高速公路“入口預(yù)稱重+出口匝道預(yù)交易”綜合技術(shù)方案的應(yīng)用

陳曉慶

（廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

為了整治高速公路貨車超載超限嚴(yán)重的現(xiàn)象，在各收費(fèi)站前設(shè)置預(yù)稱重系統(tǒng)和勸返站進(jìn)行治超執(zhí)法管理，對(duì)預(yù)檢超限的車輛引導(dǎo)至勸返車道，避免貨車占比高的收費(fèi)站出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。為提高ETC 的交易準(zhǔn)確性與可靠性，減輕廣場車道業(yè)務(wù)處理壓力，以提高ETC 車的通行效率，該研究提出了通過綜合應(yīng)用“進(jìn)口預(yù)稱重+出口匝道預(yù)交易”的方式來緩解高速公路進(jìn)口治超貨車交通擁堵的問題，以期實(shí)現(xiàn)提高收費(fèi)廣場整體交通能力的目標(biāo)。

1 概述

根據(jù)我國《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》（中華人民共和國交通運(yùn)輸部令2021年第12 號(hào)）中，高速公路超限予以勸返的這一要求，我國各省在高速收費(fèi)站出入口等重要節(jié)點(diǎn)位置建立了完善科學(xué)的限行措施。利用高新技術(shù)手段改善檢查方法，全面推行機(jī)動(dòng)車號(hào)牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)使用動(dòng)態(tài)磅不停車預(yù)檢預(yù)稱重，利用現(xiàn)代科技手段提升檢查效果，確保高速公路行車安全[1]。

現(xiàn)有的高速公路治超模式，在具體實(shí)施中仍然存在如下痛點(diǎn)和難點(diǎn)。

第一，在具體的實(shí)施中，超限車輛的勸返對(duì)收費(fèi)站入口提出了很大的空間需求，既有路段的很多收費(fèi)站入口由于在建設(shè)時(shí)沒有為車輛掉頭和勸返進(jìn)行空間設(shè)計(jì)，需要改建，有的甚至不具備改建的條件，難以貫徹實(shí)施《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》中的相關(guān)規(guī)定。第二，現(xiàn)實(shí)中，收費(fèi)站入口治超的模式僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)超限車輛的勸返；治超的數(shù)據(jù)和視頻僅在當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)，各個(gè)收費(fèi)站點(diǎn)之間并無關(guān)聯(lián)，這就導(dǎo)致了信息分散，無法實(shí)現(xiàn)信息共享，造成社會(huì)公共管理資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。第三，現(xiàn)有的高速公路入口治超數(shù)據(jù)產(chǎn)生后，往往未對(duì)其潛在價(jià)值進(jìn)行充分挖掘，未能發(fā)揮數(shù)據(jù)碰撞后在高速公路的建設(shè)、治超的建點(diǎn)、貨運(yùn)的管理及路政的執(zhí)法等業(yè)務(wù)功效方面的提升助力作用[2]。

該研究所提及的入口預(yù)稱重技術(shù)應(yīng)用方案能夠有效解決目前入口治超模式存在的問題。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展，ETC 在我國得到了廣泛應(yīng)用。然而，ETC 不停車收費(fèi)模式并不能滿足所有的高速公路需求，只能進(jìn)行單車道及低速行駛電子收費(fèi)工作，并不能適應(yīng)自由流電子收費(fèi)工作。如何將高速公路ETC 與自由流收費(fèi)模式結(jié)合到一起，更好地滿足國內(nèi)高速公路電子收費(fèi)的需求，是當(dāng)前研究需要解決的重難點(diǎn)，而出口匝道增加自由流門架預(yù)交易技術(shù)方案可以有針對(duì)性地解決這個(gè)問題。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及布置方案

2.1 入口預(yù)稱重系統(tǒng)

2.1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

入口的預(yù)稱重設(shè)備，通過監(jiān)測儀器收集貨車的最大載荷、車輛軸數(shù)、最高車速和軸重等信息；通過機(jī)動(dòng)車號(hào)牌識(shí)別系統(tǒng)（即抓拍設(shè)施）收集機(jī)動(dòng)車號(hào)牌數(shù)據(jù)，同時(shí)將號(hào)牌的超載數(shù)據(jù)迅速地在LED 屏上顯示，并及時(shí)通知車輛駕駛?cè)恕?/p>

