高速公路“入口預稱重+出口匝道預交易”綜合技術方案的應用

陳曉慶

（廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

為了整治高速公路貨車超載超限嚴重的現象，在各收費站前設置預稱重系統和勸返站進行治超執法管理，對預檢超限的車輛引導至勸返車道，避免貨車占比高的收費站出現擁堵現象。為提高ETC 的交易準確性與可靠性，減輕廣場車道業務處理壓力，以提高ETC 車的通行效率，該研究提出了通過綜合應用“進口預稱重+出口匝道預交易”的方式來緩解高速公路進口治超貨車交通擁堵的問題，以期實現提高收費廣場整體交通能力的目標。

1 概述

根據我國《超限運輸車輛行駛公路管理規定》（中華人民共和國交通運輸部令2021年第12 號）中，高速公路超限予以勸返的這一要求，我國各省在高速收費站出入口等重要節點位置建立了完善科學的限行措施。利用高新技術手段改善檢查方法，全面推行機動車號牌自動識別技術，實現使用動態磅不停車預檢預稱重，利用現代科技手段提升檢查效果，確保高速公路行車安全[1]。

現有的高速公路治超模式，在具體實施中仍然存在如下痛點和難點。

第一，在具體的實施中，超限車輛的勸返對收費站入口提出了很大的空間需求，既有路段的很多收費站入口由于在建設時沒有為車輛掉頭和勸返進行空間設計，需要改建，有的甚至不具備改建的條件，難以貫徹實施《超限運輸車輛行駛公路管理規定》中的相關規定。第二，現實中，收費站入口治超的模式僅實現了對超限車輛的勸返；治超的數據和視頻僅在當地存儲，各個收費站點之間并無關聯，這就導致了信息分散，無法實現信息共享，造成社會公共管理資源的嚴重浪費。第三，現有的高速公路入口治超數據產生后，往往未對其潛在價值進行充分挖掘，未能發揮數據碰撞后在高速公路的建設、治超的建點、貨運的管理及路政的執法等業務功效方面的提升助力作用[2]。

該研究所提及的入口預稱重技術應用方案能夠有效解決目前入口治超模式存在的問題。

隨著現代信息技術的迅速發展，ETC 在我國得到了廣泛應用。然而，ETC 不停車收費模式并不能滿足所有的高速公路需求，只能進行單車道及低速行駛電子收費工作，并不能適應自由流電子收費工作。如何將高速公路ETC 與自由流收費模式結合到一起，更好地滿足國內高速公路電子收費的需求，是當前研究需要解決的重難點，而出口匝道增加自由流門架預交易技術方案可以有針對性地解決這個問題。

2 系統構成及布置方案

2.1 入口預稱重系統

2.1.1 系統構成

入口的預稱重設備，通過監測儀器收集貨車的最大載荷、車輛軸數、最高車速和軸重等信息；通過機動車號牌識別系統（即抓拍設施）收集機動車號牌數據，同時將號牌的超載數據迅速地在LED 屏上顯示，并及時通知車輛駕駛人。

入口稱重系統主要包括：第一，動態稱重子系統。動態稱重系統由動態稱重傳感器、信息采集處理裝置和檢測線圈等組成；可檢測的參數有：車輛分離識別、軸數、軸重和總重等。第二，車牌識別子系統。車牌識別系統由高清攝像機、環形線圈和輔助照明設施等組成。車牌識別系統能自動識別車牌。第三，信息發布子系統。信息發布系統由可變信息情報板和控制器等組成，能及時告知超載車輛及其超載信息，并根據要求設置相關標志。第四，視頻監控子系統。在現場每個行車方向各安裝一臺全景高清網絡攝像機，對過往車輛動態進行實時監控，也對現場安裝的各種超載設備及人為破壞行為進行實時監控。第五，相關的標志標線、管線等配套工程。

2.1.2 布置方案

每條車道配置1 套石英稱重傳感器，達到車道全覆蓋的稱重效果。每車道配置4 套線圈，安裝在秤臺區域前方和后方。正面抓拍：安裝于正面抓拍門架，每個車道配置1 臺正面抓拍攝像機，每個車道配置1臺多功能紅外補光燈；尾部抓拍：安裝于尾部抓拍門架，每個車道配置1 臺尾部抓拍攝像機，每個車道配置1 臺多功能紅外補光燈；側向抓拍：與正面抓拍攝像機共桿安裝，每兩個車道配置2 臺側向抓拍攝像機，每個側向抓拍攝像機配置1 臺多功能紅外補光燈。

