趙永生

(八達嶺高速公路管理分公司， 北京 100192)

0 引言

高速公路收費站擁堵一直是我們長期面臨的其中一個重要問題，擁堵是由車、路、環(huán)境、設備等[1]各因素中某個或多個因素影響造成的. 從高速公路經(jīng)營管理者的角度看，提高收費站設備及人工效率，提升收費速度是緩解擁堵的一項重要措施. 取消省界收費站這一重大舉措徹底消除了省界收費站排隊交費造成的擁堵問題，但主線及匝道收費站的擁堵狀況只增不減.

ETC不停車收費系統(tǒng)的推廣使得收費站通行效率有了極大的提升，但是交易失敗后轉(zhuǎn)人工處置的數(shù)量也隨之增長，由此也引發(fā)了車道擁堵. 為了縮短人工處置時效，解決設備原因影響車輛正常通行的問題，通過完善便攜式手持設備功能、增加補充交易設備兩項措施，填補了聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)不足，為客戶快捷通行提供了有力保障.

1 取消省界站前后收費模式的變化

1.1 前序最短路徑計費方式探討

取消省界收費站前，全國高速公路主要采用的收費制式包括封閉式和開放式兩種，各省根據(jù)實際的技術應用情況采取按車型(或計重)、行駛路徑和里程進行收費.

北京市高速公路主要采用封閉式收費模式，例如京哈高速、京港澳高速、京藏高速、京新高速、六環(huán)路等18條高速公路. 車輛在出口收費站按車型及入出口收費站之間可達的最短路徑交費通行[2].

收費方式主要分為人工半自動收費(MTC)和電子不停車收費(ETC)2種，對應的通行介質(zhì)可分為ETC通行介質(zhì)和MTC通行介質(zhì). 其中ETC通行介質(zhì)(簡稱為ETC標簽)是由車載單元(OBU)和ETC用戶卡2部分組成[3]；MTC通行介質(zhì)各省呈現(xiàn)了多樣化的態(tài)勢，主要有IC卡、一次性紙質(zhì)通行券、復合通行卡這幾類. 北京市高速公路普遍采用一次性紙質(zhì)通行券(也稱為二維條碼卡).

1.2 現(xiàn)狀精準計費方式分析

2020年1月1日高速公路省界收費站正式取消，新舊系統(tǒng)順利完成切換，真正意義上實現(xiàn)了全國聯(lián)網(wǎng)，有效緩解了省界收費站排隊交費的擁堵現(xiàn)象，提高省界處車輛的通行效率.

全力推廣ETC通行方式，同時將MTC車輛通行介質(zhì)統(tǒng)一為5.8 GHz復合通行卡[4-5](簡稱CPC卡). 通過在收費站與收費站、收費站與互通立交、互通立交與互通立交之間設置ETC計費門架，實現(xiàn)路網(wǎng)內(nèi)通行車輛的分段、精準計費，并通過不斷地進行系統(tǒng)完善，實現(xiàn)了“1次行程，1個賬單、1次扣費、1次告知”的目標.

2 收費特情的分類及變化

隨著機動車保有量的增長，高速公路的車流量也大幅度增加，但受政策、地理、經(jīng)濟等因素的影響，沿線收費站車道數(shù)量設置有限，遇車輛通行高峰期時，收費站經(jīng)常產(chǎn)生排隊擁堵的情況. 當車道發(fā)生收費特情時，車輛通行受阻，需要人工介入完成收費后放行車輛，使得擁堵進一步加劇.

收費特情是指車輛駛?cè)胧召M車道后無法正常完成交易而滯留的情況，包括：人工車輛誤入ETC專用車道、ETC車輛標簽有效性驗證不通過、余額不足、標簽拆卸、黑名單車輛、無入口信息、計費金額異常等.

根據(jù)實際的工作經(jīng)驗，高速公路收費站入出口收費站特情的主要原因大致可分為3類： 人、車、設備.

“人”是指車輛駕駛?cè)藛T的有意或無意的行為造成車輛無法順利駛?cè)牖蝰偝龈咚?，包括：人工誤入ETC車道、標簽無卡(未插卡)、OBU或CPC卡屏蔽等致使車輛交易失敗無法正常通行的情況.

“車”是指車輛自身原因(包含車載OBU設備異常)造成的交易失敗，包括車輛行駛速度過快、標簽拆卸、低電量、OBU過期、余額不足/透支、黑名單、計費金額異常等造成的交易失敗.

“設備”指的是收費車道、ETC門架等聯(lián)網(wǎng)收費設備本身原因造成的車輛交易失敗，包括ETC天線未檢測到車輛標簽、交易超時、以及設備故障等因素.

