大車流及貨車高占比收費站出口快速通行

譚興府

(廣東博大高速公路有限公司博深分公司，廣東 惠州 516120)

0 引言

博深高速公路是國家高速公路網(wǎng)武深高速公路(G0422)的重要組成部分，跨惠州、東莞和深圳三市,沿線設置9個收費站。近年來，隨著主線交通量的增長，加之各收費站車道數(shù)量所限，高峰時段經(jīng)常出現(xiàn)擁堵，相關投訴時有發(fā)生，如何有效提高司乘人員的收費站通行體驗問題亟待解決。本文介紹博深高速公路采用的收費站快速通行綜合技術方案，以出口匝道自由流技術為主，實現(xiàn)車輛通行提前預交易，結合收費廣場分類誘導，提升收費廣場的通行效率和司乘人員的通行體驗。

1 主要技術內容

1.1 ETC匝道自由流預交易

在收費廣場內ETC車道規(guī)模已經(jīng)飽和的情況下,由于收費站車道擁堵、行駛質量較差的情況對道路交通運營帶來了很大壓力,因此在出口匝道進行ETC自由流預交易技術試驗,ETC車輛通過匝道的預交易門架后,通過預交易系統(tǒng)對通行車輛進行交易,并將交易結果傳輸給站級數(shù)據(jù)共享服務,實現(xiàn)車輛通行的快速交易。

1.2 車輛智能誘導快速通行系統(tǒng)

重點研究了ETC車輛在通過匝道預交易后的廣場分類與誘導通行,預交易完成后的車輛通過ETC車道可以實現(xiàn)高速通過。針對沒有交易成功的情況,站級數(shù)據(jù)共享服務在收到交易失敗的數(shù)據(jù)后實時推送給廣場車輛誘導系統(tǒng),系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務要求,將交易失敗(如余額不足、卡未插好,ETC 異常)的ETC車輛信息在廣場誘導屏、車道島頭誘導屏顯示并提示車輛應走相應的混合(人工)車道處理。

1.3 大車流及貨車高占比收費廣場快速通行綜合策略體系

以構建好的ETC匝道自由流預交易系統(tǒng)及廣場車輛智能誘導快速通行系統(tǒng)聯(lián)動為依托，評估實施后的站級廣場通行率，建立大車流及貨車高占比的站級廣場快速通行系統(tǒng)綜合策略體系。

2 工程實例概況

博深高速公路鳳崗收費站位于東莞市中心鳳崗鎮(zhèn)雁田村雁田水庫東北側,為博深高速公路前往鳳崗鎮(zhèn)雁田工業(yè)區(qū)方向的主要出路。收費站入口共設置4個機動車道,其中3條混合機動車道和1條ETC潮汐車道;出口共設置5個機動車道,其中4條混合機動車道和1條ETC專屬機動車道(圖1)。取某時段分析,收費站入口的車流量為11 356輛/d,貨車占比54%、ETC車輛占比68%;收費站出口的車流量為9 684輛/d,貨車占比59%、ETC 車輛占比67%。

圖1 博深高速公路鳳崗收費站廣場

3 改造方案設計

3.1 出口匝道自由流門架

考慮司機觀察誘導信息需要一定的距離和時間，故利用已有匝道自由流門架(圖2左圖右側圓圈處)安裝誘導情報板，并在2條出口匝道上新建2個車道門架(圖2所示匝道處)，將已有 ETC 預交易設備遷移至2個門架上，確保ETC預交易的司機有足夠的距離和時間觀察誘導情報板上的信息，從異常車道及時變道走混合(人工)車道進行處理，實現(xiàn)車輛分流快速通行。

圖2 改造匝道自由流門架

3.2 設施設備的安裝

3.2.1 門架

考慮到 ETC 交易過程中的實際需求，在匝道上選擇合適的天線覆蓋區(qū)域，最大限度發(fā)揮天線交易效率。在選擇門架位置時應盡量避開彎位，門架來車前方至少有 20 m左右的直線距離。在門架的高度設計上，需要考慮實際需求，滿足 ETC 交易中通訊天線要求和車輛通行高度要求的基礎上，盡量降低。具體的門架尺寸規(guī)格和安裝方式，可根據(jù)匝道的實際情況確定。

3.2.2 設備

在門架上方抱箍安裝 ETC 交易天線和車牌識別儀設備，機柜安裝、 機柜布設采用路側安裝的方式，設備機柜內安裝有天線控制器、工控機、光纖收發(fā)器、防雷器等設備。

