高速公路云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析

摘要：為提升高速公路收費(fèi)站車道特情處理、入口異常攔截、班長(zhǎng)授權(quán)和出口收費(fèi)等工作效率，并滿足降低路段運(yùn)營(yíng)公司人力運(yùn)營(yíng)成本的要求，文章結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智慧卡機(jī)、智慧車型識(shí)別、AI檢測(cè)和融合對(duì)講等技術(shù)手段，提出并設(shè)計(jì)了基于無(wú)人化值守的高速公路云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)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(guò)100條車道，顯著提高了收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人化水平，降低了人力投入和系統(tǒng)運(yùn)維成本，收費(fèi)站整體通行能力也得到了有效提升，為今后無(wú)人化收費(fèi)站項(xiàng)目的軟硬件改造和全面推廣提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路；收費(fèi)站；云值守；無(wú)人化；AI檢測(cè)；集約化

中圖分類號(hào)：U412.6

0 引言

隨著我國(guó)交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，全國(guó)ETC用戶量當(dāng)前也達(dá)到了前所未有的規(guī)模，高速公路的智慧化轉(zhuǎn)型已成為必然趨勢(shì)。全國(guó)收費(fèi)站現(xiàn)已逐步形成以ETC不停車收費(fèi)為主，MTC/ETC混合車道人工收費(fèi)為輔的通行收費(fèi)模式?，F(xiàn)行模式下，混合車道仍面臨大量人工現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)工作，包括對(duì)人工收費(fèi)車輛、超限、綠通以及各種交易故障等特情的處理。遇到節(jié)假日車流量激增時(shí)，這類人工作業(yè)的效率很大程度上影響了收費(fèi)站車輛的整體通行效率，也不利于各路段運(yùn)營(yíng)公司對(duì)人力成本進(jìn)行有效管控。因此，建設(shè)既能保證入出口收費(fèi)及通行效率，也能有效降低人力運(yùn)營(yíng)成本的“智慧化”“少人化”甚至“無(wú)人化”的遠(yuǎn)程收費(fèi)管理系統(tǒng)，成為當(dāng)下重要的研究熱點(diǎn)和實(shí)踐方向。廣西高速公路各有關(guān)單位為此協(xié)同開(kāi)展了高速公路云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)方案的研究、設(shè)計(jì)和試點(diǎn)實(shí)施工作，致力于降低收費(fèi)站日常運(yùn)營(yíng)成本及人工作業(yè)強(qiáng)度，滿足用戶對(duì)多樣化支付手段的需求，提升車輛總體收費(fèi)通行效率，提高站級(jí)和路段級(jí)的整體收費(fèi)管理水平，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙提升。

1 收費(fèi)管理系統(tǒng)綜述

1.1 混合車道收費(fèi)現(xiàn)狀

當(dāng)前ETC車輛已基本可實(shí)現(xiàn)交易收費(fèi)無(wú)人化，但當(dāng)其遇到車道設(shè)備故障、狀態(tài)名單異常和黑名追繳單等原因?qū)е驴圪M(fèi)失敗時(shí)，仍需轉(zhuǎn)入混合車道并由收費(fèi)人員介入進(jìn)行相應(yīng)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(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，采用混合收費(fèi)模式類型的車道仍將存在且持續(xù)。由于當(dāng)前混合車道面臨特情類型多，過(guò)車情況復(fù)雜，且CPC卡的收發(fā)需要一定的人工介入操作，收費(fèi)員作業(yè)強(qiáng)度大，導(dǎo)致局部車道擁堵現(xiàn)象仍較為常見(jiàn)，收費(fèi)站整體通行效率相對(duì)較低。而對(duì)于車流量較小的站點(diǎn)來(lái)說(shuō)，人員投入產(chǎn)出比倒掛情況明顯。從目前看來(lái)，在車輛收費(fèi)過(guò)程中，簡(jiǎn)單工作處理無(wú)人化，初級(jí)特情處理智能化和少人化，復(fù)雜問(wèn)題再轉(zhuǎn)人工介入的模式，正日益成為智慧化收費(fèi)站改造的重要研究方向［1］。

