高速公路信息管理系统与交通数据分析样本.doc

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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, 能够为高速公路事业的规划、 建设和管理提供科学依据。随着中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、 通车里程达 公里, 通车里程近3000公里。然而相对国内其它发展较快省份, 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 开始建设, 截至 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。 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。

当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, 在当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
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 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
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, 能够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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
业务发生机构
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 时间能够分为五分钟、 小时、 班次、 日、 月、 季、 年;
Ø 通行费能够分为应收、 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, 就能够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(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 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, 还能够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:
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
5943
2055
8002
14921
3016
316
3
595
34851
京福鲁冀
京福鲁苏
3580
1265
5868
10022
1857
137
0
754
23483
京福鲁冀
红花埠
271
387
2613
9378
1676
59
0
43
14427
京福鲁冀
德州北
4815
486
1054
1019
349
42
0
202
7967
京福鲁冀
天桥
3798
452
1173
869
301
47
0
1158
7798
京福鲁冀
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
京福鲁冀
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
京福鲁冀
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
京福鲁冀
牛溪埠
3
0
1
1
0
0
0
0
5
京福鲁冀
垦利
1
0
0
1
1
0
0
0
3
京福鲁冀
朱桥
1
2
0
0
0
0
0
0
3
京福鲁冀
郯城
0
0
2
0
0
0
0
0
2
京福鲁冀
李庄
0
0
1
0
0
0
0
0
1
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
6343
2245
8907
22833
4695
461
3
635
46122
京福鲁苏
京福鲁冀
3639
1093
5036
7032
1155
127
0
1073
19155
德州
京福鲁冀
4745
356
739
1246
492
36
0
286
7900
红花埠
京福鲁冀
210
269
1372
4843
682
56
0
45
7477
德州南
京福鲁冀
2359
653
1446
1972
428
75
0
162
7095
.
京福鲁冀
.
.
.
.
.
.

.
.
.
京福鲁冀
.
.
.
.
.
.

.
.
.
京福鲁冀
.
.
.
.
.
.

