高速公路ETC门架数据在交调工作中的转换应用研究.pdf

2023No.3上海么路12 1SHANGHAITWAY智能交通高速公路ETC门架数据在交调工作中的转换应用研究李淑珍（上海市交通委员会交通指挥中心，上海2 0 0 0 5 1）摘要：在对比分析高速公路ETC门架站点与传统交调站点替代条件、数据转换条件、系统运维水平的基础上，进行ETC交易数据与交调数据的站点匹配、车型对应、数据转换、接口传输等研究，形成集约化的高速公路交通流检测方案，为相关ETC数据的交调分析应用工作提供参考。关键词：ETC系统；ETC门架；交调站；数据转换0引言截至2 0 2 2 年底，上海市高速公路网约8 5 1km，ETC门架每天交易流量约40 0 万条。海量的交易流水，构成了监测高速公路运行情况的庞大数据资源。截至2 0 2 2 年底，上海市财政投资的收费高速公路交调站约7 2 个，站点规模有限，且服务年限较长。由于其中的大部分为埋地式线圈检测设备，在实际运行中，运维难度较大，故障率较高，影响到采集数据的完整性和有效性。在此背景下,对ETC门架与传统交调站点的替代条件进行分析，并对门架数据转换路径进行研究，推进ETC数据在交通量调查分析工作中的应用，是较为必要和迫切的。1ETC门架与传统交调站点替代条件分析1.1站点布设替代条件分析高速公路ETC门架系统覆盖了本市高速公路所有的收费单元，即在发生流量变化的路段，均布设有ETC门架。目前，ETC门架有3 18 处（其中，3 6 处为省界门架，2 8 2 处为路段门架），收费站及出人口匝道等断面114处，数据采集间距约2 5 km，覆盖条件远优于目前的线圈检测设备站点，见下图1。同时，从设备运行技术要求来看，因ETC门架系统涉及高速公路收费业务，其设备精度要求、运维保障水平、路段业主重视程度等，在很大程度上优于实体公路交调站。因此，从站点系统运行层面上，ETC门架交调站有着更收稿日期：2 0 2 3-0 7-18高的可靠性和稳定性，具备替代现有传统公路交调站的基础条件。1.2楼数据转换条件分析从公路交调数据与收费数据的具体指标的匹配关系角度可以看出，两类数据的部分公共字段在很大程度上一致。其中，车流量、车辆车型、地点车速、车货总载重及轴数（部分站点可采集）、行驶方向等主要指标字段，完全具备数据转换的条件。如下表1所示，从公路交调统计车型和高速公路收费统计车型的分类标准可以看出，公路交调总计9类车型，高速公路收费车型则分为4类客车、6 类货车及6 类专项作业车。两者车型分类的对应关系均较为明确，仅在交调车型的小货车、中货车与收费车型的11、12、2 1、2 2 车型存在轻微重叠。该部分可通过测算来进行比例拆分。1.3系统几余性及运维成本分析在运维周期与成本上，ETC门架相较于交调设备，也有明显的优势，见下表2。特别是在遇到大中修的情况下，埋地式线圈维护受路面维修周期限制，道路施工将导致线圈同周期中断。而ETC门架设备则不受路面施工条件的限制。从系统余性及单点故障拟合能力考虑，ETC门架系统和收费站系统为车辆通行感知提供了分段式的全路径动态感知，能提取车辆在高速公路行驶的完整通行信息。在遇到单点门架数据采集故障的情况下，可通过融合各节点数据，匹配路径矩阵，拟合出完整的车辆轨迹信息。采用的技术方法为基于相对最短路径的路径拟合。拟合区域的路径范围越小，拟合的误差也相对更小。技2023No.3122上语么路智龍交通SHANGHAI HIGHWAYS图1上海ETC门架位置分布图表1交调车型与高速公路收费车型对应关系交调车型收费车型ETC系统对应代表编号车型编码：11类客车车种编码：非2 4&2 8中小客车型编码：2客车2类客车车种编码：非2 4&2 8车型对应关系车型编码：33类客车车种编码：非2 4&2 8大客车型编码：44类客车车种编码：非2 4&2 8交调车型收费车型ETC系统对应代表编号车型编码：11&2 1小货1类货车车种编码：非2 4&2 8车型编码：12&2 2中货2类货车货车车型车种编码：非2 4&2 8对应关系3类货车车型编码：13&2 3&14&2 4大货4类货车车种编码：非2 4&2 85类货车车型编码：15&2 5&16&2 6特大货6类货车车种编码：非2 4&2 8集装箱车种编码：2 4&2 82023No.3上海么路12 3SHANGHAWAY智能交通表2 高速公路ETC门架设备及线圈检测设备维护成本比较比较项目高速公路ETC门架埋地式线圈检测设备维护条件不受地面施工组织限制受地面施工组织限制维护周期相对较短相对较长单点故障拟合能力具备拟合功能不具备拟合功能维护成本结合收费系统分摊运维成本维护成本相对较高术步骤为根据车辆轨迹信息中记录的收费站和枢纽节点信息，遍历轨迹中相邻的关键节点。当遇到节点中断时，基于最短路径搜索算法，补全两相邻关键节点之间缺失的枢纽节点信息，再基于相邻节点信息，搜索途径的门架位置，从而形成完整的各门架对应子路段的流量数据。2ETC门架数据转换交调数据技术方案通过对ETC数据进行收集、整理、清洗，建立数据转换规则，并开展收费体系车型分类与交调车型分类的匹配，实现高速公路全路网智能化采集，最大程度地反映路网整体的交通运行情况和交通需求，形成ETC门架数据与交调数据的融合统一。2.1ETC门架数据与交调数据匹配转换路径对于ETC门架数据与交调数据的融合转换，除基础信息可直接转换外，应重点关注分车型的流量、车速等指标，制定ETC数据与交调数据的车型对应关系、车速测算方法等，构建ETC门架数据与交调数据匹配的应用融合模型，打通高速公路ETC数据转换交调统计数据的技术路线，见下图2。2.2ETC门架站匹配规则基于ETC门架系统的编号规则，建立ETC门架交调站匹配规则、站点和设备编码规则。ETC门架系统由上、下行双方向的门架组成，门架的编号按照一定规律编码,其信息包含在ETC门架字典表中。为实现门架交调站的匹配，需要将上、下行门架一一对应。因此，可根据ETC门架系统布局的规则特点，按照门架编码规则，匹配各个门架系统的上、下行门架，实现ETC门架交调站的匹配。匹配后的ETC门架交调站，可按照交调系统中的交调观测站编号命名规则进行命名。2.3ETC门架数据转换规则分析ETC门架采集数据的可用性，建立ETC门架数据项与交调数据项的转换对应关系，对ETC门架通数据转换需求主体需求内容需求分析转换可行站点布设及设采集数据指车型统计性分析备运行条件标一致性分类标准门架系省界非省界门架命编号名称统布局门架门架名规则命名命名ETC门架交调站转门架匹配步骤门架站命名规则换匹配门架匹配结果门架采ETCETC通行ETC通行图像流CPC卡通ETC门架集数据流水凭证记录水记录 行记录数据转换匹配车速转换车型匹配拆分数据结构转换转换接入ETC门架交调数据包技术方案门架交调站门架交调站设备基础数据表基础数据表图2 ETC门架数据转换技术路线行数据表、牌视数据表等进行梳理分析，制定车速、车型等指标转换规则。ETC门架单元基础数据的提取项目如下表3 所示。2.4重大节假日小客车免费放行期间牌视数据处理在春节、清明、五一、十一这四个重大节假日期间，高速公路网会实行小客车免费通行。ETC门架交易系统届时将对货车、集卡及七座以上客车进行精确采集，七座以下小客车人口则不领卡、ETC不交易，这造成了ETC客车流量统计数据的不准确。而牌识数据仅采集总量，可能存在数据丢失，且不区分具体车型。