省界撤站新形勢下高速公路自助繳費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李廣

【摘要】? ? 本文基于取消高速公路省界收費(fèi)站背景，對收費(fèi)站出口混合車道無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行相關(guān)闡述，通過引入無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)站出口車道無人值守，不僅可以有效節(jié)約高速公路人力成本，還可以避免現(xiàn)金驗(yàn)鈔、找零和人工操作錯(cuò)誤，杜絕人工收費(fèi)漏洞和作弊行為，提高通行效率和現(xiàn)代化服務(wù)水平。

【關(guān)鍵詞】? ? 取消省界收費(fèi)站? ? 高速公路? ? 出口混合車道? ? 無人值守? ? 自助繳費(fèi)

引言

為貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院“兩年內(nèi)基本取消全國高速公路省界收費(fèi)站，實(shí)現(xiàn)不停車快捷收費(fèi)，減少擁堵、便利群眾”的指示，2020年1月1日0時(shí)，在交通運(yùn)輸部的統(tǒng)一安排組織下，全國高速公路成功實(shí)現(xiàn)取消高速公路省界收費(fèi)站工程的全網(wǎng)和并網(wǎng)切換工作;另外，在2020年5月6日0時(shí)，通過全網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)體系的優(yōu)化和完善，實(shí)現(xiàn)車主用戶“一次通行、一次扣費(fèi)、一次告知”的運(yùn)營服務(wù)目標(biāo)，用戶體驗(yàn)得到進(jìn)一步提升。目前，撤站后的全網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)體系運(yùn)行基本趨于穩(wěn)定，達(dá)到國務(wù)院的“推動(dòng)取消高速公路省界收費(fèi)站”建設(shè)目標(biāo)。

取消高速公路省界收費(fèi)站后，雖然全網(wǎng)ETC交易占比大幅提高，但是仍有一部分車輛需要通過人工方式提供車道處理服務(wù)，特別是對于出口車道而言，目前對于無法通過正常 ETC 交易的車輛，只能采用人工方式進(jìn)行處理。

通過引入自助繳費(fèi)系統(tǒng)不僅可以有效降低收費(fèi)人員數(shù)量和收費(fèi)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，有效降低高速公路后期運(yùn)營成本，還可以避免現(xiàn)金驗(yàn)鈔、找零等人工操作環(huán)節(jié)，最大限度降低收費(fèi)過程中的人為因素，在提高收費(fèi)車道通行效率的同時(shí)杜絕人工收費(fèi)漏洞和作弊行為，增加收費(fèi)交易的準(zhǔn)確性，有效滿足司機(jī)非現(xiàn)金支付需求和快捷通行需求，提高客戶滿意度。

本文對無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用進(jìn)行初步探討。

一、系統(tǒng)概述

高速公路無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)是一款智能收費(fèi)產(chǎn)品，用于出口ETC/MTC混合車道，可實(shí)現(xiàn)MTC和ETC車輛的自助繳費(fèi)通行。系統(tǒng)支持全車型車輛自助繳費(fèi)，支持設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控和異常情況遠(yuǎn)程處理，支持ETC刷卡支付、微信支付、支付寶支付、銀行卡支付和車牌付等非現(xiàn)金“全支付”，支持接入ETC路側(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)ETC車輛的不停車收費(fèi)。

在高速公路收費(fèi)站出口車道設(shè)立高精度車型、車牌識別設(shè)備，當(dāng)車輛駛?cè)霑r(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)車型、車牌信息的自動(dòng)識別，并且可以自動(dòng)判斷車輛高度，在收費(fèi)亭處設(shè)置自助繳費(fèi)設(shè)備，當(dāng)車輛達(dá)到自助繳費(fèi)設(shè)備時(shí)，司機(jī)根據(jù)語音操作提示將通行卡插入自助繳費(fèi)設(shè)備，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算并顯示通行費(fèi)額，并通過語音提示司機(jī)進(jìn)行繳費(fèi)，司機(jī)自主選擇掃碼/揮卡/車牌付等非現(xiàn)金支付方式支付通行費(fèi)，支付成功后系統(tǒng)自動(dòng)打印發(fā)票并自動(dòng)抬桿放行，整個(gè)收費(fèi)過程由司機(jī)自己完成，一般情況下無需工作人員參與。安裝有OBU的正常ETC車輛，司機(jī)無需取出ETC卡，即可實(shí)現(xiàn)不停車?yán)U費(fèi)通行，交易失敗時(shí)，司機(jī)可通過刷ETC卡自助繳費(fèi)通行。在出現(xiàn)異常情況時(shí)，司機(jī)可通過自助繳費(fèi)設(shè)備上的“求助”按鈕請求遠(yuǎn)程幫助，工作人員可通過智能化回控處理異常情況，如遇無法遠(yuǎn)程處理的特殊情況，自助繳費(fèi)系統(tǒng)將攔截該車輛，并由人工現(xiàn)場操作進(jìn)行處理。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)主要由車道收費(fèi)子系統(tǒng)、自助繳費(fèi)智慧控制子系統(tǒng)、智慧回控子系統(tǒng)、車牌車型識別子系統(tǒng)等組成。自助繳費(fèi)系統(tǒng)組成架構(gòu)如圖1所示：

