高速公路云值守收费管理系统设计与应用分析

摘要：为提升高速公路收费站车道特情处理、入口异常拦截、班长授权和出口收费等工作效率，并满足降低路段运营公司人力运营成本的要求，文章结合大数据、云计算、智慧卡机、智慧车型识别、AI检测和融合对讲等技术手段，提出并设计了基于无人化值守的高速公路云值守收费管理系统的一站式解决方案。目前该方案已在榜圩站等8地落地推广，管控超过100条车道，显著提高了收费现场的无人化水平，降低了人力投入和系统运维成本，收费站整体通行能力也得到了有效提升，为今后无人化收费站项目的软硬件改造和全面推广提供借鉴。

关键词：高速公路；收费站；云值守；无人化；AI检测；集约化

中图分类号：U412.6

0 引言

随着我国交通强国战略的逐步推进，全国ETC用户量当前也达到了前所未有的规模，高速公路的智慧化转型已成为必然趋势。全国收费站现已逐步形成以ETC不停车收费为主，MTC/ETC混合车道人工收费为辅的通行收费模式。现行模式下，混合车道仍面临大量人工现场干预工作，包括对人工收费车辆、超限、绿通以及各种交易故障等特情的处理。遇到节假日车流量激增时，这类人工作业的效率很大程度上影响了收费站车辆的整体通行效率，也不利于各路段运营公司对人力成本进行有效管控。因此，建设既能保证入出口收费及通行效率，也能有效降低人力运营成本的“智慧化”“少人化”甚至“无人化”的远程收费管理系统，成为当下重要的研究热点和实践方向。广西高速公路各有关单位为此协同开展了高速公路云值守收费管理系统方案的研究、设计和试点实施工作，致力于降低收费站日常运营成本及人工作业强度，满足用户对多样化支付手段的需求，提升车辆总体收费通行效率，提高站级和路段级的整体收费管理水平，实现社会效益和经济效益的双提升。

1 收费管理系统综述

1.1 混合车道收费现状

当前ETC车辆已基本可实现交易收费无人化，但当其遇到车道设备故障、状态名单异常和黑名追缴单等原因导致扣费失败时，仍需转入混合车道并由收费人员介入进行相应处置。此外，包括非ETC车辆、绿通等仍需依靠CPC卡在混合车道通行。因此，在未来很长一段时间内，采用混合收费模式类型的车道仍将存在且持续。由于当前混合车道面临特情类型多，过车情况复杂，且CPC卡的收发需要一定的人工介入操作，收费员作业强度大，导致局部车道拥堵现象仍较为常见，收费站整体通行效率相对较低。而对于车流量较小的站点来说，人员投入产出比倒挂情况明显。从目前看来，在车辆收费过程中，简单工作处理无人化，初级特情处理智能化和少人化，复杂问题再转人工介入的模式，正日益成为智慧化收费站改造的重要研究方向［1］。

1.2 智慧化收费管理系统应用

湖南省在高速公路收费站试点部署智能收费机器人、ETC特情处理设备、雷视融合车型识别摄像头，实行自由流预交易和云收费等措施，显著提升了收费车道的通行能力。青海省在收费站试点安装雷视一体化车型识别器、收费机器人和网络一体化栏杆机，实现了包括特情快速处理、应急事件快速处置、外设控制等明显成效［2］。河北省为实现车道少人化、无人化的交易服务以及智慧化的特情车辆处理服务，结合云、大数据和AI技术，试点构建了智慧收费云+无人收费站管理系统，有效节省了路段公司的运营和后期维护投入，增强了智慧化服务能力和管理水平［3］。江西省通过在收费管理中心试点建设智慧云收费平台，建设了包括云计费服务、云远程控制系统、无人值守混合车道和智能化工单系统等，有效降低了人工和系统运维成本，杜绝了漏收和少收费的现象［4］。广东佛山试点建设了“云+AI”的无人化收费站，由车道机器人、车道智能应急终端和云端客服平台构成，构建了数字化、智能化和线上化的智慧收费2.0模式，助力运营单位实现智慧化服务管理的企业目标［5］。山东济南崮山智慧收费站采用“轻量设计、标准布局、少人管理”的理念，融合少亭化、集成化和自助智能车道等应用，以创新形式提升了司乘人员在高速公路收费站的智慧化服务体验和感受［6］。

