四川省高速公路收費站級聯網收費系統優化

張天成

摘要 文章重點對四川省高速公路現有收費站級聯網收費系統進行了分析與探討。通過對現有四川省高速公路收費站級聯網收費系統的了解和研究，結合新的技術、設備和理念，在保證車輛交易準確性和可靠性的前提下，對四川省高速公路收費站級聯網收費系統優化，緩解了收費車道處理業務的壓力，提高了車輛的通行效率，確保了司乘人員能更快速地通行高速收費站和路段收費人員能更便捷地操作收費系統。

關鍵詞 高速公路收費站；級聯網收費系統；系統優化

中圖分類號 U495文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）14-0017-03

0 引言

近年來，國家大力推行ETC技術應用，四川省高速公路共建成ETC門架1 800余個、收費站700余個、各類車道6 000余條，使高速公路形成了“一次行程、分段計費、一次扣費、一個賬單、一次告知”的全國一張網收費模式，對通行高速公路的車輛按照其行駛路徑精確計費，支撐了全世界規模最大的高速公路電子不停車收費系統。

隨著社會經濟的發展，成都市周邊的高速公路車流量急劇增長，對收費站整體通行效率提出了更高要求。結合近年來行業內在大數據、云計算、物聯網等方面的技術積累，四川省高速公路決定在成南高速公路成都收費站和成都繞城高速公路錦城湖收費站開展四川省高速公路聯網收費系統優化試點工作，進一步改善系統運行的穩定性和計費的精準性，提高收費站通行效率和服務質量[1]。

1 擁堵分析

四川省近年來高速公路里程數增長迅速，通行高速的ETC車輛也日益增多。在此前提下，部分城市、城鎮和熱門景點及周邊區域的高速公路收費站通行擁堵現象越來越嚴重，其中成都市周邊的高速收費站擁堵現象最為嚴重。經過長時間的觀測分析，原因有以下幾方面：

1.1 部分收費廣場占地面積小

受地理條件限制，部分收費站無法對收費廣場用地進行改擴建，當車流量超過收費站容量時，就會造成收費站擁堵。

1.2 部分收費車道布局不合理

很多收費站僅有1條入口和1條出口人工車道，且均在收費站的廣場兩側，當持通行卡車輛向收費廣場兩側變道時，就會產生擁堵情況。

1.3 高峰時段車流量大

高峰時段個別收費站車流量增加，1小時的單個ETC專用車道流量平均超過800輛，1天的單個ETC專用車道流量平均超過10 000輛，導致收費站擁堵。

針對上述問題，四川省高速公路決定進行收費站級聯網收費系統優化，優化后的收費站級聯網收費系統在提高車輛通行效率的同時，還降低了路段公司的運營成本。

2 成南高速公路成都收費站試點情況

2.1 試點內容

（1）ETC自由流系統。基于現有ETC技術，將ETC收費交易提前至匝道，實現經過匝道的ETC車輛（包含貨車）提前交易，配合車道系統改造，實現ETC車輛快速過站，提高收費站通行效率。

（2）站級云收費系統。基于虛擬化技術，重構現有收費系統模式，將車道控制和收費業務分離，收費系統軟硬件集中部署在收費站機房，車道工控機只控制車道外設，實現車道收費業務集中處理，解決鄰道干擾、軟件升級、數據上傳等問題。

（3）ETC特情輔助系統。在ETC車道合理位置設置特情輔助設備，與車道收費軟件和費額顯示器聯動，實現司乘人員自助處理特情，減少車輛倒車，提高收費站通行效率。

（4）智能收費機器人?；跈C器人技術，將收卡機、讀卡器、車牌識別、掃碼支付、信息顯示屏、語音播報、票據打印機等設備集于一體，實現人機互動和CPC卡車輛移動支付，并提供紙質發票，提高CPC卡車輛過站速度，減少一線收費人員。

2.2 試點方案

（1）主線ETC自由流系統。在收費廣場前250 m和400 m的位置分別部署ETC預交易門架和車輛誘導情報板門架。

對經過的ETC車輛進行提前交易，而收費廣場的ETC專用車道只需進行交易車輛名單核對，即可完成車輛快速放行。

對交易失敗、異常的車輛進行誘導，提醒異常車輛及時變道走混合車道進行處理，以提高整個收費廣場車輛的通行效率。

（2）站級云收費系統。采用超融合基礎架構（HCI），以3臺物理服務器為基礎，部署超融合平臺軟件，整合重構傳統的站級業務管理系統和車道系統，構建完整的云計算平臺，控制所有車道的收費業務流程。