入口稱重系統(tǒng)主要包括：第一，動(dòng)態(tài)稱重子系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)由動(dòng)態(tài)稱重傳感器、信息采集處理裝置和檢測線圈等組成；可檢測的參數(shù)有：車輛分離識(shí)別、軸數(shù)、軸重和總重等。第二，車牌識(shí)別子系統(tǒng)。車牌識(shí)別系統(tǒng)由高清攝像機(jī)、環(huán)形線圈和輔助照明設(shè)施等組成。車牌識(shí)別系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別車牌。第三，信息發(fā)布子系統(tǒng)。信息發(fā)布系統(tǒng)由可變信息情報(bào)板和控制器等組成，能及時(shí)告知超載車輛及其超載信息，并根據(jù)要求設(shè)置相關(guān)標(biāo)志。第四，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。在現(xiàn)場每個(gè)行車方向各安裝一臺(tái)全景高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對(duì)過往車輛動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，也對(duì)現(xiàn)場安裝的各種超載設(shè)備及人為破壞行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。第五，相關(guān)的標(biāo)志標(biāo)線、管線等配套工程。

2.1.2 布置方案

每條車道配置1 套石英稱重傳感器，達(dá)到車道全覆蓋的稱重效果。每車道配置4 套線圈，安裝在秤臺(tái)區(qū)域前方和后方。正面抓拍：安裝于正面抓拍門架，每個(gè)車道配置1 臺(tái)正面抓拍攝像機(jī)，每個(gè)車道配置1臺(tái)多功能紅外補(bǔ)光燈；尾部抓拍：安裝于尾部抓拍門架，每個(gè)車道配置1 臺(tái)尾部抓拍攝像機(jī)，每個(gè)車道配置1 臺(tái)多功能紅外補(bǔ)光燈；側(cè)向抓拍：與正面抓拍攝像機(jī)共桿安裝，每兩個(gè)車道配置2 臺(tái)側(cè)向抓拍攝像機(jī)，每個(gè)側(cè)向抓拍攝像機(jī)配置1 臺(tái)多功能紅外補(bǔ)光燈。

每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)配2 套400 萬像素高清監(jiān)控球機(jī)，與車牌識(shí)別系統(tǒng)共桿安裝。

在預(yù)稱重檢測區(qū)前方100m 處應(yīng)設(shè)置提示前方進(jìn)入“公路超載不停車檢測區(qū)”的指示交通標(biāo)志。

在預(yù)稱重檢測區(qū)前方50m 處設(shè)置“禁止變道”交通標(biāo)志。

在預(yù)稱重檢測區(qū)后方50m 處設(shè)置“解除禁止變道”交通標(biāo)志。

在預(yù)稱重檢測區(qū)域各車道間畫實(shí)線，禁止車輛變道。

在不停車超限檢測區(qū)后方75～175m 處設(shè)置懸臂式可變情報(bào)板，用于顯示車輛超限信息。

入口預(yù)稱重系統(tǒng)布置方案如圖1 所示。

圖1 入口預(yù)稱重系統(tǒng)布置方案

2.2 貨車ETC 車道改造

2.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及功能

計(jì)重貨車專用ETC 車道系統(tǒng)主要由貨車專用ETC 車道程序、數(shù)據(jù)通信服務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)以及手持交易終端（可復(fù)用現(xiàn)有收費(fèi)移動(dòng)終端）組成。車道程序在具備貨車ETC 業(yè)務(wù)交易功能的前提下，對(duì)滿足直接放行條件的貨車，ETC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交易放行，提高通行效率；對(duì)不滿足直接放行條件的貨車，ETC 通過數(shù)據(jù)的共享、設(shè)備回控、手持終端CPC/ETC 交易，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置，提升貨車專用ETC 車道異常處置能力；結(jié)合站場貨車ETC 車型特點(diǎn)，通過靈活限高、設(shè)置指示標(biāo)志等方式，最大限度地保障貨車ETC 車道順暢性，減少異常干預(yù)頻次[1]。

計(jì)重貨車專用ETC 收費(fèi)系統(tǒng)是在現(xiàn)行混合車道系統(tǒng)上進(jìn)行改造優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車ETC 交易業(yè)務(wù)邏輯調(diào)整、增加對(duì)移動(dòng)交易終端以及數(shù)據(jù)通信服務(wù)等功能，具體包括以下幾個(gè)方面：