2 总体设计

目前，广西在榜圩站等多个收费站落地推广的云值守收费管理系统，以收费现场“少人化”和“无人化”作为建设目标，构建了基于微服务架构体系的特情处理、收费、智慧车型库、匝道预交易、实时监控、事件AI检测、IP广播对讲和集约化授权等的综合支撑服务管理平台，具体如图1所示。整体以云值守服务集群为核心，连接了包括应用网关集群、车道服务集群、监控/日志服务集群、数据服务集群、事件AI检测服务集群、IP广播对讲服务集群共6个支撑服务集群，通过B端页面给当班收费员、收费班长、监控员等相关人员实时呈现当前收费站或路段中心的车辆通行、特情处置、硬件设备运行以及突发应急事件等情况。在满足相关岗位人员工作需求的同时，尽可能通过自动化、智能化的手段和方式，既减轻基层工作人员的工作负担，提质增效，也能有效提升司乘人员的智慧化通行和收费体验。

3 关键设计

3.1 无人化自助车道

基于智慧自助卡机、云值守可视对讲及特情自动化处理功能，精简收费现场人员配置，通过融合创新运用大数据、云计算和视频AI识别等技术，在自助卡机车道实现自助发卡、在线缴费、可视对讲和特情事件处理等应用，保障车道全天候24 h的收费过车能力。当出口卡机车道出现包括车辆U转、无通行介质、车辆信息不符、ETC转人工、人工读卡、ETC卡余额不足、ETC卡黑名单、入口无效授权等特情，及入口卡机车道出现无牌识、车辆信息不符、无治超数据和货车ETC复核等特情时，收费人员通过PC端或手持终端PAD可直接介入特情处置，核实车辆状态和通行信息，并将核实结果以socket消息的形式反馈至智慧自助卡机，使卡机系统能继续引导车主进行缴费等操作，保持司乘人员持续获得优质的人机交互体验。

3.2 智慧车型库

智慧车型库由4个部分构成，包括车辆尺寸对比库、入口货车轮廓数据采集、自动化分析算法和精准预测及告警模块。通过省公安厅系统获取车管所的车辆备案数据，并从第三方平台获取车型图片信息，构建全量车辆尺寸对比库。在收费站入口称重台使用轮廓仪对车辆的尺寸进行实时采集，后台采用自动化分析算法，通过对车辆实际外廓尺寸与车辆尺寸比对库的数据进行分析，提取图片识别的结构化数据，以车辆品牌和型号信息获取同型号车辆的尺寸数据，自动判定车辆是否存在超长、超宽或超高等不规范问题。通过云值守收费管理系统对当班收费人员进行精准预警，使其可采用关闭或锁定车道等手段以阻止车辆驶入高速。此项技术的应用能够有效提高收费站入口的通行效率和安全性，减少货车违规驶入的情况，同时也可释放出专职处理货物不规范的工作岗位，为“一岗多能”提质助力。

3.3 匝道ETC预交易

匝道ETC预交易指在收费站前方高速公路主线或匝道上方设置ETC门架，采用以空间换时间的方式，将ETC交易从出口车道前置到主线或匝道上进行。当匝道ETC预交易系统识别到ETC车辆时，对有效的ETC车辆进行出口扣费。当车辆实际抵达收费站出口时，系统识别到该车辆已进行扣费，则直接抬杆放行，从而极大缩减了交易耗时，提高了交易效率。而对于ETC交易异常的车辆，系统则在前方可变情报板上进行引导提示，引导该车辆驶往指定混合车道出口，降低ETC车道由于交易失败导致拥堵的概率。以广西榜圩站为例，系统经过一段时间的运行和数据统计，总体引导成功率＞91%，具体如图2所示。

3.4 事件AI检测

事件AI检测是指通过在收费车道和收费广场加装事件检测摄像头的方式，对收费站过车情况进行实时抓拍和AI分析，实现对包括行人闯入、车辆拥堵、机动车乱停、货车禁行、未穿反光衣、排队超限和排队溢出等事件的自动化识别和预警，并以系统告警的形式反馈至当班收费员和智慧信息总站供分析和处置。力争实现对收费站内外广场和车道的可视化监控和突发事件的实时预警，保障管控区域范围内的车辆通行能力，车辆综合收费业务得到高效开展，维护良好的运营秩序。

3.5 IP广播对讲

IP广播对讲系统是指通过在收费车道内安装网络功放和定向喇叭，以及在监控室安装对讲话机并给当班收费人员配备无线对讲终端的形式，使收费人员可通过话机终端与指定车道内的车辆进行对讲引导。此外，当车道内出现具体特情事件时，收费管理人员可通过在云值守收费管理系统预置定向广播播报任务的形式，实现自定义广播内容的定向自动化播报，以赋能各类常规事件的高效处置，达到减轻收费人员工作事务负担的目的。