1.2 智慧化收費(fèi)管理系統(tǒng)應(yīng)用

湖南省在高速公路收費(fèi)站試點(diǎn)部署智能收費(fèi)機(jī)器人、ETC特情處理設(shè)備、雷視融合車型識(shí)別攝像頭，實(shí)行自由流預(yù)交易和云收費(fèi)等措施，顯著提升了收費(fèi)車道的通行能力。青海省在收費(fèi)站試點(diǎn)安裝雷視一體化車型識(shí)別器、收費(fèi)機(jī)器人和網(wǎng)絡(luò)一體化欄桿機(jī)，實(shí)現(xiàn)了包括特情快速處理、應(yīng)急事件快速處置、外設(shè)控制等明顯成效［2］。河北省為實(shí)現(xiàn)車道少人化、無(wú)人化的交易服務(wù)以及智慧化的特情車輛處理服務(wù)，結(jié)合云、大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)，試點(diǎn)構(gòu)建了智慧收費(fèi)云+無(wú)人收費(fèi)站管理系統(tǒng)，有效節(jié)省了路段公司的運(yùn)營(yíng)和后期維護(hù)投入，增強(qiáng)了智慧化服務(wù)能力和管理水平［3］。江西省通過(guò)在收費(fèi)管理中心試點(diǎn)建設(shè)智慧云收費(fèi)平臺(tái)，建設(shè)了包括云計(jì)費(fèi)服務(wù)、云遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、無(wú)人值守混合車道和智能化工單系統(tǒng)等，有效降低了人工和系統(tǒng)運(yùn)維成本，杜絕了漏收和少收費(fèi)的現(xiàn)象［4］。廣東佛山試點(diǎn)建設(shè)了“云+AI”的無(wú)人化收費(fèi)站，由車道機(jī)器人、車道智能應(yīng)急終端和云端客服平臺(tái)構(gòu)成，構(gòu)建了數(shù)字化、智能化和線上化的智慧收費(fèi)2.0模式，助力運(yùn)營(yíng)單位實(shí)現(xiàn)智慧化服務(wù)管理的企業(yè)目標(biāo)［5］。山東濟(jì)南崮山智慧收費(fèi)站采用“輕量設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用，以創(chuàng)新形式提升了司乘人員在高速公路收費(fèi)站的智慧化服務(wù)體驗(yàn)和感受［6］。

2 總體設(shè)計(jì)

目前，廣西在榜圩站等多個(gè)收費(fèi)站落地推廣的云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)，以收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)“少人化”和“無(wú)人化”作為建設(shè)目標(biāo)，構(gòu)建了基于微服務(wù)架構(gòu)體系的特情處理、收費(fèi)、智慧車型庫(kù)、匝道預(yù)交易、實(shí)時(shí)監(jiān)控、事件AI檢測(cè)、IP廣播對(duì)講和集約化授權(quán)等的綜合支撐服務(wù)管理平臺(tái)，具體如圖1所示。整體以云值守服務(wù)集群為核心，連接了包括應(yīng)用網(wǎng)關(guān)集群、車道服務(wù)集群、監(jiān)控/日志服務(wù)集群、數(shù)據(jù)服務(wù)集群、事件AI檢測(cè)服務(wù)集群、IP廣播對(duì)講服務(wù)集群共6個(gè)支撐服務(wù)集群，通過(guò)B端頁(yè)面給當(dāng)班收費(fèi)員、收費(fèi)班長(zhǎng)、監(jiān)控員等相關(guān)人員實(shí)時(shí)呈現(xiàn)當(dāng)前收費(fèi)站或路段中心的車輛通行、特情處置、硬件設(shè)備運(yùn)行以及突發(fā)應(yīng)急事件等情況。在滿足相關(guān)崗位人員工作需求的同時(shí)，盡可能通過(guò)自動(dòng)化、智能化的手段和方式，既減輕基層工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提質(zhì)增效，也能有效提升司乘人員的智慧化通行和收費(fèi)體驗(yàn)。

