關(guān)于高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)解析

■陳金維 ■福建省高速公路有限公司莆田管理分公司，福建 莆田 351100

1 我國高速公路網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀:

交通運(yùn)輸業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展動力，是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)條件、基礎(chǔ)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中保證貨物及旅客運(yùn)輸安全的主要社會生產(chǎn)部門之一。交通運(yùn)輸涵蓋面非常廣，有鐵路、公路、航空、水路及管道等，其中高速公路是交通運(yùn)輸業(yè)的主體?，F(xiàn)階段的交通運(yùn)輸，貨運(yùn)量和客運(yùn)量的比重相當(dāng)，高速公路與普通公路相比較，有諸多優(yōu)點，所發(fā)揮的作用也比普通公路重要，在交通運(yùn)輸業(yè)中占據(jù)著主導(dǎo)地位。在20 世紀(jì)80 年代我國第一條高速公路問世，它就是滬嘉高速公路，滬嘉高速公路的通車決定了我國高速公路的發(fā)展方向?，F(xiàn)如今我國高速公路路程近10 萬公里，占據(jù)著世界第一的位置，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了美國。從中不難看出，高速公路發(fā)展歷程日新月異，取得了不少成果，但是隨著高速公路的發(fā)展，不得不重視一些問題，如果關(guān)于高速公路網(wǎng)運(yùn)行的監(jiān)測技術(shù)有哪些?這些技術(shù)如何創(chuàng)新才能進(jìn)一步推動我國高速公路的發(fā)展進(jìn)程呢?

在我國高速公路發(fā)展進(jìn)程中的突出問題主要有以下幾種:(1)高速公路網(wǎng)總量和人均總量難以協(xié)調(diào);(2)高速公路網(wǎng)和國道的相互利益難以維持平衡;(3)高速公路網(wǎng)地區(qū)發(fā)展情況有所不同;(4)高速公路網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程難以實現(xiàn)規(guī)模效應(yīng);(5)高速公路網(wǎng)收費(fèi)站過度;(6)高速公路網(wǎng)沒有與公路、斷頭路實現(xiàn)形成互聯(lián)網(wǎng)體系;(7)高速公路網(wǎng)集資方式加大了債務(wù)問題的嚴(yán)重性;(8)高速公路網(wǎng)建設(shè)前后存在許多問題，缺少統(tǒng)一完整的建設(shè)和管理方案;(9)高速公路網(wǎng)建設(shè)缺少核心的關(guān)鍵技術(shù)。

針對我國高速公路發(fā)展進(jìn)程中的突出問題，營建和完善高速公路網(wǎng)十分必要。當(dāng)前，我國高速公路網(wǎng)構(gòu)建系統(tǒng)并不完善，使其難以充分發(fā)揮作用，難以推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國相關(guān)部門一定要加大力度建設(shè)高速公路網(wǎng)，且集資加強(qiáng)西部地區(qū)的公路建設(shè)，在高速公路網(wǎng)建設(shè)過程中，一定要采用合理有效、先進(jìn)的技術(shù)手段，這些關(guān)鍵技術(shù)對于高速公路網(wǎng)的建設(shè)至關(guān)重要，下面就簡單的講解一下。

2 高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)解析

(1)鑒于高速公路網(wǎng)以往的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)施，分析交通運(yùn)行中導(dǎo)致高速公路發(fā)生變化的成因，即魯棒性，在這里主要是指高速公路的強(qiáng)韌性。進(jìn)行實驗，得出影響高速公路網(wǎng)魯棒性的成因，并針對成因建立一種可以應(yīng)對各種突發(fā)狀況的監(jiān)測系統(tǒng)，研究人員運(yùn)用一套模型模擬高速道路網(wǎng)，針對這套模型研究過程中所出現(xiàn)的變化，總結(jié)出關(guān)于高速公路網(wǎng)的具體實施方案，如擴(kuò)展、剪裁等、全時段適應(yīng)各種環(huán)境變化，這些實施方案都是在遵循魯棒性這一基礎(chǔ)原則上所成立的。根據(jù)實驗與以往的監(jiān)測系統(tǒng)對照，得出這一實施方案的實際應(yīng)用性。

(2)使用各種大氣模型，監(jiān)測霧霾天氣對高速公路網(wǎng)的影響，這種監(jiān)測方法不需要向過去一樣用攝像機(jī)規(guī)劃能見度，而是根據(jù)霧天圖像研究數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。針對圖像上顯示的霧霾變化區(qū)域，運(yùn)用梯度計算霧霾區(qū)的能見度，用鮮明顏色標(biāo)注霧霾的量值變化，運(yùn)用SVM 支持向量機(jī)對霧霾的嚴(yán)重程度進(jìn)行歸類。經(jīng)實驗驗證，使用各種模型、監(jiān)測監(jiān)測霧霾天氣、霧霾類別都簡單有效。

