高速公路信息管理系统与交通数据分析

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年通车里程达20

2、00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。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

3、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

4、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

5、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：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.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

6、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

7、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

8、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28 （现金）补费金额29 （储值）补费金额30 发生好卡数

9、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：123456789101112131415161718业务发

10、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Ø 时间可以分为五分钟、小时、班次、日、月、季、年；Ø 通行费可以分为应收、实收、现金、记账、卡成本；Ø 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：Ø 路网各级机构交通量日报

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

12、 收费总中心交通量变化情况月统计表Ø 路网各级机构月/年平均日交通量报表(分车型/分车型)Ø 路网各级机构交通量月/年报(分车型/车类)Ø 收费总中心日断面车流量报表Ø 收费总中心各收费站日高峰小时交通量报表Ø 收费总中心欠收通行费汇总表Ø 收费总中心通行费收入同期比较表Ø 收费总中心通行费年收入汇总表Ø 收费总中心日/月/季/年拆帐结果表Ø 收费总中心公务车月/年拆帐结果报表Ø 收费总中心月票卡发行月报表Ø 收费总中心票据领（印）、发放、结存表Ø 收费总中心通行卡库存检查报

13、表Ø 收费总中心通行卡调拔明细表Ø 收费总中心坏卡库存量明细表Ø 收费总中心月/年交通量柱状图Ø 收费总中心历年月/年交通量柱状比较图Ø 收费总中心月/年累加交通量曲线图Ø 收费总中心历年月累加交通量比较图Ø 收费总中心月通行费柱状图Ø 收费总中心历年月通行费柱状比较图Ø 收费总中心月累加通行费曲线图Ø 收费总中心历年月累加通行费比较图Ø 收费总中心月日交通量曲线图Ø 收费总中心月日通行费收入曲线图Ø 收费总中心月/年平均小时交通量曲线图Ø 收费总中心日小

14、时交通量曲线图Ø 月费车通行费明细表Ø 月费车通行费明细汇总表Ø 月费车通行费汇总表Ø 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六型二型客三型客总车流京福鲁冀京沪鲁苏594320558002149213016316359534851京福鲁冀京福鲁苏35801265586810022185713

15、7075423483京福鲁冀红花埠2713872613937816765904314427京福鲁冀德州北4815486105410193494202027967京福鲁冀天桥3798452117386930147011587798京福鲁冀.京福鲁冀.京福鲁冀.京福鲁冀牛溪埠301100005京福鲁冀垦利100110003京福鲁冀朱桥120000003京福鲁冀郯城002000002京福鲁冀李庄0010000012005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634322458907228334695461363546122京福鲁

16、苏京福鲁冀363910935036703211551270107319155德州 京福鲁冀474535673912464923602867900红花埠 京福鲁冀21026913724843682560457477德州南 京福鲁冀2359653144619724287501627095.京福鲁冀.京福鲁冀.京福鲁冀.李庄 京福鲁冀100120004泊里 京福鲁冀000100001莱芜临 京福鲁冀000100001齐河南 京福鲁冀000100001中桥 京福鲁冀0010000012、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

17、鲁西中心 4639354590667710118609325046905129153764723基建中心 160266135161443120855202791127005703246320京沪山东中心 4502497882988550297154603305113542157312日东中心 482266338900515594753615263330391531绕城南环中心 5676841722793186215550888076289554济馆路中心 3230020972661382917397785167145080滨新中心 1381089515563728274991906192427

18、6烟台中心 11158543108217671258270147157017795东青中心 437231967712106631470397427青岛中心 279129075223117499101847168鲁东中心 4038408619101439613603987009G206同三青岛中心 170136215942901456京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 4639354590667710118609325046905129153764723基建中心 14900812976110081426012379468405372209687京

19、沪山东中心 413268902273574932014621269544102148327日东中心 446147179915615687724214650351188854绕城南环中心 53367405539791736168772045079088474滨新中心 133216251201333728158070108823194烟台中心 10826383642850650856193115373东青中心 54684335518838182220588433鲁东中心 39312833493761983803125487青岛中心 205614044518066537301135286G206同三

