高速公路智慧交通平臺(tái)與初步應(yīng)用研究

韋 可

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司,湖北 武漢 430051）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)高速公路建設(shè)體量、規(guī)模也處于持續(xù)上升階段，部分省份已經(jīng)形成了較為明晰的公路主骨架并構(gòu)建了完備的路網(wǎng)[1]。同時(shí)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)顯著增長(zhǎng)的背景下人民生活水平也得到了極大改善，越來(lái)越多的居民駕駛機(jī)動(dòng)車出行，這對(duì)于高速公路項(xiàng)目的運(yùn)行條件也提出了更高的要求，推進(jìn)更為智能化、全面化的智慧交通平臺(tái)尤為迫切。

1 智慧交通平臺(tái)的框架建設(shè)

1.1 智慧交通平臺(tái)的框架模型

對(duì)于傳統(tǒng)智能交通管理平臺(tái)存在的信息采集不完整、公共服務(wù)功能薄弱、管理相對(duì)滯后等突出問(wèn)題，構(gòu)建高速公路項(xiàng)目的智慧交通平臺(tái)，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)及基于云的綜合服務(wù)平臺(tái)兩部分，以此形成綜合數(shù)據(jù)共享處理、采集傳輸及服務(wù)管理三大板塊的信息化平臺(tái)，見圖1。

圖1 高速公路智慧交通平臺(tái)的框架模型

（1）基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)。基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)是智慧交通平臺(tái)系統(tǒng)的底層控制因素，也是平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，其集合了交通信息的采集、傳輸于一體，為云計(jì)算之上的綜合服務(wù)平臺(tái)建立數(shù)據(jù)支持。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集、傳輸兩大部分的功能，借助車載智能終端、射頻識(shí)別技術(shù)及其他車載傳感器，綜合高速公路監(jiān)控、收費(fèi)、通信等多機(jī)電系統(tǒng)完成高速公路建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及養(yǎng)護(hù)等多階段實(shí)時(shí)信息采集，完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）基于云的綜合服務(wù)平臺(tái)?；谠频木C合服務(wù)平臺(tái)大致可分為數(shù)據(jù)匯聚共享、智慧服務(wù)及智慧管理三個(gè)板塊，以此儲(chǔ)存實(shí)時(shí)采集得到的交通數(shù)據(jù)。同時(shí)借助云計(jì)算技術(shù)處理海量數(shù)據(jù)，能夠在智能化技術(shù)的支持下匯聚、處理并共享數(shù)據(jù)，構(gòu)筑高效綜合的交通數(shù)據(jù)庫(kù)，支持云平臺(tái)其他智慧服務(wù)的應(yīng)用，進(jìn)而完善一體化智慧交通服務(wù)模式[2]。

1.2 智慧交通平臺(tái)的功能模塊

智慧交通平臺(tái)的功能模塊包括了數(shù)據(jù)采集、傳輸、匯聚與共享、智慧服務(wù)及智慧管理等。

（1）數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集即指借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車載智能終端、射頻識(shí)別技術(shù)及其他車載傳感器，同時(shí)結(jié)合高速公路各機(jī)電系統(tǒng)，達(dá)到人、車、環(huán)境及公路之間的相互交互，并及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地獲取公路交通數(shù)據(jù)，保障公路安全運(yùn)營(yíng)、穩(wěn)定管理，并為出行者提供及時(shí)有效的信息服務(wù)。數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容涵蓋了公路運(yùn)營(yíng)的交通流、圖像、交通環(huán)境、車輛收費(fèi)、交通事件及運(yùn)行管控六個(gè)部分的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 交通數(shù)據(jù)采集表

（2）數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸即是借助傳感網(wǎng)絡(luò)，綜合利用光纖、高速公路通信專網(wǎng)、有線網(wǎng)、政府部門專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)通信方式對(duì)數(shù)據(jù)信息做過(guò)濾、協(xié)議轉(zhuǎn)換、壓縮加密處理后傳輸至云計(jì)算平臺(tái)。在以上傳輸過(guò)程中應(yīng)當(dāng)確保信息安全、及時(shí)、可靠。

（3）數(shù)據(jù)匯聚與共享。對(duì)智能終端、高速公路機(jī)電系統(tǒng)等平臺(tái)采集所得到的海量數(shù)據(jù)做匯聚、備份，以此構(gòu)建龐大數(shù)據(jù)庫(kù)，以備管理人員實(shí)時(shí)檢索、查閱歷史數(shù)據(jù)。借助云計(jì)算技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)做智能化篩分，得到具有共享性的綜合化數(shù)據(jù)庫(kù)，按照不同用戶的權(quán)限、需求開放共享端口，滿足不同使用主體的需求。