3 關(guān)鍵設(shè)計(jì)

3.1 無(wú)人化自助車道

基于智慧自助卡機(jī)、云值守可視對(duì)講及特情自動(dòng)化處理功能，精簡(jiǎn)收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)人員配置，通過(guò)融合創(chuàng)新運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和視頻AI識(shí)別等技術(shù)，在自助卡機(jī)車道實(shí)現(xiàn)自助發(fā)卡、在線繳費(fèi)、可視對(duì)講和特情事件處理等應(yīng)用，保障車道全天候24 h的收費(fèi)過(guò)車能力。當(dāng)出口卡機(jī)車道出現(xiàn)包括車輛U轉(zhuǎn)、無(wú)通行介質(zhì)、車輛信息不符、ETC轉(zhuǎn)人工、人工讀卡、ETC卡余額不足、ETC卡黑名單、入口無(wú)效授權(quán)等特情，及入口卡機(jī)車道出現(xiàn)無(wú)牌識(shí)、車輛信息不符、無(wú)治超數(shù)據(jù)和貨車ETC復(fù)核等特情時(shí)，收費(fèi)人員通過(guò)PC端或手持終端PAD可直接介入特情處置，核實(shí)車輛狀態(tài)和通行信息，并將核實(shí)結(jié)果以socket消息的形式反饋至智慧自助卡機(jī)，使卡機(jī)系統(tǒng)能繼續(xù)引導(dǎo)車主進(jìn)行繳費(fèi)等操作，保持司乘人員持續(xù)獲得優(yōu)質(zhì)的人機(jī)交互體驗(yàn)。

3.2 智慧車型庫(kù)

智慧車型庫(kù)由4個(gè)部分構(gòu)成，包括車輛尺寸對(duì)比庫(kù)、入口貨車輪廓數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化分析算法和精準(zhǔn)預(yù)測(cè)及告警模塊。通過(guò)省公安廳系統(tǒng)獲取車管所的車輛備案數(shù)據(jù)，并從第三方平臺(tái)獲取車型圖片信息，構(gòu)建全量車輛尺寸對(duì)比庫(kù)。在收費(fèi)站入口稱重臺(tái)使用輪廓儀對(duì)車輛的尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，后臺(tái)采用自動(dòng)化分析算法，通過(guò)對(duì)車輛實(shí)際外廓尺寸與車輛尺寸比對(duì)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取圖片識(shí)別的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以車輛品牌和型號(hào)信息獲取同型號(hào)車輛的尺寸數(shù)據(jù)，自動(dòng)判定車輛是否存在超長(zhǎng)、超寬或超高等不規(guī)范問(wèn)題。通過(guò)云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)對(duì)當(dāng)班收費(fèi)人員進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)警，使其可采用關(guān)閉或鎖定車道等手段以阻止車輛駛?cè)敫咚佟４隧?xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高收費(fèi)站入口的通行效率和安全性，減少貨車違規(guī)駛?cè)氲那闆r，同時(shí)也可釋放出專職處理貨物不規(guī)范的工作崗位，為“一崗多能”提質(zhì)助力。

