淺析大數(shù)據(jù)分析在高速公路收費(fèi)管理中應(yīng)用的重要性

李茵茵 廣西交通投資集團(tuán)欽州高速公路運(yùn)營有限公司

一、大數(shù)據(jù)時(shí)代的含義及特征

（一）大數(shù)據(jù)時(shí)代含義

所謂大數(shù)據(jù)時(shí)代，是基于相關(guān)的算法，實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的搜集、分析、存儲和利用，挖掘數(shù)據(jù)中的有利信息，用以指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐，它能夠有效提高工作效率，為企業(yè)的發(fā)展決策提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。簡單來說，大數(shù)據(jù)技術(shù)也就是在各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價(jià)值信息的能力。以大數(shù)據(jù)為依托，各種產(chǎn)業(yè)包括一些新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，產(chǎn)業(yè)運(yùn)行中產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)，非常有必要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，這一時(shí)代環(huán)境就稱之為大數(shù)據(jù)時(shí)代。

（二）大數(shù)據(jù)時(shí)代特征

大數(shù)據(jù)時(shí)代有四個(gè)重要特點(diǎn)：量大、類多、價(jià)值相對較低、具有時(shí)效性。首先是大量的信息數(shù)據(jù)伴隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而誕生，同時(shí)信息技術(shù)的發(fā)展也為處理這些數(shù)據(jù)、解決這些問題提供了支持。其次，與以往的數(shù)據(jù)不同，大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)種類多樣，包括視音頻等多種形式，這要求信息技術(shù)也要不斷發(fā)展。再者，在海量的數(shù)據(jù)來源中，有利用價(jià)值的數(shù)據(jù)占比非常少，如何挖掘出有價(jià)值的數(shù)據(jù)意義重大。和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模式相對，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以從海量數(shù)據(jù)中篩選剔除無關(guān)數(shù)據(jù)，保留對自己有價(jià)值的數(shù)據(jù)，利用模型對未來的趨勢進(jìn)行預(yù)測。最后，數(shù)據(jù)分析處理速度快，主要通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸。大數(shù)據(jù)處理速度要求比較嚴(yán)格，利用服務(wù)器對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這是很多平臺都不具備的功能。大數(shù)據(jù)對社會發(fā)展的影響是顯而易見的，不僅推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，而且對各個(gè)行業(yè)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有重要促進(jìn)的作用。

二、高速公路大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

（一）處理速度快

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘相對比，大數(shù)據(jù)技術(shù)在分析數(shù)據(jù)方面的速度優(yōu)勢非常顯著。在高速公路的運(yùn)營中，要求數(shù)據(jù)處理速度快，收費(fèi)現(xiàn)場及路上監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)測等設(shè)施設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需實(shí)時(shí)傳輸至信息集成處理中心，在后臺能實(shí)時(shí)查詢前端發(fā)生的數(shù)據(jù)，以此達(dá)到實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)、圖片、監(jiān)控信息，滿足生產(chǎn)工作需求。

（二）數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏價(jià)值

在大數(shù)據(jù)體系之中，數(shù)據(jù)總量越大，表明數(shù)據(jù)價(jià)值密度越低，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行“提純”處理，從而獲取有價(jià)值的信息。在高速公路的海量數(shù)據(jù)中，如需獲取瞬時(shí)的車輛數(shù)據(jù)、圖片或監(jiān)控錄像，也需從存儲在系統(tǒng)的信息庫中提?。坏菙?shù)據(jù)的積累對比疊加分析也能產(chǎn)生較大參考價(jià)值，如每年的車流量、通行費(fèi)收入，通過歷年累計(jì)，可以分析年自然增長規(guī)律和特殊增長因素，客貨車占比等，為測算當(dāng)年的車流及通行費(fèi)收入提供參考，從而推測高速公路路橋的損耗，為養(yǎng)護(hù)管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，也能為運(yùn)營公司的成本預(yù)算提供參考。

