省域高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)研究

何賞璐 冉 斌,3 張 健 王浩淼

1. 東南大學(xué)，城市智能交通江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210096

2. 現(xiàn)代城市交通技術(shù)江蘇高校協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210096

3. 威斯康星大學(xué)麥迪遜分校，麥迪遜 53706

0 引 言

高速公路是公路交通現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志之一。我國(guó)高速公路基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展速度快，截至2014年底通車?yán)锍桃堰_(dá)11.4萬km，躍居世界第一[1]。相對(duì)于路網(wǎng)的迅速發(fā)展完善，高速公路的運(yùn)營(yíng)管理與服務(wù)未能保持同步發(fā)展。在我國(guó)各地區(qū)的高速公路運(yùn)營(yíng)管理中，由于建設(shè)實(shí)施主體不同，通常高速公路網(wǎng)內(nèi)有多個(gè)運(yùn)營(yíng)管理主體。隨著運(yùn)輸量的增長(zhǎng)，路網(wǎng)內(nèi)各運(yùn)營(yíng)主體對(duì)信息共享和區(qū)域協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的需求日益加強(qiáng)，不斷增長(zhǎng)的交通量也觸發(fā)了公眾對(duì)高速公路出行信息的需求。

傳統(tǒng)三大機(jī)電系統(tǒng)在高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、收費(fèi)和通信方面奠定了基礎(chǔ)[2]，也表明信息化是高速公路運(yùn)營(yíng)管理的新趨勢(shì)和實(shí)現(xiàn)高速公路跨越式發(fā)展的必然選擇。研究者和工程師們也充分認(rèn)識(shí)到信息化的重要性，在高速公路管理信息系統(tǒng)以及共用信息平臺(tái)方面開展了研究和應(yīng)用實(shí)踐[3-4]。高速公路信息化運(yùn)營(yíng)與服務(wù)是一個(gè)涉及人、車、路、環(huán)境相互作用的復(fù)雜過程，其中人是主導(dǎo)因素。如何以“人”的需求為導(dǎo)向，利用當(dāng)前智能交通、信息等技術(shù)，科學(xué)合理地開發(fā)利用高速公路信息資源，提升運(yùn)營(yíng)管理現(xiàn)代化水平，強(qiáng)化與駕乘人員之間的有機(jī)聯(lián)系，建立高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)“智慧交通”的目標(biāo)，成為亟待解決的重要課題。本文立足于江蘇省高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)智能化平臺(tái)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[5]，著重探討了省域高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)架構(gòu)和功能的設(shè)計(jì)。

1 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

信息化作為提升高速公路運(yùn)營(yíng)與服務(wù)水平的有效手段，受到了不同國(guó)家與地區(qū)的廣泛關(guān)注。本文以美國(guó)、日本以及國(guó)內(nèi)北京、上海的高速公路信息化發(fā)展為例，分析總結(jié)了國(guó)內(nèi)外高速公路信息化發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。

1.1 國(guó)外高速公路信息化發(fā)展

1.1.1 美國(guó)威斯康星州高速公路

（1）平臺(tái)運(yùn)行主體

威斯康星州高速公路信息化涉及“政-企-學(xué)”三個(gè)主體，包括威斯康星州交通部WDOT（Wisconsin Department Of Transportation），威斯康星州交通運(yùn)營(yíng)中心STOC（Statewide Traffic Operation Center）和威斯康星大學(xué)（麥迪遜分校）交通運(yùn)營(yíng)和安全 TOPS（Traffic Operations and Safety）實(shí)驗(yàn)室。WDOT主管各交通職能機(jī)構(gòu)，為交通信息平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供行政和財(cái)務(wù)支持。STOC負(fù)責(zé)具體的道路運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)，主要包括為出行者提供實(shí)時(shí)的交通道路信息；為政府職能機(jī)構(gòu)、公共安全機(jī)構(gòu)、媒體和公眾提供全面實(shí)時(shí)的交通公告信息；實(shí)時(shí)監(jiān)控道路交通狀況，制定擁堵解決措施，對(duì)緊急交通事件做出及時(shí)反應(yīng)；實(shí)時(shí)監(jiān)控交通控制管理設(shè)施，確保設(shè)備正常運(yùn)行。TOPS實(shí)驗(yàn)室是威斯康星全州以及美國(guó)中西部最重要的交通數(shù)據(jù)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)室為WDOT和STOC提供必不可少的數(shù)據(jù)和信息支持，同時(shí)也可為交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理和安全問題的研究提供數(shù)據(jù)支持。