3.3 匝道ETC預(yù)交易

匝道ETC預(yù)交易指在收費(fèi)站前方高速公路主線或匝道上方設(shè)置ETC門架，采用以空間換時(shí)間的方式，將ETC交易從出口車道前置到主線或匝道上進(jìn)行。當(dāng)匝道ETC預(yù)交易系統(tǒng)識(shí)別到ETC車輛時(shí)，對(duì)有效的ETC車輛進(jìn)行出口扣費(fèi)。當(dāng)車輛實(shí)際抵達(dá)收費(fèi)站出口時(shí)，系統(tǒng)識(shí)別到該車輛已進(jìn)行扣費(fèi)，則直接抬桿放行，從而極大縮減了交易耗時(shí)，提高了交易效率。而對(duì)于ETC交易異常的車輛，系統(tǒng)則在前方可變情報(bào)板上進(jìn)行引導(dǎo)提示，引導(dǎo)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(dǎo)致?lián)矶碌母怕?。以廣西榜圩站為例，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，總體引導(dǎo)成功率＞91%，具體如圖2所示。

3.4 事件AI檢測(cè)

事件AI檢測(cè)是指通過(guò)在收費(fèi)車道和收費(fèi)廣場(chǎng)加裝事件檢測(cè)攝像頭的方式，對(duì)收費(fèi)站過(guò)車情況進(jìn)行實(shí)時(shí)抓拍和AI分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)包括行人闖入、車輛擁堵、機(jī)動(dòng)車亂停、貨車禁行、未穿反光衣、排隊(duì)超限和排隊(duì)溢出等事件的自動(dòng)化識(shí)別和預(yù)警，并以系統(tǒng)告警的形式反饋至當(dāng)班收費(fèi)員和智慧信息總站供分析和處置。力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)對(duì)收費(fèi)站內(nèi)外廣場(chǎng)和車道的可視化監(jiān)控和突發(fā)事件的實(shí)時(shí)預(yù)警，保障管控區(qū)域范圍內(nèi)的車輛通行能力，車輛綜合收費(fèi)業(yè)務(wù)得到高效開(kāi)展，維護(hù)良好的運(yùn)營(yíng)秩序。

3.5 IP廣播對(duì)講

IP廣播對(duì)講系統(tǒng)是指通過(guò)在收費(fèi)車道內(nèi)安裝網(wǎng)絡(luò)功放和定向喇叭，以及在監(jiān)控室安裝對(duì)講話機(jī)并給當(dāng)班收費(fèi)人員配備無(wú)線對(duì)講終端的形式，使收費(fèi)人員可通過(guò)話機(jī)終端與指定車道內(nèi)的車輛進(jìn)行對(duì)講引導(dǎo)。此外，當(dāng)車道內(nèi)出現(xiàn)具體特情事件時(shí)，收費(fèi)管理人員可通過(guò)在云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)預(yù)置定向廣播播報(bào)任務(wù)的形式，實(shí)現(xiàn)自定義廣播內(nèi)容的定向自動(dòng)化播報(bào)，以賦能各類常規(guī)事件的高效處置，達(dá)到減輕收費(fèi)人員工作事務(wù)負(fù)擔(dān)的目的。

3.6 集約化授權(quán)

集約化授權(quán)指的沿用現(xiàn)有混合車道的軟硬件配置，通過(guò)云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)將收費(fèi)班長(zhǎng)的工作職責(zé)進(jìn)行集約化管理，擺脫下放至收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的傳統(tǒng)模式，具體人員組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。收費(fèi)班長(zhǎng)可在智慧信息總站遠(yuǎn)程開(kāi)展收費(fèi)業(yè)務(wù)授權(quán)工作，同時(shí)兼顧收費(fèi)監(jiān)控和特情處理等職責(zé)，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)班長(zhǎng)“一崗多能”和末級(jí)站點(diǎn)減員增效的目標(biāo)，有效支撐運(yùn)營(yíng)公司提質(zhì)增效目標(biāo)的達(dá)成，為企業(yè)構(gòu)筑可持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4 應(yīng)用分析及展望

