基于欄桿常開的高速公路自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)研究

鐘 林，譚裕安，李俊賢，張一凡，武英杰

（1.招商華軟信息有限公司，廣東 廣州；2.招商局公路網(wǎng)絡(luò)科技控股股份有限公司，北京）

引言

自2020 年起，全國(guó)29 個(gè)聯(lián)網(wǎng)?。▍^(qū)、市）的高速公路省界收費(fèi)站全部取消，全國(guó)高速公路進(jìn)入“一張網(wǎng)運(yùn)行、一體化服務(wù)”的新階段[1]。截至2022 年10 月底，全網(wǎng)ETC 用戶已達(dá)到近2.07 億，ETC 車輛在全部通行車輛中占比近70%，高速公路通行特征基本已轉(zhuǎn)變?yōu)橐訣TC 車輛通行為主。在此背景下，如何讓ETC在此發(fā)展中繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，讓更多的新增車輛成為ETC 用戶，無疑提高ETC 的通行體驗(yàn)和服務(wù)能力是首要重任[2]；同時(shí)，立足于路段單位，提升ETC 的應(yīng)用占比和提高ETC 的通行能力對(duì)路段經(jīng)營(yíng)更是十分有益，既有利避免收費(fèi)站的擁堵，也能降低收費(fèi)人員的投入，是降本增效的重要手段[3]。

鑒于此，本文研究及提出一種基于欄桿常開的高速公路自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)解決方案，希望通過對(duì)車道欄桿控制模式專班，進(jìn)一步提升ETC 通行體驗(yàn)和效率。

1 面臨挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)分析

1.1 欄桿常開模式簡(jiǎn)介

所謂“欄桿常開”主要是針對(duì)ETC 專道而提出。當(dāng)下，ETC 專道采取是“欄桿常閉，一車一桿”的模式運(yùn)行，即車道欄桿初始狀態(tài)為閉合，車輛進(jìn)入車道后，若交易正常，欄桿抬起，放行車輛；若交易失敗，欄桿保持閉合，攔截車輛。這種模式下，存在有ETC 車輛在通行時(shí)，盡管交易成功，但是由于欄桿仍未從閉合狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)而需要?jiǎng)x車減速，影響車主的通行體驗(yàn)和順暢感。

“欄桿常開”在控制模式上基本與其相反，即是車道欄桿初始狀態(tài)為打開，車輛進(jìn)入車道后，若交易正常，欄桿保持抬起狀態(tài)，車輛快速通行；若交易失敗，作好提示，欄桿降下，攔截車輛。這種模式下，僅是控制放行上進(jìn)行改變，運(yùn)營(yíng)管理規(guī)則與現(xiàn)有保持不變?？紤]到，當(dāng)下較高的ETC 車占比和交易成功率，此類模式無疑更有助ETC 通行體驗(yàn)和通行能力的進(jìn)一步提升，也強(qiáng)化ETC 的吸引力和優(yōu)越感。

1.2 面臨挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)思考

雖然“欄桿常開”看似僅是控制模式的簡(jiǎn)單改變，但是在實(shí)際運(yùn)行中仍將面臨一定挑戰(zhàn)需要思考如何予以應(yīng)對(duì)，主要挑戰(zhàn)如下。

（1） 通行習(xí)慣挑戰(zhàn)：該模式與現(xiàn)有ETC 專道服務(wù)模式有所差異，“用戶產(chǎn)生特情時(shí)欄桿會(huì)落下”這項(xiàng)變化可能會(huì)在運(yùn)行初期時(shí)會(huì)存用戶難以充分理解的情況；另外，若用戶通行時(shí)不留意誘導(dǎo)信息的指示，可能會(huì)出現(xiàn)“欄桿不作下降，用戶闖關(guān)”或者“欄桿作出下降，用戶撞桿”等情況。

（2） 稽核認(rèn)定挑戰(zhàn)：由于用戶在初期對(duì)“欄桿常開”模式不熟悉，易出現(xiàn)特情未作減速而發(fā)生闖關(guān)的情況，從而導(dǎo)致需要對(duì)這些車輛進(jìn)行分析及開展費(fèi)用追繳的工作[4]；同時(shí)，也可能存在某些不法分子對(duì)“欄桿常開”模式變得熟悉，借助未充分識(shí)別特情而有意闖關(guān)，這無疑會(huì)給路段稽核帶來新的場(chǎng)景和壓力。

