【学术探讨】高速公路服务区智慧管控系统研究

黄松山、李进东、周红杰、周凛

摘 要：为了使高速公路运营系统更加有效和安全，本文通过对高速公路服务区智慧管控的需求以及必要性进行分析，针对性研究一种契合高速公路服务区运营商与交通管理者需求的智慧管控系统，重点讲述了高速公路智慧管控系统的系统逻辑、拓扑结构、场景架设、思路原理以及功能等。以一种完善的智能管控系统对车辆信息进行即时的监控与反馈，对车辆违规行为与道路拥堵进行预警，从而使高速公路系统的运营更加有序。

关键词：高速公路服务区; 智慧管控; 信息化建设
 
引 言在高速公路运营系统中，服务区为公路运输过程中的各种需求提供了综合服务功能，是高速公路体系中的重要组成部分。近些年来，随着互联网和智能技术的进步，高速公路服务区重新定位为新时代背景下的服务产业与经营管理模式，依托互联网技术手段实行智慧服务区连锁经营[1-3]。对于运营管理者来说，从整体上提高高速公路智慧服务区连锁经营管理效率。但对于交通管理者来说，服务区管控，仍未发挥出应有的效果，如可对服务区实施智慧管控，将交通违法车辆引导至服务区进行违法处理，在服务区内公共区域安装人脸识别设备进行追逃查缉等;可对服务区入口前的车辆进行车速引导、拥堵提示等预警，减少在服务区路段发生拥堵的概率。

基于目前道路交通安全应用背景和业务现状，智慧管控系统需做到“七控六警”，即控速、控道、控距、控客危(闯禁)、控并道、控疲劳、控在逃，安全宣传与警示、违法警示、路况警示、追尾警示、唤醒警示、引导警示。系统具体需要解决以下业务需求[4-7]：

1)服务区违法行为检测与处理。检测沿线的违法行为-检测信息接入交警系统并传输至服务区-服务区信息引导、违法处理。

2)服务区拥堵检测与处理。检测服务区内拥堵情况-制定管控措施-避免拥堵回溢至主路、预防和减少二次事故发生;

3)其他需求：协助追逃查缉，服务区出口防并道追尾碰撞，道路安全预警信息的联网、中心实时上传和统一管理，重大安全事件的人工干预、统计分析等。

本系统按照《湖南省公路安全设施和交通秩序管理精细化提升行动实施方案》，结合省交警总队成功经验和要求，由清华大学、湖南交通工程学会、湖南省公安厅交通警察总队、湖南车路协同智能科技有限公司联合研发;进一步地，可继续深度融合智能网联5G等先进技术，推动高速公路服务区运营模式以及交通管理方式变革;可探索智慧高速公路动态和静态信息整合，引领新型智慧高速新理念，打造全国示范试点样板。本项目经验成果，可形成高速公路智能化建设可复制、可推广的经验。

1 系统逻辑构架及拓扑结构图1、图2分别为系统整体架构图和系统拓扑结构图，主要围绕前端数据采集部分进行设计与建设，并在应用层进行多功能应用。系统主要由以下功能单元组成：

图1系统逻辑架构图 数据采集层。

包括前端检测设备数据采集和云端数据接入，前端检测设备包括广域雷达微波检测器、卡口摄像机、事件检测球机、全景球机、人脸识别摄像机、高清摄像机，云端数据主要由集中指挥平台、道安云平台的相关违法数据接入。 数据传输层。雷达和卡口摄像机将检测到的车辆信息通过网线或者无线网桥传输至终端处理器以及边缘计算单元进行分析处理，然后将预警信息通过光纤或高速公路专用通讯网络传输至交通诱导屏，同时终端处理器通过4G网络与云平台进行数据交互;服务区内球机以及摄像机通过网线或无线网桥的方式进行通讯，同时，通过4G无线网络将相关数据传输至云平台。 数据资源层。系统配置大数据应用服务器和高性能服务器，可以进行交通数据、地图数据、报警数据的应用。 应用层。具备道路交通安全预警业务应用，包括违法车辆诱导进服务区、车速引导、服务区拥堵预警及引导、追逃查缉等。 表现层。通过前端的预警设备进行体现，如交通诱导屏进行违法警示及诱导、交通安全宣传，喇叭和红蓝爆闪灯进行声光报警提示，服务区内违法车辆停车区对相关违法车辆进行处理等。 存储层。外场配置终端处理器主机，具备4T硬盘，可存储60天过车图片、视频信息;通过统一接入平台，汇聚至道安云。

