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SOLUTION
基于ETC门架系统数据转交调解决方案
一、政策背景
根据中华人民共和国交通运输部《国家高速公路网交通量调查观测站点布局规划》要求，到2020年，随着国家高速公路网的逐步建成，完成国家高速公路交通量调查与信息服务体系，调查站应覆盖全部路网里程，具备全面、准确地为行业、为社会提供信息服务的能力。
2019年5月，交通运输部下发《取消高速公路省界收费站总体技术方案》（以下简称《技术方案》）。《技术方案》指出，取消省界收费站后，在高速公路沿线断面建设ETC门架系统，实现对所有车辆的分段计费。ETC门架系统将采集大量的车辆通行数据，利用这些数据，能否建立新的交通流量调查站，值得深思。
取消省界收费站后，车辆通行高速公路实现“分段计费”、“精确计费”。ETC门架系统能够采集到各类车的通行信息，如双片式OBU通行流水记录、单片式OBU通行流水记录、ETC通行交易失败流水记录、CPC卡通行流水记录，及对应车道的图像流水记录信息。这些通行记录信息，经过二次加工后，能够计算出目前交调站所采集的各项数据指标。因此，基于ETC门架系统采集的数据，采用数据挖掘、图像识别技术，研究相应的计算方法，准确计算出交通量调查所需各项指标，将ETC门架系统采集的数据应用到路网交通量调查中，是本方案的主要目的。
二、方案概述
取消省界收费站后，车辆通行高速公路实现精确计费，ETC门架系统能够采集到各类车的通行信息，经过二次加工后能计算出目前交调站所采集的各项数据指标，并将ETC门架系统采集的数据转化，应用至路网交通量调查中。
1）数据接口对接：完成各类原始数据的汇总；
2）数据处理：编制基础信息表，完成数据匹配、数据清洗、数据分析模型，准确分析各类数据指标；
3）数据展示：将数据分析结果在综合监控系统中可视化展示；
4）数据推送：将分析结果推送至交通运输部；
5）系统对接调试：收费专网、监控专网、交通运输部专网之间的对接调试。
ETC门架系统数据转交通量调查流程图
三、方案介绍
（一）数据对接
开发数据接口，将各类原始数据及时、完整地汇总到数据中心。
（二）数据处理与分析
1.路网基础信息表的编制
编制路网各类节点的基础信息表。主要包括如下基础信息：
1）路网收费站（含虚拟收费站）基础信息表
对路网所有收费站（含虚拟收费站）的基础信息进行结构化处理，明确各收费站的编号、名称、位置、所属路段、所属路线、所属区域、车道配置情况、开通时间等基础信息。
2）ETC门架系统基础信息表
对路网各ETC门架系统信息进行结构化处理，明确各门架的编号、位置、所属路段、所属路线、门架类型、收费里程等基础信息。
3）路网拓扑关系表
路网所有收费节点（收费站、收费门架等）连接关系（含路段所属行政区信息）相关信息，包括里程、车道数、起止点桩号等信息。
4）摄像机信息
对路网各摄像机信息进行结构化处理，明确各摄像机的编号、位置、对应车道等基础信息。
5）路网任意两点最短行驶路径表
在ETC门架系统识别通行车辆失败，不能准确判定车辆通行路径时，需要按最短路径法还原车辆的通行路径。需要对路网任意两个收费站间的最短通行路径进行汇总，编制最短路径表。
6）路段、分公司、路线基础表
编制路段、分公司、路线对应关系表，明确相互间的所属关系。
2.数据质量评价
建立数据质量评价模型，对ETC门架系统采集的各类数据进行质量评估，在交通数据处理周期内，统计数据的完整率、异常率、数据传输的及时率。一方面及时反映设备出现的异常问题，及时维护；另一方面根据数据质量建立对应的数据清洗规则，对符合质量要求的数据进行统计，确保统计结果的准确性。
3.数据清洗
建立数据清洗模型，将非流水数据、异常数据、重复数据进行清洗，保障数据结果的准确性。
4.数据匹配
建立数据匹配模型，完成收费站入口流水记录、收费站出口流水记录、ETC双片式OBU交易流水、ETC单片式OBU通行凭证、CPC卡通行记录、ETC交易失败通行记录、图像流水记录，各类记录对应关系的匹配。匹配结果是将每一辆车OD路径还原（含时间）。
5.数据分析
根据《“固定式交调设备技术条件”和“固定式交调设备与数据服务中心通讯协议”》要求，I类交调设备采集的交通数据指标共10项。详细分析指标如下：
1）过车时间
过车时间：车辆经过检测地点的时间（最小单位为5min）。
将ETC双片式OBU交易流水、ETC单片式OBU通行凭证、CPC卡通行记录中的车辆与图像流水记录中对应的车辆匹配后，图像流水记录中的“抓拍时间”即为车辆的“过车时间”。