取消省界收費站前，車輛計費邏輯及收費方式均較為簡單，通行途中不存在路徑標記及計費的功能，因此收費特情產(chǎn)生原因中不包含屏蔽收費設備、計費異常此類特情. 取消省界站后，通行介質(zhì)變化為ETC標簽、CPC卡此類具備讀寫功能的設備，車輛行駛途中通過ETC計費門架時會與車輛持有的通行介質(zhì)進行交互，寫入路徑的信息及計費金額，因此當車輛攜帶的通行介質(zhì)被屏蔽或者ETC門架邏輯錯誤產(chǎn)生誤標記等情況時，駛離高速時會出現(xiàn)計費金額異常類特情.

3 收費特情的處置方式的變化

取消省界收費站前，由于現(xiàn)場收費人員數(shù)量配置有限，通常采取“1人值守多車道”的方式，收費人員需要穿越車道進行特情處置，當多車道同時出現(xiàn)特情時，處置效率明顯下降.

為了解決此類問題，北京市部分路段ETC車道安裝了人工自助刷卡設備. 當ETC車輛交易失敗未能正常通過時，司機可自行取下車內(nèi)的ETC卡進行二次交易. 人工自助刷卡設備僅可解決車道ETC天線未檢測到OBU、標簽無卡、標簽低電量、交易超時、ETC單卡等特情.

當現(xiàn)場出現(xiàn)非ETC車輛誤入、余額不足/透支、黑名單等原因造成車輛無法使用ETC方式通行的特情時，無法通過人工自助設備完成交易，只能采取人工處理的方式解決，由現(xiàn)場收費員引導司機轉(zhuǎn)至人工車道處理后放行[6].

取消省界收費站后，由于車輛標簽、ETC門架誤標記、系統(tǒng)邏輯問題等原因產(chǎn)生的收費特情，傳統(tǒng)的ETC自助刷卡設備已經(jīng)不能使用，且在全國聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，系統(tǒng)只生成最小費額的路徑信息，出口的扣費完全依賴于ETC門架標記及后臺系統(tǒng)的路徑擬合，收費現(xiàn)場無法通過人工通過查詢紙質(zhì)費率表完成收費，只能借助系統(tǒng)完成，特情處置的難度大大提高，處置效率無法保證，且容易使司機產(chǎn)生不滿的情緒.

4 便攜式手持收費機及補充交易天線的應用

新的系統(tǒng)邏輯下，只有當車道設備檢測到車輛同時具備ETC標簽和ETC卡，且標簽與卡片綁定正常的情況下才能繼續(xù)完成交易，當ETC車輛交易失敗后，由于車輛已經(jīng)超過了車道ETC天線的交易區(qū)域(圖1)，造成無法二次驗證車輛的標簽是否正常，因此原有的ETC人工自助刷卡機已無法使用. 為了解決ETC車輛交易失敗后的車輛通行問題，增加了便攜式手持收費機、后置補掃天線(配備人工自助按鈕).

圖1 ETC車道通行示意圖

4.1 便攜式手持收費機

ETC車輛駛?cè)雽Ｓ密嚨罆r，系統(tǒng)必須對ETC標簽的有效性(包括：OBU 有效期和拆卸狀態(tài)、ETC卡有效期、OBU和ETC卡車牌號碼一致性、狀態(tài)名單信息等)進行驗證，驗證通過后才允許進行ETC交易.

從圖1可看出，當車輛駛?cè)隕TC專用車道時，進入ETC天線交易區(qū)域，天線檢測到車輛安裝有ETC標簽設備，開始進行有效性驗證，驗證通過后，繼續(xù)進行交易(單次交易時間≤270 ms)，交易成功后，車道欄桿抬起，車輛可快速駛離收費車道；如果交易失敗，車輛繼續(xù)行駛進入車道范圍內(nèi)，此時車輛已經(jīng)駛過了天線的交易區(qū)域，無法進行二次交易，只能轉(zhuǎn)人工處理. 收費員疏導車輛倒車，重新返回天線交易區(qū)域，或者由收費員發(fā)放CPC卡放行. 但是車輛在車道內(nèi)倒車存在很大的安全風險，當車道存在多輛待通行車輛時，倒車的方式基本不可行. 如果發(fā)放CPC卡的話車輛便無法享受ETC的優(yōu)惠的政策(95折優(yōu)惠)，容易引發(fā)客戶矛盾，嚴重影響收費站的通行秩序.

為了解決上述問題，根據(jù)結(jié)合收費車道系統(tǒng)的功能，引入了便攜式手持機(如圖2、3)，由收費員使用便攜式手持機對車輛標簽重新掃描，驗證有效性判斷車輛是否可使用ETC方式通過，提高了收費特情的處置效率，可有效地保證收費車道的通行秩序.

