基于門架車輛抓拍的高速公路服務區(qū)車流量統(tǒng)計分析應用

關鍵詞：高速公路；服務區(qū)；車輛抓拍流水；車流量；數(shù)據(jù)擬合

0 前言

隨著現(xiàn)代交通網(wǎng)絡的不斷完善，我國高速公路的建設也在不斷推進，這對于促進經(jīng)濟發(fā)展和改善人民生活質(zhì)量有重要意義。服務區(qū)作為高速公路的重要組成部分，為過往車輛和人員提供各種服務，經(jīng)常在重要節(jié)假日承擔巨大的車流壓力［1］，滿足不同層次、不同類型的服務需求。根據(jù)前沿產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2021—2026 年中國高速公路服務區(qū)運營管理與投資預測分析報告》數(shù)據(jù)，預計每年通過服務區(qū)將產(chǎn)生2 000 多億元的消費需求［2］。精準把握服務區(qū)的車流量變化，充分保障服務區(qū)的接納能力，對于進一步提高服務區(qū)的服務水平具有積極意義。服務區(qū)的車流量變化是服務區(qū)管理和規(guī)劃的重要依據(jù)，通過準確統(tǒng)計車輛的出入數(shù)量及車流的變化趨勢，可以深入了解服務區(qū)的客流特點和變化規(guī)律。基于這些數(shù)據(jù)，服務區(qū)管理者能夠更好地制定服務策略，調(diào)整資源配置，提前預判車流高峰期和低谷期，從而實現(xiàn)精細化的服務管理。

1 車流量統(tǒng)計技術

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路車流量呈逐年高位增長的趨勢［3］。統(tǒng)計高速公路車流量能夠幫助交通部門掌握線路的具體運行狀況及運行規(guī)律，具有很強的指導意義［4］，因此車流量統(tǒng)計技術在交通領域中具有重要的應用價值。傳統(tǒng)的車流量統(tǒng)計方式主要包括傳感器技術、視頻圖像識別技術和車載終端技術等。

傳感器技術主要包括地磁傳感器技術、電感線圈傳感器技術和微波雷達傳感器技術等。這些傳感器通過檢測車輛經(jīng)過感應區(qū)域的變化來獲取車流量數(shù)據(jù)。傳感器技術可以應用于各種道路和車輛類型，但在天氣和環(huán)境因素（如雨雪等惡劣天氣）的干擾下，數(shù)據(jù)的準確性可能會受到影響。

視頻圖像識別技術利用信息化處理手段對視頻監(jiān)控采集到的車輛特征數(shù)據(jù)進行分析、篩選和處理，將處理結果按照日常運營的數(shù)據(jù)需要進行結果展示［5］。利用視頻圖像識別技術統(tǒng)計車流量時需要采用較復雜的圖像處理算法，對計算資源的要求較高；另外，圖像處理算法對車輛圖像質(zhì)量、光線條件等因素也比較敏感，可能會受到環(huán)境因素的干擾，導致其性能下降。

車載終端技術利用車載終端進行車牌識別或車輛特征識別，從而進行車流量統(tǒng)計。通過這種方式，車輛可以被準確地識別和分類，實現(xiàn)更全面的車流狀況了解和統(tǒng)計。然而，該技術要求車輛預先安裝車載終端設備，同時也需在道路上加裝天線等識別設備。

2 服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計存在的問題

目前，我國高速公路服務區(qū)主要采用視頻圖像識別技術進行車流量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，即通過架設在服務區(qū)出入口處的視頻抓拍設備對出入服務區(qū)的車輛圖像進行抓拍和識別，實時計算車輛數(shù)量，為高速公路服務區(qū)管理提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。雖然這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)對出入服務區(qū)車流量的初步統(tǒng)計，但也存在一些問題。

