高速公路智慧交通平台与初步应用研究

2023-01-29韦可

交通科技与管理 2022年24期

韦可

（湖北省交通规划设计院股份有限公司,湖北武汉 430051）

0 引言

随着社会经济的持续发展，我国高速公路建设体量、规模也处于持续上升阶段，部分省份已经形成了较为明晰的公路主骨架并构建了完备的路网[1]。同时，在我国经济显著增长的背景下人民生活水平也得到了极大改善，越来越多的居民驾驶机动车出行，这对于高速公路项目的运行条件也提出了更高的要求，推进更为智能化、全面化的智慧交通平台尤为迫切。

1 智慧交通平台的框架建设

1.1 智慧交通平台的框架模型

对于传统智能交通管理平台存在的信息采集不完整、公共服务功能薄弱、管理相对滞后等突出问题，构建高速公路项目的智慧交通平台，主要包括基础设施平台及基于云的综合服务平台两部分，以此形成综合数据共享处理、采集传输及服务管理三大板块的信息化平台，见图1。

图1 高速公路智慧交通平台的框架模型

（1）基础设施平台。基础设施平台是智慧交通平台系统的底层控制因素，也是平台功能实现的基础，其集合了交通信息的采集、传输于一体，为云计算之上的综合服务平台建立数据支持。从结构上来看，基础设施平台承担着数据采集、传输两大部分的功能，借助车载智能终端、射频识别技术及其他车载传感器，综合高速公路监控、收费、通信等多机电系统完成高速公路建设、运营及养护等多阶段实时信息采集，完善基础数据库。

（2）基于云的综合服务平台。基于云的综合服务平台大致可分为数据汇聚共享、智慧服务及智慧管理三个板块，以此储存实时采集得到的交通数据。同时借助云计算技术处理海量数据，能够在智能化技术的支持下汇聚、处理并共享数据，构筑高效综合的交通数据库，支持云平台其他智慧服务的应用，进而完善一体化智慧交通服务模式[2]。

1.2 智慧交通平台的功能模块

智慧交通平台的功能模块包括了数据采集、传输、汇聚与共享、智慧服务及智慧管理等。

（1）数据采集。数据采集即指借助物联网技术的车载智能终端、射频识别技术及其他车载传感器，同时结合高速公路各机电系统，达到人、车、环境及公路之间的相互交互，并及时、准确、全面地获取公路交通数据，保障公路安全运营、稳定管理，并为出行者提供及时有效的信息服务。数据采集的内容涵盖了公路运营的交通流、图像、交通环境、车辆收费、交通事件及运行管控六个部分的动态数据，如表1所示。

表1 交通数据采集表

（2）数据传输。数据传输即是借助传感网络，综合利用光纤、高速公路通信专网、有线网、政府部门专网等网络通信方式对数据信息做过滤、协议转换、压缩加密处理后传输至云计算平台。在以上传输过程中应当确保信息安全、及时、可靠。

（3）数据汇聚与共享。对智能终端、高速公路机电系统等平台采集所得到的海量数据做汇聚、备份，以此构建庞大数据库，以备管理人员实时检索、查阅历史数据。借助云计算技术对数据库内的数据做智能化筛分，得到具有共享性的综合化数据库，按照不同用户的权限、需求开放共享端口，满足不同使用主体的需求。

（4）智慧管理。经由云计算技术处理得到的实时数据可基于用户需求导向、管理权限，用于后续公路管理的建设、维护、运营等，实现高速公路养护管理的一体化。在智慧管理的支持下，交管部门、救援部门、运营企业等高速公路关联单位之间可以做到数据交互共享，推动资源、信息、决策、资源的协同作业，显著提升公路管理效率。

（5）智慧服务。在对信息做出汇聚、共享处理后，即可构建起具有一体化的智慧交通服务平台，为出行提供多样化信息服务，譬如交通实时拥堵情况、气象信息、路面状况等。同时也可嵌入第三方服务平台，提供各类有偿服务内容，改善高速公路项目运营的经济性。