通過后移車道收費業務，實現車道業務站級化管理，車道外設由收費站級協管，實現車道業務和控制解耦，打破車道間的信息孤島，解決常見的流水不同步、鄰道干擾等問題，集約化車道控制器，為統一遠程管控打下基礎。

（3）ETC特情輔助系統。在ETC出口專用車道部署特情輔助設備，該設備可快速處置ETC特情。在ETC特情出現時，通過“用戶自助+遠程協助”的方式，實現ETC車輛特情處置流程化和智能化。

四川省現階段可處理的特情有未檢測到標簽、未插卡、黑名單卡、余額不足、讀寫卡失敗等，只有“無入口信息”這一種特情需要人工介入處理。

（4）智能收費機器人。智能收費機器人，集成收卡機、讀卡器、車牌識別、掃碼支付、信息顯示屏、語音播報、票據打印機等多種設施設備，實現對CPC卡、ETC卡車輛進行非現金處理，并提供發票自助打印功能，為后續車道設計“去島化”打下基礎。

2.3 試點情況

（1）主線ETC自由流系統。建設情況：主線ETC自由流系統從2022年3月26日開始設備聯調和交易測試，期間因疫情防控等原因延遲上線，于2022年5月17日開通試運。

試運行情況：主線ETC自由流系統工作日日均通過預交易門架ETC車輛21 411輛，交易成功車輛20 231輛，引導特情車輛1 180輛（包含外省車、無入口信息、黑名單、U型和余額不足等車輛）。

（2）站級云收費系統。建設情況：站級云收費系統從2022年5月24日開始設備聯調和軟件開發部署，于2022年6月26日開通試運行。

試運行情況：站級云收費系統工作日日均交易成功放行車輛9 342輛（測試階段間斷放行），收費軟件運維工作量約減少44%。

（3）ETC特情輔助系統。建設情況：ETC特情輔助系統從2022年1月9日開始設備調試和車道測試，于2022年1月10日完成了車道的封道實車測試，共計部署全部（7條）ETC出口專用車道，于2022年2月7日開通試運行。

試運行情況：從2022年2月7日開始，正式對社會車輛開放使用（使用期間由于防疫政策原因中途暫停使用）截至2022年6月13日，共處理特情6 353筆，平均處理耗時20 s左右，處理效率較原有的引導至人工車道的方式，提升了4～6倍。ETC特情自助處置終端上線以來，隨著相關軟件的逐漸優化，由試點前期一部分特情需要人工介入處理，變為現今無需人工介入的全自助處理，平均處理耗時從28 s降低至20 s左右，又進一步提升了處理效率和使用體驗。且每一筆ETC特情處理過程均可管控、可追溯，為ETC車道日常運營稽查管理提供輔助。

（4）智能收費機器人。建設情況：智能收費機器人從2022年3月21日開始設備調試和軟件部署，于2022年5月18日調試完成。

試運行情況：智能收費機器人車道每輛車在入口的發卡通行時間可提高約10%，智能收費機器人車道每輛車在出口收卡移動支付或刷ETC卡的平均收費通行時長可減少約2～3 s。

3 成都繞城高速公路錦城湖收費站試點情況

3.1 試點內容

試點內容為匝道車輛誘導系統。一是通過在匝道門架前面設立蜂鳴提示牌告知（見圖1）和OBU三聲蜂鳴音表示ETC簽卡異常，形成走人工混合車道的意識，從而加強印象和引導，逐漸形成用戶習慣。

二是通過在匝道門架后面建設LED可變情報板，與門架上部署的虛擬出口收費車道系統（見圖2）聯動，門架上的虛擬出口收費車道系統會對ETC設備異常的車輛進行篩查。出站ETC車輛在進入匝道時，可通過設立在門架上的虛擬出口收費車道系統和門架后面設置的LED可變情報板，提前知曉自己車輛ETC設備已經異常，然后依據LED可變情報板提示，提前變道進入人工車道，既避免了因自身ETC設備異常而造成不能順暢通行ETC車道，也避免了占用ETC車道而導致擁堵。

