浅谈交通流大数据在高速路况分析应用

浅谈交通流大数据在高速路况分析应用

发表时间：2018-10-18T14:14:54.423Z 来源：《科技新时代》2018年8期作者：刘亚军

[导读] 交通拥堵和路况问题日益严峻的形势使得对高速公路交通运行状态评价与分析越来越被人们所重视。

陕西高速电子工程有限公司 710054

摘要：交通拥堵和路况问题日益严峻的形势使得对高速公路交通运行状态评价与分析越来越被人们所重视。对于交通运行状态的评价是提高交通系统性能与进行交通管理决策的基础。道路运行水平和道路运行稳定性是交通运行状态的两个重要层面，随着互联网的发展，大数据在智慧交通的实现上做出了巨大的贡献，

本文立足于公众出行的需求以及相关部门交通运营管理的实际需求，为了进一步发展交通流大数据对交通同行状态的重要性，对大数据驱动下的高速路况运行状态进行了分析。

关键字：高速公路，交通运行状态，可靠性

一、前言

大数据时代改变了各行各业的工作状态和研究方法，交通领域亦是如此。随着互联网大数据在交通领域的应用越来越多，智慧交通，智慧出行，智能交通等新词也接踵而出。大数据为智能交通系统提供了技术可能，也创造性的改变了交通管理模式和决策模式。在大数据背景下，传统的交通管理模式也从以管理流程为主的线性范式往以数据为中心的扁平化范式演化，与此同时，大数据驱动下的数学建模研究和智能交通系统构架逐渐形成规模。交通运行状态每时每秒都在变化，但是随着人民物质生活水平的不断提高，人民的机动车保有量一直保持了稳定的增长趋势，交通拥堵和出行难已经成为每一个公民的直观感受。因此，交通的稳定性就成了公众和交通管理部门现阶段最关心的问题之一。交通的可靠性是随着大数据的应用所产生的一个新概念，他是指交通系统适应内部变化的能力，而这个能力可以达到一个使大家都满意的一个数值。内部变化通常是指通行能力在需求和供应不稳定动态变化的情况下，仍旧可以提供的一个满意比。交通运行能力的可靠性可以被认为使交通网络服务质量和运行效率的一个关键性能指标。

高速公路不同于普通路段，使一个全封闭的道路，流量大和速度快是其最大的特点。我们都知道一个国家的经济和交通运输有很大的关系，一般情况下，交通运输越迅速，则这个国家的经济就越活跃，因此促进国家公众出行的效率会加大的提高国家经济。而高速公路是缩短运输距离的重要交通方式，近年来，我国不断拓展高速公路网，因此，高速公路交通的安全性和可靠性就变成了一个新的话题热点。影响交通运行状态的原因有很多，天气因素，道路条件，司机的驾驶行为等等，与此同时，一次完整的高速公路交通行程必然要经过基本路段、匝道及其交织区等特定的设施，并且可能经过隧道、桥梁等特殊构造物，车道数或设计时速有可能不是保持恒定的。如果单纯依靠传统的交通状态识别是很难实时跟踪到高速公路交通的运行状态变化，而大数据可以提供海量的数据，建立一个系统科学的体系去分析高速路况，这也是本文的核心内容。

二、数据质量分析与特征分析

大数据驱动下的智能交通系统是现在以及未来交通运行管理的发展方向，但是大数据究竟是指什么呢？对大数据专业的解释是指传统的交通状态识别方法无法快速准确地识别当前的交通状况，因而采用一些新的处理模式进行数据的捕捉和采集，在短时间内获取海量的即时信息。从此概念我们可以得出，大数据的功能就是进行数据的捕捉，采集，传输处理和及时分析。现阶段交通大数据可以从车辆检测仪，监控器，智能卡等多个渠道获取，按照对象的不同这些获取渠道可以分为人、车、路和环境这四个要素产生的数据。

根据研究统计，在交通大数据的发觉过程中数据预处理可以占据到60%的工作量。数据预处理有两个方面的功能：第一，提高所采集的数据质量；第二，提高所采集数据和数据挖掘工具的适配度。与此同时，数据预处理也有四个主要的处理过程。

第一，数据清洗。所谓的数据清洗其实是对捕捉的数据进行一个初级筛选，将一些原始数据的重复数据，噪声数据或者与挖掘信息无关的数据进行删除。

第二，数据集成。所谓的数据集成其实就是将不同数据源所捕捉采集的数据进行规范整合，并最终放于同一个数据库方便日后查找使用。

第三，数据变换。数据变换是将不同来源的数据根据不同的算法需求，转换成特定的规范化可以直接进行使用的形式在数据变换的过程中，数据可以根据自身的属性创造新的属性。

第四，数据规约。数据规约是针对在大数据处理过程中很难进行数据挖掘或计算的数据，在保障数据完整性的情况下，将大数据转化为小的数据集。系统在分析时使用规约后的数据可以降低时间成本和将数据处理简单化。数据处理有两种形式——属性规约和数值规约。所谓的属性规约时通过进行数据的属性合并从而降低时间成本的方法；

而与此同时，交通大数据提出了“6V”的特征，容量，种类，速度，可变性，可靠性，真实性，复杂性，价值实现等6个特性。因而，交通大数据的特征使得研究人员不得不将落脚点放在了数据的计算效率上，并且对数据预处理和数据质量分析都提出来更高的要求。

三、大数据在高速路况中的应用

高速公路可以有效的提高运输效率，节省出行时间，缓解交通压力。随着交通网络的不断拓展，交通运行状态被延伸出了两种内涵——运行水平和运行稳定性。而行程时间可靠性可以用来分析和估计高速公路交通运行状态。大数据在实际交通上的应用可以更好的方便公众无忧出行也可以帮助交通管理部门更好的进行决策和管理。本节的主要目标是将可靠性因素纳入交通运行状态估计之中，替代交通流密度及其衍生参数，根据基于行程时间的可靠性指标作为高速公路交通运行状态估计方法，以供道路使用者和运营管理者使用。结合高速公路交通状态等级划分标准获得交通运行状态可靠性指标，并对特征参数贡献度和样本容量的差异改进模糊聚类方法，描述道路使用者在交通出行的服务质量。

高速公路交通运行状态评价的构成要素大概有五点，分别是评价目标，评价对象，评价尺度，评价标准和评价指标。首先，评价目标是指从运营管理者的角度，充分利用业务监管闭环，从而达到提高高速公路运行管理水平的目标。以及以社会公众的角度充分利用交通评价体系的结果进行决策升级。评级对象的主题是两个稳定性——交通运行稳定性和交通运行水平的稳定性。评价尺度是对不同的车型，时间，空间进行细致划分，从而获得不同路径在不同时段或同一时段的高速公路运行状态图。评价标准则是指将高速公路运行状态分为“畅