yīng)急救援處理、高速收費(fèi)等管理服務(wù)，可統(tǒng)一交通管理中心，匯總業(yè)務(wù)資源，執(zhí)行智慧交通決策。

3 建設(shè)目標(biāo)

基于大數(shù)據(jù)，智慧高速管理體系通過數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)分析技術(shù)，智能管理高速交通業(yè)務(wù)：

（1）加強(qiáng)數(shù)據(jù)治理，構(gòu)建交通數(shù)據(jù)管理機(jī)制。智能處理高速公路基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、空間模型數(shù)據(jù)，控制高速公路運(yùn)維管理成本。比如，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，采集高速公路運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸后分類存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，使管理者利用數(shù)據(jù)資產(chǎn)制定運(yùn)營管理決策。集成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)體系支撐下的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，統(tǒng)一調(diào)度高速管理資源，降低高速運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)。

（2）建設(shè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)高速公路智能化管理。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是智慧高速管理體系的基礎(chǔ)，可通過數(shù)據(jù)分析滿足智慧化高速交通管理體系建設(shè)需求，搭建數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景，提升數(shù)據(jù)交互效率。

4 建設(shè)思路

智慧高速管理體系建設(shè)是依據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)、高速運(yùn)維管理業(yè)務(wù)需求，搭建智慧高速應(yīng)用場(chǎng)景，建立智慧高速數(shù)據(jù)中心，為高速公路提供安全支撐、組織管理、技術(shù)應(yīng)用服務(wù)。

4.1 多源數(shù)據(jù)采集

應(yīng)用室內(nèi)外智能化感知設(shè)備，如智能傳感器，通過數(shù)據(jù)通信接口采集智慧高速交通多源數(shù)據(jù)，包括路網(wǎng)車輛數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息、交通路況數(shù)據(jù)等。采集后自動(dòng)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器內(nèi)，進(jìn)行數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)信息智慧感知、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互聯(lián)、數(shù)據(jù)監(jiān)控預(yù)警[4]。某智慧高速多源數(shù)據(jù)采集是以ETC門架系統(tǒng)、車輛GPS終端設(shè)備、微波雷達(dá)設(shè)備為核心，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行多源數(shù)據(jù)采集。

（1）ETC門架系統(tǒng)。該系統(tǒng)可智能識(shí)別ETC車道車輛信息，識(shí)別車牌，記錄車輛數(shù)量，精準(zhǔn)采集高速交通路網(wǎng)內(nèi)車輛行駛軌跡、路面車流量、路段斷面流量等數(shù)據(jù)。同時(shí)，根據(jù)車道流量、斷面車速等交通參數(shù)，整理高速交通監(jiān)測(cè)管理信息，使管理中心辨識(shí)路段交通運(yùn)行狀態(tài)，制定管理決策。

（2）車輛GPS終端設(shè)備。加裝GPS終端設(shè)備，采集GPS定位數(shù)據(jù)，獲取終端設(shè)備啟用后車輛行駛時(shí)間、位置信息；獲取數(shù)據(jù)后，整理車輛經(jīng)度、緯度、海拔、行駛時(shí)間等數(shù)據(jù)，并通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口進(jìn)行交通數(shù)據(jù)通信，完成數(shù)據(jù)采集及共享，為高速交通運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）微波雷達(dá)設(shè)備?；谝曨l、微波雷達(dá)技術(shù)，實(shí)時(shí)采集高速公路沿線微波雷達(dá)交調(diào)設(shè)備、攝影攝像設(shè)備，通過“實(shí)時(shí)五分鐘”級(jí)別的數(shù)據(jù)采集模式，獲取高速通行路段的車輛數(shù)計(jì)算、分析路段交通量數(shù)據(jù)，匯總交通事件數(shù)據(jù)。同時(shí)，采集車輛平均行駛速度、各時(shí)間段車流量、平均車距等交通量指標(biāo)，以及占用應(yīng)急車道、壓實(shí)線、超速、低速行駛等交通異常數(shù)據(jù)，提升高速交通運(yùn)維管理效率。

4.2 信息自動(dòng)采集

（1）數(shù)據(jù)定向參數(shù)。設(shè)置專用數(shù)據(jù)接口，定向采集高速服務(wù)、路政、養(yǎng)護(hù)、交通安全管理相關(guān)數(shù)據(jù)，提供巡查信息采集服務(wù)。高速路網(wǎng)以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，與各高速管理服務(wù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)由統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)框架進(jìn)行管理，手機(jī)、電腦、顯示屏等業(yè)務(wù)終端形成統(tǒng)一管理體系，并根據(jù)定向數(shù)據(jù)，分類不同等級(jí)管理業(yè)務(wù)，高效處理高速交通問題。

（2）關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)采集?；诖髷?shù)據(jù)和路網(wǎng)中心對(duì)接，加強(qiáng)沿線景區(qū)、企業(yè)、政府部門共同協(xié)作，拓寬信息采集范圍，重視數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建以沿線交通地理信息為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)共享體系，加強(qiáng)各主體合作，為高速網(wǎng)絡(luò)安全管理、突發(fā)事件數(shù)據(jù)分析提供信息保障服務(wù)[5]。

