收稿日期：2018-12-05
作者简介：郭昌（1973—），男，江西南昌人，高级经济师，研究方向为公路发展与运营。
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基于高速公路收费数据的货运车辆行驶
轨迹监测平台系统设计
郭昌1，汪丹1，陈旻瑞1，糜江2，周天图2，张丽2
（1.江西省高速公路联网管理中心，江西南昌330036；2.江西省交通科学研究院，江西南昌330200）
摘要：为实现对高速公路上超限超载货车的重点监测，以高速公路收费数据为主要研究对象，探索江西全省路网范围内货
运车辆行驶轨迹的特征和规律，设计了基于高速公路收费数据的货运车辆行驶轨迹监测平台，详细介绍了平台系统的总体框架、主要功能模块和系统的经济效益和社会效益等内容。
关键词：超限超载；收费数据；轨迹监测；平台设计中图分类号：U492.31文献标识码：B
0引言
据江西省普通公路管理部门的统计数据显示，部分普通公路实行免费通行后，日交通流量以每年30%的速度递增，这表明货运车辆驾驶人更倾向于选择普通公路开展运输行为以节约运输成本，这种行为致使部分普通公路路段因货车尤其是超限超载货车车流量大增而不堪重负，大大缩短了普通公路的使用寿命，同时严重威胁道路交通安全以及其他交通参与者的生命财产安全[1-2]。
在全省普通公路超限超载治理力度不断加大、高速公路治超工作未全面展开的形势下，众多运输经验丰富的货车司机与治超部门打起了“游击战”——采取在普通公路与高速公路上交替行驶的方式，一方面可以节约高速公路通行费，另一方面可以避开治超路段，免于查处。本文将这种交替行驶的方式称为“绕行”。“绕行”行为同样会影响普通公路的使用寿命，给其他交通参与者的生命财产安全带来巨大威胁，同时加大了治超工作的难度，并严重影响行业风气。
因此，搭建基于高速公路收费数据的货运车辆行驶轨迹监测平台，充分挖掘收费数据的潜在价值，获取车辆“绕行”特征，实现黑名单车辆的追踪与预警，为治超、打逃等全省、全国范围内的专项治理提供决策支持势在必行[3]。
1总体思路
货运车辆行驶轨迹监测平台以江西省全省高速公路出入口收费站业务流水为分析基础，应用多维度数据挖掘、分组统计等技术，设计描述和判定“绕行”行为的专用模型，构建宏观特征库，通过数据增量
处理技术，实现黑名单车辆预警，同时自动化多维度分析模型输入和输出数据。具体思路如下：
（1）以全省高速公路出入口收费站的业务流水为前期对
象，探索“绕行”行为特征，同时排除干扰特征和异常数据；
（2）设计“绕行”行为判定模型并通过测试不断优化模型，模型测试包括原始数据校验和治超数据联合校验两种；
（3）开发轨迹监测平台，主要实现五大功能模块：基础业务数据的综合检索与统计展示，“绕行”特征库，“绕行”数据的综合检索与统计展示，多平台联动与预警，基础数据维护与系统设置；
（4）试点部署与试运行。
2系统框架
货车行驶轨迹监测平台通过汇集货车车辆数据（交警平台）、行驶轨迹数据（联网管理中心平台）、车辆重量和超限数据（治超平台），建立货车行驶轨迹大数据平台，并进行针对性的数据分析，实现路网货车行驶轨迹的宏观监测和微观监测。监测平台由以下四个子系统组成[4-8]。
（1）多执法平台
有效综合交警平台、联网管理中心平台、治超平台等执法管理平台，既作为数据输入平台，完善货运车辆行驶轨迹监测模型，也作为数据输出平台，将平台分析结果和预警信息发布至各执法平台，实现联动监测和执法。
杨致远老婆（2）数据传输系统
接通现有的高速公路专网、路政治超专网、交警办公网、邻省高速公路收费站等网络，实现货车行驶轨迹等数据的交互传输和查询，也可通过3G 或4G 无线传输给手持式货车计重查询终端提供稳定、安全的数据通道。
