高速公路收费站智慧化提升之路.pdf
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1、关注FOCUSDOI:10.13439/ki.itsc.2023.10.002高速公路收费站智慧化提升之路文/本刊记者刘睿健当前,新一轮科技革命和产业变革突飞猛进,科技创新成为国际战略博奔的主要战场,科学研究范式正在发生深刻变革,学科交叉融合不断发展。在以信息技术、人工智能为代表的新兴科技快速发展的当下,交通运输领域迎来了数字化、智慧化发展的新机遇和新挑战。日前,交通运输部印发关于推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见,促进公路数字化转型,加快智慧公路建设发展,提升公路建设与运行管理服务水平。与此同时,在全国高速公路“一张网运行、一体化服务”的新形势、新要求背景下,利用新一代信息技术打造
2、高速公路智慧收费站,已然成为行业发展的关注重点和趋势。2023年第1 0 期(总第2 8 8 期)中国交通信息化23CHINAITS JOURNALVOL.288 NO.1O2023WELLTRANS微创光电视频监控专家0ETC预交票关注FOCUS如何利用数字化、智能化技术手段,进一步实现高速公路收费站智慧化升级,加强大数据、互联网、人工智能等新技术与高速公路收费站的深度融合应用,在刚刚结束的2 0 2 3 全国高速公路智慧收费站技术研讨会上,与会专家有着自已的见解。以此为背景,本文对高速公路收费站智慧化提升之路进行探索。智慧收费站因何建?我国联网收费系统面临的痛点问题:土地受限,车道有限,扩
3、容难;流量大的收费站,收费员工作强度大,岗位流动高;偏远小站,人员投入产出倒挂;特情车辆处理效率低:车道设备繁杂量多、形象不佳、成本高、维护难。我们为什么要建智慧收费站?为什么要对在役收费站进行智慧化升级改造?记者认为,除了相关的政策环境外,从发展的客观性来说,在联网收费的背景下,收费站的智慧化改造升级或建设,是实现高速公路全自由流收费的重要一环,通过不断地智慧化升级,收费站将逐步走向无人化、无亭化,进而走向无岛化,而最终当所有收费岛实体消失的那一天,便是高速公路自由流真正的开始。下文结合联网收费所面临的新形势与痛点问题,对收费站智慧化建设的必要性进行探讨。联网收费的新形势随着数字经济的发展,
4、新一代信息技术在高速公路收费系统中的应用越来越广泛、深人,在自由流、无人化、稽核、绿通、智慧公路等领域的建设上,主动拥抱新技术是时代的声音。交通运输部公路科学研究院研究员孟春雷指出,数字经济下高速公路联网收费的核心要围绕公路基础设施建设的效率、经济和安全问题,实现收费的应收尽收,达到降本增效、开源节流、减少拥堵的目标。孟春雷分析,当前我国高速公路收费系统正朝着标准化、集约化、智能化和网联化的方向发展,如收费公路联网收费技术标准的制定、收费站窄岛化以实现土地资源的节约、收费机器人及自助缴费机的应用、云收费及匝道预交易的实现等等。在联网收费的这些新形势、新趋势下,建设智慧收费站已成为行业共识。交通
5、运输部公路科学研究院北京交科设计院副总经理盛刚指出,当前我国高速公路采用基于5.8GHz专用短程通信技术(DSRC)的分段计费、出口统一收费的收费模式,在这种收费模式下,若要逐步送代到最终的自由流收费,实现收费站的消亡,必将经历一个收费技术持续送代和发展的过程,而在这个过程中,收费站的集约化、数字化和智慧化不可避免。联网收费面临的痛点问题孟春雷指出,目前我国联网收费系统仍然面临着以下几个现实的痛点问题:一是土地受限,车道有限,扩容难,需要实现收费站的窄岛化、去岛化,并增加车道数量;二是流量大的收费站,收费员工作强度大,岗位流动高,需要实现收费站的无人化、少人化,实现智能化收费,以及后台+移动特
