高速公路云值守收費管理系統設計與應用分析

摘要：為提升高速公路收費站車道特情處理、入口異常攔截、班長授權和出口收費等工作效率，并滿足降低路段運營公司人力運營成本的要求，文章結合大數據、云計算、智慧卡機、智慧車型識別、AI檢測和融合對講等技術手段，提出并設計了基于無人化值守的高速公路云值守收費管理系統的一站式解決方案。目前該方案已在榜圩站等8地落地推廣，管控超過100條車道，顯著提高了收費現場的無人化水平，降低了人力投入和系統運維成本，收費站整體通行能力也得到了有效提升，為今后無人化收費站項目的軟硬件改造和全面推廣提供借鑒。

關鍵詞：高速公路；收費站；云值守；無人化；AI檢測；集約化

中圖分類號：U412.6

0 引言

隨著我國交通強國戰略的逐步推進，全國ETC用戶量當前也達到了前所未有的規模，高速公路的智慧化轉型已成為必然趨勢。全國收費站現已逐步形成以ETC不停車收費為主，MTC/ETC混合車道人工收費為輔的通行收費模式。現行模式下，混合車道仍面臨大量人工現場干預工作，包括對人工收費車輛、超限、綠通以及各種交易故障等特情的處理。遇到節假日車流量激增時，這類人工作業的效率很大程度上影響了收費站車輛的整體通行效率，也不利于各路段運營公司對人力成本進行有效管控。因此，建設既能保證入出口收費及通行效率，也能有效降低人力運營成本的“智慧化”“少人化”甚至“無人化”的遠程收費管理系統，成為當下重要的研究熱點和實踐方向。廣西高速公路各有關單位為此協同開展了高速公路云值守收費管理系統方案的研究、設計和試點實施工作，致力于降低收費站日常運營成本及人工作業強度，滿足用戶對多樣化支付手段的需求，提升車輛總體收費通行效率，提高站級和路段級的整體收費管理水平，實現社會效益和經濟效益的雙提升。

1 收費管理系統綜述

1.1 混合車道收費現狀

當前ETC車輛已基本可實現交易收費無人化，但當其遇到車道設備故障、狀態名單異常和黑名追繳單等原因導致扣費失敗時，仍需轉入混合車道并由收費人員介入進行相應處置。此外，包括非ETC車輛、綠通等仍需依靠CPC卡在混合車道通行。因此，在未來很長一段時間內，采用混合收費模式類型的車道仍將存在且持續。由于當前混合車道面臨特情類型多，過車情況復雜，且CPC卡的收發需要一定的人工介入操作，收費員作業強度大，導致局部車道擁堵現象仍較為常見，收費站整體通行效率相對較低。而對于車流量較小的站點來說，人員投入產出比倒掛情況明顯。從目前看來，在車輛收費過程中，簡單工作處理無人化，初級特情處理智能化和少人化，復雜問題再轉人工介入的模式，正日益成為智慧化收費站改造的重要研究方向［1］。

1.2 智慧化收費管理系統應用

湖南省在高速公路收費站試點部署智能收費機器人、ETC特情處理設備、雷視融合車型識別攝像頭，實行自由流預交易和云收費等措施，顯著提升了收費車道的通行能力。青海省在收費站試點安裝雷視一體化車型識別器、收費機器人和網絡一體化欄桿機，實現了包括特情快速處理、應急事件快速處置、外設控制等明顯成效［2］。河北省為實現車道少人化、無人化的交易服務以及智慧化的特情車輛處理服務，結合云、大數據和AI技術，試點構建了智慧收費云+無人收費站管理系統，有效節省了路段公司的運營和后期維護投入，增強了智慧化服務能力和管理水平［3］。江西省通過在收費管理中心試點建設智慧云收費平臺，建設了包括云計費服務、云遠程控制系統、無人值守混合車道和智能化工單系統等，有效降低了人工和系統運維成本，杜絕了漏收和少收費的現象［4］。廣東佛山試點建設了“云+AI”的無人化收費站，由車道機器人、車道智能應急終端和云端客服平臺構成，構建了數字化、智能化和線上化的智慧收費2.0模式，助力運營單位實現智慧化服務管理的企業目標［5］。山東濟南崮山智慧收費站采用“輕量設計、標準布局、少人管理”的理念，融合少亭化、集成化和自助智能車道等應用，以創新形式提升了司乘人員在高速公路收費站的智慧化服務體驗和感受［6］。