站服務器安裝利用已有的收費站管理服務器，用于與匝道交易 ETC 車道、廣場 ETC 車道、廣場混合車道工控機通訊，交互共享相關的收費數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，配合完成 ETC 通行車輛的不停車收費交易。

3.2.3 管線

由新增匝道門架布設點位置至已有自由流門架井進行管道預埋，敷設相應距離的 4 芯光纜，通過光纖收發(fā)器匯總到已有自由流門架處的交換機，再通過已有路由接入車道交換機或站房交換機，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。

3.3 站級數(shù)據(jù)共享服務

利用現(xiàn)有收費站管理服務器，新增站級數(shù)據(jù)共享服務，將匝道預交易系統(tǒng)、廣場車輛誘導、車道誘導、車道收費系統(tǒng)(ETC車道和混合車道)的數(shù)據(jù)集中管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通(圖3)，為車輛誘導服務提供可靠的信息來源。

圖3 站級數(shù)據(jù)共享服務

3.4 收費廣場誘導

新增收費廣場誘導情報板，利用鳳崗收費站匝道自由流門架安裝，情報板通信利用門架處的交換機匯總后傳輸至收費廣場，情報板供電從門架處的配電箱取電。當 ETC 車輛經(jīng)過匝道的預交易門架時，預交易系統(tǒng)對通行車輛進行交易，并將交易結果傳輸給 站級數(shù)據(jù)共享服務。站級數(shù)據(jù)共享服務在收到交易失敗的數(shù)據(jù)后實時推送給廣場車輛誘導系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務要求，將交易失敗(如余額不足、卡未插好、ETC 異常)的 ETC 車輛信息顯示在廣場誘導屏，提示車輛應走混合(人工)車道處理。

顯示內容包括：車輛信息和誘導信息，當有新的車輛數(shù)據(jù)時顯示在屏幕第一行，之前的車輛信息依次下移,如圖4和圖5所示。每個車輛信息都有時間控制進行復位，超過設定時間則刪除該車輛信息。在未收到交易失敗數(shù)據(jù)時或顯示信息復位后，廣場車輛誘導系統(tǒng)控制廣場誘導屏顯示溫馨提示等其他信息。誘導信息可根據(jù)廣場車道的布局情況進行設置。

圖4 收費廣場誘導屏顯示信息

圖5 收費廣場誘導屏

3.5 收費車道誘導

為了提高收費車道的通行效率，打造預交易的快速通道，在各收費車道的島頭安裝一塊LED誘導屏，其中ETC車道誘導屏滾動播放預交易成功的車牌，引導車輛從該通道快速通行。對ETC專用車道進行相應的改造，通過安裝有源道釘燈打造一條無障礙的高效快速通道，混合車道誘導屏則播放預交易失敗的車牌，分批引導至不同的混合車道進行人工處理，提高特情處理效率，合理分配車道資源。

有源道釘燈作為一個清晰、醒目、方向可調的主動式閃爍發(fā)光顯示視線型LED標識,連續(xù)布設時可產(chǎn)生清晰的機動車道輪廓線,并具有突出的道路導向提醒功能，布設于出口ETC車道行車分隔線上,布設間距為5m。安裝有源道釘燈時，LED 輪廓標均采用通車方向左黃、右黃色，逆行方向左白、右白色安裝，均為每側若干LED燈，雙面布置。在出口 ETC 車道收費亭設置有源道釘控制器，取電于收費亭配電箱，同時給有源道釘供電通信，控制器為 2 路輸出，每路輸出最多可控制 100 只有源道釘。控制器每路輸出保持負載均衡，在控制器左右兩側分 2 路布線，LED 輪廓標采用T字形接法并聯(lián)接入干線電纜，每臺控制器每個回路負載電流不超過 2A。

新增的收費車道誘導情報板利用已有島頭標志立柱安裝，站級數(shù)據(jù)共享服務在收到交易成功的數(shù)據(jù)后實時推送給車道誘導系統(tǒng)，系統(tǒng)控制島頭的車道誘導屏顯示預交易成功的車輛信息，引導車輛從該車道快速通過。

顯示內容包括車牌、交易結果、誘導信息等，如圖6所示。每個車輛信息都有時間控制進行復位，超過設定時間(可配置)則刪除該車輛的信息，同時在未收到交易成功的數(shù)據(jù)時或顯示信息復位后，車道誘導系統(tǒng)應控制車道誘導屏顯示溫馨提示等其他信息。