3.2 試點方案

（1）收費廣場窄島和縮島設計。在傳統的收費站車道設計中，收費島占據了較大的面積。通過窄島設計，在不新增占地的情況下，將原有的2個相鄰收費島由標準寬度2.2 m縮減到0.5 m，拓展成1個ETC專用收費車道，最終實現不改變收費大棚的情況下增加1條車道的目標。同時，通過去島設計將收費島島頭縮短，在滿足收費島功能的前提下，增加出口收費廣場面積，使出口收費廣場車輛通行效率更高。

（2）重新規劃收費站車道布局。原有收費站廣場ETC專用車道設置在左側，貨車人工車道設置在右側，部分貨車需行駛至右側人工車道稱重，產生擁堵。重新規劃收費站車道布局后，在出口收費廣場左側采用能快速施工的窄條式稱重設備，將原ETC專用車道改為混合車道，結合雙系統進行車道優化，出站的非ETC貨車無需再橫跨收費廣場行車，分左右側分別快速出站，解決了ETC車輛被貨車擋住無法快速駛入ETC專用車道的問題，大大改善了擁堵，提高了行車安全。

（3）雙系統可變式收費車道。在有人值守的ETC/人工車道按需設置“ETC/人工車道系統+ETC專用車道系統”雙系統可變式收費車道，收費車道可根據不同的時間段和車流變化，自由便捷地改變當前收費車道的類型。當ETC車輛較多時，可將ETC/人工車道變為ETC專用車道。當持通行卡車輛較多時，又可將ETC專用車道變回ETC/人工車道。不管是ETC車輛多還是持通行卡車輛多，收費車道均不會閑置，同時還提升了收費人員的利用率，緩解了收費車道通行壓力，也降低了擁堵時間。

（4）計重模式升級。為滿足收費站島頭縮短，同時防止出口收費站計重設備臺面造成天線信號反射干擾，人工車道內原有計重設備已無法滿足需求。隨著現有計重設備的更新換代，計重設備的精度逐步提升，計重設備的防作弊機制也越來越完善。該次收費站改造使用了窄條式高速動態計重設備和石英石動態計重設備，能在精度完全滿足國標2級要求的前提下，同時具有低難度施工、短周期施工、易維護和易回收的特性，能替代現有收費站的計重設備，可以更好地保證人工車道車輛通行效率[2]。

3.3 試點情況

收費站級聯網收費系統優化于2021年6月開始籌備，將降低收費站擁堵、緩解收費車道通行壓力、提高車輛通行效率和司乘人員的過站體驗作為工作重點，結合成都繞城高速公路錦城湖收費站無法擴大收費廣場用地和沒有土地新增車道的情況，制定了改造方案。2021年12月30日融合了匝道車輛誘導和LED可變式情報板引導等技術方法與收費車道窄島和縮島化、雙系統可變式收費車道等創新理念于一體的成都繞城高速公路錦城湖收費站正式上線，提升了ETC車輛的通過率和出行車輛的過站體驗。

在成都繞城高速公路錦城湖收費站實施完成并逐步培養以來，擁堵情況有所好轉。異常ETC車輛在匝道的誘導成功率達57.38%以上（見表1），部分緩解了ETC專用車道的擁堵情況，同時收費廣場的擁堵率也得到了一定程度的下降。除了擁堵情況的改善（見圖3和圖4），也給收費站的工作人員和司乘人員帶來了“感官上”的變化。對于工作人員而言，收費站系統集成化帶來了便捷和效率，可“一鍵式”操作所有ETC車道，避免像之前一樣，處理異常數據需要往返于各個車道，既減少了時間，提高了效率，也保障了安全；對于司乘人員而言，匝道預提示功能，可方便司乘判斷自身車輛ETC的異常情況，增加“預判”，提前規劃走人工車道，避免車輛在收費站廣場的左右穿插，無需提前從左往右“搶占”人工車道，按序排隊即可，減少了擁堵也提升了司乘人員的安全。

4 結語

通過采用新技術、新設備、新理念來提高收費業務技術保障，標準化收費業務流程，可不斷提升高速公路通行效率和服務質量，同時也對高速公路運營降本增效、數字化建設管理起到一定的促進作用，更提升了收費站車輛通行容量、通行效率以及司乘人員的過站體驗。

參考文獻

[1]韓超帆. 高速公路聯網收費結算對賬核賬信息化平臺設計[J]. 信息與電腦（理論版）， 2023（3）： 116-119.

[2]羅煜， 何子牛， 陳鍶， 等. 基于ETC自由流多措疏堵的應用研究[J]. 湖南交通科技， 2022（3）： 177-182.