4.3 智慧高速管理

（1）高速日常營運(yùn)管理。升級(jí)高速公路“圖像稽查管理系統(tǒng)”，集中處理路網(wǎng)圖像稽查數(shù)據(jù)、車道數(shù)據(jù)、營運(yùn)管理信息，使高速公路日常營運(yùn)管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、流程化。比如，收費(fèi)業(yè)務(wù)考核時(shí)，利用智能數(shù)據(jù)管理中心自動(dòng)化分析收費(fèi)人員、管理人員的行為信息，智能評(píng)分考核后匯總考評(píng)數(shù)據(jù)?；蚴侨娣治鍪召M(fèi)管理數(shù)據(jù)，優(yōu)化收費(fèi)數(shù)據(jù)處理程序，為日常營運(yùn)管理決策提供數(shù)據(jù)支持。為促進(jìn)公路營運(yùn)、路政業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互，可應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)接高速公路管理中心數(shù)據(jù)庫、路政執(zhí)法移動(dòng)終端數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)處置高速營運(yùn)期的業(yè)務(wù)信息，更新管理數(shù)據(jù)，提升高速營運(yùn)管理智能化水平。

（2）高速網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)。建立統(tǒng)一市級(jí)、省級(jí)高速出行網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)平臺(tái)，聯(lián)合公眾出行網(wǎng)絡(luò)、微信公眾號(hào)、高速監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心、手機(jī)或電腦等移動(dòng)終端App，為用戶提供高速網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)，分權(quán)限推送高速服務(wù)信息。以“交通出行便民信息服務(wù)”為例，建立公眾、交通管理主體的溝通渠道，實(shí)時(shí)發(fā)布、推送高速營運(yùn)信息，配合公眾線下服務(wù)查詢?cè)O(shè)備、室外大屏顯示設(shè)備，多渠道傳送高速服務(wù)信息。公眾可及時(shí)查詢高速沿線交通信息、氣象信息、旅游信息、地理位置信息，感知智慧高速信息服務(wù)價(jià)值，強(qiáng)化智慧高速運(yùn)維管理效能。

（3）高速公路應(yīng)急管理。高速公路應(yīng)急管理是智慧高速管理體系中的基礎(chǔ)安全管理平臺(tái)，具有統(tǒng)一調(diào)度、安全保障、智能管控、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能，包含“高速交通安全預(yù)警”“信息采集及處理”“應(yīng)急資源調(diào)度”“交通信息發(fā)布”等子系統(tǒng)。智慧高速運(yùn)行后，相關(guān)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采集道路安全、突發(fā)事件信息，整理數(shù)據(jù)資源，協(xié)助管理者調(diào)度救援物資，提供高速公路交通事故緊急救援保障服務(wù)，以減少事故損失，快速響應(yīng)，恢復(fù)高速路段通行能力。

4.4 交通監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)

高速交通監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)是在多源數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上，建立數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)決策模型，實(shí)時(shí)處理高速交通數(shù)據(jù)、道路運(yùn)輸數(shù)據(jù)、路政執(zhí)法數(shù)據(jù)，綜合分析高速營運(yùn)狀態(tài)。

（1）通過表格、立體圖像、AI視頻等形式，直觀呈現(xiàn)高速運(yùn)行狀態(tài)，如是否暢通、有無擁堵、路段飽和度。管理者可在線查看高速路網(wǎng)數(shù)據(jù)，開展高速公路資源調(diào)度工作。

（2）統(tǒng)計(jì)分析高速交通流程數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)各路段交通流速、車輛營運(yùn)距離、路網(wǎng)營運(yùn)成本。

（3）評(píng)估高速管理方案的可行性，分析現(xiàn)有建設(shè)項(xiàng)目、管理方案、養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的合理性，綜合應(yīng)用道路交通數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，為各個(gè)高速公路交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。

（4）專項(xiàng)處理高速收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，包括高速公路路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、車流數(shù)據(jù)（收費(fèi)站/服務(wù)區(qū)），預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)交通態(tài)勢(shì)，提供流量預(yù)警、流量控制、服務(wù)區(qū)營收分析所需的數(shù)據(jù)服務(wù)，可視化展示管理信息。比如，實(shí)時(shí)評(píng)估高速公路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交通承載力，預(yù)測(cè)分析節(jié)假日高速交通路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交通流量，給出交通流量管理建議，分析服務(wù)區(qū)經(jīng)營現(xiàn)狀及不同車輛的停留時(shí)間。