第一，專道專用，實(shí)現(xiàn)貨車ETC 定向引流。根據(jù)貨車ETC 類型自動(dòng)進(jìn)行交易判斷，對(duì)無需進(jìn)行校核的貨車ETC 車輛，在完成稱重后進(jìn)行交易，并抬桿放行。根據(jù)貨車類型交易特點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)置，實(shí)現(xiàn)“免核”貨車ETC 專道專用，貨車類型靈活定向引流[2]。第二，異?；乜?，提升現(xiàn)場應(yīng)急處置效率。融合遠(yuǎn)程回控機(jī)制，通過增加或復(fù)用現(xiàn)有移動(dòng)終端，支持CPC/ETC 出入口交易、交易異常提示及處理功能，無需通過車道系統(tǒng)處理，即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場收費(fèi)人員進(jìn)行包括異常處置、人工發(fā)卡或收費(fèi)、放行等操作。第三，數(shù)據(jù)共享，豐富系統(tǒng)異常處理能力。增加后臺(tái)重要數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間協(xié)同工作，提升系統(tǒng)異常處理能力。第四，貨車ETC 專屬操作界面優(yōu)化。根據(jù)貨車ETC所需要關(guān)注的信息，程序?qū)ω涇嘐TC 車道的收費(fèi)程序界面進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，對(duì)于顯示的信息進(jìn)行了優(yōu)化，并且預(yù)留了與平板終端進(jìn)行對(duì)接的專屬位置，可以實(shí)現(xiàn)和平板的無縫對(duì)接，從而使得貨車可以快速放行[3]。

2.2.2 布置方案

ETC 車道改造主要為設(shè)備位置遷移與調(diào)試，最終將原有前置ETC 車道改造為貨車ETC 車道，根據(jù)收費(fèi)車道軟件邏輯，貨車需通過稱重?cái)?shù)據(jù)驗(yàn)證后才可進(jìn)行ETC 交易，故天線交易區(qū)域距離秤臺(tái)上秤端要不少于20m，以保證任意ETC 貨車均可正常通行，最終采用“2 套線圈+后置天線+后置欄桿”的車道布局，于收費(fèi)亭后設(shè)置天線及欄桿機(jī)，使天線交易區(qū)域距離秤臺(tái)上秤端應(yīng)不少于20m，滿足貨車通過的需求。

主要涉及以下幾點(diǎn)：

其一，感應(yīng)線圈。原有感應(yīng)線圈不再使用，重新開槽安裝，原有車輛檢測器可利舊使用。其二，天線。利舊原有天線和立桿，后移至收費(fèi)亭后，使稱重區(qū)域與天線微波覆蓋范圍不重疊，間距不小于2m，包含設(shè)備遷移、重做基礎(chǔ)及安裝調(diào)試等。其三，自動(dòng)欄桿。利舊原有設(shè)備，后移至收費(fèi)亭后，包含設(shè)備遷移、重做基礎(chǔ)及設(shè)備調(diào)試等。其四，費(fèi)額顯示器。利舊原有設(shè)備，后移至收費(fèi)亭后，包含立柱遷移、重做基礎(chǔ)及設(shè)備調(diào)試等。其五，車牌識(shí)別儀。利舊原有設(shè)備，后移至收費(fèi)亭后，并具備車牌抓拍和車道錄像功能。其六，軸組秤。在收費(fèi)車道新增軸組秤，識(shí)別貨車稱重?cái)?shù)據(jù)。其七，軟件改造。保障ETC 車道改造為貨車ETC車道后收費(fèi)業(yè)務(wù)的正常開展。

ETC 車道改造布置方案如圖2 所示。

圖2 ETC 車道改造布置方案

2.3 匝道自由流系統(tǒng)

2.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

匝道ETC 自由流管理系統(tǒng)主要由匝道ETC 自由流動(dòng)車道管理系統(tǒng)、匝道ETC 自由流服務(wù)管理系統(tǒng)和匝道ETC 自由流監(jiān)測管理系統(tǒng)三個(gè)部分構(gòu)成，同時(shí)需要對(duì)出口ETC 車道管理系統(tǒng)和進(jìn)出口混合車道管理系統(tǒng)進(jìn)行提升改造。

第一，匝道ETC 自由流車道系統(tǒng)。

匝道ETC 自由流車道管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)提前交易服務(wù)：針對(duì)已監(jiān)測到的能夠?qū)崿F(xiàn)ETC 交易的OBU（車載電子標(biāo)簽）車輛進(jìn)行交易，在扣費(fèi)交單后將該匝道的交易數(shù)據(jù)載入標(biāo)簽EF04 及卡片0019 文件，在交易成功后產(chǎn)生正常流水；如果無卡OBU 且OBU EF04的數(shù)據(jù)符合正常交易要求，將產(chǎn)生無卡交易流水，并且不更新OBU EF04 的數(shù)據(jù)；失敗則將產(chǎn)生異常流水。