6、情处理;三是偏远小站,人员投人产出倒挂,需要实现机器人收费及自助操作和远程服务;四是特情车辆处理效率低,简单工作要无人化,初级特情处置要智能化,复杂的问题再进行人工化;五是车道设备繁杂量多、形象不佳、成本高、维护难,函需实现车道设备的模块化、集成化,变工程化为工业化。基于上述痛点问题,加快建设高速公路智慧收费站,进一步提升收费站通行效率和异常应对能力、提高出行者满意度、降低收费站日常运营成本及收费人员工作强度,是行业的心声。2023年第10 期(总第2 8 8 期)1中国交通信息化25CHINAITSJOURNALVoI.288 No.1O 2023WELLTRANS微创光电视频监控专家智慧收
7、费站依何建?既然建设智慧收费站是联网收费智慧化发展的客观要求,那么其实施的具体原则和技术内容是否有章可循、有标可依呢?盛刚指出,高速公路智慧收费应采用云计算、大数据、人工智能等新技术,逐步实现设施的集约化、车道的无人化、收费的精准化,以及特情处理的高效化和车辆通行自由流等,提高通行效率、提升服务水平、保障通行安全,实现便捷管理、节约成本等,最终达到无人化、精准化、自由流收费通行。通过对高速公路智慧收费站技术标准的研究探索,盛刚对智慧收费站建设所依主要技术内容及实施原则等做了详细阐述。盛刚指出,智慧收费站的实施原则主要包括以下五点:一是智慧收费站应根据收费广场征地、交通流量、运营管理、安全、服务
8、、成本等情况和需求合理选择实施内容;二是常发性拥堵收费站可采用预交易系统、潮汐车道、收费土建集约化等措施;三是应积极采用收费岛集约化智能设施,提高服务水平,减少运营成本;四是特情处理方式宜与管理模式配套,采用广场出口统一处理时可与智慧云舱结合;五是已选择实施的内容,应与联网收费系统相互兼容,无缝衔接。盛刚介绍,建设智慧收费站,所依主要技术内容应包括:预交易系统、云化站级系统、数字李生平台、收费岛智慧设施、潮汐车道、特情处理系统、智慧云舱、收费土建及天棚集约化等。预交易系统匝道预交易系统宜分为ETC预交易和CPC预交易两类。其中,ETC预交易分为人口ETC预交易和出口ETC预交易;CPC预交易是
9、指出口预交易,包括预计费+自助缴费机器人、预计费+APP/扫码支付+CPC卡验证。该技术在实施上应遵循以下原则:适用于每天每次拥堵时长大于15分钟,累计超过2 小时,且不具备增加土建车道解决拥堵的收费广场;收费站ETC专用出口收费车道常发性拥堵,可设置ETC预交易系统;因ETC特情车辆或非ETC车辆引起ETC专用人口车道常发性拥堵时,人口可设置ETC预交易系统;ETC/MTC混合出口收费车道常发性拥堵且非ETC车辆占比较大,可设置CPC预交易系统;CPC预交易系统可根据运营管理需要配套CPC预计费系统、CPC预缴费后台、CPC预缴费小程序等模块,或CPC预计费系统与智能收费机器人配套应用。云化
10、站级系统云化站级系统应承载的业务包括:站级收费管理系统、站级收费服务系统、设备管理系统、运行监测及工况保障系统(含设备监测、业务监测)等。在系统建设上,云化站级系统宜支持通过虚拟化技术对算力、内存、数据、网络等资源统一管理;宜采取微服务架构搭建应用和基础能力,具备站级系统应用的容器化管理,支持通过容器工具进行部署和更新,支持应用的容器编排部署;应采用高可用方式部署,确保站级系统具有健壮性,在单点故障下有保障业务正常开展的应对举措。智慧收费站的实施原则:应根据收费广场征地等情况和需求合理选择实施内容;常发性拥堵收费站可采用预交易系统等措施;应积极采用收费岛集约化智能设施;特情处理方式宜与管理模式