（3）行驶轨迹监测平台系统
根据各平台上传的业务数据，整合轨迹监测模型，建立货车电子档案，即货车的历史行驶轨迹、超限超载次数、交警/路政的处罚次数、历史“绕行”记录，同时提供特征数据的综合分析，支持报表展示，如图1所示。
（4）用户客户端预警系统
建立用户客户端预警系统，用于接收平台系统发布的异常预警，真正实现联合治超执法。
3技术路线
3.1采用ETL 技术实现数据整合
ETL 是通过对不同数据源的数据进行数据抽取、数据转
换及数据加载的过程，把数据整合到统一的数据仓库中。
（1）数据抽取（Extract ）
采用的是增量数据抽取的方式。增量数据抽取是指仅抽取从上一次抽取之后的数据库中被抽取表内新增或是被改动的数据。相对于全量数据抽取，采用增量数据抽取方式在数据量庞大的情况下可以大大缩短时间。采用在异构数据库中添加触发器结合MD5校验码的方式来进行增量抽取。采用触发器的方式可以实时地监控数据库表中的数据，采用MD5校验码方式可以判断变化数据的形式再进行更新。
（2）数据转换（Transform ）
是指将所抽取的数据按照定义的元数据进行转换，转换后的数据暂时保存在数据中转区中。
（3）数据加载（Loading ）
通过数据加载引擎，将中转区中的数据读取后通过通用数据库访问接口存入目标数据库中。
图2所示为ETL 结构图。
3.2采用Struts2+Spring3+Hibernate4整合技术实现Web 平台服务器端开发
赵薇祝福杨子珊Struts2+Spring3+Hibernate4提供了一个完整的B/S 结构
Web 系统服务器端中间层的解决方案，如图3所示。为了分离控制层与业务逻辑层，又可细分为：
（1）控制器层，负责视图层与业务逻辑层的数据交互，处理视图层向服务器发起的http 请求，这里采用Struts2框架；
（
2）业务逻辑层，负责实现业务逻辑，对DAO
对象进行正面模式的封装，提供给视图层进行显示；
图1货车轨迹监测平台系统结构图
图2
ETL 结构图
（3）数据访问对象层，负责与持久化对象交互，封装了数据的增、删、查、改等原子操作；
（4）持久化对象层，通过实体/关系映射工具将关系型数据库的数据映射成对象，对数据库实现面向对象方式的操作，这里采用hibernate 4框架；
（5）系统采用SQLServer 数据库存放数据。
Web 平台前端开发采用Bootstrap3框架，采用这套框架
大大减少了美工重复性的工作，而且加强了前端系统的稳定性以及对浏览器的兼容性，框架封装了大量的JQuery API
，方便前台数据的展示。
图3Web 平台服务器框架方案
4系统核心功能
（1）多维度数据展示
以高速公路出入口收费站的业务流水为基础，进行多维度的数据统计和分析，包括从时间（年、月、日为统计粒度）、具体收费站、高速路段、车辆归属地、车辆类别等角度对车流量、收费金额等进行统计，获取车流量和收费金额的分布特征，并以直观的图表形式展示结果，支持相同维度统计数据的对比展示[9]。
（2）异常数据统计分析
对业务流水中的异常数据进行分类统计，包括空牌车、、假绿通等，分析该类车的总体分布情况。这类统计结果可与交警部门的查处数据进行比对，帮助交警部门针对性地开展相关专项治理活动，整顿货车行驶中的不正之风。
江疏影2分28秒口大佬（3）宏观“绕行”特征库与微观特征分析
通过嵌入“绕行”模型算法，从海量收费数据中提取两个主要的宏观特征库，分别为车辆库和路段库。车辆库即频繁“绕行”的车辆的集合，路段库即易被车辆“绕行”的普通公路起止点信息的集合。
微观特征分析即针对特征库进行多维度分析，例如车辆库中车辆的载重区间分布、车型分布、“绕行”时间区间分布、车辆归属分布等；路段库中易被“绕行”路段的地理位置分布，使用最短路径等方法匹配出车辆最可能“绕行”的普通公路，并调用地图进行直观标记。通过微观特征分析发现“绕行”行为的主要特征，为相关部门进一步打击“绕行”行为提供数据支撑。