每個監測點配2 套400 萬像素高清監控球機，與車牌識別系統共桿安裝。

在預稱重檢測區前方100m 處應設置提示前方進入“公路超載不停車檢測區”的指示交通標志。

在預稱重檢測區前方50m 處設置“禁止變道”交通標志。

在預稱重檢測區后方50m 處設置“解除禁止變道”交通標志。

在預稱重檢測區域各車道間畫實線，禁止車輛變道。

在不停車超限檢測區后方75～175m 處設置懸臂式可變情報板，用于顯示車輛超限信息。

入口預稱重系統布置方案如圖1 所示。

圖1 入口預稱重系統布置方案

2.2 貨車ETC 車道改造

2.2.1 系統構成及功能

計重貨車專用ETC 車道系統主要由貨車專用ETC 車道程序、數據通信服務、數據傳輸服務以及手持交易終端（可復用現有收費移動終端）組成。車道程序在具備貨車ETC 業務交易功能的前提下，對滿足直接放行條件的貨車，ETC 實現自動交易放行，提高通行效率；對不滿足直接放行條件的貨車，ETC 通過數據的共享、設備回控、手持終端CPC/ETC 交易，實現應急處置，提升貨車專用ETC 車道異常處置能力；結合站場貨車ETC 車型特點，通過靈活限高、設置指示標志等方式，最大限度地保障貨車ETC 車道順暢性，減少異常干預頻次[1]。

計重貨車專用ETC 收費系統是在現行混合車道系統上進行改造優化，實現對貨車ETC 交易業務邏輯調整、增加對移動交易終端以及數據通信服務等功能，具體包括以下幾個方面：

第一，專道專用，實現貨車ETC 定向引流。根據貨車ETC 類型自動進行交易判斷，對無需進行校核的貨車ETC 車輛，在完成稱重后進行交易，并抬桿放行。根據貨車類型交易特點進行綜合設置，實現“免核”貨車ETC 專道專用，貨車類型靈活定向引流[2]。第二，異常回控，提升現場應急處置效率。融合遠程回控機制，通過增加或復用現有移動終端，支持CPC/ETC 出入口交易、交易異常提示及處理功能，無需通過車道系統處理，即可實現現場收費人員進行包括異常處置、人工發卡或收費、放行等操作。第三，數據共享，豐富系統異常處理能力。增加后臺重要數據共享，實現系統間協同工作，提升系統異常處理能力。第四，貨車ETC 專屬操作界面優化。根據貨車ETC所需要關注的信息，程序對貨車ETC 車道的收費程序界面進行了重新設計，對于顯示的信息進行了優化，并且預留了與平板終端進行對接的專屬位置，可以實現和平板的無縫對接，從而使得貨車可以快速放行[3]。

2.2.2 布置方案

ETC 車道改造主要為設備位置遷移與調試，最終將原有前置ETC 車道改造為貨車ETC 車道，根據收費車道軟件邏輯，貨車需通過稱重數據驗證后才可進行ETC 交易，故天線交易區域距離秤臺上秤端要不少于20m，以保證任意ETC 貨車均可正常通行，最終采用“2 套線圈+后置天線+后置欄桿”的車道布局，于收費亭后設置天線及欄桿機，使天線交易區域距離秤臺上秤端應不少于20m，滿足貨車通過的需求。

主要涉及以下幾點：

其一，感應線圈。原有感應線圈不再使用，重新開槽安裝，原有車輛檢測器可利舊使用。其二，天線。利舊原有天線和立桿，后移至收費亭后，使稱重區域與天線微波覆蓋范圍不重疊，間距不小于2m，包含設備遷移、重做基礎及安裝調試等。其三，自動欄桿。利舊原有設備，后移至收費亭后，包含設備遷移、重做基礎及設備調試等。其四，費額顯示器。利舊原有設備，后移至收費亭后，包含立柱遷移、重做基礎及設備調試等。其五，車牌識別儀。利舊原有設備，后移至收費亭后，并具備車牌抓拍和車道錄像功能。其六，軸組秤。在收費車道新增軸組秤，識別貨車稱重數據。其七，軟件改造。保障ETC 車道改造為貨車ETC車道后收費業務的正常開展。

