省界撤站新形势下高速公路自助缴费系统的设计与实现

李广

【摘要】    本文基于取消高速公路省界收费站背景，对收费站出口混合车道无人值守自助缴费系统的设计与实现进行相关阐述，通过引入无人值守自助缴费系统，实现收费站出口车道无人值守，不仅可以有效节约高速公路人力成本，还可以避免现金验钞、找零和人工操作错误，杜绝人工收费漏洞和作弊行为，提高通行效率和现代化服务水平。

【关键词】    取消省界收费站    高速公路    出口混合车道    无人值守    自助缴费

引言

为贯彻落实党中央、国务院“两年内基本取消全国高速公路省界收费站，实现不停车快捷收费，减少拥堵、便利群众”的指示，2020年1月1日0时，在交通运输部的统一安排组织下，全国高速公路成功实现取消高速公路省界收费站工程的全网和并网切换工作;另外，在2020年5月6日0时，通过全网联网收费体系的优化和完善，实现车主用户“一次通行、一次扣费、一次告知”的运营服务目标，用户体验得到进一步提升。目前，撤站后的全网联网收费体系运行基本趋于稳定，达到国务院的“推动取消高速公路省界收费站”建设目标。

取消高速公路省界收费站后，虽然全网ETC交易占比大幅提高，但是仍有一部分车辆需要通过人工方式提供车道处理服务，特别是对于出口车道而言，目前对于无法通过正常 ETC 交易的车辆，只能采用人工方式进行处理。

通过引入自助缴费系统不仅可以有效降低收费人员数量和收费人员劳动强度，有效降低高速公路后期运营成本，还可以避免现金验钞、找零等人工操作环节，最大限度降低收费过程中的人为因素，在提高收费车道通行效率的同时杜绝人工收费漏洞和作弊行为，增加收费交易的准确性，有效满足司机非现金支付需求和快捷通行需求，提高客户满意度。

本文对无人值守自助缴费系统在高速公路中的应用进行初步探讨。

一、系统概述

高速公路无人值守自助缴费系统是一款智能收费产品，用于出口ETC/MTC混合车道，可实现MTC和ETC车辆的自助缴费通行。系统支持全车型车辆自助缴费，支持设备状态远程监控和异常情况远程处理，支持ETC刷卡支付、微信支付、支付宝支付、银行卡支付和车牌付等非现金“全支付”，支持接入ETC路侧设备实现ETC车辆的不停车收费。

在高速公路收费站出口车道设立高精度车型、车牌识别设备，当车辆驶入时能够实现车型、车牌信息的自动识别，并且可以自动判断车辆高度，在收费亭处设置自助缴费设备，当车辆达到自助缴费设备时，司机根据语音操作提示将通行卡插入自助缴费设备，系统自动计算并显示通行費额，并通过语音提示司机进行缴费，司机自主选择扫码/挥卡/车牌付等非现金支付方式支付通行费，支付成功后系统自动打印发票并自动抬杆放行，整个收费过程由司机自己完成，一般情况下无需工作人员参与。安装有OBU的正常ETC车辆，司机无需取出ETC卡，即可实现不停车缴费通行，交易失败时，司机可通过刷ETC卡自助缴费通行。在出现异常情况时，司机可通过自助缴费设备上的“求助”按钮请求远程帮助，工作人员可通过智能化回控处理异常情况，如遇无法远程处理的特殊情况，自助缴费系统将拦截该车辆，并由人工现场操作进行处理。

二、系统构成

系统主要由车道收费子系统、自助缴费智慧控制子系统、智慧回控子系统、车牌车型识别子系统等组成。自助缴费系统组成架构如图1所示：

三、车道收费系统

车道收费系统是取消高速公路省界收费站后适用于ETC/MTC混合出口车道的车道收费系统，可为ETC车辆及MTC车辆提供通行服务。对于ETC车辆，可通过路侧单元RSU与车辆通信完成收费流程，实现ETC车辆的快速通行;对于MTC车辆，通过读取CPC卡内的入口信息、计费信息和过站信息，计算并收取通行费。自助缴费系统通过车道收费子系统软件接入上级系统。

四、自助缴费智慧控制系统

自助缴费智慧控制系统为自助缴费系统的核心，通过控制自助缴费设备实现自助缴费功能。自助缴费设备分为上下两个工位，分别适用于不同高度的车辆，每个工位都设有收卡口、CPC卡读写天线、ETC卡读写天线、移动支付终端、打印机等设备，可以实现回收/读写CPC通行卡、读写ETC卡、显示收费金额、扫码/挥卡/车牌付、票据打印等功能，为了方便使用，下工位可向外伸出一定距离。设备具备全双工对讲功能，司机按键即可与工作人员进行沟通。