（2）信息化系統(tǒng)

威斯康星州建立了多類高速公路運(yùn)營(yíng)與服務(wù)相關(guān)信息化系統(tǒng)，包括各類交通信息采集方式、數(shù)據(jù)中心、多種運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、511公眾信息服務(wù)系統(tǒng)等。其中，多方式的交通信息獲取渠道包括感應(yīng)線圈、視頻、微波、紅外、雷達(dá)、地磁、無線射頻、GPS、手機(jī)、藍(lán)牙等檢測(cè)技術(shù)。威斯康星高速公路數(shù)據(jù)中心，即 WisTransPortal，匯聚各類信息，實(shí)現(xiàn)上百億數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)提供、交換和處理，數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的整合；提供新系統(tǒng)開發(fā)測(cè)試環(huán)境等。運(yùn)營(yíng)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括車道關(guān)閉系統(tǒng)、交通突發(fā)事件系統(tǒng)、事故數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)等，輔助州交通運(yùn)營(yíng)中心控制部門管理高速公路。511公眾交通信息系統(tǒng)利用信息采集設(shè)備獲取的交通信息，向社會(huì)提供實(shí)時(shí)分析的道路交通、公共交通、預(yù)警、出行等交通信息。且511系統(tǒng)采用了多樣化的服務(wù)手段，如互聯(lián)網(wǎng)站、呼叫中心、高速公路路況廣播、電視節(jié)目、動(dòng)態(tài)信息板、便攜式可變情報(bào)板。

1.1.2 日本高速公路

（1）平臺(tái)運(yùn)行主體

日本的道路監(jiān)控管理實(shí)行一級(jí)管理模式，道路監(jiān)管單位、警察、交通廣播電臺(tái)、施工單位等人員集中辦公，減少中間環(huán)節(jié)，提高工作效率。每一片區(qū)設(shè)置監(jiān)控中心，由交通控制中心和設(shè)備控制中心組成，分別對(duì)交通狀況及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理。

（2）信息化系統(tǒng)

日本在高速公路信息化方面建立了道路情報(bào)收集系統(tǒng)、ETC系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)。道路情報(bào)收集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源包括交通檢測(cè)設(shè)備（線圈或超聲波車輛檢測(cè)設(shè)備）、氣象觀測(cè)設(shè)備、路側(cè)緊急電話系統(tǒng)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、交警及交通管理巡邏、收費(fèi)站交通情況收集。ETC系統(tǒng)分布在所有高速公路收費(fèi)站點(diǎn)。智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)（Smart Cruise System,SCS）由Smartway、Advanced Cruise-Assist Highway和Advanced Safety Vehicle組成[5]，為用戶提供輔助安全駕駛信息、靜止圖像信息、浮動(dòng)車信息采集、道路匯集援助、寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接等服務(wù)。信息發(fā)布系統(tǒng)利用情報(bào)板發(fā)布系統(tǒng)、車載情報(bào)板設(shè)備（VICS）系統(tǒng)、路段廣播系統(tǒng)、電話路況查詢系統(tǒng)、高速公路專業(yè)網(wǎng)站、服務(wù)區(qū)情報(bào)板顯示屏等多渠道實(shí)現(xiàn)公眾服務(wù)。

1.2 國(guó)內(nèi)高速公路信息化發(fā)展

我國(guó)高速公路信息化發(fā)展初期，主要集中在通信、監(jiān)控和收費(fèi)三大機(jī)電系統(tǒng)。由于基礎(chǔ)建設(shè)中，高速公路網(wǎng)主要采取分段、分線建設(shè)管理的模式，省域高速公路網(wǎng)內(nèi)通常包含多個(gè)運(yùn)營(yíng)主體。各路段運(yùn)營(yíng)管理單位依據(jù)各自信息化需求建設(shè)系統(tǒng)，導(dǎo)致了系統(tǒng)建設(shè)分散獨(dú)立?？傮w信息化架構(gòu)尚未形成一個(gè)完整的、且兼顧路網(wǎng)和各路段的多層次高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理信息化架構(gòu)，制約著高速公路信息化發(fā)展進(jìn)程。

