高速公路智慧收费站建设方案研究 ​

高速公路智慧收费站建设方案研究 ​

李灵犀

身份证号码：430624198904120014

摘要：当前，我国高速公路顺应数字经济发展大势，充分运用数字化技术，开展智慧升级，提高质量和效率。收费站作为高速公路的重要节点和基础设施，其智慧化程度与高速公路的通行效率、出行体验密切挂钩，推动数字技术与收费业务场景相结合，打造智慧收费站，已然成为行业发展的关注重点和趋势。

关键词：高速公路；智慧收费站；建设方案

1高速公路智慧收费站建设背景

1.1通行提升有限

尽管联网收费系统能够提升车辆的通行效率，但鉴于收费站地域限制及出口车道数量有限，当面对高车流量时，尤其是节假日期间和交通高峰时段，车辆排队等候的现象依旧普遍，拥堵问题并未得到根本解决。

1.2运营成本偏高

高速公路的服务设施体系在技术层面呈现出复杂多样的特征，各供应商的软硬件规范存在显著差异，这导致了软件系统的互操作性问题频发。对于小型站点，尽管流量相对较小，但人力资源配置往往捉襟见肘，工作压力并未因此减轻，反而因任务单一而显得单调，员工流失率较高。相反，大型站点虽然流量庞大，但高强度的工作环境和重复性劳动使得员工士气低落，人员流动性大，从而加大了维护的难度和运营的成本负担。

1.3客户服务不佳

车辆识别技术的精确度存疑，导致了电子不停车收费（ETC）的交易执行效率下滑，用户往往难以实时获得关于收费标准和ETC运用的详细资讯，反而抑制了其实际应用率。在智能化服务方面，应对特殊情况的响应机制不足，投诉和反馈渠道不通畅，这无疑降低了驾驶者的满意度。从战略角度来看，建设智慧收费站是联网收费向智能化深度迈进的必然选择。通过实施收费站的智能转型，我们旨在强化计费的精确度，标准化业务流程，细化管理体系，以及提升整体服务质量，从而强有力地推动全面的优化升级进程。

2高速公路智慧收费站建设方案

2.1引入自助智能收费设备，推进少人化、无人化运营

收费站引入了创新的智能自助服务设施，专为ETC用户和持有CPC卡的车辆设计，旨在提升便捷性和效率。这些设备涵盖了自助发卡、缴费处理以及针对特殊情况的ETC处理功能。特别地，增设的ETC特情终端安置于出口车道，针对未能成功缴费的车辆提供了二次缴费渠道，增强了无人化的应急响应能力。

工作人员也配备了便携式天线和手持收费机，形成互补，能够灵活处理复杂的人工特情，进一步提升了整体处理效率。在技术层面，引入了尖端的车辆识别技术，如高精确度车牌识别和RFID系统，确保对车辆的快速且精确识别，无论环境如何变化。

为了保证设备在各种气候和光照条件下的稳定运行，其坚固的性能和高度的耐用性至关重要。同时，一个稳定且全面的运营管理平台不可或缺，它负责监控、调控和维护所有的自助智能收费设备，确保整个系统的顺畅运作。

2.2数字化车道

采用先进的集成式智能栏杆机以替代传统的独立安装方式，这种栏杆机整合了车牌识别、自动栏杆操作和费额显示等功能，模块化设计确保各组件既能独立运作又能统一受控。内置的云端模块能监控各个功能单元的运行状况，并将信息上传到云端平台，大大减少了收费岛上的设备数量，提升了系统的智能化程度。对于其他车道设备，我们引入了车道边缘控制器，它结合了车道收费系统的业务逻辑和设备控制功能，负责设备间的连接、通讯和控制，同时具有处理收费业务逻辑的能力，能实时监测所有车道设备的状态。以此为基础，对收费车道的软硬件进行数字化升级，对关键设备如智能一体化栏杆机、车道边缘控制柜和诱导屏进行集中化和数字化监控。这样可以一目了然地展示通道和设备状态，实现实时在线监测和报警功能。通过设备运行状态的数据统计分析，可以实现线上线下的融合互动，快速响应车道异常情况。借助交通运行模拟和数字孪生技术，能够精确掌握车道级的路网状态及其发展趋势。根据天气恶劣、事故、设备维修、车辆故障或其他特殊情况，智能联动控制收费站通道设备，预先规划通道开启或关闭策略。通过仿真预测，进行管控诱导预案的模拟、评估和发布，动态地、智能地管理车道，以适应不同场景下的交通需求。同时，提供数字孪生技术的实景化管控过程和效果展示，实现收费站的智能化开闭管理。