图2 系统拓扑结构图

2.系统详细设计

2.1外场设施的部署设计

图3 外场部署设计图

如上图3所示，外场部署内容为：

A：检测与数据处理区：安装于服务区前10km处或上一个匝道出口，采集过车信息，包括车牌、车型、车身颜色等车辆信息，采集车辆违章检测信息，包括，超速、压线、逆行、货车占道等违法行为;

B：反馈预警提示区：部署在A后端200米处以及服务区前3km以及500m处，展示终端处理器传递过来的车辆违法信息，并重复诱导至服务区，同时触发喇叭和警示爆闪灯进行声光预警提示;

图4 违法信息判定及发布示意图

C：拥堵事件检测相机：在服务区入口处架设一根异型监控杆，于在匝道入口布设一个事件检测相机，检测服务区内的拥堵情况，并将信息传输至B进行预警提示;

图5 服务区拥堵事件检测示意图

D：卡口相机：在服务区入口异性监控杆上主路方向部署一个卡口相机，统计未进入服务区的车辆相关信息，如车牌、车型等，并将信息传输给E进行比对统计;

图6 E、F、I、J区设备示意图

E：检查停车区：服务区内建设违法处理停车场，配置一个高清摄像机对进入违法处理停车场车辆进行抓拍，并将抓拍图片上传至后台服务器，让管理人员进行处理，同时通过智能交通标志对

车辆进行引导检查，显示停车检查→窗口登记→完成检查，同时接受未进入服务区车辆的违法信息，判断车辆是否闯禁;

F：高空全景球机：部署在服务区高处，检查整个服务区内是否存在异常情况

G：检测预警区：部署在主道与匝道合流绿化带内，采集主干道以及匝道行车道方向来车、速度、距离等信息，展示匝道道来车信息并警示主道车辆谨防变道追尾;

H：预警区：部署在匝道出口，展示主干道来车信息并警示匝道车辆注意行车安全;

图7 并道处追尾风险信息判定及发布示意图

I：人脸识别智能摄像机：部署在服务区公共区域，如服务大厅、超市、餐厅、厕所门口，对进出该区域的人员进行识别，检查是否有相关违法在逃人员，一经发现，立即上传至平台报警处理。

图8 主干道拥堵判定示意图

2.2智能交通标志设计

入口标志：尺寸：1.44m*3.42m，字体显示大小为45cm，显示颜色为黄字黑底，如图9所示;

服务区内智能引导标志：尺寸：0.48m*1.92m，字体显示大小为40cm，显示颜色为黄字黑底，如图10所示;

图9 入口智能交通标志设计

图10 服务区内智能引导标志设计

出口标志：主道：尺寸：0.48m*3.42m，上屏下标志结合;出口：固定标志

图11 出口智能标志设计

3.结语

(1)研究了满足对高速公路服务区交通需求的智慧管控系统，对该系统的构成进行了具体的介绍，其全面的检测装置收集了各种交通情况，从而能够及时、准确地做出处理。

(2)对智慧管控系统进行了具体的描述，其中包括了智能交通标志设计与各部分设备功能等。系统可以即时收集到车辆的信息，针对车辆行驶出现的违章行为提前做好预警信息，使高速公路服务区的车辆行驶更加有序、安全。

参考文献：
于哲,张子龙.高速公路智慧服务区连锁经营管理探析[J].商业文化,2021(10)
周勇,侯福金,翁梓航,刘群,杜豫川,孙志平.高速公路智慧服务区构建探析[J].中国交通信息化,2022(06)
庞宏源.智慧服务区在高速公路运营中的应用[J].现代工业经济和信息化，2022，12(01)
唐耀祥.高速公路智慧服务区安全管控智能化建设研究[J].山西交通科科技，2020(05)
赵琪,郭森科,吴狄.智慧高速公路服务区管控平台实现[J].中国交通信息化，2021(07)
刘志勇,李瑞敏,刘英奇.高速公路车辆典型交通违法行为危险度分级预警方法[J].交通信息与安全,2017,35(04)
于艳花. 基于故障树分析理论的高速公路预警系统研究[D].西安建筑科技大学，2021

(编辑：李凌)