高速公路服務區智慧管控技術研究

□ 李進東 周紅杰 黃松山 周 凜

在高速公路運營系統中，服務區為公路運輸過程中的各種需求提供綜合服務功能，是高速公路體系中的重要組成部分。近些年來，隨著互聯網和智能技術的進步，高速公路服務區重新定位為新時代背景下的服務產業與經營管理模式，依托互聯網技術手段實行智慧服務區連鎖經營。對于運營管理者來說，能夠從整體上提高高速公路智慧服務區連鎖經營管理效率，但對于交通管理者來說，仍未發揮出服務區應有的效果。比如，可對服務區實施智慧管控，將交通違法車輛引導至服務區進行違法處理，在服務區內公共區域安裝人臉識別設備進行追逃查緝；可對服務區入口前的車輛進行車速引導、擁堵提示等預警，減少在服務區路段發生擁堵的概率。

一、服務區智慧管控系統簡介

基于目前道路交通安全應用背景和業務現狀，智慧管控系統需做到“七控六警”，即控速、控道、控距、控客危（闖禁）、控并道、控疲勞、控在逃，安全宣傳與警示、違法警示、路況警示、追尾警示、喚醒警示、引導警示。系統具體需要解決以下業務需求。

1.服務區違法行為檢測與處理

服務區違法行為檢測與處理程序為：檢測沿線的違法行為→檢測信息接入交警系統并傳輸至服務區→服務區信息引導、違法處理。

2.服務區擁堵檢測與處理

服務區擁堵檢測與處理程序為：檢測服務區內擁堵情況→制定管控措施→避免擁堵回溢至主路、預防和減少二次事故發生。

3.其他需求

協助追逃查緝，服務區出口防并道追尾碰撞，道路安全預警信息的聯網、中心實時上傳和統一管理，重大安全事件的人工干預、統計分析等。

二、系統邏輯構架及拓撲結構

系統按照《湖南省公路安全設施和交通秩序管理精細化提升行動實施方案》，結合湖南省交警總隊成功經驗和要求，由清華大學、湖南交通工程學會、湖南省公安廳交通警察總隊、湖南車路協同智能科技有限公司聯合研發；可進一步繼續深度融合智能網聯5G 等先進技術，推動高速公路服務區運營模式以及交通管理方式變革；可探索智慧高速公路動態和靜態信息整合，引領新型智慧高速新理念，打造全國示范試點樣板。項目經驗成果可形成高速公路智能化建設可復制、可推廣的經驗。

圖1 為系統整體架構圖，圖2 為系統拓撲結構圖。其主要圍繞前端數據采集部分進行設計與建設，并在應用層進行多功能應用。系統主要由以下功能單元組成。

圖2 系統拓撲結構圖

1.數據采集層

數據采集層包括前端檢測設備數據采集和云端數據接入，前端檢測設備包括廣域雷達微波檢測器、卡口攝像機、事件檢測球機、全景球機、人臉識別攝像機、高清攝像機，云端數據主要由集中指揮平臺、道安云平臺的相關違法數據接入。

2.數據傳輸層

雷達和卡口攝像機將檢測到的車輛信息通過網線或者無線網橋傳輸至終端處理器以及邊緣計算單元進行分析處理，然后將預警信息通過光纖或高速公路專用通訊網絡傳輸至交通誘導屏，同時終端處理器通過4G網絡與云平臺進行數據交互；服務區內球機以及攝像機通過網線或無線網橋的方式進行通訊，同時，通過4G 無線網絡將相關數據傳輸至云平臺。

3.數據資源層

系統配置大數據應用服務器和高性能服務器，可以進行交通數據、地圖數據、報警數據的應用。

4.應用層

具備道路交通安全預警業務方面應用，包括違法車輛誘導進服務區、車速引導、服務區擁堵預警及引導、追逃查緝等。

5.表現層

通過前端的預警設備進行體現，如交通誘導屏進行違法警示及誘導、交通安全宣傳，喇叭和紅藍爆閃燈進行聲光報警提示，服務區內違法車輛停車區對相關違法車輛進行處理等。

6.存儲層

外場配置終端處理器主機，具備4 T硬盤，可存儲60 天過車圖片、視頻信息；通過統一接入平臺，匯聚至道安云。

三、系統詳細設計

1.外場設施的部署設計

外場設施的部署設計如圖3 所示。外場部署內容如下。

圖3 外場部署設計圖

（1）檢測與數據處理區。安裝于服務區前10 公里處或上一個匝道出口，采集過車信息，包括車牌、車型、車身顏色等車輛信息，采集車輛違章檢測信息，包括，超速、壓線、逆行、貨車占道等違法行為。

（2）反饋預警提示區。部署在A 后端200 米處以及服務區前3 公里以及500 米處，展示終端處理器傳遞過來的車輛違法信息，并重復誘導至服務區，同時觸發喇叭和警示爆閃燈進行聲光預警提示。

（3）擁堵事件檢測相機。在服務區入口處架設一根異型監控桿，于在匝道入口布設一個事件檢測相機，檢測服務區內的擁堵情況，并將信息傳輸進行預警提示。

（4）卡口相機。在服務區入口異性監控桿上主路方向部署一個卡口相機，統計未進入服務區的車輛相關信息，如車牌、車型等，并將信息傳輸給E 進行比對統計。

（5）檢查停車區。服務區內建設違法處理停車場，配置一個高清攝像機對進入違法處理停車場車輛進行抓拍，并將抓拍圖片上傳至后臺服務器，讓管理人員進行處理，同時通過智能交通標志對車輛進行引導檢查，顯示停車檢查→窗口登記→完成檢查，同時接受未進入服務區車輛的違法信息，判斷車輛是否闖禁。

（6）高空全景球機。部署在服務區高處，檢查整個服務區內是否存在異常情況。

（7）檢測預警區。部署在主道與匝道合流綠化帶內，采集主干道以及匝道行車道方向來車、速度、距離等信息，展示匝道道來車信息并警示主道車輛謹防變道追尾。

（8）預警區。部署在匝道出口，展示主干道來車信息并警示匝道車輛注意行車安全。

（9）人臉識別智能攝像機。部署在服務區公共區域，如服務大廳、超市、餐廳、廁所門口，對進出該區域的人員進行識別，檢查是否有相關違法在逃人員，一經發現，立即上傳至平臺報警處理。

2.智能交通標志設計

（1）入口標志。尺寸：1.44 米×3.42 米，字體顯示大小為45 厘米，顯示顏色為黃字黑底。

（2）服務區內智能引導標志。尺寸：0.48 米×1.92米，字體顯示大小為40 厘米，顯示顏色為黃字黑底。

（3）出口標志。主道：尺寸：0.48 米×3.42 米，上屏下標志結合；出口：固定標志。

四、結論

（1）為了滿足對高速公路服務區交通需求的智慧管控系統，對系統構成進行具體介紹，檢測裝置全面收集了各種交通情況，從而能夠及時、準確地做出處理。

（2）對智慧管控系統進行具體的描述，其中包括了智能交通標志設計與各部分設備功能等。系統可以即時收集到車輛的信息，針對車輛行駛出現的違章行為提前做好預警信息，使高速公路服務區的車輛行駛更加有序和安全。