高速公路收费站智慧化运营新模式探索.pdf

管理：高速公路收费站智慧化运营新模式探索李明，闻峰，李志昌（中兴飞流信息科技有限公司，江苏南京）摘要：中兴飞流信 息科技有限 公司基于自研丨平台及信 创技术，打造了协同处置全流程闭环作业模式的智 慧化收费站，以满足收费站对收费减员、感知智 能、分流管控等 方面的现代 化、智慧化的运营 管理需 求。本 文分析了智慧运营的 方向，并对高速公路收费站智 慧化运营新模式进行了探索。关键词：高速公路；收费站；智慧 交通；大数据；数字孪生；智慧物联；智 慧运营“十四五”现代综合交通运输体系发展规划提出，提升交通运输数字化、智能化发展水平，促进交通运输提效能、扩功能、增动能。高速收费站作为高速公路的重要出入节点，承担多项重要职能。目前高速收费站运营普遍借助于传统人工管理方法和手段，智能化程度较低，在安全、收费、通行领域的运营方式已经无法满足日益增长的通行流量管理需求，存在管控难、预警 难度大、追缴无溯源、站务繁杂难处理等问题。为解决以上难题，中兴飞 流信息科技有限公司（以下简称“中兴飞流”）结 合自主可控的大数据计算引擎，打造技术创新的收费站运营管理新模式，实现收费站高效通行、精准计费、绿色低碳、减员增效、安全运营的智慧 发展，提高收费站智慧运营和数字建设水平，解决发展质量和安全服务问题。一、智慧运营 方向（一）降低运营成本站场运营依赖大量人员处理收费、发卡、特情等相 关工作，人员的流动性和专业性要求造成的成本支出十分严重，这对收费站管理提出了更高的挑战。不仅人员管理成本陡增，最终也使得整体经营效率低下，资源浪费现象十分普遍。智慧化收费站期望通过机器智能体、云网化和技术代替人工来处理日常站务，推进无人化、少人化、智慧化运行。实现从集中式体制管理向高度信息化秩序维护 管理的转变，降低人工投入和付现成本等。依托物联网技术，达成一岗多能、一站式服务的人员管理目标，控制运营管理成本，提高经济效益产出。（二）提髙通行效率交通运输的客流增长、过车速度低、特情和事故频发以及恶劣天气等造成的拥堵，严重影响了高速公路主线通行效率，同时还 影响了邻近城市的路网运行效率，交通 流交织密集更应保证通行效 率和体验。通 过匝道预交易、异常预警、自助服务等智能引导和快捷作业方式，并施行“因站制宜，一站一策”，针对拥堵问题精准分析原因，精确研判拥堵时段和流量，并精密部署应对举措，做到对症下药。依据站点状态、级别、特色和环境综合分析，搭建有站点特色的智慧化运营管理解决方案。以更先进的方式提高高速公路的通行效率，实现智能化治理拥堵，形成“一路多方、齐抓共管、高效协同、运转流畅”的工作机制，为“洽拥堵、保畅通”奠定了良好的组织基础。（三）减少潜在安全隐患随 着绿色通道、联网收费、超限超载车辆禁人高速和相 关免费政策 的出台，恶意冲卡、暴 力抗法、违规驾驶等行为对收费 站 的 安全管理形成了巨大的挑战，超长车辆、危化品运输和环境问题亦是现场安全 管理和 应急处理时 常要 处理的重 点问题。中兴飞流智慧 化收 费站 解决方案计划通过智能预 警、多路数据釆 集、智能 分析、安全隐 患监测、智 能 应 急引导等措施，形成站场稳 定和全面性覆盖，在安全事故未 发生前及时感知预警，在安全事故 发生后开设专用通道引导和疏散，从而建立收费站安全管理问题的数据分析框架，有助于高速公路经 营者更加系统地搭好安全 管理的结构体系，推动行业的安全生产发展。（四）事件预警和预防车辆的频繁 变道、误人车道、特殊车辆查验退费等 多类情况时有发生，事件滞后发现和处理不能从根本上解决拥堵和安全性问题，尤其在节假日期间。为从事件源头出发，中兴飞流智慧化收费站方案通过毫米波雷达、激光雷达、视频融合分析等技术，对来车进行智能排査管控，用大数据追溯车辆信息，提前对事件车辆进行预警和事件预防疏导。