周學(xué)沛

（安徽省高速公路聯(lián)網(wǎng)運營有限公司，合肥 230000）

1 研究目標

（1）構(gòu)建數(shù)據(jù)信息中心。將結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)匯集省中心用于分析，分析結(jié)果正確且有實際應(yīng)用的價值，并能夠可控的被第三方應(yīng)用展現(xiàn)和使用。

（2）基于大數(shù)據(jù)分析平臺技術(shù)對數(shù)據(jù)進行集中處理。數(shù)據(jù)處理的過程與結(jié)果能夠支撐當(dāng)前和未來的使用，易于維護和管理，制定的流程和規(guī)范易于執(zhí)行和推廣，逐步推進系統(tǒng)改造。

（3）制定全省高速公路大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺的建設(shè)規(guī)范，為交通大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

（4）提高全省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費數(shù)據(jù)的使用效率，提升路網(wǎng)服務(wù)水平和質(zhì)量。

2 研究內(nèi)容

2.1 高速公路聯(lián)網(wǎng)收費數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析

我省擁有近260個收費站幾千條車道，每時每刻都不停的有車輛通過收費站，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。各種各樣的海量數(shù)據(jù)對高速公路經(jīng)營管理構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。

目前高速公路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不僅信息量越來越多，而且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大改變，不僅有傳統(tǒng)的二維結(jié)構(gòu)，還有很多非結(jié)構(gòu)化的，如圖片、視頻、音頻、文檔/文本、報表等，并且所有數(shù)據(jù)是大量且增長迅速的。高速公路已進入“大數(shù)據(jù)”時代，如何充分利用這些數(shù)據(jù)，是需要亟待解決的，如對高速公路車輛進行合理的監(jiān)控與疏導(dǎo)、控制和事件管理；時刻了解路網(wǎng)運行狀態(tài)，進行車輛調(diào)度與疏通；通過對數(shù)據(jù)的分析對交通發(fā)展、規(guī)劃、決策給予支持等。

2.2 大數(shù)據(jù)分析平臺選型

大數(shù)據(jù)自被提出以來便出現(xiàn)了種種類型的平臺和解決方案，工業(yè)界針對大數(shù)據(jù)分析平臺，紛紛推出自己的大數(shù)據(jù)分析工具，主流的平臺和產(chǎn)品如下：Google的大數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品、惠普的HAVEn、Teradata、IBM的InfoSphere等，這些平臺有各自的特點，對計算機及網(wǎng)絡(luò)有不同規(guī)格的要求，能做的分析和支持的服務(wù)也不相同。

根據(jù)交通路網(wǎng)的特點，其數(shù)據(jù)采集節(jié)點多且分布在不同物理位置，距離間隔較遠，數(shù)據(jù)傳輸不便，流數(shù)據(jù)多，因此適合采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺，其部署對硬件要求低廉，吞吐量高，可以以流的形式訪問文件系統(tǒng)。

主要考慮的是變極電機與不變極電機的差價。根據(jù)上海電機廠提供的參考價格,TL 1600—28/56同步電動機的價格約為150萬元/臺，而TL1600—28同步電動機的價格約為100萬元/臺,則每臺變極電機要多投資 50萬元，10臺電機共計500萬元；因電機體積增大而導(dǎo)致土建增加的經(jīng)費約 60萬元，10臺合計600萬元；其余費用與同轉(zhuǎn)速發(fā)電相同。

2.3 數(shù)據(jù)處理規(guī)范

（1）數(shù)據(jù)準備

數(shù)據(jù)是用來描述現(xiàn)實世界的信息資源。交通大數(shù)據(jù)描述交通工具、道路、流量、進出口狀況、天氣等，數(shù)據(jù)表示通過對信息資源的分類、編碼以及格式等內(nèi)容進行分析規(guī)范，為了使計算機可以準確、高效的識別數(shù)據(jù)，匯集后的數(shù)據(jù)進而能夠為各種應(yīng)用提供服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)類型

高速公路聯(lián)網(wǎng)收費軟件數(shù)據(jù)：全省有幾百各收費站，幾千條收費車道，每天產(chǎn)生大量的收費數(shù)據(jù)，日積月累了海量的數(shù)據(jù)信息。

應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)：高速公路收費監(jiān)控系統(tǒng)、呼叫系統(tǒng)、各個路段運行的收費、票據(jù)、稽查、通行卡等管理軟件也累積了大量數(shù)據(jù)。

傳感器數(shù)據(jù)：遍布在高速公路上路感線圈、標識站等，不斷的對過往車輛進行感知，持續(xù)生成數(shù)據(jù)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)：收費車道、收費廣場、道路干線及隧道都布設(shè)了大量的攝像機，時刻產(chǎn)生大量的視頻數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)采集及存儲

高速公路路段下設(shè)的收費站很多，管理處與收費站又都部署有多套系統(tǒng)，時刻不停的產(chǎn)出各種類型的數(shù)據(jù)，若不建立良好的規(guī)范，不加以控制，勢必增加數(shù)據(jù)處理難度；所以數(shù)據(jù)采集的規(guī)范是針對各類系統(tǒng)的，對所有系統(tǒng)都有制約性，需要總體規(guī)范和各類系統(tǒng)的詳細規(guī)范，并對采集的數(shù)據(jù)做好歸類工作。

