省界撤站新形勢下高速公路自助繳費系統(tǒng)的設計與實現

李廣

【摘要】? ? 本文基于取消高速公路省界收費站背景，對收費站出口混合車道無人值守自助繳費系統(tǒng)的設計與實現進行相關闡述，通過引入無人值守自助繳費系統(tǒng)，實現收費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，還可以避免現金驗鈔、找零和人工操作錯誤，杜絕人工收費漏洞和作弊行為，提高通行效率和現代化服務水平。

【關鍵詞】? ? 取消省界收費站? ? 高速公路? ? 出口混合車道? ? 無人值守? ? 自助繳費

引言

為貫徹落實黨中央、國務院“兩年內基本取消全國高速公路省界收費站，實現不停車快捷收費，減少擁堵、便利群眾”的指示，2020年1月1日0時，在交通運輸部的統(tǒng)一安排組織下，全國高速公路成功實現取消高速公路省界收費站工程的全網和并網切換工作;另外，在2020年5月6日0時，通過全網聯(lián)網收費體系的優(yōu)化和完善，實現車主用戶“一次通行、一次扣費、一次告知”的運營服務目標，用戶體驗得到進一步提升。目前，撤站后的全網聯(lián)網收費體系運行基本趨于穩(wěn)定，達到國務院的“推動取消高速公路省界收費站”建設目標。

取消高速公路省界收費站后，雖然全網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，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行處理。

通過引入自助繳費系統(tǒng)不僅可以有效降低收費人員數量和收費人員勞動強度，有效降低高速公路后期運營成本，還可以避免現金驗鈔、找零等人工操作環(huán)節(jié)，最大限度降低收費過程中的人為因素，在提高收費車道通行效率的同時杜絕人工收費漏洞和作弊行為，增加收費交易的準確性，有效滿足司機非現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系統(tǒng)在高速公路中的應用進行初步探討。

一、系統(tǒng)概述

高速公路無人值守自助繳費系統(tǒng)是一款智能收費產品，用于出口ETC/MTC混合車道，可實現MTC和ETC車輛的自助繳費通行。系統(tǒng)支持全車型車輛自助繳費，支持設備狀態(tài)遠程監(jiān)控和異常情況遠程處理，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金“全支付”，支持接入ETC路側設備實現ETC車輛的不停車收費。

在高速公路收費站出口車道設立高精度車型、車牌識別設備，當車輛駛入時能夠實現車型、車牌信息的自動識別，并且可以自動判斷車輛高度，在收費亭處設置自助繳費設備，當車輛達到自助繳費設備時，司機根據語音操作提示將通行卡插入自助繳費設備，系統(tǒng)自動計算并顯示通行費額，并通過語音提示司機進行繳費，司機自主選擇掃碼/揮卡/車牌付等非現金支付方式支付通行費，支付成功后系統(tǒng)自動打印發(fā)票并自動抬桿放行，整個收費過程由司機自己完成，一般情況下無需工作人員參與。安裝有OBU的正常ETC車輛，司機無需取出ETC卡，即可實現不停車繳費通行，交易失敗時，司機可通過刷ETC卡自助繳費通行。在出現異常情況時，司機可通過自助繳費設備上的“求助”按鈕請求遠程幫助，工作人員可通過智能化回控處理異常情況，如遇無法遠程處理的特殊情況，自助繳費系統(tǒng)將攔截該車輛，并由人工現場操作進行處理。

二、系統(tǒng)構成

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

三、車道收費系統(tǒng)

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

四、自助繳費智慧控制系統(tǒng)

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

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

4.1自助收卡模塊

自助收卡模塊是通行卡的回收模塊，主要包括卡機控制器和收卡單元。卡機控制器是上下工位的控制中心，控制上下工位進行收卡工作，上下工位的動作由卡機控制器內置CPU及程序完成。收卡單元通過步進電機帶動插卡盒的轉動，實現插卡盒外翻、豎起和內翻三種動作。當插卡盒向外翻出時，司機人員可以將通行卡插入到插卡盒中;當插卡盒檢測到通行卡后，卡機控制器控制插卡盒豎起，并進行讀寫卡;當司機支付通行費后，插卡盒內翻，將卡片從盒中倒出，實現卡片的回收。為了方便小型車使用，下工位收卡單元配有伸縮電機，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”設計，四個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，實現對ETC卡和CPC卡的讀寫功能。讀寫器工作時，僅在當前工作工位（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，節(jié)約尋卡時間，尋卡成功后停止切換，讀寫器與當前天線進行通訊，完成讀寫流程。如果讀寫失敗，讀寫器會在當前工作工位的兩個讀寫天線間重新輪回尋卡。

4.3移動支付模塊

移動支付模塊的核心部件為移動支付終端，通過4G上網模塊連接云端移動支付平臺，實現掃碼/揮卡/車牌付等非現金支付功能。掃碼功能支持微信、支付寶及符合銀聯(lián)標準的二維碼，用戶可通過微信、支付寶等手機APP支付通行費，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行綁定，根據車牌信息自動從綁定賬戶扣費，無需掃碼/揮卡等操作流程，方便快捷。

移動支付終端為主從機結構，默認下工位為主機，上工位為從機，等待支付時上下工位均處于激活狀態(tài)，方便司機進行掃碼/揮卡操作。主機通過串口與車道收費系統(tǒng)相連，實現移動支付系統(tǒng)與聯(lián)網收費系統(tǒng)網絡的完全隔離，確保了收費系統(tǒng)的網絡安全和支付安全。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進行移動支付操作。