不仅提高了通行和管理效率，还有效避免拥堵和各类事件的发生，实现收费站精准治堵、精准预治等精细化管控。年 增刊（总第期）丨中 国交通信息化 二、收费站智慧化运营新模式推进收费站的无人化、少人化、智慧化运行，实现从收费值班模式向场站秩序维护模式的转变，降低高速公路收费的人工投入与付现成本。有效提升特情处置、交通疏导效率，显著减少特情拥堵车次、提升车道通行效率，打造便捷通畅的服务体验；实现对特情的实时预警与快速处置，搭建智慧收费站云服务平台，为高速路段公司安全生产管理、高速集团及路网管理部门提供体系化解决方案，最终实现收 费站髙效通行、精准计费、绿色低碳、减员增效、安全运营等建设目标。智慧化收费站总体设计架构如图所示。智 畋，化用户务运营？安全图智 慧化 收费站 总体设计 架构建立收费站边缘分析、云端统一管控并后端处置的云边协同体系，简化通行车道监测设备的安装和布放，提高系统可靠性，同时实现匝道预交 易，提升通行和 管控效率；以“线上线下”的服务模式，推出智慧收费和云坐席服务，轻简付费和服务流程成本；计算仿真车辆驾驶行为并计算效率指标，分析评估车道设置数量和类型、使用率、误 入率对收费站 整体服务 的影响，为收费站车道改建方案提供依据。遵循“一站一策”原则，合理优化并使用 资源，形成集监控、预警、站务管理、智能收 费于一体的多功能智慧综合体收费站。智慧化收费站总体布局如图所示。以中兴飞流国产自主研发的为核心计算引擎，并融合人工智能框 架的深度学习技术，对视频及雷达等数据进行融合处理、智 能分析及实 时报警。依托物联网技术，支持全站设施 集中管理、能 力集成；依托云网技 术，实现应用在线、在云，提升 可用性、拓展性，保障应用能 力（如服务、版本等）一致性；依托能力，提升前端感知准确率、提高引导精准性，提升运营服务质量和要求，收费 站整 体 进 入建设与运营并重的阶段。（一）自主服务与自动化管理、智能收费机器人智 能收费机器人可实现无人化、免接触 完成司机取卡、还卡、扫码缴 费 等一整套操作流程。智能机器人高约，由两个鱼眼镜头、三个超声波传感器、一个小音箱和一条灵活自如的机械手臂组成。车辆在车道入口停稳后，智能收费机器人利用识别技术，智能判断车型、车轴及车窗位置进行递卡或取卡操作，最后完成缴费还卡。整个过程只需要父，避免了人与人之间 的接触，车牌识别的准确 率高达 以及视觉跟随技术实现精准递卡收费。不仅大大降低了营运的人工成本，也让总体通行效率提升了，基础能 耗也降低。该项新技 术能有效提高车道通行效率，改善通行环境，提升收费站智能化服务水平。、自助交 易车道自助 交易车道基于“自动车型识别车辆识别库”，实现通过车辆信息核对、自动 结算、自助缴费放行等功 能，实行“人口发卡机出口缴费机”模式，实现自助、无人值守。自助 交易车道采用前置激光车型分型器视频设 置，对车辆可进行 识别和核准处理。车主在 收费 站入口取卡，只需轻轻一按，便可领卡上路；下高速时，将卡插入读卡器，按照语音提示扫码缴 费并领取发票。通过移动支付边缘 计算设备，结 合收费云系统，建立无人值 守的自动缴费和远程平台协助异常濡合特情处置道？体收费夺？整站特儀（收费站笛靖？醜預交易？广场預支付？车道快违 放行（亮化工程？折？灯光系统（霭合自助收费车道？单机复式双模式热备份？在线 客终纗宵控？专谨？出口人口特情助胡后双天线图智慧化收费站 总体布局管理处理的全新模式。、特情自助处理系统特情自助处理系统针对车 道特情问题发生 后，站 场人员到场慢、处置慢，车道特情多、堵车次数多、驾驶员投诉多以及通行体验差等多类问题进行专项解决。为强化现场管控，有效应对车辆通行的各类状况，采用特情处置系统，司乘人员可通过自助缴费机设备“求助”按键呼叫，智能客服或运营工作人员通过视频语音设备进行远程指导、远程操控，同时通过视频主动管控，对进入车道的车辆通过语音提示引导通过，进行远程服务。