高速公路信息管理系统与交通数据分析

1、1 浅谈高速公路信息管理系统与交通数据分析阎伟 闫法贞 提汝波（中创软件工程股份有限公司）摘要：高速公路交通系统中数据分析是重要的基础性工作。它体现公路交通系统的业务情况以及车流构成、流量、流向等特征， 可以为高速公路事业的规划、建设和管理提供科学依据。 随着我国公路收费系统步入了计算机联网收费阶段，利用高速公路信息管理系统进行高速公路的交通数据分析成为重要手段。本文论述就山东高速公路信息化系统为基础如何进行高速公路交通数据分析进行描述。关键词 ：联网收费，交通流量、数据分析一、山东高速公路信息化系统建设状况山东省高速公路建设一直在全国走在前列，1999 年通车里程达 1000 公里、2002

2、年通车里程达 2000 公里， 2004 年通车里程近 3000 公里。然而相对国内其他发展较快省份，高速公路信息化系统的建设在1999 年之前相对落后。在山东省政府、山东省交通厅领导的高度重视下，于1999 年开始建设山东省全省高速公路信息管理系统。山东省高速公路信息管理系统从最初方案设计开始，就充分考虑整个系统的整体性和扩充性。 将全省已建设的、 正在建以及未来将要建设的高速公路全部纳入。并提出高速公路信息管理系统横向划分为网络系统、收费系统、 监控系统三大系统，纵向划分为收费总中心、收费中心、收费分中心、收费站、收费车道五级结构。实施过程为建设一条、 并入一条。 确定的目标为实现全省高速

3、公路联网收费和统一管理，做到路网内行驶一卡通和按路段合理结算。山东省高速公路信息管理系统从2000年开始建设， 截至 2004年底已建成 1个总中心、 4 个中心、 37 个分中心、 147 个收费站、 1146 个车道。 2005 年上半总公司分公司管理处收费总中心收费中心收费分中心收费站收费车道监控总中心监控中心监控分中心外场设备通信总中心通信中心通信分中心通信站2 年，东青、滨新高速公路顺利并网， 至此，全省高速公路联网里程已经达到2600余公里。目前收费总中心实时处理并存储全省高速公路联网收费的发卡、收费明细数据，包括各种特殊车辆、异常情况明细、车道流水数据等。同时对通行费、车流量进行

4、各种汇总统计，实现通行费的集中拆账。随着高速公路管理水平的进一步提高，在目前收费总中心已实现海量数据集中处理存储的基础上， 如何对收费数据进行进一步的管理、挖掘、分析也成为下一步研究课题。在建设山东高速公路信息管理系统经验上，本文针对收费数据挖掘与分析，在基于数据仓库 (dw) 、数据挖掘 (dm)和联机分析处理 (olap)等信息技术， 简要分析如何对高速公路中不同类型的数据进行采集、抽取、整合和转化， 并按维度与层次对主题建立数据分析模型进行多维、深度分析，找寻隐藏在数据与数据之间的潜在关系， 帮助管理者更清晰地认识高速公路整体运行情况，并提供精确数据以合理决策。二、联网收费系统基础数据分

5、析在高速公路联网收费系统中，收费机构层次较多， 数据类型复杂， 因此对联网收费系统基础数据分析就成为数据统计与分析的基础。以山东省高速公路联网收费系统为例，从数据流程、 数据类型、业务种类等几方面进行分析如下：1、数据处理流程收费数据处理流程示意图如下：3 收费车道发生发卡、收费原始业务，收费站管理基础收费业务；在收费站保存了最重要的原始记录数据， 同时为保证数据上传时的信息安全性，真实性，采用了收费站在上送数据时分别将数据直接上传到收费总中心，收费分中心的数据传输方式，收费中心的数据由收费分中心汇总上传。此种方式主要特点是收费站的收费数据在上传到的收费分中心及中心同时，也上传到收费总中心。这