（3） 售后服務(wù)挑戰(zhàn)：由于這種模式較新穎，使用過程中與用戶過往通行ETC 專道時(shí)有所不同，可能會(huì)在運(yùn)行初期產(chǎn)生較多的場(chǎng)景咨詢。

（4） 系統(tǒng)運(yùn)行挑戰(zhàn)：雖然只是對(duì)欄桿控制邏輯作出挑戰(zhàn)，但是在整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)上仍需要增補(bǔ)相應(yīng)的功能，如車輛位置精確檢測(cè)、誘導(dǎo)信息的提示控制、安全攔截的有效判別等。

要實(shí)現(xiàn)“欄桿常開”模式的落地，無疑需要針對(duì)這些挑戰(zhàn)予以應(yīng)對(duì)，初步舉措如下。

（1） 對(duì)于開通此類服務(wù)的收費(fèi)站應(yīng)做好用戶宣傳。

（2） 提高ETC 專道ETC 通行成功率，同時(shí)在島頭、島中、島尾處提供信息提示。

（3） 對(duì)于因不熟悉模式的誤闖關(guān)用戶予以解釋，稽核追繳也做好伴隨客服。

首先是排比?！凹t磚墻/老牌樓/琉璃瓦”這句是三字偏正式詞語的排比，短短九個(gè)字就勾勒出具有古典美、歲月感的時(shí)代環(huán)境，使得整首歌都染上了古意。

（4） 對(duì)于可能借助欄桿常開故意誤闖行為，要做好分析和認(rèn)定，強(qiáng)化此部分行信息檢測(cè)。

（5） 對(duì)于運(yùn)營(yíng)初期可限制服務(wù)類型車輛，降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

（6） 對(duì)于系統(tǒng)結(jié)合業(yè)務(wù)所需做好功能設(shè)計(jì)和補(bǔ)充。

2 自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 流程設(shè)計(jì)

自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)在車道處理流程（見圖1）上，首先會(huì)先通過天線與通行車道的車輛OBU 嘗試通信，若車道天線識(shí)別成功，欄桿保持常開，提示車輛通行；若識(shí)別失敗，控制欄桿下降，按《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)運(yùn)營(yíng)和服務(wù)規(guī)程》進(jìn)行特情處理；但是若判別當(dāng)前車輛存在通行的安全風(fēng)險(xiǎn)，如車速較高等，則控制欄桿不下降，避免產(chǎn)生安全事故。

圖1 自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)處理流程示意

同時(shí)，為了確保異常車輛能及時(shí)獲知事件，調(diào)整駕駛行為，在車道上會(huì)作出充分的誘導(dǎo)提示，讓司機(jī)及時(shí)識(shí)別自身異常情況自行降速，接受人工處理。除此之外，非ETC 車輛駛?cè)隕TC 車道，按《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)運(yùn)營(yíng)和服務(wù)規(guī)程》作出欄桿下降，并進(jìn)行特情處置。

2.2 布局設(shè)計(jì)

自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)在車道設(shè)施組成與傳統(tǒng)類似，設(shè)置有DSRC 天線、自動(dòng)欄桿機(jī)、費(fèi)額顯示器等。但是為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛特情的盡早識(shí)別、保障ETC 車輛的交易成功率、提供更全面的通行信息引導(dǎo)，車道上宜采取如下措施（見圖2）：（1） 采用雙天線布局，擴(kuò)大車輛交易空間，提高車輛交易成功率；（2） 設(shè)置多處信息引導(dǎo)屏，以便車輛在不同位置都能獲知自身交易情況；（3） 對(duì)車輛位置及通行行為有所識(shí)別，以便確認(rèn)是否適合放行。

圖2 自由流收費(fèi)ETC 車道布局示意

2.3 功能設(shè)計(jì)