因此，需结合两类数据，综合处理，生成各车型流量数据。处理方法如下表4所示。2.5数据接口及传输交通量调查统计数据以5 min为最小采集单元，可No.32023124上涵2 路智能交通SHANGHAI HIGHWAYS表3 ETC门架数据与交调数据转换关系序号数据项是否提取转换对应数据项一交调数据项对应门架数据项1调查站编号门架编号2观测时间通过时间3行驶方向行驶方向4设备识别码门架设备编号5处理周期5分钟6时间序号12887车道号8跟车百分比9平均车头间距10时间占有率11车型计费车型代码、计费车种代码12车速车辆速度13设备型号统一编码14厂商代码统一编码三ETC门架数据项对应交调数据项1通行标识ID2门架编号调查站编号3门架HEX字符串4行驶方向行驶方向5门架类型6对向门架HEX值7通过时间观测时间8通行介质类型OBU序号编码10通行介质编码11计费车辆车牌号可脱敏，保留车籍地12识别车辆车牌号可脱敏，保留车籍地13计费车型代码车型14计费车种代码车型15车轴数16车辆座位数or载重17货车总质量（核定总质量）18货车车长19车辆速度车速20人口编号21人口站HEX字符串22口站名称23入口日期及时间观测时间24人口状态25人口车货总重（人口称重）26出口编号27入口站名称28出口时间日期及时间29上一个门架的HEX字符串30通过上一个门架的时间31距上一个门架或收费站的距离2023No.3上海么路12 5上接第12 0 页）SHANGHAIHITHWAYS智能交通表4重大节假日小客车免费通行期间牌识数据处理方法步骤一估算扩算系数观察一定周期内门架数据与牌识数据的比例关系，确定估算系数步骤二计算总流量计算总流量=牌识数据扩算系数步骤三提取门架交易数据根据门架交易数据，提取非免费的各类型货车及客车流量步骤四提取免费放行小客车数据小客车流量=总流量-各类型货车流量-非免费客车流量以5 min为单位，进行数据接口及传输设计。先通过数据分发服务，将脱敏后的ETC门架数据分发至数据前置机，由前置机将汇总后的5 min收费车型数据传输至交调数据中心的数据接收转换服务器。在数据接收转换服务器上，部署数据转换程序，将接收到的数据包转换为5 min交调车型数据。1基于交调系统通信协议，开发ETC门架交调站的数据接收接口，同时将接收后的数据设置为相应的存储方式。数据包需按照公路交通情况调查设备第2部分：通信协议JT/T1008.2-2015中的标准要求，将ETC门架数据转换至5 min统计数据，形成报送数据3丝结语本文基于卫星单点定位数据中提取的安全替代指标，根据时间（工作日、非工作日）和空间（路段、交叉口)的不同工况，分别构建了基于零截尾负二项的事故频率预测模型和基于多元Logit的事故严重程度预测模型。由此构成的城市道路高风险点位预测方法，可作为城市道路交通安全管理和整治的依据。参考文献1 Jovanis P P,Chang H L.Modeling the relationship of accidentsto miles traveled J.Transportation Research Record,1986,1068:42-51.2 Noland R B,Quddus M A.A spatially disaggregate analysis ofroad casualties in EnglandJ.Accident Analysis&Prevention,2004,36(6):973-984.3 Siddiqui C,Abdel-Aty M,Choi K.Macroscopic spatial analysisof pedestrian and bicycle crashesJJ.Accident Analysis&Pre-vention,2012,45:382-391.4 Joshua S C,Garber N J.Estimating truck accident rate and in-volvements using linear and Poisson regression models J.包，并报送至交调数据中心。3结语在实现全国高速公路ETC联网收费后，ETC数据已成为监测高速公路运行情况的重要数据资源。由于门架数据具备可靠性、稳定性、丰富性、持续性等诸多方面的优点，除进行基础的交通量数据采集外，还有着支持跨省运输分析、客货运通道分析、OD分布分析、跨部门协作执法等更为广阔的应用前景。未来，ETC数据应用在更进一步地深人挖掘后，将会为交通调查分析应用工作提供更多的帮助。Transportation planning and Technology,1990,15(1):41-58.5 Maher M J,Summersgill I.A comprehensive methodology forthe fitting of predictive accident models J.Accident Analysis&Prevention,1996,28(3):281-296.6 Miaou S P,Lum H.Modeling vehicle accidents and highwaygeometric design relationships J.Accident Analysis&Pre-vention,1993,25(6):689-709.7 Miaou S P,Lum H.Modeling vehicle accidents and highwaygeometric design relationships J.Accident Analysis&Pre-vention,1993,25(6):689-709.8 Pulugurtha S S,Sambhara V R.Pedestrian crash estimationmodels for signalized intersections J.Accident Analysis&Prevention,2011,43(1):439-446.9 Fu T,Miranda-Moreno L,Saunier N.Pedestrian crosswalksafety at nonsignalized crossings during nighttime:use of ther-mal video data and surrogate safety measures J.Transporta-tion research record,2016,2586(1):90-99.10于光,刘倩.卫星单点定位数据的安全指标构建研究 J.公路,2 0 2 2,6 7(0 3):2 6 6-2 7 1.11陈英,袁华智,黄中祥等.零截尾负二项模型在交叉口事故预测中的应用 J.