第二，匝道ETC 自由流服務(wù)系統(tǒng)。

匝道ETC 自由流交易平臺(tái)技術(shù)的主要特點(diǎn)是：

其一，收集匝道或車道控制系統(tǒng)中形成的正常/特殊流水。

其二，收集廣場車道的補(bǔ)TAC 碼數(shù)據(jù)。

其三，將匝道上發(fā)生的正常交易數(shù)據(jù)，傳送至廣場ETC/MTC（MTC，半自動(dòng)車道收費(fèi)系統(tǒng)）車道。

其四，匹配匝道生成的非正常交易流水，以及廣場車道生成的補(bǔ)TAC 碼數(shù)據(jù)，將合成正常交易流水，并存儲(chǔ)在站級(jí)的ETC 數(shù)據(jù)庫。

第三，匝道ETC 自由流監(jiān)控系統(tǒng)。

匝道ETC 自由流監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括：

其一，監(jiān)控匝道車道的運(yùn)行狀況，如匝道車道程序運(yùn)行狀況、工控機(jī)狀態(tài)、天線狀況等。

其二，密切監(jiān)控匝道交易狀況，如匝道正常/異常交易流水的情況等。

第四，ETC 車道系統(tǒng)升級(jí)。

廣場ETC 收費(fèi)管理系統(tǒng)需要升級(jí)的主要功能是：在捕獲到天線B2 幀獲得OBU 標(biāo)簽信號(hào)后，可以檢測車道上有無匝道正常交易流水，有則放行；否則讀出OBU EF04 和卡0019 文件，檢測匝道上是否寫標(biāo)簽和卡片成功，是則生成TAC 碼記錄信息并放行；若天線讀不到OBU 和卡的，則通過近區(qū)號(hào)牌識(shí)別，或通過號(hào)牌標(biāo)識(shí)信號(hào)向服務(wù)系統(tǒng)詢問該牌照上有無匝道的正常交易流水信息，有則抬桿放行；否則按照ETC 交易流程進(jìn)行補(bǔ)充交易。

第五，混合車道系統(tǒng)升級(jí)。

廣場混合收費(fèi)管理系統(tǒng)需要升級(jí)的功能主要有：天線讀到車輛OBU 信號(hào)的，按照廣場內(nèi)ETC 正常交易流水辦理，而天線讀不到OBU 的，則采用車牌識(shí)別，通過車牌識(shí)別功能向服務(wù)系統(tǒng)詢問該牌照有沒有按匝道正常交易流水，有則采用人工比對(duì)號(hào)牌后直接抬杠放行；否則待司機(jī)刷卡消費(fèi)后向服務(wù)系統(tǒng)詢問有無匝道無卡交易正常流水，有則關(guān)聯(lián)OBU 數(shù)據(jù)后產(chǎn)生正常流水，無則查看卡片OO19 文件有無匝道寫卡完成登記，有則產(chǎn)生TAC 碼立即放行，無則完成壞卡操作。

2.3.2 布置方案

門架安裝充分考慮了ETC 交易車輛的特點(diǎn)，需要在匝道選取適當(dāng)?shù)奶炀€覆蓋范圍，最大程度地實(shí)現(xiàn)天線交易效果，在確定門架的距離時(shí)，要盡可能避免彎位，門架離車輛前方最少要有20m 左右的垂直間隔。在設(shè)置門架的高度上，必須充分考慮現(xiàn)場要求，符合ETC 項(xiàng)目中天線的要求以及車輛通行高度的規(guī)定。具體的門架高度大小以及設(shè)置方法，必須按照匝道現(xiàn)場狀況而定。

3 結(jié)語

隨著中國市場經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人力與物品長距離流通日益頻繁，2019年國家取消省界收費(fèi)站后，收費(fèi)擁堵的主要矛盾從省界收費(fèi)站轉(zhuǎn)移到各路段出口廣場收費(fèi)站。該研究針對(duì)路段廣場收費(fèi)擁堵問題提出了有效的解決方案，并在實(shí)際案例應(yīng)用中，明顯提高了ETC 車輛的通行效率，大大減少了擁堵。這不僅有利于降低運(yùn)營成本，節(jié)約費(fèi)用，還有利于推進(jìn)智慧公路的發(fā)展，大幅度提高了公路運(yùn)行中的服務(wù)質(zhì)量。