(3)針對高速公路監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，創(chuàng)新出一種車輛類型劃分法。這種方法在獲取車型圖像及車型特征的條件下，采用線學(xué)習(xí)方法獲取極具特點的編碼字典，編碼字典的稀疏或是密集，表示車輛多少，從中選出最能表達(dá)車型的符號，使用編碼進(jìn)行車型分類方法，能合理有效的表達(dá)出車型特征，以往對車輛進(jìn)行量化來分類，與這種方法相比較存在一定的漏洞。使用編碼進(jìn)行車型分類方法，圖像中除去車輛重復(fù)、重疊等因素，采用低秩顯示法，對刨除車輛重復(fù)、重疊等因素的圖像進(jìn)行軌陣布局，除掉圖像中的稀疏部門，這一部分顯示了車輛噪音，對軌陣布局后的低秩區(qū)域進(jìn)行劃分。在對圖像進(jìn)行分析后，將表達(dá)軌陣與稀疏面貌稀疏連乘，顯示車型在圖像中主要集中區(qū)域，這種科學(xué)合理的計算方法避免了計算過程中所存在的誤差，最后將BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與BOW(分類)數(shù)據(jù)、稀疏分類數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)分類數(shù)據(jù)相結(jié)合，對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、分析研究，得出車輛類型劃分的結(jié)論。使用編碼進(jìn)行車型分類方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，提高了準(zhǔn)確率，對于高速公路網(wǎng)建設(shè)來說，具有推廣意義。

(4)創(chuàng)新出一種在模糊聚類法基礎(chǔ)上的高速公路擁擠判別法。針對高速公路的擁堵狀況，使用信息數(shù)據(jù)融合的處理方法，進(jìn)過反復(fù)實驗表明，模糊聚類發(fā)基礎(chǔ)上的高速公路擁擠判別法，在高速公路網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)具有普遍應(yīng)用性。遵循排隊的理論基礎(chǔ)，針對高速公路的擁堵狀況，進(jìn)行分析研究，刨除了以往離去模型對估計最大排隊長隊的累計估計發(fā)，營建并重新出一種最大排隊長度估算模型和計算方法。實驗表明，模型能較好地域?qū)嶋H交通狀況融合，這種創(chuàng)新出的在模糊聚類法基礎(chǔ)上的高速公路擁擠判別法，對于高速公路工作人員的管理方法來說具有實際應(yīng)用性。

(5)創(chuàng)新出一種基于有限混合模型的高速公路行程時間估算模型。針對車牌識別數(shù)據(jù)、收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)各種車型的行程時間概率及其分布規(guī)律，總結(jié)出高速公路的路斷行程時間的概率分布主要是各種車型行程時間組成的概率分布模型，并估算車型行程時間。各類車型在高速公路的行程時間是有主干道、輔道等上的行駛過程時間構(gòu)成，創(chuàng)新出一種對高速公路路徑上各類車輛行程時間的估算方法尤為必要;創(chuàng)新出一種基于卡爾曼濾波的高速公路網(wǎng)行程時間的融合估算，對高速高速公路網(wǎng)中車輛不集中的道路，也就是覆蓋率較為低下的交通數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)整合，融入到高速公路網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，針對現(xiàn)階段的高通狀況及各類車輛類型的行程時間進(jìn)行估算，營建一種基于有限混合模型的高速公路行程估算模型，對于各類車輛類型在高速公路網(wǎng)的行程時間分析研究具有重要意義。經(jīng)過反復(fù)試驗表明，基于有限混合模型的高速公路行程時間估算模型這種對車輛類型行程時間的估算方法合理有效、具有實用性。

3 總結(jié)

針對我國高速公路營建了一套基于物聯(lián)網(wǎng)框架的高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)造，具有高速公路運(yùn)行監(jiān)測的基本功能，與先進(jìn)的交通建筑設(shè)施互相融合，且將高速公路網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與交通狀況、霧霾天氣等結(jié)合起來，使高速公路網(wǎng)各方面數(shù)據(jù)較好的整理出來，提高高速公路網(wǎng)的監(jiān)測水平，提高了管理工作的效率。高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)，對于推動高速公路建設(shè)發(fā)展進(jìn)程具有重要意義。

［1］夏創(chuàng)文.高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測若干關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.華南理工大學(xué)，2013(10).

［2］廖文洲.基于物聯(lián)網(wǎng)的公路運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)與實現(xiàn)［D］.復(fù)旦大學(xué)，2013(2).