通过改良特情业务处理流程，建立起“用户自助远程管理协助”的高效处理模式。特情处理终端与车道软件和移动支付平台对接，完成特情的自助处理。特情处理后台 包含特情处置、特情数据分析、用户及权限管理、参数管理、车道运行数据分析等功能。特情处理移动终端给运营管理人员提供重要的数据参考和分析指标。、云客服平台云客服平台 与上报系统打通，获取高速公路通行信息、交通事故信息、车辆限行信息、车辆限速信息、道路施工作业信息、设施受损信息、恶劣天气气象信息、其他突发性事件信息等，形成统一智能化业务运营管理，包含对应急事件在线处理和疏导、流程优化、智能外呼、智能排队、在线特情处理和收费咨询等功能。用户可通过智能化客服平台，自助査询或办理相 关业务，也可以在线转人工，寻求人工客服的在线应对服务，打造融合人工客服、智能客服、知识库于一体的收费站综合信息服务平台。（二）智能分流与前置交易、智能分流引导智能分流引导在进站方向距离门架或 左右处设门架（具体距离可根据现场实际情况调 整）、部署诱导屏，门架系统工控机接收到摄像机信息后会驱动诱导屏显示对应的信息，提示交易失 败的 车辆向右侧人工车道行驶，并通知诱导屏告 知错误原因。诱导屏用于显示车牌号并告知对应 的行驶车道，主要对交易成功和未交易成功（或交易失败）两类车进行提示。通过可变信息标志向车主提示车辆的预交 易状态，引导 预交易失败车辆前往人工车道处理，可有效对车辆提前进行分流，避免 交 易失 败车辆驶入车道造成拥堵。后台会根据特情种类进行判断，大屏引导车主自助处理特情或走人工。分流诱导屏及时提示异常信息，引导车辆进入预定车道，提前分流，保障后续过站车辆流畅有序。、自由流匝道预交易自由流匝道预交易系统通过“匝道相控阵天线预交易车道双天线验证”，实现提前计费，进行车辆分流、车道快速放行，保证高速准确 交易，缓解收费站口车道交 易压力。首先，进行匝道门架预交易车型比对，车辆经过布设有匝道自由流的车道时，系统通过匝道天线读取车辆通行信息，对车辆提前进行收费，同时门架车型识别摄像头可对所有车型进行检测，与中的车型进行比对，并将结果记录云数据库，作为黑名单信息及追缴逃费的重要依据之一。其次，实行双天线验证通行，交 易信息上传至收费站的交易平台，经过 车道，车道程序査询预交 易 结果，双天线验证预交易成功，快速放行。自由流匝道预交易实现“提前扣费，车道超快放行”。在已经落地施行的收费站试点中，匝道预交易系统的交易成功率达到，与传统车道相比，车辆通行效率提升。（三）智能感知与智能检测、异常感知与识别异常感知与识别通过对收费站车道、广 场等场景的摄像机视频进行实时分析，实现对行人、非机动车和超限车辆的管控，为行车安全提供重要保障。针对收费类问题如栏杆损坏、人员下车、停车超时、收费排队等进行检测，在匝道提前识別 交易特情、状态异常车辆、交通事件、突发情况等，实时感知识别并进行现场预警。利用匝道分流引导系统、广场事件监测智能体、车辆动态跟踪及特征检测系统、车辆队列精确管理和放行控系统对关键区域的交通态势和事件进行感知识别后，站场可对事件进行快速处置和现场疏导。从智能“知堵”到高效“疏堵”，让车辆按照多级引导提示各行其道。对环境问题如车道遗留物、现场烟雾、交通事故、气象环境等，当检测到影响通行时，及时进行告警并检査、排控和相应措施处理。、风险检测 管控与预警系统风险检测管控与预警系统自动对通过收费站进入高速公路的行人和非机动车进行智能识别，在监控室和收费亭的客户端进行特情预警，提醒工作人员确认特情并做出相应处置，及时消除安全隐患。对危化品车辆、闯人高速车辆等有安全风险隐患 的情况提前监测，通过布设在匝道的雷达与摄像头的信息融合分析，快速处置潜在安全风险事件。