伴隨著高速公路指揮調(diào)度、對(duì)外信息服務(wù)等方面需求的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)各地區(qū)開展了高速公路信息化的發(fā)展規(guī)劃。北京市在高速公路智能交通系統(tǒng)規(guī)劃（2009—2015年）中提出規(guī)劃和完善北京市高速公路營(yíng)運(yùn)管理“一個(gè)綜合平臺(tái)、七大應(yīng)用系統(tǒng)”，即規(guī)劃建設(shè)高速公路綜合交通信息平臺(tái)，建設(shè)和完善電子收費(fèi)系統(tǒng)、出行者信息服務(wù)系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、高速公路應(yīng)急指揮系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)、路產(chǎn)管理系統(tǒng)和服務(wù)區(qū)管理系統(tǒng)等。在信息化實(shí)踐方面，部分地區(qū)也取得了初步成果。如上海在高速公路網(wǎng)交通監(jiān)控中心的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了交通監(jiān)控管理、突發(fā)公共事件應(yīng)急管理、12122呼叫中心等綜合業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行管理平臺(tái)，串聯(lián)起各條運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)線，同時(shí)為路政、設(shè)施養(yǎng)護(hù)和施工等日常運(yùn)行管理提供了信息化運(yùn)行環(huán)境。這些城市的高速公路信息化發(fā)展為我國(guó)高速公路的發(fā)展事業(yè)打開了新的篇章。然而不同于城市信息化系統(tǒng)，省域范圍的高速公路網(wǎng)因覆蓋范圍更廣，對(duì)區(qū)域指揮調(diào)度、公眾信息采集與發(fā)布等系統(tǒng)的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)性和實(shí)時(shí)性要求更高，因此研究省域高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)已成為當(dāng)前高速公路提升運(yùn)營(yíng)與服務(wù)水平的重要任務(wù)之一。

1.3 國(guó)內(nèi)外高速公路信息化發(fā)展經(jīng)驗(yàn)分析

（1）先進(jìn)的多樣化信息獲取渠道為支撐。憑借傳統(tǒng)的線圈、雷達(dá)、RFID等檢測(cè)設(shè)備，以及新興的手機(jī)信令、GPS、藍(lán)牙等交通信息提取技術(shù)等，可獲取交通運(yùn)行狀態(tài)信息、氣象信息、收費(fèi)信息、GPS信息、施工維護(hù)信息、交警等其他部門提供的信息等多樣化信息，有助于及時(shí)準(zhǔn)確應(yīng)急指揮并滿足公眾在高速公路出行過程中的個(gè)性化信息需求。

（2）建立以數(shù)據(jù)流串聯(lián)業(yè)務(wù)線，各應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)互通的統(tǒng)一信息化平臺(tái)。目前，我國(guó)部分地區(qū)在高速公路信息化建設(shè)過程中，由于業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)分割體制，常建立相對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，導(dǎo)致信息孤島，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一，而無法實(shí)現(xiàn)信息共享，不利于高速公路交通管理的協(xié)同作用。因此亟須一個(gè)統(tǒng)一的信息化平臺(tái)，整合各類信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，同時(shí)保障系統(tǒng)和業(yè)務(wù)線之間的有效銜接。

（3）功能綜合、全面是信息化平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)。高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理的業(yè)務(wù)包括路網(wǎng)收費(fèi)、道路監(jiān)控、指揮調(diào)度、公眾服務(wù)等。各項(xiàng)業(yè)務(wù)之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，例如，實(shí)時(shí)的道路監(jiān)控結(jié)果，可輔助應(yīng)急指揮調(diào)度業(yè)務(wù)，并為公眾服務(wù)提供信息支撐。而獨(dú)立化的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)不利于資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。因此，建立一個(gè)功能全面、涵蓋高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的綜合信息平臺(tái)，可為領(lǐng)導(dǎo)、操作人員和社會(huì)公眾提供全面、及時(shí)、準(zhǔn)確、一致的動(dòng)態(tài)信息，有利于各類業(yè)務(wù)之間的整體協(xié)調(diào)、信息資源的共享、設(shè)施資源的充分利用，提升運(yùn)營(yíng)效率和水平，增加公眾服務(wù)的滿意度。