1.3 智慧交通平台的框架设计

在智慧交通平台的框架模型及功能模块之上，可按照逻辑将总体框架结构划定为两大层次，底层结构为基础设施平台，上层结构为基础设施平台层。

基础设施平台包含了信息采集、传输两个层级，借助各类基础设施即可完成覆盖项目建设期、养护期、运营期的相关数据采集，构筑全面可靠的数据资源[3]。建设期内的数据采集主要包括了项目管理、设计变更、现场视频监控、计量支付及实验数据等；运营期内的数据采集主要包括了路段监控、车辆收费、火灾监控、边坡检测、隧道监控、环境检测、车辆检测及桥梁健康监测等；养护期内的数据采集主要包括了道路、隧道、桥梁状况及机电设备运维等；在初步采集完成后，可通过信息化网络传输至云计算平台完成后续汇聚、共享及融合。

2 高速公路智慧交通应用研究

智慧交通平台覆盖建设期、养护期及运营期所采集数据进行整合，并借助云计算技术进一步处理，做到数据共享，同时嵌入云平台为用户提供即时、便捷的应用服务。智慧交通平台包含了智慧服务、智慧管理两个部分的应用，为高速公路项目管理、用户出行提供支持。

2.1 智慧管理

在传统公路信息化管理中，大多仅针对项目运营后期数据做采集、分析，未能涵盖项目建设、养护及运营全寿命。智慧交通平台则能覆盖项目各环节，对大量数据做汇集、共享处理，构建综合化数据源，推进高速公路的智慧管理，其主要包括了智慧建设、智慧运营及智慧养护三部分。

（1）智慧建设。智慧建设依托云平台而提供综合服务，可以对自合同签署、项目竣工至维护运营全过程进行管理，并协调设计、施工、监理、建设等相关单位。在云平台的支持下，各项资源能够得到有效挖掘、分析，进而建立起科学、有效的决策依据。智慧建设主要涵盖了进度管理系统、合同管理系统、计量支付管理系统、竣工管理系统及变更管理系统等，见图2。

图2 智慧建设

（2）智慧运营。在我国高速公路建设体量不断扩张的背景下，传统运营维护方式已经难以满足实际需求。智慧运营的提出则很好地适应了这一要求，能够对项目运营期内各项基础设备进行统计并共享其数据信息，借助云计算技术完成分析应用，形成对道路状况的全面掌控，及时发现其中的异常情况，确保道路处于安全运营的状态下，协调路、人、车及环境的和谐状态。智慧运营主要涵盖了道路视频监控系统、ETC运行管理系统、桥梁健康监测系统、地质灾害预警系统及交通信息采集系统等。

（3）智慧养护。智慧养护即是以智慧运营为基础，结合综合数据库对公路运营过程中的常见病害作出分析，并以图表、文档等直观方式向管理人员展示公路病害情况，指导后续病害处理决策[4]。此外，由于高速公路项目机电系统较为复杂，这也为其维护带来了一定困难，智慧养护能够覆盖机电设施全寿命管理，进而促使相关设施运行效率能够得到有力保障，并将机电设施维护成本控制在合理范围内。智慧养护主要涵盖了路面养护系统、桥梁养护系统、隧道养护系统及机电设施运维系统，见图3。

图3 智慧养护

2.2 智慧服务

智慧交通平台能够充分整合、利用已有交通信息，以用户需求为导向采取多元化服务形式、服务媒介，为管理人员、第三方服务商及出行者提供服务，其主要包括了基础信息管理服务、出行服务及增值服务。

（1）基础信息管理服务。基础信息管理服务能够对公路各项基础数据（服务区信息、道路状况信息、GIS地理信息、收费站信息等）做出汇总、共享，以此构建综合化基础信息库，便于各方调用，提升公路管理效率，也可对不同模块设置一定权限，便于不同使用者根据需求查阅，见图4。

图4 基础信息管理服务

（2）出行服务。智慧交通应当充分体现以人为本的理念，贯彻为人服务的首要要求。出行服务借助平台实时采集所得到的信息展开分析研判，提供综合化交通信息，适应出行各类信息需求。出行服务主要包括了出行诱导服务、第三方信息服务两部分内容，其中出行诱导服务以公路内各类诱导系统为基础展开，譬如长下坡诱导系统、雾区诱导系统都属于这一范畴，能够有效提升出行安全性；第三方信息服务则以出行者的车载终端、手机短信及广播电视等媒介提供有偿信息服务，譬如气象信息、异常交通事件、通行状况及环境信息都属于这一范畴，见图5。