（4）智慧管理。經(jīng)由云計(jì)算技術(shù)處理得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可基于用戶需求導(dǎo)向、管理權(quán)限，用于后續(xù)公路管理的建設(shè)、維護(hù)、運(yùn)營(yíng)等，實(shí)現(xiàn)高速公路養(yǎng)護(hù)管理的一體化。在智慧管理的支持下，交管部門、救援部門、運(yùn)營(yíng)企業(yè)等高速公路關(guān)聯(lián)單位之間可以做到數(shù)據(jù)交互共享，推動(dòng)資源、信息、決策、資源的協(xié)同作業(yè)，顯著提升公路管理效率。

（5）智慧服務(wù)。在對(duì)信息做出匯聚、共享處理后，即可構(gòu)建起具有一體化的智慧交通服務(wù)平臺(tái)，為出行提供多樣化信息服務(wù)，譬如交通實(shí)時(shí)擁堵情況、氣象信息、路面狀況等。同時(shí)也可嵌入第三方服務(wù)平臺(tái)，提供各類有償服務(wù)內(nèi)容，改善高速公路項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 智慧交通平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)

在智慧交通平臺(tái)的框架模型及功能模塊之上，可按照邏輯將總體框架結(jié)構(gòu)劃定為兩大層次，底層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，上層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)層。

基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)包含了信息采集、傳輸兩個(gè)層級(jí)，借助各類基礎(chǔ)設(shè)施即可完成覆蓋項(xiàng)目建設(shè)期、養(yǎng)護(hù)期、運(yùn)營(yíng)期的相關(guān)數(shù)據(jù)采集，構(gòu)筑全面可靠的數(shù)據(jù)資源[3]。建設(shè)期內(nèi)的數(shù)據(jù)采集主要包括了項(xiàng)目管理、設(shè)計(jì)變更、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控、計(jì)量支付及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等；運(yùn)營(yíng)期內(nèi)的數(shù)據(jù)采集主要包括了路段監(jiān)控、車輛收費(fèi)、火災(zāi)監(jiān)控、邊坡檢測(cè)、隧道監(jiān)控、環(huán)境檢測(cè)、車輛檢測(cè)及橋梁健康監(jiān)測(cè)等；養(yǎng)護(hù)期內(nèi)的數(shù)據(jù)采集主要包括了道路、隧道、橋梁狀況及機(jī)電設(shè)備運(yùn)維等；在初步采集完成后，可通過(guò)信息化網(wǎng)絡(luò)傳輸至云計(jì)算平臺(tái)完成后續(xù)匯聚、共享及融合。

2 高速公路智慧交通應(yīng)用研究

智慧交通平臺(tái)覆蓋建設(shè)期、養(yǎng)護(hù)期及運(yùn)營(yíng)期所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并借助云計(jì)算技術(shù)進(jìn)一步處理，做到數(shù)據(jù)共享，同時(shí)嵌入云平臺(tái)為用戶提供即時(shí)、便捷的應(yīng)用服務(wù)。智慧交通平臺(tái)包含了智慧服務(wù)、智慧管理兩個(gè)部分的應(yīng)用，為高速公路項(xiàng)目管理、用戶出行提供支持。

2.1 智慧管理

在傳統(tǒng)公路信息化管理中，大多僅針對(duì)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)后期數(shù)據(jù)做采集、分析，未能涵蓋項(xiàng)目建設(shè)、養(yǎng)護(hù)及運(yùn)營(yíng)全壽命。智慧交通平臺(tái)則能覆蓋項(xiàng)目各環(huán)節(jié)，對(duì)大量數(shù)據(jù)做匯集、共享處理，構(gòu)建綜合化數(shù)據(jù)源，推進(jìn)高速公路的智慧管理，其主要包括了智慧建設(shè)、智慧運(yùn)營(yíng)及智慧養(yǎng)護(hù)三部分。

（1）智慧建設(shè)。智慧建設(shè)依托云平臺(tái)而提供綜合服務(wù)，可以對(duì)自合同簽署、項(xiàng)目竣工至維護(hù)運(yùn)營(yíng)全過(guò)程進(jìn)行管理，并協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、建設(shè)等相關(guān)單位。在云平臺(tái)的支持下，各項(xiàng)資源能夠得到有效挖掘、分析，進(jìn)而建立起科學(xué)、有效的決策依據(jù)。智慧建設(shè)主要涵蓋了進(jìn)度管理系統(tǒng)、合同管理系統(tǒng)、計(jì)量支付管理系統(tǒng)、竣工管理系統(tǒng)及變更管理系統(tǒng)等，見圖2。

圖2 智慧建設(shè)