启用物联网技术对外场设备统一接入管理，以标准“物模型”支持智慧收费站后台应用系统运行，强调设备集中管控、提升安全保障，设备故障监测和诊断处理事件告警和处理措施。、数字孪生实时管控数字孪生实 时管控基于真实收 费站信息的全要素场景对 象加载，包含矢量地理信息数据、建筑模型数据、设备设施、空间实体对象、数据图层、定义对象等。构建多源信息融合联动分析的收费站全要素体系，完整、详尽地对收费站运行态势全方位复现。将收费站的交通实体目标信息转化为可展现、可深入分析、可管理的三维虚拟目标，搭建现实世界 与 虚拟世界并行处理的“数字 孪生”体系，实现收费站的实时管控。基于地理信息系统，进行态势显示、快速定位，标示交通事件内容。建立收费站 年增刊（总第 期）丨中 国交通信息化 針对，用车道、自合车道，鳙小度，仅满足维炉爵面小站无法扩建站麗图窄岛宽道示意传感检测和其他设备设施及场景全数字化，形成实时可视化时空数据分布状态，一旦某设备设施出现故障或异常状态，管理平台立即显示线形精准定位和环境位置分布实景状态信息，便于精准定位判断设备设施故障，快速抢修维护。（四）站岛改造与站务信息化、窄 岛宽道化建设窄岛宽道化建 设简 约化大棚、窄岛化车道。收费岛构造由原来左右的 宽岛身优化为左右的窄岛，取消传统收费大棚的建设，改为左、右两侧两个独立的翼状结构，有效降低了建设成本，同时可以在有限的范围 内建设更多的收费车道，提升收费站车辆通行效率，有利于疏堵通畅。针对专用车道、自助混合车道，缩小收费岛宽度，仅满足维护需要。设备高度集成化、智能化，为窄 岛 宽道提供基础，建立专车微岛化、自助混道小岛、超宽道一体亭机制，同时拓宽收费车道，提高过车效率，提升车辆过车体验。窄岛 宽道示意如图所示。、站务平台式管理站务管理平台整合车道收费、卡票款管理、工班管理、统计管理、站 场监控等 站务工作，并进行集中信息化管理。运行检测系统通过 对设施远程控制，提供智能感 知体系和应急调度处置体系能力；可视管控系统整合云平台各单元的人机交互，一站式完成站务管控；数字孪生基于车型识别、队列跟踪系列智能体提供的数 据实现收 费站运作展示、仿真、决策，实现收费站 态 势全息感知与预警 联动。站务信息平台整 体减轻收费站站务，减少人员配备，使站 务简单、快捷、高效，并带动人员朝一岗多能方向发展。三、结束语费站高效通行、精准计费、绿色低碳、减员增效、安全运营等建设目标，为 智慧化收费站的建设和发展提供了思路。符合交通运输部提出的不断加快“互联网交通运输”融合发展的理念，有助于推进髙速公路收费站智能化、数字化建设。智慧化运营新模式为达成路网统一运营管理、全程全网无缝服务提供了坚实的助力，打造智慧高速基石、全面整合信息资源、创新智慧路网运营和管理模式，优化业务流程，对全面提升政府管控能 力和科学决策水平具有重要的借鉴意义。智 慧化高速正逐步迈向以“安全效率”导向服务的正确道路，全息 感知智能决策实时服务成为智慧高速领域最真实的迫切需求。本文的研究设计为实现智慧化收费站建设，提出了从车道单元到收费站整体智能化建设思路，完善并重构现有通行和运营的不足，并以人工智能、大数据、智慧物联为切入点，打造“互联网高速”智能建设体系。与信创技术相结合，深度打造技术创新、自主可靠的收费站运营管理新模式，为智慧交通发展贡献力量。参考文献潘红？高速公路收费站车道设置仿真研究南京：东南 大学，王新官高速公路收费 站智慧收费及运维系中国交通信 息 化，（）丁黎 峰，朱辉基于语 音识别技术的高速公路智 能客服机器人系统建设长江信息通信，（）】韩 志强，郑 鹏飞，秦 楠破解收 费 站拥堵难题对策浅析中国交通信息化，（）钱兴婷高速公路 集中监控摸 式分析与运营 管理价值工程，丨（丨）：黄梦群试分析 高速公路运 营预算管理及 成本控制财经界（学术中兴飞流提出的高速公路收费站智慧化运营新模式实现了收版）（）责任编辑：崔雪薇