三、車道收費(fèi)系統(tǒng)

車道收費(fèi)系統(tǒng)是取消高速公路省界收費(fèi)站后適用于ETC/MTC混合出口車道的車道收費(fèi)系統(tǒng)，可為ETC車輛及MTC車輛提供通行服務(wù)。對于ETC車輛，可通過路側(cè)單元RSU與車輛通信完成收費(fèi)流程，實(shí)現(xiàn)ETC車輛的快速通行;對于MTC車輛，通過讀取CPC卡內(nèi)的入口信息、計(jì)費(fèi)信息和過站信息，計(jì)算并收取通行費(fèi)。自助繳費(fèi)系統(tǒng)通過車道收費(fèi)子系統(tǒng)軟件接入上級系統(tǒng)。

四、自助繳費(fèi)智慧控制系統(tǒng)

自助繳費(fèi)智慧控制系統(tǒng)為自助繳費(fèi)系統(tǒng)的核心，通過控制自助繳費(fèi)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自助繳費(fèi)功能。自助繳費(fèi)設(shè)備分為上下兩個(gè)工位，分別適用于不同高度的車輛，每個(gè)工位都設(shè)有收卡口、CPC卡讀寫天線、ETC卡讀寫天線、移動(dòng)支付終端、打印機(jī)等設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)回收/讀寫CPC通行卡、讀寫ETC卡、顯示收費(fèi)金額、掃碼/揮卡/車牌付、票據(jù)打印等功能，為了方便使用，下工位可向外伸出一定距離。設(shè)備具備全雙工對講功能，司機(jī)按鍵即可與工作人員進(jìn)行溝通。

智慧控制系統(tǒng)主要包括自助收卡模塊、智能讀寫模塊、移動(dòng)支付模塊、智慧收費(fèi)模塊、票據(jù)打印模塊等。

4.1自助收卡模塊

自助收卡模塊是通行卡的回收模塊，主要包括卡機(jī)控制器和收卡單元?？C(jī)控制器是上下工位的控制中心，控制上下工位進(jìn)行收卡工作，上下工位的動(dòng)作由卡機(jī)控制器內(nèi)置CPU及程序完成。收卡單元通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)插卡盒的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)插卡盒外翻、豎起和內(nèi)翻三種動(dòng)作。當(dāng)插卡盒向外翻出時(shí)，司機(jī)人員可以將通行卡插入到插卡盒中;當(dāng)插卡盒檢測到通行卡后，卡機(jī)控制器控制插卡盒豎起，并進(jìn)行讀寫卡;當(dāng)司機(jī)支付通行費(fèi)后，插卡盒內(nèi)翻，將卡片從盒中倒出，實(shí)現(xiàn)卡片的回收。為了方便小型車使用，下工位收卡單元配有伸縮電機(jī)，可向外伸出一定距離。

4.2智能讀寫模塊

本模塊所用讀寫器采用“1+4”設(shè)計(jì)，四個(gè)讀寫模塊分別為上工位ETC卡讀寫天線、上工位CPC卡讀寫天線、下工位ETC卡讀寫天線、下工位CPC卡讀寫天線，實(shí)現(xiàn)對ETC卡和CPC卡的讀寫功能。讀寫器工作時(shí)，僅在當(dāng)前工作工位（上工位或下工位）的ETC卡讀寫天線和CPC卡讀寫天線間切換、輪回尋卡，可以有效減少切換次數(shù)，節(jié)約尋卡時(shí)間，尋卡成功后停止切換，讀寫器與當(dāng)前天線進(jìn)行通訊，完成讀寫流程。如果讀寫失敗，讀寫器會在當(dāng)前工作工位的兩個(gè)讀寫天線間重新輪回尋卡。

4.3移動(dòng)支付模塊

移動(dòng)支付模塊的核心部件為移動(dòng)支付終端，通過4G上網(wǎng)模塊連接云端移動(dòng)支付平臺，實(shí)現(xiàn)掃碼/揮卡/車牌付等非現(xiàn)金支付功能。掃碼功能支持微信、支付寶及符合銀聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的二維碼，用戶可通過微信、支付寶等手機(jī)APP支付通行費(fèi)，小額免簽免密。車牌付功能需用戶提前將車牌與銀行卡、微信或支付寶賬戶進(jìn)行綁定，根據(jù)車牌信息自動(dòng)從綁定賬戶扣費(fèi)，無需掃碼/揮卡等操作流程，方便快捷。