圖6 收費車道誘導屏顯示信息

4 系統(tǒng)方案

匝道ETC自由流系統(tǒng)主要由匝道ETC自由流車道控制系統(tǒng)、匝道ETC自由流服務系統(tǒng)和匝道ETC自由流監(jiān)控系統(tǒng)等構成,同時需對ETC車道系統(tǒng)和混合車道系統(tǒng)進行提升改造。

4.1 控制系統(tǒng)

提前對通過的ETC車輛進行交易：通過對天線檢測到ETC車輛的信息進行判斷，如果信息滿足正常交易條件的則提前交易并產(chǎn)生正常流水;如果信息不滿足正常交易條件(如無卡、余額不足等特情)或者提前交易失敗的,則生成異常流水。

4.2 服務系統(tǒng)

站級數(shù)據(jù)共享服務系統(tǒng)的主要功能：

(1)收集匝道交易流水，獲取匝道或車道控制系統(tǒng)中發(fā)生的正常/特殊流水。

(2)收集廣場車道的補 TAC 碼數(shù)據(jù)，獲取廣場車道所產(chǎn)生的補 TAC 碼數(shù)據(jù)。

(3)匝道交易流水傳輸。將匝道上形成的正常交易數(shù)據(jù),共享至廣場ETC/MTC車道和廣場車輛誘導系統(tǒng)。

(4)匝道異常交易流水匹配。匹配匝道上發(fā)生的異常交易流水和廣場車道上發(fā)生的補TAC碼數(shù)據(jù),合并形成正規(guī)交易流水,并上傳至上級收費系統(tǒng)。

4.3 監(jiān)控系統(tǒng)

匝道 ETC 自由流監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能：監(jiān)控匝道車道運行狀況,如匝道車道程序運行情況、人工控機狀況、天線情況等。監(jiān)控匝道交易情況,包括匝道正常/異常交易流水的狀態(tài)等。

4.4 ETC 車道系統(tǒng)升級

廣場ETC車道系統(tǒng)升級的功能:當天線讀取到OBU數(shù)據(jù)后,即可查詢該OBU有無匝道預交易正常流水,有則立即放行;否則當天線讀取到卡片入口信息后,根據(jù)設定的時間閾值和卡片入口信息判斷是否已在匝道ETC自由流處交易過,若是則獲取交易TAC并即時放行，生成補TAC碼數(shù)據(jù);若天線無法讀取到OBU和卡片信息的,可以通過近區(qū)牌識設備識別號牌,并通過識別結果向服務系統(tǒng)詢問該號牌有無匝道的正常交易流水信息,有則抬桿立即放行。

4.5 混合車道系統(tǒng)升級

廣場混合車道系統(tǒng)升級的功能:天線讀取到OBU和卡片信息后，根據(jù)廣場內ETC正常的交易業(yè)務流程辦理；若天線無法讀取OBU和卡片信息的,可通過牌識設備識別號牌,并通過識別結果向服務系統(tǒng)詢問該號牌有無匝道的正常交易流水信息,有則通過人工比對牌照號信息后再抬桿放行;否則通過刷卡檢測卡片入口信息有無匝道寫卡成功的信息,有則產(chǎn)生TAC碼信息記錄并放行,無則按現(xiàn)有混合車道流程操作。

5 技術經(jīng)濟指標

(1)廣場ETC車道通行成功率≥99.99%。

(2)廣場ETC車道抬桿率≥99 %。

(3)廣場ETC車道異常率<1%。

(4)用戶行為和營運規(guī)則總異常率較建設前下降40%以上 。

(5)高峰小時處理車流量比建設前提高5%以上。

(6)誘導屏滾動播放預交易成功的車牌，引導車輛從該通道快速通行。

(7)提高收費站廣場的通行效率。

6 結語

為有效解決收費站場擁堵問題，博深高速公路鳳崗收費站通過新增站級數(shù)據(jù)共享服務，將匝道預交易系統(tǒng)、廣場車輛誘導、車道誘導、車道收費系統(tǒng)(ETC 車道和混合車道)的數(shù)據(jù)集中管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，為車輛誘導服務提供可靠的信息來源，提升 ETC 車道的順暢性，提高整個收費廣場車輛通行效率，實現(xiàn)了車輛分流快速通行。