基于欄桿常開的高速公路自由流收費ETC 車道系統研究

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.招商局公路網絡科技控股股份有限公司，北京）

引言

自2020 年起，全國29 個聯網省（區、市）的高速公路省界收費站全部取消，全國高速公路進入“一張網運行、一體化服務”的新階段[1]。截至2022 年10 月底，全網ETC 用戶已達到近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變為以ETC 車輛通行為主。在此背景下，如何讓ETC在此發展中繼續占據主導地位，讓更多的新增車輛成為ETC 用戶，無疑提高ETC 的通行體驗和服務能力是首要重任[2]；同時，立足于路段單位，提升ETC 的應用占比和提高ETC 的通行能力對路段經營更是十分有益，既有利避免收費站的擁堵，也能降低收費人員的投入，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ETC 車道系統解決方案，希望通過對車道欄桿控制模式專班，進一步提升ETC 通行體驗和效率。

1 面臨挑戰及應對分析

1.1 欄桿常開模式簡介

所謂“欄桿常開”主要是針對ETC 專道而提出。當下，ETC 專道采取是“欄桿常閉，一車一桿”的模式運行，即車道欄桿初始狀態為閉合，車輛進入車道后，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，盡管交易成功，但是由于欄桿仍未從閉合狀態改變為打開狀態而需要剎車減速，影響車主的通行體驗和順暢感。

“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為打開，車輛進入車道后，若交易正常，欄桿保持抬起狀態，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，僅是控制放行上進行改變，運營管理規則與現有保持不變。考慮到，當下較高的ETC 車占比和交易成功率，此類模式無疑更有助ETC 通行體驗和通行能力的進一步提升，也強化ETC 的吸引力和優越感。

1.2 面臨挑戰及應對思考

雖然“欄桿常開”看似僅是控制模式的簡單改變，但是在實際運行中仍將面臨一定挑戰需要思考如何予以應對，主要挑戰如下。

（1） 通行習慣挑戰：該模式與現有ETC 專道服務模式有所差異，“用戶產生特情時欄桿會落下”這項變化可能會在運行初期時會存用戶難以充分理解的情況；另外，若用戶通行時不留意誘導信息的指示，可能會出現“欄桿不作下降，用戶闖關”或者“欄桿作出下降，用戶撞桿”等情況。

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

（3） 售后服務挑戰：由于這種模式較新穎，使用過程中與用戶過往通行ETC 專道時有所不同，可能會在運行初期產生較多的場景咨詢。

（4） 系統運行挑戰：雖然只是對欄桿控制邏輯作出挑戰，但是在整體系統設計上仍需要增補相應的功能，如車輛位置精確檢測、誘導信息的提示控制、安全攔截的有效判別等。

要實現“欄桿常開”模式的落地，無疑需要針對這些挑戰予以應對，初步舉措如下。

（1） 對于開通此類服務的收費站應做好用戶宣傳。

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

（3） 對于因不熟悉模式的誤闖關用戶予以解釋，稽核追繳也做好伴隨客服。

首先是排比。“紅磚墻/老牌樓/琉璃瓦”這句是三字偏正式詞語的排比，短短九個字就勾勒出具有古典美、歲月感的時代環境，使得整首歌都染上了古意。

（4） 對于可能借助欄桿常開故意誤闖行為，要做好分析和認定，強化此部分行信息檢測。

（5） 對于運營初期可限制服務類型車輛，降低運營風險。

（6） 對于系統結合業務所需做好功能設計和補充。

2 自由流收費ETC 車道系統設計

2.1 流程設計

自由流收費ETC 車道系統在車道處理流程（見圖1）上，首先會先通過天線與通行車道的車輛OBU 嘗試通信，若車道天線識別成功，欄桿保持常開，提示車輛通行；若識別失敗，控制欄桿下降，按《收費公路聯網收費運營和服務規程》進行特情處理；但是若判別當前車輛存在通行的安全風險，如車速較高等，則控制欄桿不下降，避免產生安全事故。

圖1 自由流收費ETC 車道系統處理流程示意

同時，為了確保異常車輛能及時獲知事件，調整駕駛行為，在車道上會作出充分的誘導提示，讓司機及時識別自身異常情況自行降速，接受人工處理。除此之外，非ETC 車輛駛入ETC 車道，按《收費公路聯網收費運營和服務規程》作出欄桿下降，并進行特情處置。

2.2 布局設計

自由流收費ETC 車道系統在車道設施組成與傳統類似，設置有DSRC 天線、自動欄桿機、費額顯示器等。但是為了能實現對車輛特情的盡早識別、保障ETC 車輛的交易成功率、提供更全面的通行信息引導，車道上宜采取如下措施（見圖2）：（1） 采用雙天線布局，擴大車輛交易空間，提高車輛交易成功率；（2） 設置多處信息引導屏，以便車輛在不同位置都能獲知自身交易情況；（3） 對車輛位置及通行行為有所識別，以便確認是否適合放行。