4.4智慧收費模塊

智慧收費模塊主要具有以下兩個功能：

1.協(xié)調控制自助繳費系統(tǒng)各模塊功能

車輛到達觸發(fā)線圈時，智慧收費模塊接收車型識別設備檢測的車型信息，系統(tǒng)根據車型信息設置自助繳費設備當前工作工位，包括收卡單元、讀寫器讀寫天線、票據打印機等，并控制自助繳費設備的收卡操作流程，實現對自助繳費系統(tǒng)的最終控制。此外智慧收費模塊還可以獲取并顯示自助繳費系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息。

2.協(xié)助車道收費軟件完成自助繳費流程

智慧控制系統(tǒng)實時監(jiān)測MTC/ETC混合車道軟件運行狀態(tài)，可實現對車道軟件的本地人工控制、遠程人工控制、程序自主控制三種控制模式及各控制模式間的實時切換，實現出口車道無人值守自助繳費。

4.5票據打印模塊

票據打印模塊選用高速公路專用打印機，司機支付通行費后，自動打印高速公路專用發(fā)票。模塊具有自動切票功能，減少司機手撕環(huán)節(jié)，切票后票據會自動放置到取票口，便于司機領取發(fā)票，如司機未取票，系統(tǒng)會對發(fā)票進行自動回收。該模塊還具有缺票提醒功能，方便收費人員及時更換紙票。

五、智慧回控系統(tǒng)

由于出口車道容易產生糾紛和爭議，無人值守的自助繳費車道異常情況處理愈發(fā)顯得重要。智慧回控系統(tǒng)通過移動網絡與云端客服平臺進行通信，對自助繳費系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控并將車道軟件運行狀態(tài)上傳到云端客服平臺，手持智能終端通過APP可以實時監(jiān)控現場車道收費，遇到異常情況（車牌不符、車型不符等）時，工作人員可通過回控終端遠程進行異常情況處理，確保現場通行順暢。相比現場異常處理，遠程回控方式不僅更加快捷高效，還可實現一人對多條車道的管控。系統(tǒng)主要具有以下功能：

5.1自助繳費系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控

智慧回控系統(tǒng)對自助繳費系統(tǒng)運行狀態(tài)及各設備狀態(tài)進行實時監(jiān)控，自動分析和定位系統(tǒng)故障，主動上報故障信息，主動提醒工作人員進行故障處理，并提供可能的故障原因及故障解決方案。系統(tǒng)利用深度學習技術，根據歷史異常處理情況，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車道收費系統(tǒng)回控

當收費車道軟件遇到異常情況需要人工處理時，收費人員可以通過手持智能終端或者客服平臺遠程對車道收費軟件進行監(jiān)測和控制，確保現場通行順暢。

5.3語音通話

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

六、車牌車型識別系統(tǒng)

由于高速公路出口收費時需要根據車型信息計算通行費，需要根據車牌信息打印通行費發(fā)票，只有車型、車牌信息精確可靠才能保證通行費公平合理的征收和通行費發(fā)票的正常開具，如果信息錯誤，需要進行人工干預，容易導致?lián)矶拢部赡芤驗槲醇皶r進行人工干預引發(fā)收費糾紛。因此自助繳費系統(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備已經非常成熟，在道路交通安全管理和安防管控等方面有著廣泛的應用。由于受部分車輛車牌字符模糊不清、抓拍時車牌識別設備被遮擋、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到95%左右的識別成功率。

本系統(tǒng)車牌識別模塊用于自動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臺高清車牌識別設備同時抓拍，通過互相補充和互相修正的方式提高整個車牌識別系統(tǒng)的識別精度，如圖3所示：

經測試統(tǒng)計，本系統(tǒng)的車牌識別成功率可達到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識別法、雷達檢測法、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弱、雨、雪、霧等環(huán)境干擾，影響識別成功率，近年來激光技術以其精準度高、抗干擾能力強的特點在車型識別方面開始得到應用。

車型識別模塊用于自動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)采用先進的激光檢測技術，通過利用激光掃描車輛側面和頂面的方式精確獲得車輛的外廓并精準識別車輛長寬高、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)專門設計統(tǒng)一的車型設備接口規(guī)范，支持不同廠商的車型識別設備接入。

6.3經濟社會效益分析

按照目前高速公路較為成熟的四班運轉制，建設一條無人值守車道預計可節(jié)省4名收費人員，如每名收費人員的年度人工成本按照12萬元計算，每年節(jié)約人力成本48萬元，將無人值守自助繳費系統(tǒng)應用于高速公路收費站，可以有效降低高速公路的運營成本。

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

無人值守自助繳費系統(tǒng)是高速公路新型的收費模式，支持MTC和ETC車輛的自助繳費通行，是現有收費模式的有效補充。自助繳費系統(tǒng)在高速公路中的應用為高速公路無人值守收費站建設應用提供了可能，可由現有的多人值守向少人值守甚至一人值守逐步轉變，最大程度減少收費人員數量，降低運營成本，實現降本增效。

七、結語

目前高速公路收費站人力成本逐年上升，降低運營成本、實現降本增效成為迫切需要。高速公路無人值守自助繳費系統(tǒng)作為一款智能收費產品，實現了MTC和ETC車輛的自助繳費通行，并通過狀態(tài)監(jiān)控和異常情況處理，確保了自助繳費的安全性和準確性。引入自助繳費系統(tǒng)，建設無人值守自助繳費車道，是實現高速公路降本增效的有效途徑之一。

根據國內外收費技術現狀以及前沿技術發(fā)展，收費無人化是高速公路收費發(fā)展的重要趨勢，無人值守自助繳費系統(tǒng)作為收費無人化的重要手段之一，預計在未來會在高速公路收費站出口車道得到越來越廣泛的應用。

參? 考? 文? 獻

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