智慧控制系统主要包括自助收卡模块、智能读写模块、移动支付模块、智慧收费模块、票据打印模块等。

4.1自助收卡模块

自助收卡模块是通行卡的回收模块，主要包括卡机控制器和收卡单元。卡机控制器是上下工位的控制中心，控制上下工位进行收卡工作，上下工位的动作由卡机控制器内置CPU及程序完成。收卡单元通过步进电机带动插卡盒的转动，实现插卡盒外翻、竖起和内翻三种动作。当插卡盒向外翻出时，司机人员可以将通行卡插入到插卡盒中;当插卡盒检测到通行卡后，卡机控制器控制插卡盒竖起，并进行读写卡;当司机支付通行费后，插卡盒内翻，将卡片从盒中倒出，实现卡片的回收。为了方便小型车使用，下工位收卡单元配有伸缩电机，可向外伸出一定距离。

4.2智能读写模块

本模块所用读写器采用“1+4”设计，四个读写模块分别为上工位ETC卡读写天线、上工位CPC卡读写天线、下工位ETC卡读写天线、下工位CPC卡读写天线，实现对ETC卡和CPC卡的读写功能。读写器工作时，仅在当前工作工位（上工位或下工位）的ETC卡读写天线和CPC卡读写天线间切换、轮回寻卡，可以有效减少切换次数，节约寻卡时间，寻卡成功后停止切换，读写器与当前天线进行通讯，完成读写流程。如果读写失败，读写器会在当前工作工位的两个读写天线间重新轮回寻卡。

4.3移动支付模块

移动支付模块的核心部件为移动支付终端，通过4G上网模块连接云端移动支付平台，实现扫码/挥卡/车牌付等非现金支付功能。扫码功能支持微信、支付宝及符合银联标准的二维码，用户可通过微信、支付宝等手机APP支付通行费，小额免签免密。车牌付功能需用户提前将车牌与银行卡、微信或支付宝账户进行绑定，根据车牌信息自动从绑定账户扣费，无需扫码/挥卡等操作流程，方便快捷。

移动支付终端为主从机结构，默认下工位为主机，上工位为从机，等待支付时上下工位均处于激活状态，方便司机进行扫码/挥卡操作。主机通过串口与车道收费系统相连，实现移动支付系统与联网收费系统网络的完全隔离，确保了收费系统的网络安全和支付安全。终端还具有信息显示和语音播放功能，可以通过文字及语音提示司机进行移动支付操作。

4.4智慧收费模块

智慧收费模块主要具有以下两个功能：

1.协调控制自助缴费系统各模块功能

车辆到达触发线圈时，智慧收费模块接收车型识别设备检测的车型信息，系统根据车型信息设置自助缴费设备当前工作工位，包括收卡单元、读写器读写天线、票据打印机等，并控制自助缴费设备的收卡操作流程，实现对自助缴费系统的最终控制。此外智慧收费模块还可以获取并显示自助缴费系统的工作状态信息。

2.协助车道收费软件完成自助缴费流程

智慧控制系统实时监测MTC/ETC混合车道软件运行状态，可实现对车道软件的本地人工控制、远程人工控制、程序自主控制三种控制模式及各控制模式间的实时切换，实现出口车道无人值守自助缴费。

4.5票据打印模块

票据打印模块选用高速公路专用打印机，司机支付通行费后，自动打印高速公路专用发票。模块具有自动切票功能，减少司机手撕环节，切票后票据会自动放置到取票口，便于司机领取发票，如司机未取票，系统会对发票进行自动回收。该模块还具有缺票提醒功能，方便收费人员及时更换纸票。

五、智慧回控系统

由于出口车道容易产生纠纷和争议，无人值守的自助缴费车道异常情况处理愈发显得重要。智慧回控系统通过移动网络与云端客服平台进行通信，对自助缴费系统状态进行监控并将车道软件运行状态上传到云端客服平台，手持智能终端通过APP可以实时监控现场车道收费，遇到异常情况（车牌不符、车型不符等）时，工作人员可通过回控终端远程进行异常情况处理，确保现场通行顺畅。相比现场异常处理，远程回控方式不仅更加快捷高效，还可实现一人对多条车道的管控。系统主要具有以下功能：