2）车道号
车道号：车辆行驶检测地点所在的车道。
即：抓拍到车辆的摄像机所在的车道。
3）车道数
固定信息，即ETC门架系统所处调查断面双向车道数。
4）处理周期
根据过车时间，按要求的处理周期统计各类指标。以分钟为单位，默认为5分钟。
5）时间序号
根据过车时间，按要求的处理周期计算。为1－(1440/记录时段长度)之间的整型数，对应24h中的第1－(1440/记录时段长度)的交通数据处理周期。
6）跟车百分比
按摄像机所在车道的图像流水记录中的抓拍时间顺序排列，计算车头时距。进而计算该车道内车头时距小于指定时间的车辆占该车道全部车辆的百分比。
7）平均车头间距
按摄像机所在车道的图像流水记录中的抓拍时间顺序排列。根据相同车道先后两辆车的车头时距、后车的车辆速度，计算车头间距。进而计算该车道机动车车头间距的算术平均值。
8）时间占有率
按摄像机所在车道的图像流水记录中的抓拍时间顺序排列，根据图像流水记录中的车辆速度及车身长度计算每辆车经过检测点的过车时间。
在指定的交通数据处理周期内，该车道的机动车过车时间之和与该交通数据处理周期时间长度的比值即为时间占有率。
9）交通量
统计摄像机所在车道在指定的处理周期内经过的车辆数即为交通量。
根据通行车辆的车型不同，可按车型对交通量进行分类。如中小客车交通量、大客车交通量、小型货车交通量、中型货车交通量、大型货车交通量、特大型货车交通量。
10）平均地点车速
根据图像流水记录中的车辆速度计算指定的交通数据处理周期内，该车道的车辆经过检测地点的车速的算术平均值。
根据通行车辆的车型不同，可按车型对平均地点车速进行分类。如中小客车平均地点车速、大客车平均地点车速、小型货车平均地点车速、中型货车平均地点车速、大型货车平均地点车速、特大型货车平均地点车速。
（三）数据展示
开发数据展示平台，在综合监控系统中展示交通流量调查数据各项分析结果。
（四）数据推送
开发数据推送系统，将交通流量调查数据及时、准确地推送至交通运输部。
（五）数据对接调试
对各类数据在收费专网、监控专网、交通运输部专网之间的传输情况进行调试，保障数据传输的安全性、及时性。
（六）其他内容
为准确、及时、完整地完成各项指标的分析及结果传输，需要定期检查数据情况，具体内容包括以下几个方面：
1）按日查看各类流水数据推送情况，推送异常时及时响应解决；
2）按周期执行分析流程并将结果按时推送至交通运输部；
3）在路网结构、路网基础信息有变化时，及时维护、更新路网各项基础信息表。
四、方案应用
采集交通流量、车速、交通密度等路网交通流的各项指标信息，通过积累数据，掌握各类指标的变化特征、规律，能够为高速公路规划、建设、管理、养护、公众出行以及应急处置提供重要的信息支撑。
1）交通量信息是合理确定路网建设规模和布局，有效调整路网结构的重要依据
积累高速公路网交通流量的历史数据，并以此为基础分析交通流量与社会经济发展间的相关关系，预测远景高速公路交通需求，为合理确定高速公路网总体规模、技术标准和空间布局提供技术依据。同时，依据高速公路交通量调查所取得的高速公路流量、车速和交通密度数据，结合一般国省干线公路和农村公路交通量调查工作，可以掌握全路网的运行特征，评价全路网的运行效能，为调整路网行政等级和技术等级构成提供参考。
2）交通量信息是加大路网运行监管力度，提升公路交通应对突发事件能力的重要支撑
路网流量大小、速度、分布、拥挤程度等交通情况是反映路网是否有效运行最主要的特征，也是公路交通应急管理的重要参考数据。针对当前我国公共突发事件频发，地质灾害频繁，公路交通应急任务日益增多的情况，利用交通流量调查数据，实时掌握并分析高速公路的道路运行情况，判别道路运行通畅与否，判断异常交通事件发生的时间和地点，对于加强对高速公路的交通及运输监控，促进区域间路网协调运行管理，支持区域路网监控中心、公路交通应急指挥体系的建设，提高公路交通突发事件应急处置能力和遇险救援水平具有重要的支撑作用。
3）做好交通量调查工作是改善公路交通出行服务水平，提高交通公共服务能力的重要手段
行车速度、拥堵、通断等交通情况是公众出行，特别是自驾车出行的重要参考。随着我国经济的进一步发展，区域间的旅客出行需求更加旺盛，货物流动更加频繁，追求安全、便捷、经济、舒适和个性化的出行需求将更加迫切，需要公路交通行业为出行者提供范围更广、质量更高、内容更丰富、区域集成的动态交通情况信息服务。
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