.
.
李庄
京福鲁冀
1
0
0
1
2
0
0
0
4
泊里
京福鲁冀
0
0
0
1
0
0
0
0
1
莱芜临
京福鲁冀
0
0
0
1
0
0
0
0
1
齐河南
京福鲁冀
0
0
0
1
0
0
0
0
1
中桥
京福鲁冀
0
0
1
0
0
0
0
0
1
2、 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
鲁西中心
463935
45906
67710
118609
32504
6905
1
29153
764723
基建中心
160266
13516
14431
20855
20279
11270
0
5703
246320
京沪山东中心
45024
9788
29885
50297
15460
3305
11
3542
157312
日东中心
48226
6338
9005
15594
7536
1526
3
3303
91531
绕城南环中心
56768
4172
2793
18621
5550
888
0
762
89554
济馆路中心
32300
2097
2661
3829
1739
778
5
1671
45080
滨新中心
13810
895
1556
3728
2749
919
0
619
24276
烟台中心
11158
543
1082
1767
1258
270
147
1570
17795
东青中心
4372
319
677
1210
663
147
0
39
7427
青岛中心
2791
290
752
2311
749
91
0
184
7168
鲁东中心
4038
408
619
1014
396
136
0
398
7009
G206同三青岛中心
170
13
62
159
42
9
0
1
456
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
463935
45906
67710
118609
32504
6905
1
29153
764723
基建中心
149008
12976
11008
14260
12379
4684
0
5372
209687
京沪山东中心
41326
8902
27357
49320
14621
2695
4
4102
148327
日东中心
44614
7179
9156
15687
7242
1465
0
3511
88854
绕城南环中心
53367
4055
3979
17361
6877
2045
0
790
88474
滨新中心
13321
625
1201
3337
2815
807
0
1088
23194
烟台中心
10826
383
642
850
650
85
6
1931
15373
东青中心
5468
433
551
883
818
222
0
58
8433
鲁东中心
3931
283
349
376
198
38
0
312
5487
青岛中心
2056
140
445
1806
653
73
0
113
5286
G206同三青岛中心
79
12
12
28
14
0
0
4
149
济馆路中心
54
5
0
1
2
0
0
0
62
3、 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( 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
11:55:00
12:55:00
611
21:00:00
22:00:00
366
467
德州北
15:05:00
16:05:00
160
22:35:00
23:35:00
64
110
德州
15:30:00
16:30:00
251
22:50:00
23:50:00
64
144
德州南
13:50:00
14:50:00
122
21:00:00
22:00:00
39
79
平原北
16:40:00
17:40:00
89
03:55:00
04:55:00
34
56
平原南
10:35:00
11:35:00
14
00:15:00
01:15:00
0
2
禹城
09:20:00
10:20:00
86
00:30:00
01:30:00
18
41
齐河
09:10:00
10:10:00
371
00:55:00
01:55:00
123
242
天桥
10:10:00
11:10:00
319
00:05:00
01:05:00
73
184
济南西
16:30:00
17:30:00
604
03:05:00
04:05:00
106
311
崮山
18:30:00
19:30:00
368
05:40:00
06:40:00
136
221
万德
15:45:00
16:45:00
278
01:15:00
02:15:00
56
155
济南北
10:20:00
11:20:00
831
02:35:00
03:35:00
6
379
曲阜北
11:45:00
12:45:00
78
02:30:00
03:30:00
17
42
曲阜
09:25:00
10:25:00
139
04:55:00
05:55:00
14
66
邹城
16:55:00
17:55:00
112
04:00:00
05:00:00
22
58
滕州
16:40:00
17:40:00
152
01:15:00
02:15:00
32
82
滕州南
15:15:00
16:15:00
149
00:10:00
01:10:00
37
91
枣庄
09:10:00
10:10:00
161
00:00:00
01:00:00
25
87
峄城
17:10:00
18:10:00
42
06:55:00
07:55:00
11
21
京福鲁苏
04:55:00
05:55:00
346
07:45:00
08:45:00
174
230
泰安西
14:35:00
15:35:00
258
01:25:00
02:25:00
27
122
泰肥
03:20:00
04:20:00
80
00:35:00
01:35:00
24
48
满庄
15:30:00
16:30:00
52
22:10:00
23:10:00
17
33
磁窑
16:10:00
17:10:00
111
06:10:00
07:10:00
34
67

4、 以路段内各段面的车流量分析
京福断面车流量分析表( 以 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
11656
5777
5879
31331
德州
德州北
13512
6757
6755
35929
德州南
德州
699
397
302
1867
平原北
德州
15276
7672
7604
38983
平原北
德州南
1271
662
609
3196
平原南
平原北
17238
8693
8545
44577
禹城
平原南
17214
8681
8533
44557
齐河
禹城
17615
8911
8704
45680
天桥
齐河
8121
4356
3765
17166
天桥
济南西
7618
4363
3255
16595
天桥
济南北
3229
1766
1463
3333
天桥
济南
2248
1221
1027
5515
济南西
齐河
14352
6812
7540
40330
济南西
崮山
24237
12766
11471
59066
崮山
万德
26734
13966
12768
61174
崮山
济南南
7436
3740
3696
12817
万德
泰安西
23457
12214
11243
55692
曲阜北
曲阜
12073
6322
5751
26512
曲阜
邹城
6116
3037
3079
14562
曲阜
曲阜南
5108
2806
2302
10441
邹城
峄山
7730
3740
3990
18516
峄山
滕州
7730
3740
3990
18516
滕州
滕州南
7152
3462
3690
17473
滕州南
枣庄
6594
3182
3412
15895
枣庄
峄城
5845
2799
3046
14860
峄城
京福鲁苏
5741
2743
2998
14657
泰安西
泰肥
11938
6324
5614
26505
泰安西
泰安南
10372
5331
5041
27663
泰肥
满庄
11888
6276
5612
26310
满庄
磁窑
13409
7099
6310
29320
满庄
泰安南
1250
718
532
2690
磁窑
曲阜北
12290
6448
5842
26516
济南
济南北
5950
2948
3002
6450
华山
天桥
10283
6777
3506
25320
泰安南
泰肥
713
352
361
1826
齐河南
齐河
230
227
3
565
齐河南
天桥
2482
2482
0
5428
齐河南
济南西
818
818
0
2204
济南南
济南西
1090
547
543
3525
泗水
曲阜
880
518
362
1696
泗水
邹城
653
345
308
1634
曲阜南
邹城
1442
621
821
3528
5、 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 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
14
13
15
27
29
里程( 公里)
192.560
164.08
232.550
356.640
425.110
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
390万
393万
415万
路段内收费站出入口车流量
19893551
9182584
17874384
29076135
37767935
断面车流量
取样断面数量
14
13
14
27
28
断面总车流
63239247
49537631
66624855