（三）數(shù)據(jù)類型繁多

一般而言，大數(shù)據(jù)的類型繁多，主要可以分為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩大類型。所謂結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，指傳統(tǒng)的文本（.doc 或.txt）數(shù)據(jù)，而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，主要是指視頻、地理信息、音頻、圖片等類型數(shù)據(jù)。高速公路運(yùn)行產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)可以分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如監(jiān)控系統(tǒng)拍攝的照片、視頻等都屬于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，收費(fèi)系統(tǒng)中的文件等都屬于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。視頻監(jiān)控包括收費(fèi)站監(jiān)控、隧道監(jiān)控、重點(diǎn)路段監(jiān)控、解繳款監(jiān)控等；收費(fèi)數(shù)據(jù)包括車輛出入口站、車牌、里程、時(shí)長、金額等；視頻監(jiān)控圖片及收費(fèi)數(shù)據(jù)流水兩者相輔相成，對于日常收費(fèi)工作的管控起著重要的作用。

（四）數(shù)據(jù)規(guī)模大

在大數(shù)據(jù)的存儲應(yīng)用中，1EB 約等于1024PB，1PB 約等于1024TB。目前，經(jīng)過多年的發(fā)展，人類生產(chǎn)的印刷類材料大約為200PB。一般而言，大型企業(yè)的存儲量可以達(dá)到EB級別，而個(gè)人用計(jì)算機(jī)的存儲容量可以達(dá)到TB 級別。在高速公路的日常運(yùn)行中，每天的交通運(yùn)行量都達(dá)到了數(shù)百萬輛，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)運(yùn)行效率提出了巨大的要求。近幾年以來，伴隨人們的生活水平越來越高，越來越多的私家車和公共車輛也使高速公路上的汽車數(shù)量增加，這將大大提升高速公路上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。

三、大數(shù)據(jù)分析在高速公路的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）大數(shù)據(jù)技術(shù)在高速公路管理中的應(yīng)用

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提升，大數(shù)據(jù)技術(shù)在高速公路行業(yè)得到了推廣和普及使用，如高速公路車輛偷逃通行費(fèi)行為、節(jié)假日車流高峰的研判分析、養(yǎng)護(hù)管理等各個(gè)方面。如偷逃通行費(fèi)行為可通過后臺數(shù)據(jù)的比對分析，輔之路上門架圖片及出口監(jiān)控視頻等，發(fā)現(xiàn)出入口信息不一致，信息不對等，為車輛是否正常繳費(fèi)判讀提供依據(jù)，挽回通行費(fèi)收入提供了可靠的依據(jù)；另外可根據(jù)歷年數(shù)據(jù)及周邊路段通達(dá)情況，可分析車輛的通行流向及出行習(xí)慣，從而對節(jié)假日的車流高峰期做預(yù)測分析，對易堵收費(fèi)站做出提前預(yù)判，讓收費(fèi)站做好充分的保暢準(zhǔn)備等等。此外，根據(jù)高速公路周邊的人口和經(jīng)濟(jì)狀況，對高速公路車輛的流出和流入量進(jìn)行判定。伴隨我國高速公路建設(shè)速度加快，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以從大量的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中分析出規(guī)律和趨勢，為經(jīng)營決策提供依據(jù)。在這個(gè)過程中，必須充分保證數(shù)據(jù)來源的可靠性、真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，以便更好地應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)。

（二）大數(shù)據(jù)分析在高速公路收費(fèi)工作中的應(yīng)用

1.數(shù)據(jù)稽核

高速公路收費(fèi)車道的車輛收費(fèi)交易完成后，將生成各種數(shù)據(jù)包括車道信息、值班數(shù)據(jù)、圖像信息、入口流水和出口流水等，系統(tǒng)自動(dòng)生成這些實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳送到道路的省級中心和部級中心。高速公路大數(shù)據(jù)應(yīng)用包括車輛軌跡跟蹤還原、車輛行為的精準(zhǔn)稽核、路網(wǎng)潛在逃費(fèi)分析、構(gòu)建全數(shù)據(jù)信用評價(jià)體系、大流量主動(dòng)管控等。通過點(diǎn)、線多流水?dāng)?shù)據(jù)的融合分析，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)稽核的智能糾偏，輔助解決車輛通行過程數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性及完整性等問題，為稽核工作提供全面、及時(shí)、有效的證據(jù)鏈。車輛行為的精準(zhǔn)稽核：基于完整的收費(fèi)稽核數(shù)據(jù)，利用建立的車輛逃費(fèi)稽核模型，借助大數(shù)據(jù)分析能力，實(shí)現(xiàn)車輛多樣化逃費(fèi)的精準(zhǔn)稽核，最大化減少高速通行費(fèi)損失，保證高速計(jì)費(fèi)的公平公正。