2 總體設計

目前，廣西在榜圩站等多個收費站落地推廣的云值守收費管理系統，以收費現場“少人化”和“無人化”作為建設目標，構建了基于微服務架構體系的特情處理、收費、智慧車型庫、匝道預交易、實時監控、事件AI檢測、IP廣播對講和集約化授權等的綜合支撐服務管理平臺，具體如圖1所示。整體以云值守服務集群為核心，連接了包括應用網關集群、車道服務集群、監控/日志服務集群、數據服務集群、事件AI檢測服務集群、IP廣播對講服務集群共6個支撐服務集群，通過B端頁面給當班收費員、收費班長、監控員等相關人員實時呈現當前收費站或路段中心的車輛通行、特情處置、硬件設備運行以及突發應急事件等情況。在滿足相關崗位人員工作需求的同時，盡可能通過自動化、智能化的手段和方式，既減輕基層工作人員的工作負擔，提質增效，也能有效提升司乘人員的智慧化通行和收費體驗。

3 關鍵設計

3.1 無人化自助車道

基于智慧自助卡機、云值守可視對講及特情自動化處理功能，精簡收費現場人員配置，通過融合創新運用大數據、云計算和視頻AI識別等技術，在自助卡機車道實現自助發卡、在線繳費、可視對講和特情事件處理等應用，保障車道全天候24 h的收費過車能力。當出口卡機車道出現包括車輛U轉、無通行介質、車輛信息不符、ETC轉人工、人工讀卡、ETC卡余額不足、ETC卡黑名單、入口無效授權等特情，及入口卡機車道出現無牌識、車輛信息不符、無治超數據和貨車ETC復核等特情時，收費人員通過PC端或手持終端PAD可直接介入特情處置，核實車輛狀態和通行信息，并將核實結果以socket消息的形式反饋至智慧自助卡機，使卡機系統能繼續引導車主進行繳費等操作，保持司乘人員持續獲得優質的人機交互體驗。

3.2 智慧車型庫

智慧車型庫由4個部分構成，包括車輛尺寸對比庫、入口貨車輪廓數據采集、自動化分析算法和精準預測及告警模塊。通過省公安廳系統獲取車管所的車輛備案數據，并從第三方平臺獲取車型圖片信息，構建全量車輛尺寸對比庫。在收費站入口稱重臺使用輪廓儀對車輛的尺寸進行實時采集，后臺采用自動化分析算法，通過對車輛實際外廓尺寸與車輛尺寸比對庫的數據進行分析，提取圖片識別的結構化數據，以車輛品牌和型號信息獲取同型號車輛的尺寸數據，自動判定車輛是否存在超長、超寬或超高等不規范問題。通過云值守收費管理系統對當班收費人員進行精準預警，使其可采用關閉或鎖定車道等手段以阻止車輛駛入高速。此項技術的應用能夠有效提高收費站入口的通行效率和安全性，減少貨車違規駛入的情況，同時也可釋放出專職處理貨物不規范的工作崗位，為“一崗多能”提質助力。

3.3 匝道ETC預交易

匝道ETC預交易指在收費站前方高速公路主線或匝道上方設置ETC門架，采用以空間換時間的方式，將ETC交易從出口車道前置到主線或匝道上進行。當匝道ETC預交易系統識別到ETC車輛時，對有效的ETC車輛進行出口扣費。當車輛實際抵達收費站出口時，系統識別到該車輛已進行扣費，則直接抬桿放行，從而極大縮減了交易耗時，提高了交易效率。而對于ETC交易異常的車輛，系統則在前方可變情報板上進行引導提示，引導該車輛駛往指定混合車道出口，降低ETC車道由于交易失敗導致擁堵的概率。以廣西榜圩站為例，系統經過一段時間的運行和數據統計，總體引導成功率＞91%，具體如圖2所示。

3.4 事件AI檢測

事件AI檢測是指通過在收費車道和收費廣場加裝事件檢測攝像頭的方式，對收費站過車情況進行實時抓拍和AI分析，實現對包括行人闖入、車輛擁堵、機動車亂停、貨車禁行、未穿反光衣、排隊超限和排隊溢出等事件的自動化識別和預警，并以系統告警的形式反饋至當班收費員和智慧信息總站供分析和處置。力爭實現對收費站內外廣場和車道的可視化監控和突發事件的實時預警，保障管控區域范圍內的車輛通行能力，車輛綜合收費業務得到高效開展，維護良好的運營秩序。