自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)在功能上，分為收費(fèi)交易處理、車輛精確檢測(cè)、誘導(dǎo)信息發(fā)布和聯(lián)動(dòng)放行控制四大部分。

2.3.1 收費(fèi)交易處理

（2） 費(fèi)率計(jì)算處理：根據(jù)運(yùn)營(yíng)管理要求，根據(jù)從OBU 內(nèi)信息完成計(jì)費(fèi)，以及進(jìn)行必要的計(jì)費(fèi)結(jié)果有效性檢驗(yàn)，如是否超過最大費(fèi)額閾值等。

（3） 特情識(shí)別處理：根據(jù)所識(shí)別的收費(fèi)特情觸發(fā)相應(yīng)的處理措施，這些處理結(jié)果也將會(huì)成為后續(xù)車道設(shè)備控制的重要基礎(chǔ)。

（4） 流水生成處理：對(duì)于完成交易車輛按要求生成流水記錄，對(duì)于交易失敗車輛按要求生成通行記錄，并且予以特情類型標(biāo)識(shí)。

2.3.2 車輛精確檢測(cè)

對(duì)進(jìn)入車道的車輛進(jìn)行精確檢測(cè)，不限于車輛通行的位置、車速、車距識(shí)別等，并且也應(yīng)根據(jù)車輛的交易情況能夠與車輛進(jìn)行綁定識(shí)別，以便實(shí)現(xiàn)車輛準(zhǔn)確放行或攔截；同時(shí)，對(duì)于車輛精確檢測(cè)也不限于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還需涵蓋其通行時(shí)的系列抓拍圖像。

2.3.3 誘導(dǎo)信息發(fā)布

對(duì)進(jìn)入車道的車輛，若交易正常時(shí)，應(yīng)能控制車道顯示屏展示其可放心前行的誘導(dǎo)信息；若交易失敗時(shí)，應(yīng)能控制車道顯示屏展示其特情，同時(shí)提醒其減速接受人工處理等信息。

2.3.4 聯(lián)動(dòng)放行控制

結(jié)合收費(fèi)交易處理結(jié)果對(duì)相關(guān)硬件設(shè)備進(jìn)行控制，輔以車輛精確檢測(cè)獲得的車輛通行確定是否執(zhí)行車輛放行操作。

3 其他配套措施應(yīng)用及預(yù)期效用

3.1 匝道ETC 預(yù)交易應(yīng)用置前完成ETC 車輛交易處理

匝道ETC 預(yù)交易主要是依托DSRC 天線對(duì)通過匝道的ETC 車輛進(jìn)行交易，當(dāng)ETC 車輛交易成功后，生成已交易記錄可以組播至分流誘導(dǎo)系統(tǒng)、自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)；一方面，分流誘導(dǎo)系統(tǒng)可以結(jié)合在廣場(chǎng)前設(shè)置的誘導(dǎo)信息提示屏引導(dǎo)存在特情的車輛行駛至混合車道處理，避免給ETC 車道帶來干擾，確保ETC 車道整體交易成功率；另一方面，自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)通過車道DSRC 天線也可失敗在匝道預(yù)交易處理中交易成功的車輛，并直接按照交易正常的車輛作出放行控制。

匝道ETC 預(yù)交易由于實(shí)現(xiàn)對(duì)ETC 車輛的提前交易和識(shí)別，不僅能提前識(shí)別異常車輛作出引導(dǎo)，避免其對(duì)ETC 車道擠占，也能為ETC 提供多一次交易機(jī)會(huì)，有助ETC 交易成功率的提升，以及在ETC 車道交易處理耗時(shí)的降低。

3.2 車道增設(shè)車輛通行檢測(cè)設(shè)施完成多維度取證處理

由于欄桿常開模式下，可能會(huì)涉及到ETC 特情車輛因?yàn)檐囁龠^快誤闖，或者不法車輛借助此機(jī)制惡意逃費(fèi)，為此，在車道上可以考慮引入360 度取證設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)車道交易車輛的多方位、多角度、高精度、多維度信息采集，包括：（1） 支持監(jiān)控收費(fèi)車道中車輛左右側(cè)面、車頭、車尾、頂部等實(shí)景影像；（2） 抓拍形成關(guān)鍵角度圖像序列圖片，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛多角度拍攝和圖片構(gòu)組；（3） 支持在此圖像證據(jù)集上疊加相應(yīng)的車輛特情特征標(biāo)簽，便于查詢調(diào)取。