中国公路学报,2 0 2 0,3 3(0 4):146-15 4.XIAO Meiqiang,YE Fen,HU Shiyuan(126)ZHANGLei,YING Peng,ZHUYaozhi(131)lected based on road geometry data,historical crash data and satellite point positioning data.The accident frequency prediction model basedon zero truncation negative binomial and the accident severity prediction model based on multivariate logit were constructed respectively,which can effectively identify high-risk points on urban road traffic.The models have high accuracy and interpretability.In general,the pro-posed methods are supporting technologies for efficient traffic delicacy management measures.Key words:satellite point positioning data;urban roads;historical crash surrogate safety measures;static risk research and judgmentResearch on the Conversion and Application of ETC Gantry Data for Expressway in Traffic Control Work.LI Shuzhen(121)Abstract:On the basis of comparative anaiysis of the substitution conditions,data conversion conditions,and system operation and mainte-nance levels between ETC gantry stations and traditional traffic control stations on highways,research is conducted on the site matching,vehi-cle type correspondence,data conversion,and interface transmission of ETC transaction data and traffic control data,and forms an intensivehighway traffic flow detection scheme,which provides references for the application of relevant ETC data traffic control analysis.Key words:ETC system;ETC gantry;traffic control station;data conversionResearch on Interlayer Bonding Performance of Asphalt Ultra-thin Overlayer on Old Cement PavementAbstract:The interlayer bonding performance of the ultra-thin asphalt overlayer on the old cement pavement directly affects the service lifeof the overlay structure.The interlaminar bonding properties of several typical waterproof adhesive materials and a permeable sealing materialwere studied by forming composite structure specimens,combined with interlayer pull-out tests and oblique shear tests.The test results showthat:under the optimal coating amount of each waterproof adhesive material,the order of pull-out strength is hot-melt composite modified as-phalt,SBS modified asphalt,70#matrix asphalt,G,modified emulsified asphalt.Coating with quick-drying Type penetrant F can improve thepull-out strength and interlayer shear strength of waterproof adhesive materials,does not change the optimum amount of coating.Key words:old cement pavement;ultra-thin asphalt overlayer;interlayer bonding;waterproof bonding course;permeable sealing courseResearch on the Application of Anti-slip Surface Construction Technology of Asphalt PavementAbstract:In view of asphalt pavement anti-skid ability attenuation and high-speed traffic safety problems,in this paper,the anti-skid treatmenttechnology models of four kinds of asphalt pavement are established,namely,finishing surface,micro-surface,shot blasting and covering.The im-provement effect and the attenuation of skid resistance were studied respectively.The results show that the composite thin layer coating technologywith high toughness resin is the best to improve the anti-skid performance of the original asphalt pavement;With the extension of traffic time,theskid resistance of the four asphalt pavement anti-skid treatment technologies has the same decay law.Among them,the composite high-toughnessresin thin-layer cladding technology has the least