20、青岛中心 7912122814004149济馆路中心 545012000623、以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11:55:0012:55:0061121:00:0022:00:00366467德州北 15:05:0016:05:0016022:35:0023:35:0064110德州 15:30:0016:30:0025122:50:0023:50:0064144德州南 13:50:0014:50:0012221:00:0022:00:003979平

21、原北 16:40:0017:40:008903:55:0004:55:003456平原南 10:35:0011:35:001400:15:0001:15:0002禹城 09:20:0010:20:008600:30:0001:30:001841齐河 09:10:0010:10:0037100:55:0001:55:00123242天桥 10:10:0011:10:0031900:05:0001:05:0073184济南西 16:30:0017:30:0060403:05:0004:05:00106311崮山 18:30:0019:30:0036805:40:0006:40:00136221万德

22、 15:45:0016:45:0027801:15:0002:15:0056155济南北 10:20:0011:20:0083102:35:0003:35:006379曲阜北 11:45:0012:45:007802:30:0003:30:001742曲阜 09:25:0010:25:0013904:55:0005:55:001466邹城 16:55:0017:55:0011204:00:0005:00:002258滕州 16:40:0017:40:0015201:15:0002:15:003282滕州南 15:15:0016:15:0014900:10:0001:10:003791枣庄 09

23、:10:0010:10:0016100:00:0001:00:002587峄城 17:10:0018:10:004206:55:0007:55:001121京福鲁苏04:55:0005:55:0034607:45:0008:45:00174230泰安西 14:35:0015:35:0025801:25:0002:25:0027122泰肥 03:20:0004:20:008000:35:0001:35:002448满庄 15:30:0016:30:005222:10:0023:10:001733磁窑 16:10:0017:10:0011106:10:0007:10:0034674、以路段内各段面

24、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116565777587931331德州德州北135126757675535929德州南德州6993973021867平原北德州152767672760438983平原北德州南12716626093196平原南平原北172388693854544577禹城平原南172148681853344557齐河禹城176158911870445680天桥齐河81214356376517166天桥济南西76184363325516595天桥济南北3229176614633333天桥济

25、南2248122110275515济南西齐河143526812754040330济南西崮山24237127661147159066崮山万德26734139661276861174崮山济南南74363740369612817万德泰安西23457122141124355692曲阜北曲阜120736322575126512曲阜邹城61163037307914562曲阜曲阜南51082806230210441邹城峄山77303740399018516峄山滕州77303740399018516滕州滕州南71523462369017473滕州南枣庄65943182341215895枣庄峄城58452799

26、304614860峄城京福鲁苏57412743299814657泰安西泰肥119386324561426505泰安西泰安南103725331504127663泰肥满庄118886276561226310满庄磁窑134097099631029320满庄泰安南12507185322690磁窑曲阜北122906448584226516济南济南北5950294830026450华山天桥102836777350625320泰安南泰肥7133523611826齐河南齐河2302273565齐河南天桥2482248205428齐河南济南西81881802204济南南济南西10905475433525泗水曲阜

27、8805183621696泗水邹城6533453081634曲阜南邹城144262182135285、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1413152729里程（公里）192.560164.08232.550356.640425.110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445万331万39

28、0万393万415万路段内收费站出入口车流量198935519182584178743842907613537767935断面车流量取样断面数量1413142728断面总车流632392474953763166624855112776878129864102平均断面年车流45170893810587475891841769214638003平均断面日车流12341104111300211412126727、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 0.01240.02270.06890.24540.40440.245200.0006东青中心 0.01790.01000.0340.14650.43400.355700.0016基建中心 0.00050.00450.05310.14340.38600.411300.001济馆路中心 0.00080.01300.12130.32580.24410.293800.0008京沪山东中心 0.00110.020