基于多元数据的高速公路交通运行特征研究

岳向武

天津市公路事业发展服务中心 天津 300170

摘要：高速公路在综合交通运输系统中不仅起到了主骨架、大动脉的作用，同时也是综合运输方式之间顺畅衔接的有效载体。相比较普通公路而言，高速公路可实现客流及货物的快速集散和中转，在综合运输现代化体系中处于优先发展地位。

关键词：多元数据；高速公路；运行特征；

随着信息通讯技术在交通领域的发展，使高速公路传统的交通数据采集向电子化设备与高级应用转变，并向稳定的多元数据融合方向发展，交通运输从数据贫乏转向数据丰富的大数据时代，交通大数据为“感知现在、预测未来、面向服务”提供了最基本的数据支撑，是解决道路交通问题的最基本条件，是制定宏观交通发展战略和建设规划，进行微观道路交通管理与控制的重要保障。

1. 高速路网交通运行数据采集现状分析

1.高速路网运行基础数据采集

现有数据分为传统数据和信息化数据，传统数据包括高速公路收费站联网数据（包括ETC数据）、交调站点数据以及其它统计数据，信息化数据包括手机信令数据，两客一危车辆GPS数据、大型货运车辆GPS数据、互联网数据（导航数据、网约车数据等）。合理对交通运输大数据进行分类、采集与整理，综合分析高速公路网现状发展情况，通过现有数据基础情况梳理，充分挖掘数据源潜力，为分析工作奠定基础。

2.国内外实际应用情况

应用云计算、无线移动、物联网、车联网等各种新技术，建设新一代智能交通体系是国际国内特大城市应对交通问题的重要手段。在美国、欧洲、日本等发达国家，通过协调交通行业相关部门，实现对高速公路交通运行特征信息的全方位汇聚、管理、融合分析。国内北上广深等大城市已重视交通大数据的作用，实现交通数据汇集，用信息化技术辅助政府决策和管理。

通过梳理国内外有关交通大数据的研究方案，单纯依靠加大交通基础设施建设已不能解决日趋严重的交通问题，在推动城市空间结构调整、加强交通需求管理的同时，依托高新技术手段，积极开展基于多元数据的高速公路交通运行特征研究，对最大限度发挥已有高速公路等交通基础设施的能力、缓解交通压力、改善交通出行安全，以及提高交通运行效率具有直接作用，是解决城市交通问题的必然趋势与重要举措。通过国内外研究概况，充分借鉴吸收国内外先进的分析技术与方法，为后续相关研究提供有益借鉴。

3.基础数据实际应用分析

基于高速公路采集到收费站联网数据（包括ETC数据）、交调站点数据、两客一危车辆GPS数据、大型货运车辆GPS数据，并融合信息化数据包括手机信令数据、互联网数据（如导航数据、网约车数据）等多元数据，通过多层次数据处理方法，对多种无效数据过进行滤，进而为高速公路交通运行特征研究提供了高质量数据来源，对数据进行融合应用，充分挖掘高速公路多元数据中的背后的价值。

2. 基于多元数据交通运行特征分析

1.路网运行分析基础数据源

目前各省市交通运输系统内可采集的数据源主要分为12吨以上货车GPS定位数据、两客一危GPS定位数据、交通调查数据、高速公路收费数据。通过对上述数据进行数据融合分析，挖掘高速公路运行规律，明确高速公路运行特征，为高速公路路网通行条件改善、相关政策制定提供一定的参考依据。

2.路网动态运行情况分析

以12吨以上货车GPS定位数据、两客一危GPS定位数据为基础，由于两类数据结构相近，通过数据融合将两类数据进行融合使用，结合互联网数据，测算高速公路平均运行速度，得到高速公路实时运行速度结果。通过积累历史数据，计算日、周、月、年度高速公路运行速度，可实现对不同高速公路路线、路段运行速度的多维度观测与分析，科学反映高速公路运行速度特征。基于12吨以上货车GPS定位数据、两客一危GPS定位数据，并结合手机信令数据、互联网数据（如导航数据、网约车数据），通过对数据进行长期观测分析，计算得到高速公路分路线、路段的自由流运行速度。以运行速度和自由流速度为基础，以行程时间比为基本指标，利用12吨以上货车GPS定位数据、两客一危GPS定位数据计算，并对互联网导航和网约车客运数据进行佐证分析，得到适合本地区高速公路实际应用的交通指数，利于对高速进行运行动态管理。