6、样保证收费总中心数据采集的实时性和完整性。2、业务种类分析高速公路业务种类分为发卡和收费业务量大类，发卡和收费业务分类主要体现在车型、车类的划分，简要划分如下：车型分类车类分类一型车二型货二型客三型货三型客四型车五型车六型车普通车军车违章车车队公务车月费车如采用计重收费，又可分为正常车和超限车，超限车又按超限等级划分等级一0%-50% (不含 30，含 50%) 超过部分按基本费率0.5 倍征收等级二50%-100% （含 100% ）超过部分按基本费率1.5 倍征收等级三100%-200% （含 200% ）超过部分按基本费率3 倍征收等级四200% 以上超过部分按基本费率5 倍征收3、数据

7、类型分析字典类明细数据基础汇总数据车型编码发卡明细收费员上下班发卡 / 收费汇总原始数据 . 收费总中心收费中心收费分中心收费站中心统计数据命令处理结果 . 分中心统计数据命令处理结果 . 收费车道调整时钟、调整费率、调整黑名单、控制命令. 收费站原始数据，命令处理结果 . 调整时钟调整费率调整时钟调整费率收费站统计数据，命令处理结果 . 4 车类编码收费明细五分钟汇总机构编码特殊业务明细小时汇总业主编码异常情况明细日汇总操作员编码车流量汇总运行参数通行费汇总配置参数基础数据为各种明细业务数据，其包含的数据元素是进行数据分析的基础，以下列出发卡及收费业务明细的主要数据元素。发卡明细数据收费明细

8、数据计重数据1流水号2业务种类3事件种类4收费机构代码5特殊情况类型6发生时间7传输时间8车道代码9收费员代码10收费员班次11车辆类型12车辆种类13车牌号14卡种类15卡号16好卡流通量17坏卡流通量18线圈检测数19逻辑日期1流水号2特殊情况类型3业务种类4事件种类5收费机构代码6发生时间7传输时间8车道代码9收费员代码10收费员班次11卡种类12卡号13储值卡号14车辆种类15车辆类型16车牌号17折扣率18储值卡剩余金额19应收卡成本20（现金）应实收卡成本21（储值）应实收卡成本22应欠卡成本23应收通行费24（现金）应实收通行费25（储值）应实收通行费26应欠通行费27免收金额2

9、8（现金）补费金额29（储值）补费金额30发生好卡数31发生坏卡数32线圈检测数33打印票据数34逻辑日期35入口收费站代码36入口收费车道代码37入口收费员代码38入口车辆类型39入口车辆种类40入口车牌号41入口时间1总质量2计算限载重量3超限等级4超限率5修改前总重6修改前计算限载重量7修改前超限率8超限加收金额9轴组数量10轴组信息11修改轴组数量12修改轴组信息5 4、数据分析的基本方法在高速公路中，以基础的明细数据为基础， 可以进行大量的数据统计与分析。根据业务数据各关键数据元素的分类及关联对数据进行统计，例如关键数据元素可分类如下：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

10、12 13 14 15 16 17 18 业务发生机构业务种类车道操作员车型车类卡种类时间入点收费站入口时间特殊情况种类车流量通行费拆分通行费经过路段超限等级车辆质量车牌号以上各关键元素具体又可再具体划分，如时间可以分为五分钟、小时、班次、日、月、季、年；通行费可以分为应收、实收、现金、记账、卡成本；业务发生机构分为收费站、收费分中心、收费中心、整个路网；从以上数据相互组合， 可进行统计的数据集合种类巨大。在信息系统中， 把基础汇总内数据进行自动的统计，然后根据需要进行组合， 就可以方便的获取特定情况下所需要的数据。例如在山东联网收费系统中收费总中心日常统计的主要报表：路网各级机构交通量日报(

11、 分车型 /分车型 ) 路网各级机构通行费收入日报表收费总中心通行费收入月/ 季 / 年报表 ( 分收费站 ) 收费总中心特殊车辆处理次数日/ 月/ 年汇总表收费总中心出口车道异常处理次数日/ 月/ 年汇总表收费总中心小时交通量日报表( 分车型 / 车类 ) 收费总中心日交通量月统计表( 分车型 / 车类 ) 收费总中心月平均小时交通量统计表( 分车型 /车类 ) 收费总中心月交通量年统计表( 分车型 / 车类 ) 收费总中心年平均小时交通量统计表( 分车型 /车类 ) 收费总中心周布平均交通量统计表( 分车型 / 车类 ) 收费总中心交通量变化情况月统计表路网各级机构月/ 年平均日交通量报表