大數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)量大，價值密度低的特點數(shù)據(jù)一般不宜久存，需要將存儲按成本高低，容量大小，速度快慢進行分層，未經(jīng)過徹底分析或需要反復(fù)分析的數(shù)據(jù)存放在價格高、容量小、速度快的存儲上，待數(shù)據(jù)價值被充分提取并逐步壓縮后放入成本低，容量大，速度慢的存儲上，直到最后被歸檔。

2.4 大數(shù)據(jù)研究方向初探

（1）車流軌跡分析?；诠肪W(wǎng)收費站OD數(shù)據(jù)，在一個較長時期內(nèi)，識別、預(yù)測大多數(shù)車輛在固定道路上的運行軌跡（如貨車、客車和部分私家車），對于出行軌跡不固定的車輛，采用隨機分配方法分配，形成用戶出行軌跡數(shù)據(jù)特征分析模型。通過給定某時段某入口車流量，可以預(yù)測其分別以多大概率分別流向其他出口?？梢詭椭l(fā)現(xiàn)某方向或區(qū)段是否超負荷運轉(zhuǎn)，可為車流分流、路徑調(diào)整提供幫助。如制作節(jié)假日遷移圖譜，并對未來節(jié)假日高峰流量做出預(yù)警。

（2）路網(wǎng)交通狀態(tài)預(yù)測。依據(jù)收費站點OD數(shù)據(jù)，分析一個較長時間段的交通流量，綜合考慮路況、天氣、時間節(jié)點等因素。統(tǒng)計某時段不同入口車流，分析這些車流匯入主干道的概率，基于沖擊波理論分析主干道的車流。分別統(tǒng)計并分析入口與出口的車流密度-時間曲線，分析兩類曲線及其相關(guān)關(guān)系，進而研究干道車流沖擊波的衰減與增強規(guī)律，構(gòu)建干道車流短期、中期和長期預(yù)測模型。進而反演路網(wǎng)在某時段內(nèi)各路段上的通行速度與通行量分配，從而構(gòu)建模擬實際的道路運行模型，能夠為交通建設(shè)決策、交通政策變更、環(huán)境工程、經(jīng)濟發(fā)展提供建議。

（3）基于大數(shù)據(jù)的收費站收費預(yù)測。高速公路的年通行費與國家、地方宏觀經(jīng)濟發(fā)展水平高度相關(guān)，僅僅依據(jù)交通量預(yù)測未來收費準確性低，普適性也差。因此，研究國家經(jīng)濟發(fā)展關(guān)鍵指標數(shù)據(jù)與道路收費數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，進而構(gòu)建基于這兩類大數(shù)據(jù)的年收費預(yù)測模型，可以提高收費站收費預(yù)測的精度。

（4）高速公路網(wǎng)風(fēng)險評估。當(dāng)前交通安全形勢嚴峻，分析高速公路網(wǎng)安全性的表征方法及其發(fā)展變化規(guī)律，對道路管理者主動防控風(fēng)險意義重大?；诮煌ù髷?shù)據(jù)，從“人-車-路-環(huán)境-管理”五方面分析高速公路交通安全影響因素，綜合考慮交通量、天氣、時間段、季節(jié)、地點、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、車道數(shù)量、事故形態(tài)、事故責(zé)任人交通方式等數(shù)據(jù)，建立路網(wǎng)狀態(tài)預(yù)測仿真模型和風(fēng)險評估模型。

（5）勞動強度與收費員疲勞關(guān)系分析。由于交通流量在高速路網(wǎng)分布的不均衡性，導(dǎo)致不同時間段、不同收費站的收費員勞動強度差異較大。對于流量較大的時段或收費站，收費員連續(xù)勞動的強度大，容易導(dǎo)致收費員工作效率下降，工作態(tài)度失準，從而降低高速公路收費水平；而對于流量較小的時段或收費站，則會造成收費員工作無效率，編制冗余，機構(gòu)臃腫，造成人力資源浪費。通過高速公路收費數(shù)據(jù)對出入口收費員勞動強度進行統(tǒng)計分析，以曲線、表格的形式為管理決策者提供直觀參考，可以輔助管理者合理決策，調(diào)整編制，提高工作效率，改善工作態(tài)度和質(zhì)量。

（6）收費稽查分析。針對不同類型的逃費行為，根據(jù)OD數(shù)據(jù)將其在樣本空間上聚類，構(gòu)建不同逃費類型的特征識別模型。基于歷史數(shù)據(jù)，篩選不逃費車輛樣本，將其在特征空間進行聚類，構(gòu)建不逃費車輛特征識別模型，進而得到疑似逃費車輛樣本；結(jié)合歷史數(shù)據(jù)篩選出過往逃費嫌疑大的車輛，通過比對分析確定逃費車輛信息。

3 結(jié)束語

近年來，在經(jīng)濟發(fā)展的推動下，我省高速公路的建設(shè)步伐高歌猛進，營運里程突飛猛漲，截至目前已突破4600公里，隨之也帶來了收費數(shù)據(jù)呈而幾何級增長。因此，高速公路大數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建勢在必行，通過對高速公路大數(shù)據(jù)的分析處理，不斷增強數(shù)據(jù)的價值，為高速公路運營管理提供有效的決策支持。