（4）“绕行”预警
应用心理学就业预警模块主要负责信息的实时传递，当黑名单车辆（特征库与查处数据比对后确定为黑名单车辆）再次在高速入口收费站出现时，系统发布实时预警，进行多部门联动关注，当确认该车存在超载情况时中国退休年龄
告知治超部门进行快速查处。
5管理提升及效益分析
5.1管理提升
在各部门对超限超载货车的执法工作中，由于道路路线长、机动车流动性大，仅仅依靠执法人员上路巡逻查获车辆违法超限超载运输行为并当场予以教育或处罚的执法工作方式，已不能适应当前公路管理形势发展的需要。通过路网货车轨迹监测，利用监控设施、车牌抓拍设备、不停车超限检测系统和高速公路收费系统计重设备获取车辆违法超限超载运输行为的相关证据，并辅之以“非现场执法”手段，已成为当前超限超载执法工作的发展趋势。通过部分试点、分步实施，逐步建立路网货车通行监控平台。实现可以对路面货运车辆进行实时轨迹监控，并将数据实时共享给交警、路政等部门，用大数据、信息化形式驱动高效执法，取代效率低下的单一路面执法，全面提升路面超限超载治理、路域环境改善、公众出行安全等方面的管理水平[10-12]。5.2经济效益
在全国高速公路治超工作未全面展开的形势下，建立货运车辆行驶轨迹监测平台，能够有效遏制超限超载货车“绕行”行为，一定程度上将不超限车辆、轻微超限车辆引导至高速公路行驶；对于严重超限车辆，通过监测平台与治超系统的数据对接，整体提升公路违法超限超载车辆的查处和管控力度。从经济效益方面看，货运车辆“绕行”行为的减少一定程度上增加了高速公路通行费收入。以江西省2015—
2017年的数据为例，通过数据分析验证，三年增加通行费达到数亿级别；从降低管养费用方面看，由于大多数路面设计只能以50%的超载为限，因此遏制超限超载货车“绕行”行为，提升治超成效，减少路面违法超限超载行为，可大大降低公路管养费用支出，同时减少低等级公路、桥隧的安全隐患，减少道路安全事故造成的直接经济损失。据分析，减少一半的超限超载车辆行驶将使路面使用寿命延长一倍，管养费用减少一倍。
5.3社会效益
研究联动治理超限逃费将使单车的装载趋于规范，运输市场运价回归合理。交通运输秩序的规范将增大道路安全系数，减少交通事故，综合社会效益的提升难以估量。
6结语
本文以江西省全省高速公路收费站数据为原型，提供了一套货运车辆行驶轨迹监测平台系统的设计思路。该平台通过对多个公路管理部门的业务数据进行融合，能够实现对货运车辆在高速公路和普通国省道上的行驶轨迹监测，对于挖掘海量收费数据的潜在价值和提升公路运输管理效率具有重要意义。
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（编辑：付修竹）
（上接第11页）
作效率，简化并统一了业务流程，完善了全电子化办公体系，有效整合了数据资源并将这些数据的应用拓展到各相关平台。
上海的交通事故应急体系已经跳出传统的纯公路网应急体系，实现了在一个行业管理单位下进行海陆一体化应急处置，有效提高了交通管理的执行力及交通业务管理过程中的行政效能，切实增强了新形势下做好应急管理工作的责任感和使命感。
在未来，基于互联网思维，基于移动互联网与传统数据传输的结合，相信可以极大地提高应急管理效率，更快地处理应急事故，实现全方位覆盖、全时段监管、高效能管理，更好地服务城市管理，提高城市管理水平，提升城市安全程度，减少公共资产损失，更多地为人民服务，保障人民生命及财产安全。
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（编辑：付修竹）