11、配套:?已选择实施的内容,应与联网收费系统相互兼容。数字李生平台数字李生收费站以高精度地图数据为基础,构建三维场景,实现收费广场基础设施与周边环境的静态数字李生,再通过激光雷达、高清摄像机等设备对收费站各要素实现全息感知,利用边缘计算、李生引擎和时空同步技术实现交通状态的动态数字李生,实现实体收费站在数字空间中的同步呈现。建设数字李生平台,应实现收费站数据的分析、预测,制定决策和控制方案,为收费站运营管理提供高效、智能的服务。应实现车辆的高精定位和跟踪,结合预交易、收费车道数据等,对CPC车辆、预交易成功/失败的ETC车辆、危化品车辆、特关注FOCUS智慧收费站主要技术内容包括:预交易系统;云
12、化站级系统:数字李生平台收费岛智慧设施潮汐车道:特情处理系统:智慧云舱;收费土建及天棚集约化:智慧收费站国产化。潮汐车道潮汐收费车道适用于以下三种情况:一是收费车道单向不少于3 条车道;二是收费站拥堵严重;三是车流量较大,高峰周期明显,呈时间对称、空间往复分布。特情处理系统特情处理方式宜分为远程处理和现场处理两类。其中,现场处理又分为车道现场处理、出口广场现场处理。特情处理系统架构应包含PC端(含特情处理和集中授权处理)、移动终端(含特情处理APP和应急收费APP)、配套语音设施、一体PC机、ETC特情处置终端等。特情处理在实施上应遵循以下原则:应支持全车道业务特情的处理,包括ETC车道、自助
13、车道、ETC/MTC混合车道;应具备收费业务所产生的回控事件、确认事件、求助事件和授权回控的采集功能,且转化为具体的任务工单供坐席人员查阅和处理;结合特情分类、收费站场情况、人员配置等,收费站宜同时具备远程处理及现场处理等能力;对于日均车流量超过10 0 0 0 车次且特情占比超过2%导致无法集中处理的收费站,宜采用车道现场特情处理方式;对于日均车道特情少于2 0 0 车次的收费站宜通过远程集中特情处理方式进行特情处理;特情远程坐席宜每人监管不超过10 条车道,现场协管人员情车辆等进行标识和跟踪,实时监测和预警,提升特情预判、预警和预处置能力。收费岛智慧设施收费岛智慧设施应由自动关道机、岛头智
14、能设备、岛尾智能设备、人口发卡机器人、出口缴费机器人、智能车型识别设备、车道状态监测设备、轻型折叠车道控制标志、车道诱导设备等组成。针对车道诱导设备,收费车道可配置引导灯带,灯槽应与路面平行安装,灯槽中心位置距车道路面高0.15米。灯槽从岛头末端依次布设到岛尾智能节点处(内置自动栏杆),相邻灯槽的间距为0.15米。负责的车道数量宜每人不超过5条;具备智慧云舱的收费站,采用广场出口特情处理方式时宜与智慧云舱合并建设。智慧云舱智慧云舱建设适用于以下情形:收费站房建用地面积不足;场地限制,采用模块化组装建设办公区;支持无人化管理,便于广场特情处理;项目工期段,快速施工需求高;个性化需求;非集中居住收
15、费站或多广场收费广场。此外,智慧云舱宜设置在收费广场出口侧路肩边缘处,用于收费监控、交接班管理、财务管理等收费运营管理业务。在配置方面,智慧云舱一般包含监控室、机房、交接班室、财务室四个功能区域;应采用钢结构架,使用高强度方管型材整体焊接,焊接处表面涮防锈漆并做防腐处理;云舱内部系统应包含装饰装修、电气工程、通风与空调系统、智能化系统、综合布线系统、消防系统等;智慧云舱设计应满足防尘、防水、防锈、抗电磁干扰和抗震等防护要求,设计使用年限应不小于2 0 年。收费土建集约化针对收费土建集约化,根据实际情况,收费岛可分为标准型收费岛、无亭紧凑型收费岛、有亭紧型收费岛、无岛收费车道。在实施原则上,收费
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