2.內(nèi)控管理

高速公路收費(fèi)站生成的數(shù)據(jù)很多，原始流量信息包含很多內(nèi)容。開展數(shù)據(jù)稽核分析也對收費(fèi)內(nèi)控管理有積極的作用。例如對于收費(fèi)站人員是否存在與司機(jī)串通，故意私放人情車、少收通行費(fèi)或截留通行費(fèi)的行為進(jìn)行稽核，通過后臺數(shù)據(jù)分析，查看車輛通行紀(jì)錄是否存在異常，是否存在應(yīng)收與實(shí)收不符的情況，再通過監(jiān)控錄像等輔助手段，排查是否存在違規(guī)違紀(jì)操作的行為，保證收費(fèi)工作的清正廉明，確保收費(fèi)管理工作的順利開展。

3.高速公路通行費(fèi)預(yù)測

在高速公路收費(fèi)管理中，可以根據(jù)歷年及結(jié)合本年的車流情況預(yù)測未來的收費(fèi)金額和收費(fèi)金額的變化，幫助管理者更好地分析公路收費(fèi)和交通狀況。要預(yù)測通行費(fèi)收入，首先要了解路段的車流量及車流結(jié)構(gòu)，車流量的增長一般與通行費(fèi)的增長成正比，如果是負(fù)相關(guān)的關(guān)系，那就要從車流結(jié)構(gòu)分析，可能會存在客車車流增長幅度大，貨車車流下降的情況，例如法定節(jié)假日期間，實(shí)行小型客車免費(fèi)通行，彼時(shí)會出現(xiàn)車流量增長但通行費(fèi)收入下降的情況。所以我們在做預(yù)測分析時(shí)，也要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，既要關(guān)注歷年的數(shù)據(jù)年均增長率，也要根據(jù)當(dāng)年周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況做出判斷，從而預(yù)測當(dāng)年的車流量及收入，為高速運(yùn)營公司當(dāng)年的成本預(yù)算提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.高速公路通行費(fèi)預(yù)測的多元回歸分析

預(yù)測中的回歸分析也稱為因子分析。它可以識別變量之間的定量關(guān)系和被認(rèn)為是變化原因的變量，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。通過相應(yīng)的方法確定一段時(shí)間內(nèi)外生變量的值，并將其代入模型中計(jì)算外生變量的值，即預(yù)測值。多元回歸預(yù)測模型也需要T 檢驗(yàn)、F 檢驗(yàn)和X 檢驗(yàn)。R 檢驗(yàn)可以反映變量之間的相關(guān)程度。如果該值接近1，則具有更好地回歸效果。T 檢驗(yàn)和F 檢驗(yàn)可以得到顯著性水平，判斷是否有顯著影響，并進(jìn)行后續(xù)的預(yù)測工作。

以某收費(fèi)站為例，采用差分法選擇應(yīng)當(dāng)選取的數(shù)據(jù)模型確定相關(guān)的參數(shù)，用ARIMA 數(shù)據(jù)模型對時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測，可以得到一個(gè)月的車流數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)和實(shí)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，便會產(chǎn)生相對誤差曲線，對相對誤差曲線進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，所選擇的時(shí)間序列模型可以達(dá)到預(yù)測產(chǎn)生的效果，只有個(gè)別數(shù)據(jù)的異常趨勢才會導(dǎo)致個(gè)別數(shù)據(jù)的預(yù)測誤差。采用這種方法對不同車型的車輛進(jìn)行分析，得到相對應(yīng)的預(yù)測模型參數(shù)從而得到高速公路收費(fèi)站在一定時(shí)間段內(nèi)的車流數(shù)據(jù)。

