高速公路大数据模型研究

高速公路大数据模型研究

国家统计局服务业统计司 李卉、申孟宜、展国殿

摘 要

本文运用大数据思想，创造性地建立了基于高速公路联网监

控系统大数据的统计模型，挖掘出了其中隐藏的数据间相互关系，

并与高速公路车辆超限、站点拥堵问题相结合进行了分析。

研究中采用山东省高速公路联网监控系统数据进行挖掘：建

立数据仓库，初步挖掘数据仓库以寻找基本规律，基于规律划定

建模大致方向，根据方向对数据仓库进行预处理，运用算法模型

对预处理后数据展开挖掘，在挖掘过程中不断对算法模型做出淘

汰、调整以确保可行，比较不同可行模型最终结果选取最优者进

行分析。

本文得到以下结论：

1．超限车辆行为规律：(1 )山东省内超限车辆主要是跨省

运送货物进入山东的集装箱货车，进入方式有两种：通过高速公

路直接进入和通过海港进入；(2 )山东省出省超限车辆数远小于

入省超限车辆数，一定程度上反映了山东省经济发展对省外物资

的需求强烈程度；(3)分析了超限车出现的高峰时段和主要位臵。

2．收费站点的关联性规律：山东省车流量最大的收费站—

—青岛东所经过的车辆主要对周围行驶时间半径一小内的 7 个

站点产生影响，并计算了影响的传播速度。

本文的主要价值在于：

1．大胆尝试了大数据与统计的结合，在大数据环境中运行

了多种传统算法模型，其过程和结果都为如何在统计工作中应用

大数据提供了重要参考。

2．挖掘数据虽局限于一省，但其方法完全可以拓展至全国，

研究的过程和结论都为提升高速公路管理效率提供了崭新的思

路。

关键词：高速公路 大数据 数据挖掘 聚类 关联

引言

交通运输是国民经济运行的大动脉，连接着社会生产、分配、交

换和消费等多个环节。高速公路是保障交通运输畅通无阻的重要通道。

但近年来高速公路货运车辆的运输超限、站点拥堵已严重地影响了高

速公路的畅通运行，而且这两个问题互相联系：站点查处超限车辆加

重了拥堵程度；拥堵加重又进一步降低了高速公路运输效率，车主的

超限意愿增大。交通管理部门对这两类问题进行过多次大力度的整治，

但一直以来由于治理手段有限，往往是成本大，收效小，因此，如何

找到科学有效管理超限车辆、避免站点拥堵的方法是交通运输管理的

难题。

根据本次统计建模大赛强调的重点——研究大数据在统计工作

中的应用，本小组针对上述问题，建立了多种模型对我司目前掌握的

大数据——高速公路联网监控系统原始记录数据展开了不预设目的

的数据挖掘，希望挖掘结果能对高速公路超限车辆有效管理和避免站

点拥堵有所启发。大数据建模经历了使用原始数据建立数据仓库，对

数据规律进行初步挖掘并确定建模基本方向，根据建模需要对数据仓

库进行预处理，运用算法模型对预处理后数据展开挖掘，在挖掘过程

中不断对算法模型做出淘汰、调整以确保可行，比较不同可行模型最

终结果选取最优者进行分析。

一、高速公路的特征、现状和问题

(一)高速公路的定义和特征

中国交通运输部《公路工程技术标准》规定，高速公路指“能适

应年平均昼夜小客车交通量为25000 辆以上、专供汽车分道高速行驶、

并全部控制出入的公路”。高速公路具有高速、安全、土地利用率和

通行能力高等主要特征，对于调整优化产业结构及分布、促进区域经

济发展和空间格局演化、提高资源配置效率等具有重要意义。高速公

路的建设情况可以反映一个国家和地区的交通发达程度，乃至经济发

展的整体水平。

各国高速公路里程一般只占公路总里程的 1-2%，但其所担负的

运输量占公路总运输量的20-25%。 高速公路行车速度高，通行能力

大，交通事故率小，是经济发展的必然产物。高速公路的问世缩短了

人们之间的时空距离。

(二)我国高速公路的发展和现状

2013 年末，全国高速公路里程达 10.44 万公里，比上年末增加

0.82 万公里。其中，国家高速公路7.08 万公里，增加0.28 万公里。

1

全国高速公路车道里程46.13 万公里，增加3.67 万公里。

图1 2009-2013 年国家高速公