截至目前，高速公路云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)已在廣西的榜圩站、天峨站、防城港西站以及羅城運(yùn)營(yíng)中心等8個(gè)收費(fèi)站和路段運(yùn)營(yíng)中心投入使用。以榜圩站為例，其作為系統(tǒng)最早落地使用的收費(fèi)站，現(xiàn)已持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)1年。云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)的成功投入使用，有效滿足了當(dāng)班收費(fèi)人員和站級(jí)管理人員對(duì)車道特情處理、車道接管、外設(shè)控制、通行監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)、車道及內(nèi)外廣場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)展示、語(yǔ)音對(duì)講、突發(fā)事件AI檢測(cè)預(yù)警以及定向IP廣播對(duì)講等需求。既實(shí)現(xiàn)了對(duì)收費(fèi)站及收費(fèi)車道管控的云化，也重塑了業(yè)務(wù)處理流程，提高了車道業(yè)務(wù)處理效能，有效降低了收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的人員配置，現(xiàn)場(chǎng)常駐當(dāng)班收費(fèi)人員由原先的3人減至1人，優(yōu)化了人力資源投入，有效提升了收費(fèi)站和收費(fèi)車道管理的質(zhì)效比，為今后真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人化值守奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，該系統(tǒng)也兼容支持現(xiàn)有車道硬件設(shè)備，最大程度降低用戶的投資和使用門檻。以羅城運(yùn)營(yíng)管理中心為例，在不改造原有卡機(jī)等車道硬件設(shè)備的情況下，通過(guò)云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)的投產(chǎn)使用，對(duì)下轄的羅城站、和睦站和天河站等5個(gè)收費(fèi)站點(diǎn)集約化班長(zhǎng)的授權(quán)職責(zé)。通過(guò)對(duì)授權(quán)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化，將收費(fèi)班長(zhǎng)的辦公地點(diǎn)設(shè)置在智慧信息總站進(jìn)行集中管理，使其可在總站集中開(kāi)展車道業(yè)務(wù)授權(quán)工作，并同時(shí)負(fù)責(zé)起收費(fèi)業(yè)務(wù)監(jiān)控和車道特情處理的工作職責(zé)，一舉打破了傳統(tǒng)收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)多人共管的模式。當(dāng)前該運(yùn)營(yíng)公司收費(fèi)班長(zhǎng)數(shù)量已由原先的16名降至8名，縮編人員占比達(dá)到50%，有效降低了收費(fèi)站運(yùn)營(yíng)的人力成本，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)管理人才的橫向交流，人才隊(duì)伍結(jié)構(gòu)得到了明顯優(yōu)化。截至目前，共有8地的101條車道歸入云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)進(jìn)行管控，具體如圖4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于少人化和無(wú)人化的高速公路云值守收費(fèi)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行實(shí)踐研究，以標(biāo)準(zhǔn)化、智慧化和數(shù)字化收費(fèi)站管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，詳細(xì)描繪和展現(xiàn)了系統(tǒng)的整體架構(gòu)和設(shè)計(jì)情況，并對(duì)自助車道無(wú)人值守、智慧車型庫(kù)、匝道ETC預(yù)交易、事件AI檢測(cè)和IP廣播對(duì)講和集約化授權(quán)等關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了重點(diǎn)闡述。從系統(tǒng)當(dāng)前建設(shè)和運(yùn)行情況來(lái)看，當(dāng)班收費(fèi)人員獲得了遠(yuǎn)程車道特情處理和集約化授權(quán)的能力，提升了收費(fèi)站內(nèi)外廣場(chǎng)和收費(fèi)車道對(duì)于常規(guī)事件的檢測(cè)和預(yù)警能力，為收費(fèi)人員減負(fù)增效和一崗多能的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)達(dá)成提供了良好的系統(tǒng)支撐。在實(shí)現(xiàn)路段運(yùn)營(yíng)公司提質(zhì)增效的系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)的同時(shí)，也提高了常規(guī)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(fèi)體驗(yàn)，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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收稿日期：2024-03-06

作者簡(jiǎn)介：王永超（1990—），碩士，高級(jí)工程師，主要從事高速公路智慧收費(fèi)管理系統(tǒng)和ETC運(yùn)營(yíng)服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)及數(shù)據(jù)分析工作。