3.6 集约化授权

集约化授权指的沿用现有混合车道的软硬件配置，通过云值守收费管理系统将收费班长的工作职责进行集约化管理，摆脱下放至收费现场的传统模式，具体人员组织结构如图3所示。收费班长可在智慧信息总站远程开展收费业务授权工作，同时兼顾收费监控和特情处理等职责，实现收费班长“一岗多能”和末级站点减员增效的目标，有效支撑运营公司提质增效目标的达成，为企业构筑可持续的竞争优势。

4 应用分析及展望

截至目前，高速公路云值守收费管理系统已在广西的榜圩站、天峨站、防城港西站以及罗城运营中心等8个收费站和路段运营中心投入使用。以榜圩站为例，其作为系统最早落地使用的收费站，现已持续稳定运行超过1年。云值守收费管理系统的成功投入使用，有效满足了当班收费人员和站级管理人员对车道特情处理、车道接管、外设控制、通行监控、设备运行检测、车道及内外广场视频实时展示、语音对讲、突发事件AI检测预警以及定向IP广播对讲等需求。既实现了对收费站及收费车道管控的云化，也重塑了业务处理流程，提高了车道业务处理效能，有效降低了收费现场的人员配置，现场常驻当班收费人员由原先的3人减至1人，优化了人力资源投入，有效提升了收费站和收费车道管理的质效比，为今后真正实现无人化值守奠定了坚实的基础。

与此同时，该系统也兼容支持现有车道硬件设备，最大程度降低用户的投资和使用门槛。以罗城运营管理中心为例，在不改造原有卡机等车道硬件设备的情况下，通过云值守收费管理系统的投产使用，对下辖的罗城站、和睦站和天河站等5个收费站点集约化班长的授权职责。通过对授权业务流程进行优化，将收费班长的办公地点设置在智慧信息总站进行集中管理，使其可在总站集中开展车道业务授权工作，并同时负责起收费业务监控和车道特情处理的工作职责，一举打破了传统收费现场多人共管的模式。当前该运营公司收费班长数量已由原先的16名降至8名，缩编人员占比达到50%，有效降低了收费站运营的人力成本，实现了运营管理人才的横向交流，人才队伍结构得到了明显优化。截至目前，共有8地的101条车道归入云值守收费管理系统进行管控，具体如图4所示。

5 结语

本文基于少人化和无人化的高速公路云值守收费管理系统的设计和应用进行实践研究，以标准化、智慧化和数字化收费站管理系统的设计理念，详细描绘和展现了系统的整体架构和设计情况，并对自助车道无人值守、智慧车型库、匝道ETC预交易、事件AI检测和IP广播对讲和集约化授权等关键设计内容进行了重点阐述。从系统当前建设和运行情况来看，当班收费人员获得了远程车道特情处理和集约化授权的能力，提升了收费站内外广场和收费车道对于常规事件的检测和预警能力，为收费人员减负增效和一岗多能的运营目标达成提供了良好的系统支撑。在实现路段运营公司提质增效的系统建设目标的同时，也提高了常规和特情车辆在混合和ETC车道的通行效率，为用户打造了更为智能化的通行和收费体验，产生了良好的经济和社会效益。

参考文献

［1］肖应红.高速公路少人值守智慧收费系统设计关键技术［J］.长江信息通信，2023，36（7）：148-150.

［2］陈晓鲁，程宝顺.高速公路无人值守收费系统设计与实现［J］.中国交通信息化，2023（S1）：186-188，192.

［3］贺 钊，杨 欣，李 广，等.基于智慧收费云的无人收费站系统［J］.科学技术与工程，2022，22（25）：11 235-11 240.

［4］雷袁欧忆，詹鑫钢.高速公路无人值守收费管理系统设计与应用［J］.中国交通信息化，2021（8）：30-31，97.

［5］朱 爽，谭裕安，郑俊荣，等.“云+AI”，启动智慧收费2.0［J］.中国公路，2020（24）：55-57.

［6］梁 晴，魏志尚.山东高速京台济南崮山智慧收费示范站［J］.山东国资，2022（11）：110.

收稿日期：2024-03-06

作者简介：王永超（1990—），硕士，高级工程师，主要从事高速公路智慧收费管理系统和ETC运营服务系统建设及数据分析工作。