一方面，由于服務區(qū)的建設時間不同，其信息化程度也有所差異。建設時間相對比較早的服務區(qū)，其信息化程度較低，缺少相應的視頻抓拍設備；而已安裝視頻抓拍設備的服務區(qū)也會因為設備老舊的原因造成抓拍準確性和精度下降，無法滿足抓拍的質(zhì)量要求。另一方面，部分服務區(qū)存在出入口形狀不規(guī)則的情況，如喇叭形出入口等。不規(guī)則的出入口形狀會直接影響視頻抓拍設備的抓拍覆蓋率和抓拍效果，會造成車輛的錯拍和漏拍，降低抓拍和數(shù)據(jù)統(tǒng)計的準確性。

通過新增或者更換視頻抓拍設備可以解決以上2 個問題，但需要投入大量的機電建設資金，增加服務區(qū)管理的運營成本，同時還需要一定的建設時間。這都會對服務區(qū)的正常經(jīng)營造成影響。筆者提出一種新的服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，即利用全國高速公路已普遍建設的龍門架，通過龍門架的車輛抓拍流水數(shù)據(jù)進行整個服務區(qū)車流量的擬合運算，進而統(tǒng)計服務區(qū)的車流量數(shù)據(jù)。這種方式可以在基本不增加成本的情況下對服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)進行比較精準的擬合，充分發(fā)揮現(xiàn)有高速公路車輛抓拍流水數(shù)據(jù)的價值。

3 服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計實施方案

在撤銷省界收費站后，高速公路上已經(jīng)建成全線覆蓋的龍門架，并且在龍門架上配備有相應的視頻抓拍設備，能夠?qū)^往車輛進行實時抓拍。針對這一現(xiàn)狀，本文提出了一種基于門架車輛抓拍流水數(shù)據(jù)的服務區(qū)車流量精準擬合方案，通過構建門架、收費站與服務區(qū)之間的關聯(lián)關系，在不增加額外建設成本的情況下，對服務區(qū)的車流量進行比較精確的擬合統(tǒng)計。本方案的主要步驟如下：

4 方案驗證

為了驗證基于門架車輛抓拍流水數(shù)據(jù)的服務區(qū)車流量統(tǒng)計算法的準確性，選取某高速公路服務區(qū)進行試點。根據(jù)服務區(qū)車流量與營業(yè)額之間的正相關性，通過統(tǒng)計該服務區(qū)為期7 d 的車流量數(shù)據(jù)和營業(yè)額的比對情況，評估該算法在實際場景下的準確性和可行性，為進一步優(yōu)化服務區(qū)管理與規(guī)劃提供有力依據(jù)。測試數(shù)據(jù)匯總見表1。

為了直觀反映該服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)與營業(yè)額之間的相關性，繪制該服務區(qū)車流量與營業(yè)額對比折線圖，如圖1 所示。

從圖1 可以看出：車流量與營業(yè)額之間呈現(xiàn)正相關的趨勢；第3 天的營業(yè)額最高，且車流量也達到最大值；第6 天營業(yè)額最低，車流量也相對較少。

該服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)與營業(yè)額數(shù)據(jù)之間的正相關關系可充分驗證所提服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計算法的可行性。該統(tǒng)計算法能夠在不增加額外成本的前提下準確地統(tǒng)計服務區(qū)車流量的變化情況，為高速公路服務區(qū)的車輛統(tǒng)計和服務管理提供可靠的數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化服務區(qū)的交通管理規(guī)劃，提高服務質(zhì)量，滿足用戶需求，為司乘人員提供更好的出行體驗。

5 結語

針對高速公路服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面存在的問題，筆者提出了一種基于門架車輛抓拍流水數(shù)據(jù)的服務區(qū)車流量精準擬合方案。通過構建門架、收費站與服務區(qū)之間的關聯(lián)性，在不增加額外建設成本的前提下，充分挖掘高速公路門架的車輛抓拍流水數(shù)據(jù)價值，對服務區(qū)的車流量進行比較精確的擬合統(tǒng)計，并在某服務區(qū)進行了試點。通過服務區(qū)車流量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，服務區(qū)管理人員可以對服務區(qū)車流量變化趨勢進行分析和預測，從而更好地規(guī)劃和優(yōu)化服務區(qū)的交通流動，更好地安排資源并提供更優(yōu)質(zhì)的服務，提高服務區(qū)的運營效率，為司乘人員提供更好的出行體驗。