12、( 分车型 / 分车型 ) 路网各级机构交通量月/年报 ( 分车型 / 车类 ) 收费总中心日断面车流量报表收费总中心各收费站日高峰小时交通量报表收费总中心欠收通行费汇总表收费总中心通行费收入同期比较表收费总中心通行费年收入汇总表收费总中心日/ 月/ 季 / 年拆帐结果表收费总中心公务车月/ 年拆帐结果报表收费总中心月票卡发行月报表收费总中心票据领（印）、发放、结存表6 收费总中心通行卡库存检查报表收费总中心通行卡调拔明细表收费总中心坏卡库存量明细表收费总中心月/ 年交通量柱状图收费总中心历年月/ 年交通量柱状比较图收费总中心月/ 年累加交通量曲线图收费总中心历年月累加交通量比较图收费总中心月

13、通行费柱状图收费总中心历年月通行费柱状比较图收费总中心月累加通行费曲线图收费总中心历年月累加通行费比较图收费总中心月日交通量曲线图收费总中心月日通行费收入曲线图收费总中心月/ 年平均小时交通量曲线图收费总中心日小时交通量曲线图月费车通行费明细表月费车通行费明细汇总表月费车通行费汇总表收费总中心交通量日报表( 按超限区间 ) 三、以车流量为例的深入数据分析在一些日常统计报表外， 还可以对一些特定需要进行数据分析，以下以车流量举例说明。1、以收费站为单位的车流流向分布统计从该站进入车流流向和以该站为出口车流分布统计：2005 年七月份从京福鲁冀进入山东高速车流的流向统计起点终点一型二型三型四型五型

14、六型二型客三型客总车流京福鲁冀京沪鲁苏5943 2055 8002 14921 3016 316 3 595 34851 京福鲁冀京福鲁苏3580 1265 5868 10022 1857 137 0 754 23483 京福鲁冀红花埠271 387 2613 9378 1676 59 0 43 14427 京福鲁冀德州北4815 486 1054 1019 349 42 0 202 7967 京福鲁冀天桥3798 452 1173 869 301 47 0 1158 7798 京福鲁冀. . . . . . . . . . 京福鲁冀. . . . . . . . . . 京福鲁冀. . .

15、. . . . . . . 京福鲁冀牛溪埠3 0 1 1 0 0 0 0 5 京福鲁冀垦利1 0 0 1 1 0 0 0 3 京福鲁冀朱桥1 2 0 0 0 0 0 0 3 京福鲁冀郯城0 0 2 0 0 0 0 0 2 京福鲁冀李庄0 0 1 0 0 0 0 0 1 2005 年七月份从京福鲁冀驶出山东高速的车流分布统计起点终点一型二型三型四型五型六型二型客三型客总车流京沪鲁苏京福鲁冀6343 2245 8907 22833 4695 461 3 635 46122 京福鲁苏京福鲁冀3639 1093 5036 7032 1155 127 0 1073 19155 7 德州京福鲁冀4745

16、356 739 1246 492 36 0 286 7900 红花埠京福鲁冀210 269 1372 4843 682 56 0 45 7477 德州南京福鲁冀2359 653 1446 1972 428 75 0 162 7095 . 京福鲁冀. . . . . . . . . 京福鲁冀. . . . . . . . . 京福鲁冀. . . . . . . . 李庄京福鲁冀1 0 0 1 2 0 0 0 4 泊里京福鲁冀0 0 0 1 0 0 0 0 1 莱芜临京福鲁冀0 0 0 1 0 0 0 0 1 齐河南京福鲁冀0 0 0 1 0 0 0 0 1 中桥京福鲁冀0 0 1 0 0 0 0