2 高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化需求分析

在高速公路運(yùn)營(yíng)與服務(wù)中“人”是關(guān)鍵因素，以“人”為本，探討對(duì)信息化的需求，明確信息化服務(wù)對(duì)象的需求。

2.1 服務(wù)對(duì)象

本文將高速公路運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)所服務(wù)的對(duì)象歸納為三類：管理者、使用者和影響者。三類對(duì)象的具體定義如下：

2.1.1 管理者

管理者一般為政府主管部門（如交通局、路政與交警等相關(guān)部門），通常不直接參與高速公路日常運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)。其主要需求是信息共享，以滿足業(yè)務(wù)上的監(jiān)管和協(xié)調(diào)。

2.1.2 使用者

使用者指高速公路運(yùn)營(yíng)管理單位，具體負(fù)責(zé)高速公路日常營(yíng)運(yùn)業(yè)務(wù)，是信息化平臺(tái)的直接使用者。根據(jù)管理路網(wǎng)范圍的不同，使用者可分為路網(wǎng)層管理單位和路段層管理單位。由路網(wǎng)層管理單位監(jiān)督和協(xié)調(diào)各路段層管理單位的業(yè)務(wù)工作，各層級(jí)單位分別向公眾提供路網(wǎng)或路段信息服務(wù)。因此，使用者需要獲取道路靜態(tài)、動(dòng)態(tài)交通相關(guān)信息，并對(duì)各類信息進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的處理，以輔助指揮調(diào)度，并通過多方式、多渠道為社會(huì)公眾提供及時(shí)的出行信息服務(wù)。不同層級(jí)管理單位在信息的顆粒度和處理方式、信息發(fā)布渠道等多方面存在差異。

2.1.3 影響者

社會(huì)公眾是信息化平臺(tái)的影響者，主要指高速公路使用者，包括使用高速公路達(dá)到出行目的的民眾和使用高速公路達(dá)到經(jīng)營(yíng)目的的社會(huì)企業(yè)。兩者對(duì)高速公路經(jīng)營(yíng)管理單位所提供的出行服務(wù)信息的需求基本一致，希望獲取出行前、中、后“全出行鏈”的出行信息。

2.2 數(shù)據(jù)需求

數(shù)據(jù)是信息化平臺(tái)滿足三類服務(wù)對(duì)象需求的基礎(chǔ)，是平臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力。本文從指揮調(diào)度和公眾服務(wù)兩項(xiàng)業(yè)務(wù)出發(fā)，梳理了三類服務(wù)對(duì)象的數(shù)據(jù)需求，如圖1所示。

2.3 功能需求

為滿足三類服務(wù)對(duì)象的信息共享、指揮調(diào)度、對(duì)外公眾服務(wù)的直觀需求，信息化平臺(tái)應(yīng)具備信息感知，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、共享，運(yùn)營(yíng)與服務(wù)業(yè)務(wù)以及平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化和運(yùn)維的功能，如圖2所示。

圖1 信息化平臺(tái)數(shù)據(jù)需求示意圖Fig.1 Data demand in the information platform

圖2 信息化平臺(tái)功能需求示意Fig.2 Function demand in the information platform

2.3.1 全面信息感知功能需求

運(yùn)營(yíng)和服務(wù)的開展均需要豐富、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的信息資源。對(duì)信息資源的需求主要有幾方面的特點(diǎn)：信息內(nèi)容全面，時(shí)空覆蓋廣泛，解析度高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)并準(zhǔn)確可靠。

2.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、共享、處理，質(zhì)量與安全監(jiān)管功能需求