（2）智慧運(yùn)營(yíng)。在我國(guó)高速公路建設(shè)體量不斷擴(kuò)張的背景下，傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)方式已經(jīng)難以滿足實(shí)際需求。智慧運(yùn)營(yíng)的提出則很好地適應(yīng)了這一要求，能夠?qū)?xiàng)目運(yùn)營(yíng)期內(nèi)各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并共享其數(shù)據(jù)信息，借助云計(jì)算技術(shù)完成分析應(yīng)用，形成對(duì)道路狀況的全面掌控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的異常情況，確保道路處于安全運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)下，協(xié)調(diào)路、人、車及環(huán)境的和諧狀態(tài)。智慧運(yùn)營(yíng)主要涵蓋了道路視頻監(jiān)控系統(tǒng)、ETC運(yùn)行管理系統(tǒng)、橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)及交通信息采集系統(tǒng)等。

（3）智慧養(yǎng)護(hù)。智慧養(yǎng)護(hù)即是以智慧運(yùn)營(yíng)為基礎(chǔ)，結(jié)合綜合數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的常見病害作出分析，并以圖表、文檔等直觀方式向管理人員展示公路病害情況，指導(dǎo)后續(xù)病害處理決策[4]。此外，由于高速公路項(xiàng)目機(jī)電系統(tǒng)較為復(fù)雜，這也為其維護(hù)帶來(lái)了一定困難，智慧養(yǎng)護(hù)能夠覆蓋機(jī)電設(shè)施全壽命管理，進(jìn)而促使相關(guān)設(shè)施運(yùn)行效率能夠得到有力保障，并將機(jī)電設(shè)施維護(hù)成本控制在合理范圍內(nèi)。智慧養(yǎng)護(hù)主要涵蓋了路面養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、隧道養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)及機(jī)電設(shè)施運(yùn)維系統(tǒng)，見圖3。

圖3 智慧養(yǎng)護(hù)

2.2 智慧服務(wù)

智慧交通平臺(tái)能夠充分整合、利用已有交通信息，以用戶需求為導(dǎo)向采取多元化服務(wù)形式、服務(wù)媒介，為管理人員、第三方服務(wù)商及出行者提供服務(wù)，其主要包括了基礎(chǔ)信息管理服務(wù)、出行服務(wù)及增值服務(wù)。

（1）基礎(chǔ)信息管理服務(wù)?；A(chǔ)信息管理服務(wù)能夠?qū)犯黜?xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（服務(wù)區(qū)信息、道路狀況信息、GIS地理信息、收費(fèi)站信息等）做出匯總、共享，以此構(gòu)建綜合化基礎(chǔ)信息庫(kù)，便于各方調(diào)用，提升公路管理效率，也可對(duì)不同模塊設(shè)置一定權(quán)限，便于不同使用者根據(jù)需求查閱，見圖4。

圖4 基礎(chǔ)信息管理服務(wù)

（2）出行服務(wù)。智慧交通應(yīng)當(dāng)充分體現(xiàn)以人為本的理念，貫徹為人服務(wù)的首要要求。出行服務(wù)借助平臺(tái)實(shí)時(shí)采集所得到的信息展開分析研判，提供綜合化交通信息，適應(yīng)出行各類信息需求。出行服務(wù)主要包括了出行誘導(dǎo)服務(wù)、第三方信息服務(wù)兩部分內(nèi)容，其中出行誘導(dǎo)服務(wù)以公路內(nèi)各類誘導(dǎo)系統(tǒng)為基礎(chǔ)展開，譬如長(zhǎng)下坡誘導(dǎo)系統(tǒng)、霧區(qū)誘導(dǎo)系統(tǒng)都屬于這一范疇，能夠有效提升出行安全性；第三方信息服務(wù)則以出行者的車載終端、手機(jī)短信及廣播電視等媒介提供有償信息服務(wù)，譬如氣象信息、異常交通事件、通行狀況及環(huán)境信息都屬于這一范疇，見圖5。

圖5 出行服務(wù)

（3）增值服務(wù)。增值服務(wù)即指以智慧交通平臺(tái)所采集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，構(gòu)建相應(yīng)關(guān)聯(lián)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并將相關(guān)信息共享給廣播電視媒體服務(wù)商、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商等需求方，使其能夠提供針對(duì)性有償服務(wù)，進(jìn)而為管理部門帶來(lái)增值收益，見圖6。

圖6 增值服務(wù)

3 結(jié)語(yǔ)

該文以日益擴(kuò)張的交通運(yùn)輸對(duì)高速公路管理帶來(lái)的影響為核心，以框架模型、功能模塊及框架設(shè)計(jì)分別探究了智慧交通下的框架結(jié)構(gòu)，并結(jié)合我國(guó)高速公路運(yùn)營(yíng)管理的痛點(diǎn)多層次分析了智慧管理、智慧服務(wù)的內(nèi)容，為我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供有力支持。