ETC 車道改造布置方案如圖2 所示。

圖2 ETC 車道改造布置方案

2.3 匝道自由流系統

2.3.1 系統構成

匝道ETC 自由流管理系統主要由匝道ETC 自由流動車道管理系統、匝道ETC 自由流服務管理系統和匝道ETC 自由流監測管理系統三個部分構成，同時需要對出口ETC 車道管理系統和進出口混合車道管理系統進行提升改造。

第一，匝道ETC 自由流車道系統。

匝道ETC 自由流車道管理系統，主要實現提前交易服務：針對已監測到的能夠實現ETC 交易的OBU（車載電子標簽）車輛進行交易，在扣費交單后將該匝道的交易數據載入標簽EF04 及卡片0019 文件，在交易成功后產生正常流水；如果無卡OBU 且OBU EF04的數據符合正常交易要求，將產生無卡交易流水，并且不更新OBU EF04 的數據；失敗則將產生異常流水。

第二，匝道ETC 自由流服務系統。

匝道ETC 自由流交易平臺技術的主要特點是：

其一，收集匝道或車道控制系統中形成的正常/特殊流水。

其二，收集廣場車道的補TAC 碼數據。

其三，將匝道上發生的正常交易數據，傳送至廣場ETC/MTC（MTC，半自動車道收費系統）車道。

其四，匹配匝道生成的非正常交易流水，以及廣場車道生成的補TAC 碼數據，將合成正常交易流水，并存儲在站級的ETC 數據庫。

第三，匝道ETC 自由流監控系統。

匝道ETC 自由流監控系統的主要功能包括：

其一，監控匝道車道的運行狀況，如匝道車道程序運行狀況、工控機狀態、天線狀況等。

其二，密切監控匝道交易狀況，如匝道正常/異常交易流水的情況等。

第四，ETC 車道系統升級。

廣場ETC 收費管理系統需要升級的主要功能是：在捕獲到天線B2 幀獲得OBU 標簽信號后，可以檢測車道上有無匝道正常交易流水，有則放行；否則讀出OBU EF04 和卡0019 文件，檢測匝道上是否寫標簽和卡片成功，是則生成TAC 碼記錄信息并放行；若天線讀不到OBU 和卡的，則通過近區號牌識別，或通過號牌標識信號向服務系統詢問該牌照上有無匝道的正常交易流水信息，有則抬桿放行；否則按照ETC 交易流程進行補充交易。

第五，混合車道系統升級。

廣場混合收費管理系統需要升級的功能主要有：天線讀到車輛OBU 信號的，按照廣場內ETC 正常交易流水辦理，而天線讀不到OBU 的，則采用車牌識別，通過車牌識別功能向服務系統詢問該牌照有沒有按匝道正常交易流水，有則采用人工比對號牌后直接抬杠放行；否則待司機刷卡消費后向服務系統詢問有無匝道無卡交易正常流水，有則關聯OBU 數據后產生正常流水，無則查看卡片OO19 文件有無匝道寫卡完成登記，有則產生TAC 碼立即放行，無則完成壞卡操作。

2.3.2 布置方案

門架安裝充分考慮了ETC 交易車輛的特點，需要在匝道選取適當的天線覆蓋范圍，最大程度地實現天線交易效果，在確定門架的距離時，要盡可能避免彎位，門架離車輛前方最少要有20m 左右的垂直間隔。在設置門架的高度上，必須充分考慮現場要求，符合ETC 項目中天線的要求以及車輛通行高度的規定。具體的門架高度大小以及設置方法，必須按照匝道現場狀況而定。

3 結語

隨著中國市場經濟的高速發展，人力與物品長距離流通日益頻繁，2019年國家取消省界收費站后，收費擁堵的主要矛盾從省界收費站轉移到各路段出口廣場收費站。該研究針對路段廣場收費擁堵問題提出了有效的解決方案，并在實際案例應用中，明顯提高了ETC 車輛的通行效率，大大減少了擁堵。這不僅有利于降低運營成本，節約費用，還有利于推進智慧公路的發展，大幅度提高了公路運行中的服務質量。