信息化平臺(tái)匯聚的數(shù)據(jù)類型多、數(shù)量大，需具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理功能。原始數(shù)據(jù)無法直接應(yīng)用運(yùn)營(yíng)與服務(wù)業(yè)務(wù)，對(duì)于表征一致對(duì)象的信息需進(jìn)行融合處理；對(duì)于歷史數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)等需充分挖掘處理，平臺(tái)內(nèi)外各系統(tǒng)間有數(shù)據(jù)交互共享的需求。數(shù)據(jù)是信息化平臺(tái)運(yùn)行之本，因此平臺(tái)需要具備監(jiān)管數(shù)據(jù)質(zhì)量和安全的功能，以保障平臺(tái)運(yùn)作的可靠性和安全性。

2.3.3 運(yùn)營(yíng)與服務(wù)業(yè)務(wù)功能需求

本文從指揮調(diào)度和公眾服務(wù)兩個(gè)方面分析高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)功能需求。指揮調(diào)度業(yè)務(wù)的功能需求是全面監(jiān)測(cè)、主動(dòng)應(yīng)急、科學(xué)調(diào)度、綜合展示和智能決策。公眾服務(wù)的功能需求是生成豐富的出行服務(wù)信息內(nèi)容，擴(kuò)充信息發(fā)布手段，提供個(gè)性化出行服務(wù)，提高信息發(fā)布的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)與平臺(tái)維護(hù)功能需求

信息化平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)體系用于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可利用既有國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或新建標(biāo)準(zhǔn)。合理的標(biāo)準(zhǔn)體系可同時(shí)保障平臺(tái)的開放性。例如，數(shù)據(jù)共享交互的格式、系統(tǒng)對(duì)接的接口規(guī)范。其次，硬件設(shè)備故障、軟件更新?lián)Q代等帶來的平臺(tái)運(yùn)行問題需要維護(hù)功能來保障平臺(tái)的正常運(yùn)行。

3 信息化平臺(tái)設(shè)計(jì)原則

在明確了信息化平臺(tái)服務(wù)對(duì)象的需求基礎(chǔ)上，本文從技術(shù)選擇、系統(tǒng)開發(fā)、設(shè)計(jì)方法、平臺(tái)建設(shè)四個(gè)方面，提出了在平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中需考慮的原則：

（1）技術(shù)先進(jìn)性和成熟性：信息化的實(shí)現(xiàn)依托于計(jì)算機(jī)、信息、軟件、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。同時(shí)，平臺(tái)與生產(chǎn)實(shí)踐緊密相關(guān)，技術(shù)的成熟性是安全生產(chǎn)的保障，有助于技術(shù)的順利過渡。

（2）系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)性和擴(kuò)展性：信息化平臺(tái)涵蓋海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的匯聚、存儲(chǔ)、處理，涉及平臺(tái)內(nèi)外系統(tǒng)之間的共享，因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，預(yù)留可擴(kuò)展的系統(tǒng)接口，以滿足功能擴(kuò)展和技術(shù)更新的需求。

（3）設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性：我國(guó)部分地區(qū)高速公路信息化發(fā)展已具備一定的基礎(chǔ)，因此設(shè)計(jì)應(yīng)本著經(jīng)濟(jì)性的原則，充分利舊，避免浪費(fèi)與重復(fù)建設(shè)。同時(shí)挖掘?qū)嵱玫纳鐣?huì)資源為信息化平臺(tái)服務(wù)，如手機(jī)通信資源、公共客貨運(yùn)車輛 GPS資源等均可轉(zhuǎn)化為高速公路交通信息，提升平臺(tái)的實(shí)用性。

（4）平臺(tái)安全性和穩(wěn)定性：信息化平臺(tái)是信息交互共享的樞紐，涉及運(yùn)營(yíng)相關(guān)的重要資源，信息的保護(hù)和隔離顯得尤為重要。同時(shí)，在平臺(tái)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的故障問題需及時(shí)處置和解決，確保平臺(tái)的穩(wěn)定性。

4 信息化平臺(tái)架構(gòu)與功能

4.1 總體架構(gòu)