3.5 IP廣播對講

IP廣播對講系統是指通過在收費車道內安裝網絡功放和定向喇叭，以及在監控室安裝對講話機并給當班收費人員配備無線對講終端的形式，使收費人員可通過話機終端與指定車道內的車輛進行對講引導。此外，當車道內出現具體特情事件時，收費管理人員可通過在云值守收費管理系統預置定向廣播播報任務的形式，實現自定義廣播內容的定向自動化播報，以賦能各類常規事件的高效處置，達到減輕收費人員工作事務負擔的目的。

3.6 集約化授權

集約化授權指的沿用現有混合車道的軟硬件配置，通過云值守收費管理系統將收費班長的工作職責進行集約化管理，擺脫下放至收費現場的傳統模式，具體人員組織結構如圖3所示。收費班長可在智慧信息總站遠程開展收費業務授權工作，同時兼顧收費監控和特情處理等職責，實現收費班長“一崗多能”和末級站點減員增效的目標，有效支撐運營公司提質增效目標的達成，為企業構筑可持續的競爭優勢。

4 應用分析及展望

截至目前，高速公路云值守收費管理系統已在廣西的榜圩站、天峨站、防城港西站以及羅城運營中心等8個收費站和路段運營中心投入使用。以榜圩站為例，其作為系統最早落地使用的收費站，現已持續穩定運行超過1年。云值守收費管理系統的成功投入使用，有效滿足了當班收費人員和站級管理人員對車道特情處理、車道接管、外設控制、通行監控、設備運行檢測、車道及內外廣場視頻實時展示、語音對講、突發事件AI檢測預警以及定向IP廣播對講等需求。既實現了對收費站及收費車道管控的云化，也重塑了業務處理流程，提高了車道業務處理效能，有效降低了收費現場的人員配置，現場常駐當班收費人員由原先的3人減至1人，優化了人力資源投入，有效提升了收費站和收費車道管理的質效比，為今后真正實現無人化值守奠定了堅實的基礎。

與此同時，該系統也兼容支持現有車道硬件設備，最大程度降低用戶的投資和使用門檻。以羅城運營管理中心為例，在不改造原有卡機等車道硬件設備的情況下，通過云值守收費管理系統的投產使用，對下轄的羅城站、和睦站和天河站等5個收費站點集約化班長的授權職責。通過對授權業務流程進行優化，將收費班長的辦公地點設置在智慧信息總站進行集中管理，使其可在總站集中開展車道業務授權工作，并同時負責起收費業務監控和車道特情處理的工作職責，一舉打破了傳統收費現場多人共管的模式。當前該運營公司收費班長數量已由原先的16名降至8名，縮編人員占比達到50%，有效降低了收費站運營的人力成本，實現了運營管理人才的橫向交流，人才隊伍結構得到了明顯優化。截至目前，共有8地的101條車道歸入云值守收費管理系統進行管控，具體如圖4所示。

5 結語

本文基于少人化和無人化的高速公路云值守收費管理系統的設計和應用進行實踐研究，以標準化、智慧化和數字化收費站管理系統的設計理念，詳細描繪和展現了系統的整體架構和設計情況，并對自助車道無人值守、智慧車型庫、匝道ETC預交易、事件AI檢測和IP廣播對講和集約化授權等關鍵設計內容進行了重點闡述。從系統當前建設和運行情況來看，當班收費人員獲得了遠程車道特情處理和集約化授權的能力，提升了收費站內外廣場和收費車道對于常規事件的檢測和預警能力，為收費人員減負增效和一崗多能的運營目標達成提供了良好的系統支撐。在實現路段運營公司提質增效的系統建設目標的同時，也提高了常規和特情車輛在混合和ETC車道的通行效率，為用戶打造了更為智能化的通行和收費體驗，產生了良好的經濟和社會效益。

參考文獻

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［4］雷袁歐憶，詹鑫鋼.高速公路無人值守收費管理系統設計與應用［J］.中國交通信息化，2021（8）：30-31，97.

［5］朱 爽，譚裕安，鄭俊榮，等.“云+AI”，啟動智慧收費2.0［J］.中國公路，2020（24）：55-57.

［6］梁 晴，魏志尚.山東高速京臺濟南崮山智慧收費示范站［J］.山東國資，2022（11）：110.

收稿日期：2024-03-06

作者簡介：王永超（1990—），碩士，高級工程師，主要從事高速公路智慧收費管理系統和ETC運營服務系統建設及數據分析工作。