4.5 路網(wǎng)營運(yùn)支持

智慧高速路網(wǎng)營運(yùn)支持是對(duì)高速交通管理提供運(yùn)營管理、數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。通過采集高速公路各區(qū)域、各時(shí)間段交通信息流，建立路網(wǎng)級(jí)高速營運(yùn)預(yù)測(cè)模型，包括交通流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型、交通短期預(yù)測(cè)分析模型、突發(fā)交通事故預(yù)測(cè)模型、交通擁堵黑點(diǎn)分析模型、異常擁堵溯源模型、擁堵時(shí)長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型等。可以實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)級(jí)的智慧交通主動(dòng)管理決策，分析路網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，提升高速交通應(yīng)急監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理水平。同時(shí)推送、發(fā)布高速出行信息、交通事故信息，治理高速擁堵路段，為交通事故與擁堵快速處理提供預(yù)案支撐、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

（1）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立高速公路BIM模型，打造完整的高速路網(wǎng)營運(yùn)信息服務(wù)體系，在其基礎(chǔ)上對(duì)高速路網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用、運(yùn)行管理、信息展示。

（2）運(yùn)用微波車檢、激光雷達(dá)、智慧交通感知設(shè)備全方位采集高速路網(wǎng)營運(yùn)數(shù)據(jù)，24 h監(jiān)控全路段的交通指標(biāo)，包括車輛平均速度、各區(qū)域擁堵里程、車輛時(shí)空占有率，并在5 min內(nèi)更新交通指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)交通指標(biāo)數(shù)據(jù)超標(biāo)、異常波動(dòng)時(shí)立即發(fā)出警告，及時(shí)提醒。

（3）采集、整理高速公路ETC、綠色通道、火車專用等門架的流量數(shù)據(jù)，預(yù)先排除施工、惡劣天氣造成的異常數(shù)據(jù)后篩選車輛流量數(shù)據(jù)，對(duì)比分析歷史數(shù)據(jù)后判斷車流量走勢(shì)。

（4）為高速調(diào)度監(jiān)控中心提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)、數(shù)據(jù)處理、路網(wǎng)監(jiān)控等決策輔助服務(wù)。調(diào)度監(jiān)控中心管理人員可實(shí)時(shí)查看交通路況信息、交通事件事故信息、交通管制信息、高速路段沿線氣象信息，查看高速養(yǎng)護(hù)時(shí)間，分析車輛歸屬地、車流方向、客車類型、貨車類型，分析擁堵原因。

4.6 運(yùn)行效果分析

智慧高速管理體系是應(yīng)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立可進(jìn)行多源數(shù)據(jù)采集的智慧交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有決策支持、數(shù)據(jù)信息服務(wù)、安全保障、技術(shù)支撐等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路的主動(dòng)交通管控目標(biāo)，確保高速公路管理成效。

（1）有助于加強(qiáng)高速公路智慧感知，為使管理主體采集不同維度高速交通大數(shù)據(jù)，支持高速路網(wǎng)信息智慧分析，輔助調(diào)度管理決策。

（2）準(zhǔn)確評(píng)估高速公路交通運(yùn)行情況，識(shí)別、分析交通擁堵現(xiàn)象，為主動(dòng)交通管控提供依據(jù)。

（3）解決高速公路運(yùn)維管理面臨的業(yè)務(wù)分散、系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、信息交互難題，統(tǒng)一調(diào)度管理資源，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，促進(jìn)各主體協(xié)同管理。

（4）提供可視化顯示界面，分級(jí)提供路網(wǎng)數(shù)據(jù)，方便管理人員指揮調(diào)度高速公路管理資源，因地制宜地進(jìn)行交通流量控制、主線動(dòng)態(tài)限速、貨車限制。

（5）提升高速道路交通監(jiān)測(cè)管理水平，實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)分析，確保高速營運(yùn)管理決策執(zhí)行效果。

5 結(jié)語

綜上所述，大數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)高速管理智能化、數(shù)據(jù)化，打造“智慧高速”管理體系。各地區(qū)應(yīng)結(jié)合高速運(yùn)維管理需求，整合業(yè)務(wù)活動(dòng)中的數(shù)據(jù)資源，分析高速交通管理中的各類問題。結(jié)合具體問題開發(fā)數(shù)據(jù)資源，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐，升級(jí)高速管理系統(tǒng)，構(gòu)建智慧交通管理系統(tǒng)，拓展高速運(yùn)維服務(wù)范圍，促進(jìn)高速交通管理現(xiàn)代化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]楊學(xué)禮. 智慧高速大數(shù)據(jù)運(yùn)營分析平臺(tái)的研究和設(shè)計(jì)[J]. 電腦編程技巧與維護(hù)， 2022（3）： 110-113.

[2]李寧， 劉晶， 曹陽. 基于多源大數(shù)據(jù)的高速公路智慧主動(dòng)管控平臺(tái)建設(shè)[J]. 中國交通信息化， 2021（11）： 102-105.

[3]沈超， 楊俊飛， 鐘秋， 等. “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧高速公路養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)的研究與實(shí)踐[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2021（20）： 111-113.

[4]曹一飛. 淺析在大數(shù)據(jù)背景下智慧交通在高速公路的研究[J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）， 2020（11）： 316-317+375.

[5]周文. 智慧高速公路交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究[J]. 北方交通， 2020（2）： 92-94.