在設(shè)計(jì)原則指導(dǎo)下，面向服務(wù)對(duì)象的數(shù)據(jù)、功能需求，本文提出了“信息感知平臺(tái)——數(shù)據(jù)中心——業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)”的三層信息化平臺(tái)架構(gòu)，并利用業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)向數(shù)據(jù)中心的反饋形成閉環(huán)。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)體系和運(yùn)維系統(tǒng)貫穿信息化平臺(tái)三層結(jié)構(gòu)，保障平臺(tái)各系統(tǒng)的正常高效運(yùn)行，如圖3所示。路網(wǎng)層和路段層管理單位在遵循三層的統(tǒng)一架構(gòu)基礎(chǔ)上，建立面向自身需求的差異化的路網(wǎng)或路段信息化平臺(tái)。不同信息化平臺(tái)之間通過各自的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行信息共享交互，進(jìn)而協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)。

4.2 子平臺(tái)系統(tǒng)功能

在三層閉環(huán)式信息化平臺(tái)架構(gòu)基礎(chǔ)上，本文定義和梳理了平臺(tái)內(nèi)信息感知平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)、信息化標(biāo)準(zhǔn)體系和運(yùn)維系統(tǒng)的具體功能。

4.2.1 信息感知平臺(tái)功能

圖3 高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)架構(gòu)圖Fig.3 Architecture of freeway network operation and service information platform

信息感知平臺(tái)是信息化平臺(tái)的前端組成部分。依據(jù)原始信息獲取路網(wǎng)范圍的不同，將該平臺(tái)分為路網(wǎng)采集和路段采集。通過統(tǒng)一采集以獲取整個(gè)地區(qū)高速公路網(wǎng)信息的采集技術(shù)，稱為路網(wǎng)采集。目前較為先進(jìn)和成熟的路網(wǎng)采集系統(tǒng)包括基于手機(jī)信令、車輛GPS、收費(fèi)信息的交通信息采集系統(tǒng)和氣象信息采集系統(tǒng)。路網(wǎng)采集的信息集中匯聚于路網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，以統(tǒng)一共享。需要各個(gè)路段層管理單位協(xié)助建設(shè)的采集系統(tǒng)，稱為路段采集，包括線圈檢測(cè)系統(tǒng)、微波檢測(cè)系統(tǒng)、視頻檢測(cè)系統(tǒng)以及巡邏車輛事件上報(bào)系統(tǒng)等。為減少數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離傳輸引起的缺失，路段采集數(shù)據(jù)先上報(bào)路段數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一處理后，再上報(bào)路網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，以實(shí)現(xiàn)更廣范圍的信息共享。

4.2.2 數(shù)據(jù)中心功能

數(shù)據(jù)中心是運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)的核心和樞紐，其功能主要為數(shù)據(jù)匯聚、存儲(chǔ)、融合、處理、共享、交互等，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間以及信息化平臺(tái)與外部系統(tǒng)間的信息集成與數(shù)據(jù)共享，為運(yùn)營(yíng)和服務(wù)業(yè)務(wù)提供有效的數(shù)據(jù)支持。路網(wǎng)與路段數(shù)據(jù)中心在存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)種類、數(shù)量大小和共享對(duì)象等方面存在差異，其核心功能類似。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)主要完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理等功能；數(shù)據(jù)處理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、估計(jì)與預(yù)測(cè)、挖掘等功能；數(shù)據(jù)匯聚系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)是串連信息感知平臺(tái)和業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)的紐帶，是實(shí)現(xiàn)對(duì)外信息共享的平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)歸檔、發(fā)布、共享的功能；數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)監(jiān)督數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行情況、數(shù)據(jù)質(zhì)量情況；安全性管理系統(tǒng)從物理、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)等方面保障系統(tǒng)的安全。

4.2.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)功能

業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)立足于數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，以提升高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)“流程化、智能化、精準(zhǔn)化、科學(xué)化”為目標(biāo)，分運(yùn)營(yíng)應(yīng)用平臺(tái)、服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)以及其他管理者信息化平臺(tái)。其他管理者信息化平臺(tái)主要是為路政、交警等管理者提供信息共享接口的功能。