skid friction coefficient attenuation and the best lasting skid resistance.Key words:asphalt pavement;anti slip treatment technology;anti slip performance;attenuation amplitudeStudy on the Composition and Properties of Cement Phosphogypsum Stabilized Crushed StoneAbstract:The effective utilization of phosphogypsum can effectively solve the problem of waste.To study the composition and performance ofcement phosphogypsum stabilized crushed stone,the grading relationship,influence of cement dosage,and road performance of cement phos-phogypsum stabilized crushed stone were studied through experimental research methods.The results indicate that the water stability perfor-mance of the unconfined compressive strength of cement phosphogypsum stabilized crushed stone increases first and then decreases with theincrease of phosphogypsum content.At the same time,it was also found that phosphogypsum can not only effectively improves the shrinkageand cracking resistance of cement phosphogypsum stabilized crushed stone,but also increase the splitting strength,compressive rebound mod-ulus,and maximum dry shrinkage strain of the stabilized crushed stone.Key words:cement phosphogypsum;aggregate grading;road performance;stability performanceExperimental Study on Vacuum Sealing Method for Measuring Void Content of Asphalt MixtureAbstract:Select two types of asphalt mixtures(AC-20 and SMA-13)as specimens,and measuring the porosity of formed specimens with dif-ferent compaction times by the vacuum sealing method,and the results were compared and analyzed with the surface dry method and volumemethod.The test was repeated three times on the specimens to study the error of the repeated test of the vacuum sealing method.By changingthe vacuum sealing state of the sealed specimen,the material and thickness of the sealing bag,the factors affecting the determination of asphaltmixture porosity by using the vacuum sealing method are studied.The results show that the measured values of the vacuum sealing method arebetween the surface dry method and the volumetric method,and there is a good correlation between them;The average error of multiple mea-surements of porosity is 0.19%;The vacuum sealing state,sealing bag material,and thickness have an impact on the test results.The better thesealing state,the smaller the error in the measured porosity:The better flexibility and strength of sealed bag,the smaller the error;The smallerthe thickness of the sealed bag,the smaller the error.Key words:vacuum sealing method;void rate;asphalt mixture;surface dry method;volumetric methodReview of the Application and Discussion on the Long-life Potential of High Viscosity Modified Asphalt in ShanghaiHighwayAbstract:The implementation of carbon peaking and carbon neutrality has accelerated the demand for long-life pavement in China,and theresearch on integration of the structure and material of long-life pavement is of great importance.Based on the review of physical projects(Lu-:LIU Chengcheng(136):YE Fen,LIU Jiahui,WU Huairui(141)WANG Hanbing,LV Weimin,YAO Hongru,ZHANG Chuanping,ZHANG Zhen,WANG Shifeng(146)