利用車輛收費(fèi)總額和車輛的歷史流量數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得出相應(yīng)的回歸方程。通過將預(yù)測數(shù)據(jù)替換為計(jì)算，可以獲得車輛合計(jì)的收費(fèi)金額，并與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。通過計(jì)算，可以得到車輛收費(fèi)總額和綠通減免的金額，與實(shí)際數(shù)據(jù)的相對誤差小于2%。

四、高速公路收費(fèi)管理中大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要作用

（一）對高速公路行車收費(fèi)進(jìn)行管理

高速公路整體的快速發(fā)展、總通車?yán)锍痰牟粩嘣黾右约案咚俟肪W(wǎng)的快速建設(shè)，使得高速公路運(yùn)營成本問題更加突出。一些車輛存在惡意逃費(fèi)等問題，給高速公路運(yùn)營管理部門帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。一方面，高速公路建設(shè)期間的貸款償還期將延長；另一方面，高速公路運(yùn)營成本主要來自收費(fèi)，惡意逃費(fèi)會減少高速公路的收入。采用大數(shù)據(jù)后，可以優(yōu)化道路收費(fèi)模式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)收費(fèi)漏洞，使管理部門能夠采取更好的措施防范通行費(fèi)流失。

（二）能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控

高速公路收費(fèi)站可以對車輛進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)控，基于大數(shù)據(jù)處理手段，分析車輛的行駛數(shù)據(jù)，挖掘出異常數(shù)據(jù)，有效提升高速公路收費(fèi)管理的效率。運(yùn)用科技手段，實(shí)現(xiàn)檢測手段由人工識別向科技手段的轉(zhuǎn)變，有效預(yù)防和打擊逃費(fèi)行為。例如，可以監(jiān)控車輛進(jìn)入高速公路入口的時(shí)間和地點(diǎn)，并根據(jù)車輛的行駛速度和車型分析是否存在逃逸現(xiàn)象。對逃逸車輛進(jìn)行過濾，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。此外，大數(shù)據(jù)還可以用于跟蹤闖入高速公路入口的車輛和非法盜竊其他車輛，避免高速公路的經(jīng)濟(jì)損失，提升高速公路運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）提升高速公路運(yùn)營管理質(zhì)量

高速公路管理的目的是為了實(shí)現(xiàn)創(chuàng)收，提升高速公路的盈利價(jià)值，同時(shí)為公眾提供更好的行車環(huán)境。依托大數(shù)據(jù)對高速公路的狀況進(jìn)行分析，通過各種途徑，如網(wǎng)絡(luò)地圖和道路指示牌、可變情報(bào)板來為駕駛員提供最新的路況信息，方便駕駛員采取相應(yīng)的措施來保證高速行車的安全。大數(shù)據(jù)還能在各種情況下發(fā)揮優(yōu)勢作用，例如在節(jié)假日高速擁堵情況出現(xiàn)的時(shí)候，運(yùn)用大數(shù)據(jù)對高速公路的路況進(jìn)行分析，并對擁堵路段流量進(jìn)行判斷，為后方車輛提供較為準(zhǔn)確的信息，使車主采取相應(yīng)措施利用網(wǎng)絡(luò)避開擁堵的路段，提升車主的行車效率，這些功能對客貨車通行高速具有很高的價(jià)值。通過大數(shù)據(jù)提升高速行車環(huán)境，同時(shí)也提升了高速公路的智慧化管理質(zhì)量，達(dá)到了司乘人員與運(yùn)營公司雙贏。

五、結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)在大數(shù)據(jù)在各領(lǐng)域中都已經(jīng)有了很好的應(yīng)用，因此將大數(shù)據(jù)運(yùn)用到高速公路的收費(fèi)管理系統(tǒng)中，是高速公路發(fā)展的必然趨勢。智能交通系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，人們非常希望建設(shè)完善的智能交通系統(tǒng)，以此來高效準(zhǔn)確地掌握交通運(yùn)輸情況，有效地解決交通事故頻發(fā)以及交通堵塞的問題。將大數(shù)據(jù)的特征和優(yōu)勢與高速公路的收費(fèi)管理相融合，不僅可以提升收費(fèi)管理系統(tǒng)的科學(xué)性和有效性，還能幫助提升高速公路的服務(wù)質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，不斷滿足人民美好出行的需求。