5.1自助缴费系统状态监控

智慧回控系统对自助缴费系统运行状态及各设备状态进行实时监控，自动分析和定位系统故障，主动上报故障信息，主动提醒工作人员进行故障处理，并提供可能的故障原因及故障解决方案。系统利用深度学习技术，根据历史异常处理情况，不断优化故障分析方法及故障解决方案，提高异常处理效率。

5.2车道收费系统回控

当收费车道软件遇到异常情况需要人工处理时，收费人员可以通过手持智能终端或者客服平台远程对车道收费软件进行监测和控制，确保现场通行顺畅。

5.3语音通话

智慧回控系统支持语音通话功能，如司机按自助缴费设备上的“求助”按钮，智慧回控APP将弹出提示窗口，工作人员可与司机进行语音通话了解现场情况，方便进行异常情况处理。

六、车牌车型识别系统

由于高速公路出口收费时需要根据车型信息计算通行费，需要根据车牌信息打印通行费发票，只有车型、车牌信息精确可靠才能保证通行费公平合理的征收和通行费发票的正常开具，如果信息错误，需要进行人工干预，容易导致拥堵，也可能因为未及时进行人工干预引发收费纠纷。因此自助缴费系统必须做到车型、车牌的高精度采集与识别，将需要人工干预的情况缩减至最小才能够满足无人值守的工作需求。

6.1车牌识别模块

基于视频的车牌识别设备已经非常成熟，在道路交通安全管理和安防管控等方面有着广泛的应用。由于受部分车辆车牌字符模糊不清、抓拍时车牌识别设备被遮挡、抓拍角度及抓拍光线等诸多因素影响，传统的车牌识别方式仅能达到95%左右的识别成功率。

本系统车牌识别模块用于自动识别通行车辆的车牌信息，为了提高车牌识别成功率，满足车牌高精度识别的要求，系统采用2台高清车牌识别设备同时抓拍，通过互相补充和互相修正的方式提高整个车牌识别系统的识别精度，如图3所示：

经测试统计，本系统的车牌识别成功率可达到99%以上。

6.2车型识别模块

传统的车型识别方法主要有线圈感应识别法、雷达检测法、视频图像分析法等，其中视频图像分析法较为常用，但是视频图像容易受到光线强弱、雨、雪、雾等环境干扰，影响识别成功率，近年来激光技术以其精准度高、抗干扰能力强的特点在车型识别方面开始得到应用。

车型识别模块用于自动识别通行车辆的车型信息，为了满足车型高精度识别的要求，采用非接触固定式激光车型识别系统，系统采用先进的激光检测技术，通过利用激光扫描车辆侧面和顶面的方式精确获得车辆的外廓并精准识别车辆长宽高、车型及轴距等信息，在检测精度以及抗干扰方面具有优异的性能，具有可靠的全天候工作稳定性。系统专门设计统一的车型设备接口规范，支持不同厂商的车型识别设备接入。

6.3经济社会效益分析

按照目前高速公路较为成熟的四班运转制，建设一条无人值守车道预计可节省4名收费人员，如每名收费人员的年度人工成本按照12万元计算，每年节约人力成本48万元，将无人值守自助缴费系统应用于高速公路收费站，可以有效降低高速公路的运营成本。

此外通过引进自助缴费系统还可以最大限度降低收费过程中的人为因素，能够很好地解决人工收费漏洞问题、有效杜绝人为误差和故意作弊问题，提高高速公路现代化服务水平。

无人值守自助缴费系统是高速公路新型的收费模式，支持MTC和ETC车辆的自助缴费通行，是现有收费模式的有效补充。自助缴费系统在高速公路中的应用为高速公路无人值守收费站建设应用提供了可能，可由现有的多人值守向少人值守甚至一人值守逐步转变，最大程度减少收费人员数量，降低运营成本，实现降本增效。

七、结语

目前高速公路收费站人力成本逐年上升，降低运营成本、实现降本增效成为迫切需要。高速公路无人值守自助缴费系统作为一款智能收费产品，实现了MTC和ETC车辆的自助繳费通行，并通过状态监控和异常情况处理，确保了自助缴费的安全性和准确性。引入自助缴费系统，建设无人值守自助缴费车道，是实现高速公路降本增效的有效途径之一。

根据国内外收费技术现状以及前沿技术发展，收费无人化是高速公路收费发展的重要趋势，无人值守自助缴费系统作为收费无人化的重要手段之一，预计在未来会在高速公路收费站出口车道得到越来越广泛的应用。

参  考  文  献

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