移動(dòng)支付終端為主從機(jī)結(jié)構(gòu)，默認(rèn)下工位為主機(jī)，上工位為從機(jī)，等待支付時(shí)上下工位均處于激活狀態(tài)，方便司機(jī)進(jìn)行掃碼/揮卡操作。主機(jī)通過串口與車道收費(fèi)系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的完全隔離，確保了收費(fèi)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全和支付安全。終端還具有信息顯示和語音播放功能，可以通過文字及語音提示司機(jī)進(jìn)行移動(dòng)支付操作。

4.4智慧收費(fèi)模塊

智慧收費(fèi)模塊主要具有以下兩個(gè)功能：

1.協(xié)調(diào)控制自助繳費(fèi)系統(tǒng)各模塊功能

車輛到達(dá)觸發(fā)線圈時(shí)，智慧收費(fèi)模塊接收車型識別設(shè)備檢測的車型信息，系統(tǒng)根據(jù)車型信息設(shè)置自助繳費(fèi)設(shè)備當(dāng)前工作工位，包括收卡單元、讀寫器讀寫天線、票據(jù)打印機(jī)等，并控制自助繳費(fèi)設(shè)備的收卡操作流程，實(shí)現(xiàn)對自助繳費(fèi)系統(tǒng)的最終控制。此外智慧收費(fèi)模塊還可以獲取并顯示自助繳費(fèi)系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息。

2.協(xié)助車道收費(fèi)軟件完成自助繳費(fèi)流程

智慧控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測MTC/ETC混合車道軟件運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對車道軟件的本地人工控制、遠(yuǎn)程人工控制、程序自主控制三種控制模式及各控制模式間的實(shí)時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)出口車道無人值守自助繳費(fèi)。

4.5票據(jù)打印模塊

票據(jù)打印模塊選用高速公路專用打印機(jī)，司機(jī)支付通行費(fèi)后，自動(dòng)打印高速公路專用發(fā)票。模塊具有自動(dòng)切票功能，減少司機(jī)手撕環(huán)節(jié)，切票后票據(jù)會自動(dòng)放置到取票口，便于司機(jī)領(lǐng)取發(fā)票，如司機(jī)未取票，系統(tǒng)會對發(fā)票進(jìn)行自動(dòng)回收。該模塊還具有缺票提醒功能，方便收費(fèi)人員及時(shí)更換紙票。

五、智慧回控系統(tǒng)

由于出口車道容易產(chǎn)生糾紛和爭議，無人值守的自助繳費(fèi)車道異常情況處理愈發(fā)顯得重要。智慧回控系統(tǒng)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云端客服平臺進(jìn)行通信，對自助繳費(fèi)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并將車道軟件運(yùn)行狀態(tài)上傳到云端客服平臺，手持智能終端通過APP可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場車道收費(fèi)，遇到異常情況（車牌不符、車型不符等）時(shí)，工作人員可通過回控終端遠(yuǎn)程進(jìn)行異常情況處理，確?，F(xiàn)場通行順暢。相比現(xiàn)場異常處理，遠(yuǎn)程回控方式不僅更加快捷高效，還可實(shí)現(xiàn)一人對多條車道的管控。系統(tǒng)主要具有以下功能：

5.1自助繳費(fèi)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控

智慧回控系統(tǒng)對自助繳費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及各設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)分析和定位系統(tǒng)故障，主動(dòng)上報(bào)故障信息，主動(dòng)提醒工作人員進(jìn)行故障處理，并提供可能的故障原因及故障解決方案。系統(tǒng)利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，根據(jù)歷史異常處理情況，不斷優(yōu)化故障分析方法及故障解決方案，提高異常處理效率。

5.2車道收費(fèi)系統(tǒng)回控

當(dāng)收費(fèi)車道軟件遇到異常情況需要人工處理時(shí)，收費(fèi)人員可以通過手持智能終端或者客服平臺遠(yuǎn)程對車道收費(fèi)軟件進(jìn)行監(jiān)測和控制，確?，F(xiàn)場通行順暢。

5.3語音通話

智慧回控系統(tǒng)支持語音通話功能，如司機(jī)按自助繳費(fèi)設(shè)備上的“求助”按鈕，智慧回控APP將彈出提示窗口，工作人員可與司機(jī)進(jìn)行語音通話了解現(xiàn)場情況，方便進(jìn)行異常情況處理。

六、車牌車型識別系統(tǒng)