通过对两客一危车辆GPS数据、大型货运车辆GPS数据，并融合信息化数据包括手机信令数据、互联网数据等多元交通大数据进行整理，通过相互校准和核验，可以实时分析高速公路各路段的拥堵状况，基于大数据分析拥堵原因，为缓解拥堵及科学的交通管理提出对策建议。

3.路网交通运行特征分析

通过收费数据和交调数据海量基础数据的统计和应用分析，对高速公路的交通量、行驶量、交通组成、平均行驶速度和拥挤度等几个方面的交通运行特征指标进行统计分析，并与往年的各项指标进行对比，可以分析当前高速公路交通运行特征基本状态，同时可细化对路网通行车辆的OD构成、交通比例进行研究。

3. 多元数据交通运行特征分析实际应用

1.服务高速公路使用者

基于多元数据的高速公路交通运行特征研究的落脚点在于提出支撑高速公路发展的对策和建议。通过上述获取的多元高速公路大数据，对其进行实时、准确、高效的处理、分析和深度挖掘，通过反馈道路实时的路况，向行驶在此路段的车辆发出提示信息，使得驾驶员能够适时地重新规划出行路线，避免行驶进入拥挤路段。同时提出高速公路下一步改善对策与发展建议，以有效改善交通运行效率与拥堵状况。

2.支持高速公路管理决策

建立适用于本地区的交通指数题体系可反映高速公路实时运行状态，并可以对数据进行持续积累，形成历史指标。通过交通指数，可实现对高速公路运行是否畅通、高速公路局部路段是否出现运行压力较大情况的综合观测。通过历史数据的积累，可实现对高速公路易发交通拥堵的节点、路段进行积累观测，为高速公路改扩建、服务水平提升提供基础支撑。

3.辅助高速路网日常运行分析

以高速公路交通量调查数据、高速公路收费数据为基础，由于两类数据均可实现对交通量、拥挤度等指标的综合统计，通过数据融合分析与互相印证，对高速公路交通量、拥挤度、交通组成等指标进行综合统计，可以实现对高速公路日、周、月、年度交通量、路段与路网拥挤度、路网交通组成、流量随时间的变化情况进行综合统计。

通过高速公路流量统计，可实现对高速公路交通引导、路网改善方案的基本支撑。通过对交通拥挤度进行综合分析，可实现对拥挤度较高的路段改扩建工程的数据支撑，交通指数反映的路网运行压力较大情况与拥挤度较高路段，结合两类数据统计结果，可实现对高速公路建设工程的数据支持，为高速公路整体运行情况的改善、路网运行良好奠定基础。

通过对高速公路交通组成、流量时间分布情况等，可对高速公路差异化收费政策制定提供一定的支撑。基于交通运输部关于差异化收费政策的指引，通过对高速公路流量分布不均匀、流量的时间分布不均匀、不同车型的组成比例之间的差异，有针对性的提出高速公路差异化收费相关建议，为高速公路路网流量均衡、运行平稳提供基础数据支持。

四、结语

综上所述，积极开展基于多元数据的高速公路交通运行特征研究，将数据进行综合分析可以为高速公路使用者提供帮助，并为高速公路科学管理、技术研究和决策过程提供基础数据支撑。并对最大限度发挥既有高速公路等交通基础设施的能力、缓解交通压力、改善交通出行安全环境，以及提高交通运行效率具有直接作用。

参考文献：

1. 刘健宇，张硕，王英平.基于多源数据的路网运行协同管理策略研究[J].公路交通科技（应用技术版），2015（6）:321-323.