3.3 車道車輛通行產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)完成高可信存證處理

車道車輛通行產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)在未來的稽核認(rèn)定中會(huì)起到關(guān)鍵作用，同時(shí)考慮到當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)法院逐步興起，可以對(duì)采集到的異常車輛證據(jù)進(jìn)行上鏈存證，這樣有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)這些證據(jù)的可信自證，對(duì)后續(xù)的舉證效率有較大的幫助。

當(dāng)中，待上鏈數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（原始證據(jù)的哈希值）時(shí)，通過用戶客戶端實(shí)時(shí)發(fā)起上鏈請(qǐng)求，進(jìn)行數(shù)據(jù)上鏈；若待上鏈數(shù)據(jù)不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（原始證據(jù)本身）時(shí)，則將其存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)源表中，避免數(shù)據(jù)源頭丟失，通過定時(shí)任務(wù)服務(wù)定時(shí)發(fā)送上鏈請(qǐng)求，以將數(shù)據(jù)源表中的待上鏈數(shù)據(jù)批量進(jìn)行數(shù)據(jù)上鏈，從而提高數(shù)據(jù)上鏈效率，避免將大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)上鏈，導(dǎo)致上鏈?zhǔn)『蜕湘溞事膯栴}。同時(shí)，對(duì)于待上鏈數(shù)據(jù)，可以基于給定的事件為分類，對(duì)關(guān)鍵事件的車輛通行數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)上鏈，其他為被動(dòng)上鏈處理，避免對(duì)鏈容量帶來壓力。

3.4 車道車輛通行狀態(tài)持續(xù)跟蹤實(shí)現(xiàn)欄桿安全落桿

在欄桿常開狀態(tài)下，欄桿基本處于抬起狀態(tài)，僅產(chǎn)生車輛交易異常時(shí)才作出落下控制，但是欄桿落下不應(yīng)只考慮車輛的交易狀態(tài)，還應(yīng)考慮車輛的通行狀態(tài)，當(dāng)中可充分參考一些有關(guān)如制動(dòng)車速和距離、跟馳車速和距離等計(jì)算模型和結(jié)論，如：制動(dòng)停車距離（可類比于防砸危險(xiǎn)距離）由兩個(gè)部分構(gòu)成：一是反應(yīng)距離；二是制動(dòng)距離；防砸距離建議（60 km/h、含反應(yīng)時(shí)間）：27.6 m～37.8 m（制動(dòng)距離20.8 m）；防砸距離建議（80 km/h、含反應(yīng)時(shí)間）：40 m～53.2 m（制動(dòng)距離31.2 m）等。通過結(jié)合這些算法和模型，輔以車輛道內(nèi)通行交通狀態(tài)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制研判，將有助實(shí)現(xiàn)欄桿控制更安全和合理，在提升車道ETC 車輛通行效率之余，也確保其管控安全。

結(jié)束語

全國(guó)撤站工程不僅帶動(dòng)我國(guó)高速公路收費(fèi)設(shè)施的升級(jí)，也拉動(dòng)我國(guó)ETC 的快速發(fā)展，可預(yù)期，基于欄桿常開的高速公路自由流收費(fèi)ETC 車道系統(tǒng)則是進(jìn)一步促進(jìn)ETC 技術(shù)和業(yè)務(wù)升級(jí)的又一成果，其借助當(dāng)下ETC 的用戶規(guī)模大、交易占比高等特點(diǎn)，通過車道欄桿控制模式的調(diào)整，嘗試進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)ETC 車輛通行效率和體驗(yàn)的增強(qiáng)，這不僅為我國(guó)ETC 服務(wù)樹立了更佳的智慧、友好、高效形象，也積極響應(yīng)了“交通強(qiáng)國(guó)”號(hào)召，通過智慧能力、創(chuàng)新模式推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，促進(jìn)其進(jìn)一步向自由流收費(fèi)方向邁進(jìn)。