由于高速公路出口收費(fèi)時(shí)需要根據(jù)車型信息計(jì)算通行費(fèi)，需要根據(jù)車牌信息打印通行費(fèi)發(fā)票，只有車型、車牌信息精確可靠才能保證通行費(fèi)公平合理的征收和通行費(fèi)發(fā)票的正常開具，如果信息錯(cuò)誤，需要進(jìn)行人工干預(yù)，容易導(dǎo)致?lián)矶?，也可能因?yàn)槲醇皶r(shí)進(jìn)行人工干預(yù)引發(fā)收費(fèi)糾紛。因此自助繳費(fèi)系統(tǒng)必須做到車型、車牌的高精度采集與識別，將需要人工干預(yù)的情況縮減至最小才能夠滿足無人值守的工作需求。

6.1車牌識別模塊

基于視頻的車牌識別設(shè)備已經(jīng)非常成熟，在道路交通安全管理和安防管控等方面有著廣泛的應(yīng)用。由于受部分車輛車牌字符模糊不清、抓拍時(shí)車牌識別設(shè)備被遮擋、抓拍角度及抓拍光線等諸多因素影響，傳統(tǒng)的車牌識別方式僅能達(dá)到95%左右的識別成功率。

本系統(tǒng)車牌識別模塊用于自動(dòng)識別通行車輛的車牌信息，為了提高車牌識別成功率，滿足車牌高精度識別的要求，系統(tǒng)采用2臺高清車牌識別設(shè)備同時(shí)抓拍，通過互相補(bǔ)充和互相修正的方式提高整個(gè)車牌識別系統(tǒng)的識別精度，如圖3所示：

經(jīng)測試統(tǒng)計(jì)，本系統(tǒng)的車牌識別成功率可達(dá)到99%以上。

6.2車型識別模塊

傳統(tǒng)的車型識別方法主要有線圈感應(yīng)識別法、雷達(dá)檢測法、視頻圖像分析法等，其中視頻圖像分析法較為常用，但是視頻圖像容易受到光線強(qiáng)弱、雨、雪、霧等環(huán)境干擾，影響識別成功率，近年來激光技術(shù)以其精準(zhǔn)度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)在車型識別方面開始得到應(yīng)用。

車型識別模塊用于自動(dòng)識別通行車輛的車型信息，為了滿足車型高精度識別的要求，采用非接觸固定式激光車型識別系統(tǒng)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的激光檢測技術(shù)，通過利用激光掃描車輛側(cè)面和頂面的方式精確獲得車輛的外廓并精準(zhǔn)識別車輛長寬高、車型及軸距等信息，在檢測精度以及抗干擾方面具有優(yōu)異的性能，具有可靠的全天候工作穩(wěn)定性。系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)統(tǒng)一的車型設(shè)備接口規(guī)范，支持不同廠商的車型識別設(shè)備接入。

6.3經(jīng)濟(jì)社會效益分析

按照目前高速公路較為成熟的四班運(yùn)轉(zhuǎn)制，建設(shè)一條無人值守車道預(yù)計(jì)可節(jié)省4名收費(fèi)人員，如每名收費(fèi)人員的年度人工成本按照12萬元計(jì)算，每年節(jié)約人力成本48萬元，將無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用于高速公路收費(fèi)站，可以有效降低高速公路的運(yùn)營成本。

此外通過引進(jìn)自助繳費(fèi)系統(tǒng)還可以最大限度降低收費(fèi)過程中的人為因素，能夠很好地解決人工收費(fèi)漏洞問題、有效杜絕人為誤差和故意作弊問題，提高高速公路現(xiàn)代化服務(wù)水平。

無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)是高速公路新型的收費(fèi)模式，支持MTC和ETC車輛的自助繳費(fèi)通行，是現(xiàn)有收費(fèi)模式的有效補(bǔ)充。自助繳費(fèi)系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用為高速公路無人值守收費(fèi)站建設(shè)應(yīng)用提供了可能，可由現(xiàn)有的多人值守向少人值守甚至一人值守逐步轉(zhuǎn)變，最大程度減少收費(fèi)人員數(shù)量，降低運(yùn)營成本，實(shí)現(xiàn)降本增效。

七、結(jié)語

目前高速公路收費(fèi)站人力成本逐年上升，降低運(yùn)營成本、實(shí)現(xiàn)降本增效成為迫切需要。高速公路無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)作為一款智能收費(fèi)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了MTC和ETC車輛的自助繳費(fèi)通行，并通過狀態(tài)監(jiān)控和異常情況處理，確保了自助繳費(fèi)的安全性和準(zhǔn)確性。引入自助繳費(fèi)系統(tǒng)，建設(shè)無人值守自助繳費(fèi)車道，是實(shí)現(xiàn)高速公路降本增效的有效途徑之一。

根據(jù)國內(nèi)外收費(fèi)技術(shù)現(xiàn)狀以及前沿技術(shù)發(fā)展，收費(fèi)無人化是高速公路收費(fèi)發(fā)展的重要趨勢，無人值守自助繳費(fèi)系統(tǒng)作為收費(fèi)無人化的重要手段之一，預(yù)計(jì)在未來會在高速公路收費(fèi)站出口車道得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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