運(yùn)營(yíng)應(yīng)用平臺(tái)的決策支持系統(tǒng)，通過路網(wǎng)交通運(yùn)營(yíng)狀態(tài)信息的統(tǒng)計(jì)分析，為地區(qū)高速公路網(wǎng)營(yíng)運(yùn)管理、決策優(yōu)化提供輔助。監(jiān)控調(diào)度與應(yīng)急指揮系統(tǒng)，通過交通狀態(tài)監(jiān)控分析、智能化預(yù)警、響應(yīng)、調(diào)度、評(píng)估業(yè)務(wù)模型，對(duì)異常事件第一時(shí)間處理，實(shí)現(xiàn)快速、高效、精準(zhǔn)應(yīng)急調(diào)度。情報(bào)板管理發(fā)布系統(tǒng)，在緊急條件下協(xié)調(diào)路段情報(bào)板信息的發(fā)布?；?GIS運(yùn)營(yíng)信息展示系統(tǒng)，將所有運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息、業(yè)務(wù)管理信息、系統(tǒng)協(xié)同信息在一張圖上顯示，提升資源聚合度。

服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)通過基于網(wǎng)站的信息服務(wù)信息系統(tǒng)、基于手機(jī)的信息互動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)、GPS交通誘導(dǎo)服務(wù)系統(tǒng)、熱線電話服務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)區(qū)觸屏服務(wù)系統(tǒng)以及高速公路廣播系統(tǒng)，為交通出行者提供多方式和多樣化的出行信息服務(wù)，包括出行前路徑選擇與輔助決策、出行途中實(shí)時(shí)誘導(dǎo)服務(wù)、個(gè)性化的增值信息服務(wù)等。

4.2.4 信息化標(biāo)準(zhǔn)體系功能

信息化標(biāo)準(zhǔn)體系具有規(guī)范信息化平臺(tái)建設(shè)運(yùn)行以及提供開放式架構(gòu)的功能。體系涵蓋數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、通信結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)軟件標(biāo)準(zhǔn)、安全管理標(biāo)準(zhǔn)等。

4.2.5 運(yùn)維系統(tǒng)功能

運(yùn)維系統(tǒng)是對(duì)信息化平臺(tái)涉及的內(nèi)外場(chǎng)軟硬件設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、記錄、存儲(chǔ)、告警和展示的系統(tǒng)，包括靜態(tài)的資產(chǎn)管理、動(dòng)態(tài)的內(nèi)外場(chǎng)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和應(yīng)用展示等功能。靜態(tài)管理是記錄并及時(shí)更新軟硬件設(shè)備的相關(guān)屬性信息，動(dòng)態(tài)管理通過對(duì)內(nèi)外場(chǎng)設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題，為平臺(tái)安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行提供保障。

5 結(jié)束語

高速公路的發(fā)展將逐步由基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)向現(xiàn)代化的運(yùn)營(yíng)與服務(wù)管理轉(zhuǎn)型，高速公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)信息化平臺(tái)有望成為提升高速公路交通管理和安全服務(wù)水平的有效方法之一。本文以三類服務(wù)對(duì)象對(duì)平臺(tái)的數(shù)據(jù)和功能需求為出發(fā)點(diǎn)，提出四項(xiàng)信息化平臺(tái)設(shè)計(jì)原則，建立了“信息感知平臺(tái)-數(shù)據(jù)中心-運(yùn)營(yíng)與服務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)”三層閉環(huán)架構(gòu)。在此基本架構(gòu)基礎(chǔ)上，輔以信息化平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)體系和運(yùn)維系統(tǒng)。其中，標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)范平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)行，保障平臺(tái)的開放性；運(yùn)維系統(tǒng)是監(jiān)控和維護(hù)平臺(tái)軟硬件設(shè)備的設(shè)施。另外，本文充分利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)成熟技術(shù)，定義了平臺(tái)中各系統(tǒng)的功能，為類似高速公路網(wǎng)信息化平臺(tái)的設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

本文提出的信息化平臺(tái)，主要涵蓋了指揮調(diào)度和公眾服務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)。在實(shí)際信息化平臺(tái)規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)中，根據(jù)地區(qū)實(shí)際需求，在運(yùn)營(yíng)與服務(wù)業(yè)務(wù)平臺(tái)內(nèi)增加相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，如收費(fèi)系統(tǒng)、與公安和路政聯(lián)合指揮調(diào)度系統(tǒng)等。伴隨著車聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展成熟，信息化平臺(tái)將進(jìn)一步建設(shè)完善，為高速公路的管理者、出行者提供更有效、便捷的服務(wù)。

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