2.3搭建智能云收费系统，实现集中控制、管理与监测

推动收费硬件和基础设施的标准化进程，以增强系统的兼容性和未来扩展潜力，确保长期内的技术革新无缝衔接。利用云计算的强大整合能力，将所有数据和应用程序集中管理，从而提升资源利用率，同时显著削减维护成本，实现更经济高效的运营模式。应用前沿通信技术，实现实时且自动化的车道操作控制，降低现场干预的需求，进一步简化日常管理流程。建立一个集约型的综合管理平台，集成实时监控、深度数据分析和智能决策支持功能，以提升决策效率和整体运营效能。

2.4智能化收费

收费站的预交易处理体系构建了五个关键组件：设计引擎、预扣费处理模块、异常车辆检测单元、计费模块以及数据管理模块。核心设备配置有先进的5.8GHz通信天线、高清车牌识别技术及动态信息显示屏。其运作机制采用"ETC入口预结算+车道验证"策略，对预先完成交易的ETC车辆实施即时扣费，允许它们在专用出口通道直接通行，未完成交易的则在后续环节完成交易后放行。这显著降低了ETC车道的交易时间，从先前的200-300毫秒锐减至15-30毫秒，提升了ETC车辆的通行效率。对于特殊情况车辆，系统通过情报板指示和OBU的警报声，引导他们进入人工处理的混合车道，避免因错误驶入ETC专用道而造成的倒车和换道，从而进一步提升整体效率并减少收费站的拥堵。此外，该系统还能收集并分析预交易匝道通行数据，为优化和评估预交易系统提供了坚实的数据支持。

2.5构建收费站数字化孪生模型，实现全数字化运营与管理

依托于详尽的地理信息资料，构建出一个详尽的三维虚拟环境，完整复制并精细再现了收费广场的构造及周边设施，同时囊括了广阔区域的静态数字化映射。通过集成尖端技术如激光雷达和高清摄像头，对收费站的各个元素进行全方位的实时感知。借助前沿的边缘计算技术、数字仿真核心以及时空一致性策略，动态模拟交通动态，实现了实体收费站的数字实时复现。数字孪生模型在此过程中发挥关键作用，不仅能够精确定位和追踪车辆轨迹，还实时监控并预警潜在问题，极大地增强了对复杂情况的前瞻性洞察和应急响应能力。

为了成功实施这一方案，需满足以下技术标准：

(1) 精准的地图数据整合与三维建模技术，确保收费区及其周围环境的精确重现。

(2) 强化边缘计算和数字孪生引擎的应用，优化数据处理流程，降低延迟，保证交通状态的实时动态模拟和即时更新，确保虚拟与现实世界的无缝衔接。

(3) 必须拥有高精度定位系统和深度数据分析工具，包括车辆精确导航和跟踪，以及通过数字孪生平台对收费数据进行深入挖掘和预测，为决策制定和特殊情况应对提供坚实的科技支持。

结论

随着数字时代的飞速发展，我国的高速公路积极投身于智能化改造，其中智慧化的收费站在高速公路体系中扮演着关键角色，它巧妙地融合了车辆管理、路网运营及用户服务等多个元素，以提升公路系统的运行效率，削减运营成本，并优化用户的出行体验和服务品质，对推动公路的数字化变革和构建智能公路网络至关重要。展望未来，智慧收费站的建设和改进应聚焦于规范化和个性化的战略层面，通过深入分析不同场景的应用，确保数字化转型能切实响应实际需求，持续达成高速公路“降低成本、提升效能、保证质量、畅通无阻”的数字化转型愿景。

参考文献：

[1]张华彬.高速公路收费站的“谋智之战”[J].中国交通信息化,2023(6):18-26.

[2]刁依河,刘远山,李恒怿.鸿蒙系统在支付领域的应用前景探析[J].金融科技时代,2022(6):68-71.

[3]孙天一,晋月月.高速公路智慧收费站建设方案研究[J].交通世界,2023(Z2):10-12.