17、 0 1 2、以路段为对象的流量分布统计：京福路（鲁西中心）入口发生车流流向分布终点一型二型货三型货四型五型六型二型客三型客总车流鲁西中心463935 45906 67710 118609 32504 6905 1 29153 764723 基建中心160266 13516 14431 20855 20279 11270 0 5703 246320 京沪山东中心45024 9788 29885 50297 15460 3305 11 3542 157312 日东中心48226 6338 9005 15594 7536 1526 3 3303 91531 绕城南环中心56768 4172 279

18、3 18621 5550 888 0 762 89554 济馆路中心32300 2097 2661 3829 1739 778 5 1671 45080 滨新中心13810 895 1556 3728 2749 919 0 619 24276 烟台中心11158 543 1082 1767 1258 270 147 1570 17795 东青中心4372 319 677 1210 663 147 0 39 7427 青岛中心2791 290 752 2311 749 91 0 184 7168 鲁东中心4038 408 619 1014 396 136 0 398 7009 g206同三青岛中

19、心170 13 62 159 42 9 0 1 456 京福路出口发生车流来源分布终点一型二型货三型货四型五型六型二型客三型客总车流鲁西中心463935 45906 67710 118609 32504 6905 1 29153 764723 基建中心149008 12976 11008 14260 12379 4684 0 5372 209687 京沪山东中心41326 8902 27357 49320 14621 2695 4 4102 148327 日东中心44614 7179 9156 15687 7242 1465 0 3511 88854 绕城南环中心53367 4055 3979

20、 17361 6877 2045 0 790 88474 滨新中心13321 625 1201 3337 2815 807 0 1088 23194 烟台中心10826 383 642 850 650 85 6 1931 15373 东青中心5468 433 551 883 818 222 0 58 8433 鲁东中心3931 283 349 376 198 38 0 312 5487 青岛中心2056 140 445 1806 653 73 0 113 5286 g206同三青岛中心79 12 12 28 14 0 0 4 149 济馆路中心54 5 0 1 2 0 0 0 62 8 3、以

21、路段内各站高峰小时车流量为统计对象京福高峰车流量分析表（2005 年 6 月 1 日）收费站高峰小时车流量低峰小时车流量平均小时车流起止时间截至时间车流量起止时间截止时间车流量京福鲁冀11:55:00 12:55:00 611 21:00:00 22:00:00 366 467 德州北15:05:00 16:05:00 160 22:35:00 23:35:00 64 110 德州15:30:00 16:30:00 251 22:50:00 23:50:00 64 144 德州南13:50:00 14:50:00 122 21:00:00 22:00:00 39 79 平原北16:40:00

22、17:40:00 89 03:55:00 04:55:00 34 56 平原南10:35:00 11:35:00 14 00:15:00 01:15:00 0 2 禹城09:20:00 10:20:00 86 00:30:00 01:30:00 18 41 齐河09:10:00 10:10:00 371 00:55:00 01:55:00 123 242 天桥10:10:00 11:10:00 319 00:05:00 01:05:00 73 184 济南西16:30:00 17:30:00 604 03:05:00 04:05:00 106 311 崮山18:30:00 19:30:00 3

23、68 05:40:00 06:40:00 136 221 万德15:45:00 16:45:00 278 01:15:00 02:15:00 56 155 济南北10:20:00 11:20:00 831 02:35:00 03:35:00 6 379 曲阜北11:45:00 12:45:00 78 02:30:00 03:30:00 17 42 曲阜09:25:00 10:25:00 139 04:55:00 05:55:00 14 66 邹城16:55:00 17:55:00 112 04:00:00 05:00:00 22 58 滕州16:40:00 17:40:00 152 01:15

24、:00 02:15:00 32 82 滕州南15:15:00 16:15:00 149 00:10:00 01:10:00 37 91 枣庄09:10:00 10:10:00 161 00:00:00 01:00:00 25 87 峄城17:10:00 18:10:00 42 06:55:00 07:55:00 11 21 京福鲁苏04:55:00 05:55:00 346 07:45:00 08:45:00 174 230 泰安西14:35:00 15:35:00 258 01:25:00 02:25:00 27 122 泰肥03:20:00 04:20:00 80 00:35:00 01:

25、35:00 24 48 满庄15:30:00 16:30:00 52 22:10:00 23:10:00 17 33 磁窑16:10:00 17:10:00 111 06:10:00 07:10:00 34 67 9 4、以路段内各段面的车流量分析京福断面车流量分析表（以2005 年 6 月 1 日）断面起点断面终点断面总车流正向车流反向车流折合一型车流德州北京福鲁冀11656 5777 5879 31331 德州德州北13512 6757 6755 35929 德州南德州699 397 302 1867 平原北德州15276 7672 7604 38983 平原北德州南1271 662 60

26、9 3196 平原南平原北17238 8693 8545 44577 禹城平原南17214 8681 8533 44557 齐河禹城17615 8911 8704 45680 天桥齐河8121 4356 3765 17166 天桥济南西7618 4363 3255 16595 天桥济南北3229 1766 1463 3333 天桥济南2248 1221 1027 5515 济南西齐河14352 6812 7540 40330 济南西崮山24237 12766 11471 59066 崮山万德26734 13966 12768 61174 崮山济南南7436 3740 3696 12817 万德

27、泰安西23457 12214 11243 55692 曲阜北曲阜12073 6322 5751 26512 曲阜邹城6116 3037 3079 14562 曲阜曲阜南5108 2806 2302 10441 邹城峄山7730 3740 3990 18516 峄山滕州7730 3740 3990 18516 滕州滕州南7152 3462 3690 17473 滕州南枣庄6594 3182 3412 15895 枣庄峄城5845 2799 3046 14860 峄城京福鲁苏5741 2743 2998 14657 泰安西泰肥11938 6324 5614 26505 泰安西泰安南10372 53

28、31 5041 27663 泰肥满庄11888 6276 5612 26310 满庄磁窑13409 7099 6310 29320 满庄泰安南1250 718 532 2690 磁窑曲阜北12290 6448 5842 26516 济南济南北5950 2948 3002 6450 华山天桥10283 6777 3506 25320 泰安南泰肥713 352 361 1826 齐河南齐河230 227 3 565 齐河南天桥2482 2482 0 5428 齐河南济南西818 818 0 2204 济南南济南西1090 547 543 3525 泗水曲阜880 518 362 1696 泗水邹城

29、653 345 308 1634 曲阜南邹城1442 621 821 3528 10 5、以车流起止点（ od）车流量统计6、两路段的综合信息车流量统计分析表京沪京福2004 年度车流量综合统计分析表分析项目京沪/ 京福德州泰安京福泰安西鲁苏主线京沪泰安南京沪终点京福合计京沪合计路段内收费站数量14 13 15 27 29 里程（公里）192.560 164.08 232.550 356.640 425.110 收取路段通行费84821万49048万90914 万133869万175735万拆分所得通行费85726万54235万90619 万139962万176345万每公里路段发生的通行费4

30、45万331万390 万393 万415 万路段内收费站出入口车流量19893551 9182584 17874384 29076135 37767935 断面车流量取样断面数量14 13 14 27 28 断面总车流63239247 49537631 66624855 112776878 129864102 平均断面年车流4517089 3810587 4758918 4176921 4638003 平均断面日车流12341 10411 13002 11412 12672 11 7、计重收费模式下的超限车流分析超限车中不同车型超限通行费所占比例（2005 七月份）路段中心一型二型货三型货四型五型六型二型客三型客滨新中心0.0124 0.0227 0.0689 0.2454 0.4044 0.2452 0 0.0006 东青中心0.0179 0.0100 0.034 0.1465 0.4340 0.3557 0 0.0016 基建中心0.0005 0.0045 0.0531 0.1434 0.3860 0.4113 0 0.001 济馆路中心0.0008 0.0130 0.1213 0.3258 0.2441 0.2938 0 0.0008 京沪山东中心0.0011 0.0202 0.1605 0.4759 0.2877 0.0523 0 0.002 鲁东中