圖2 自由流收費ETC 車道布局示意

2.3 功能設計

自由流收費ETC 車道系統在功能上，分為收費交易處理、車輛精確檢測、誘導信息發布和聯動放行控制四大部分。

2.3.1 收費交易處理

（2） 費率計算處理：根據運營管理要求，根據從OBU 內信息完成計費，以及進行必要的計費結果有效性檢驗，如是否超過最大費額閾值等。

（3） 特情識別處理：根據所識別的收費特情觸發相應的處理措施，這些處理結果也將會成為后續車道設備控制的重要基礎。

（4） 流水生成處理：對于完成交易車輛按要求生成流水記錄，對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識。

2.3.2 車輛精確檢測

對進入車道的車輛進行精確檢測，不限于車輛通行的位置、車速、車距識別等，并且也應根據車輛的交易情況能夠與車輛進行綁定識別，以便實現車輛準確放行或攔截；同時，對于車輛精確檢測也不限于結構化數據，還需涵蓋其通行時的系列抓拍圖像。

2.3.3 誘導信息發布

對進入車道的車輛，若交易正常時，應能控制車道顯示屏展示其可放心前行的誘導信息；若交易失敗時，應能控制車道顯示屏展示其特情，同時提醒其減速接受人工處理等信息。

2.3.4 聯動放行控制

結合收費交易處理結果對相關硬件設備進行控制，輔以車輛精確檢測獲得的車輛通行確定是否執行車輛放行操作。

3 其他配套措施應用及預期效用

3.1 匝道ETC 預交易應用置前完成ETC 車輛交易處理

匝道ETC 預交易主要是依托DSRC 天線對通過匝道的ETC 車輛進行交易，當ETC 車輛交易成功后，生成已交易記錄可以組播至分流誘導系統、自由流收費ETC 車道系統；一方面，分流誘導系統可以結合在廣場前設置的誘導信息提示屏引導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ETC 車道系統通過車道DSRC 天線也可失敗在匝道預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 預交易由于實現對ETC 車輛的提前交易和識別，不僅能提前識別異常車輛作出引導，避免其對ETC 車道擠占，也能為ETC 提供多一次交易機會，有助ETC 交易成功率的提升，以及在ETC 車道交易處理耗時的降低。

3.2 車道增設車輛通行檢測設施完成多維度取證處理

由于欄桿常開模式下，可能會涉及到ETC 特情車輛因為車速過快誤闖，或者不法車輛借助此機制惡意逃費，為此，在車道上可以考慮引入360 度取證設備實現對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） 支持監控收費車道中車輛左右側面、車頭、車尾、頂部等實景影像；（2） 抓拍形成關鍵角度圖像序列圖片，實現對車輛多角度拍攝和圖片構組；（3） 支持在此圖像證據集上疊加相應的車輛特情特征標簽，便于查詢調取。

3.3 車道車輛通行產生異常數據完成高可信存證處理

車道車輛通行產生的異常數據在未來的稽核認定中會起到關鍵作用，同時考慮到當下互聯網法院逐步興起，可以對采集到的異常車輛證據進行上鏈存證，這樣有利于實現對這些證據的可信自證，對后續的舉證效率有較大的幫助。

當中，待上鏈數據為實時數據（原始證據的哈希值）時，通過用戶客戶端實時發起上鏈請求，進行數據上鏈；若待上鏈數據不是實時數據（原始證據本身）時，則將其存儲到區塊鏈系統數據庫中的數據源表中，避免數據源頭丟失，通過定時任務服務定時發送上鏈請求，以將數據源表中的待上鏈數據批量進行數據上鏈，從而提高數據上鏈效率，避免將大量的實時數據和非實時數據均實時上鏈，導致上鏈失敗和上鏈效率慢的問題。同時，對于待上鏈數據，可以基于給定的事件為分類，對關鍵事件的車輛通行數據進行主動上鏈，其他為被動上鏈處理，避免對鏈容量帶來壓力。

3.4 車道車輛通行狀態持續跟蹤實現欄桿安全落桿

在欄桿常開狀態下，欄桿基本處于抬起狀態，僅產生車輛交易異常時才作出落下控制，但是欄桿落下不應只考慮車輛的交易狀態，還應考慮車輛的通行狀態，當中可充分參考一些有關如制動車速和距離、跟馳車速和距離等計算模型和結論，如：制動停車距離（可類比于防砸危險距離）由兩個部分構成：一是反應距離；二是制動距離；防砸距離建議（60 km/h、含反應時間）：27.6 m～37.8 m（制動距離20.8 m）；防砸距離建議（80 km/h、含反應時間）：40 m～53.2 m（制動距離31.2 m）等。通過結合這些算法和模型，輔以車輛道內通行交通狀態的檢測結果進行控制研判，將有助實現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。

結束語

全國撤站工程不僅帶動我國高速公路收費設施的升級，也拉動我國ETC 的快速發展，可預期，基于欄桿常開的高速公路自由流收費ETC 車道系統則是進一步促進ETC 技術和業務升級的又一成果，其借助當下ETC 的用戶規模大、交易占比高等特點，通過車道欄桿控制模式的調整，嘗試進一步實現ETC 車輛通行效率和體驗的增強，這不僅為我國ETC 服務樹立了更佳的智慧、友好、高效形象，也積極響應了“交通強國”號召，通過智慧能力、創新模式推動行業發展，促進其進一步向自由流收費方向邁進。