平均断面年车流
4517089
3810587
4758918
4176921
4638003
平均断面日车流
12341
10411
13002
11412
12672
7、 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( 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
0.0124
0.0227
0.0689
0.2454
0.4044
0.2452
0
0.0006
东青中心
0.0179
0.0100
0.034
0.1465
0.4340
0.3557
0
0.0016
基建中心
0.0005
0.0045
0.0531
0.1434
0.3860
0.4113
0
0.001
济馆路中心
0.0008
0.0130
0.1213
0.3258
0.2441
0.2938
0
0.0008
京沪山东中心
0.0011
0.0202
0.1605
0.4759
0.2877
0.0523
0
0.002
鲁东中心
0.0025
0.0061
0.0938
0.2414
0.4186
0.2355
0
0.0019
鲁西中心
0.0010
0.0126
0.1594
0.4661
0.2846
0.0680
0
0.0079
青岛中心
0.0005
0.0108
0.1168
0.4256
0.3567
0.0848
0
0.0045
日东中心
0.0011
0.0215
0.1642
0.3633
0.3575
0.0888
0
0.0033
烟台中心
0.0011
0.0069
0.1146
0.2387
0.3861
0.2510
0
0.0011
超限车中不同车型超限车流量所占比例( 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
0.0607
0.0714
0.1226
0.2592
0.2977
0.1865
0
0.0015
东青中心
0.0882
0.0403
0.0682
0.1780
0.4426
0.1785
0
0.0038
基建中心
0.0027
0.0093
0.1021
0.2027
0.3556
0.3241
0
0.0032
济馆路中心
0.0049
0.0265
0.1649
0.3629
0.1721
0.2658
0
0.0026
京沪山东中心
0.0046
0.0442
0.2073
0.5101
0.1995
0.0298
0
0.0041
鲁东中心
0.0074
0.0091
0.1438
0.2994
0.3664
0.1694
0
0.0041
鲁西中心
0.0035
0.0208
0.2050
0.4890
0.2114
0.0525
0
0.0174
青岛中心
0.0022
0.0209
0.2280
0.4082
0.2790
0.0436
0
0.0177
日东中心
0.0063
0.0517
0.2708
0.3698
0.2409
0.0422
0
0.0178
烟台中心
0.0065
0.0136
0.1701
0.2373
0.4043
0.1655
0
0.0024

四、 小结　　　　　

高速公路交通数据分析是一个较为复杂的过程, 以上只是将车流量进行了简单的统计, 交通数据分析还要对通行费、 通行卡进行综合统计。单方面经过某一种交通数据是无法的得出正确的交通数据分析结果, 只有经过上述方式将多重数据综合进行分析, 才能得出所需要的结论, 为高速公路的管理者和决策者提供正确的分析依据。