圖2 便攜式手持機

便攜式手持機使用單獨的開發(fā)收費軟件，通過手持機通訊模塊對ETC卡進行讀寫操作，也可使用手持機對CPC卡進行讀寫操作. 主要功能如下：

便攜式手持機通過連接內(nèi)部專用無線局域網(wǎng)接入聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)，經(jīng)過設備安全授權認證后，收費人員通過個人專用賬號登錄系統(tǒng)，當安全授權成功后，也可實現(xiàn)離線狀態(tài)下的應急使用，網(wǎng)絡恢復后可自動上傳暫存的交易數(shù)據(jù). 同時便攜機本身體積小、功耗低，因此適用于多種場景[7-8]：①收費車道的ETC車輛的應急收費；②高峰時段的電子復式收費；③臨時收費站點；④收費廣場停電時的應急(ETC及CPC卡)收費；

圖3 便攜式手持機功能鍵圖示

圖4 手持機收費系統(tǒng)功能

4.2 補充交易天線

便攜式手持機解決了ETC車輛交易失敗后車輛已離開天線交易區(qū)域，無法進行再次的交易問題. 但是仍然需要收費人員攜帶設備來回穿行車道，處理效率不高，存在一定的安全隱患.

由于收費人員數(shù)量有限，為了節(jié)約成本，通常會采取1名收費人員管多條ETC車道的管理方式，當多條ETC車道同時出現(xiàn)交易失敗車輛滯留的情況時，收費人員跨越車道使用便攜式手持收費機處理特情的效率大大降低，且存在很大的安全風險，處理時間過長，也容易造成司機的不滿.

為了進一步提高收費特情的處置效率，彌補便攜式手持機處理效率低下的問題，降低收費員跨車道處理收費特情的安全風險，在原來的車道布局的基礎上，增加后置補充交易天線，并在收費崗亭窗口側(cè)增加人工自助按鈕(見圖5).

圖5 調(diào)整后車道通行示意圖

當車輛駛?cè)隕TC天線1交易區(qū)域時，若交易成功，車輛可正常通行，此時ETC天線2處于關閉狀態(tài)不工作；若ETC天線1未能與通行車輛完成正常交易造成車輛被攔截，費額顯示器1會提示“車輛交易失敗”，車輛繼續(xù)行駛至崗亭位置，費額顯示器2會提示“車輛交易失敗，請按鍵重試”，司機按下崗亭側(cè)方的人工自助按鈕，ETC天線2打開，與車載OBU設備再次進行交易，交易成功后，ETC天線2自動關閉，然后車道欄桿抬起，車輛便可正常通過.

4.3 兩種輔助設備的特點及關系

便攜式手持收費機的主要特點是便于攜帶，不受物理車道的限制，設備在專用WIFI網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)可靈活地處理任意車道的特殊情況，且支持ETC、CPC兩種交易類型. 但也存在缺點，受WIFI信息范圍的影響，當脫離信號范圍時，會造成交易數(shù)據(jù)上傳不及時，影響后續(xù)的入口反查、在線計費以及收費員下班結(jié)賬等工作.

補充交易設備只能針對駛?cè)胲嚨赖腅TC車輛特情進行處置，起主要優(yōu)點是司機可自助操作，實現(xiàn)了車道無人狀態(tài)下的特情快速處置，可有效降低人工處置的工作量，降低人工成本. 但是當車輛超過天線交易范圍或者車輛?？课恢貌划敃r，無法實現(xiàn)人員自主操作，仍需收費員人工干預.

兩種收費輔助設施相輔相成，互為補充，補充交易天線降低了收費員攜帶手持機穿越車道處理特情的頻次，手持機也可在補充天線二次交易失敗后再次進行嘗試，以保證ETC客戶能享受到優(yōu)惠的通行政策.

5 實施效果分析與討論

作為高速公路運營企業(yè)，主要的工作職責就是保證車輛快捷、安全通行收費站的同時實現(xiàn)應收盡收. 在設備系統(tǒng)成為收費運營工作主導的形勢下，便攜式手持收費機、補充交易天線的應用，對收費現(xiàn)場運營管理工作起到了較大的促進作用，收費站的通行效率提升效果顯著.

1)便攜式手持收費機、補充交易天線的應用，增加收費特情處置的手段，使收費特情處置的效率得到了提升. 當發(fā)生車道系統(tǒng)故障、因停電等原因造成設備無法正常工作時，便攜式手持設備可作為收費車道系統(tǒng)的應急補充，實現(xiàn)收費車道的正常通行.

2)有效降低了工作風險，通過收費員使用便攜設備與司機自主參與相結(jié)合的模式，減少了司機等待人工幫助的事件，進一步提高了收費特情的處置效率，提高了車輛的通行效率.

3)部分高速公路主線收費站的ETC平均交易占比已達到70%，車道的正常交易通過率約為99%，通常一般收費特情處置的時間約為2 min，通過使用便攜式手持機或補充交易天線完成特情處置的時間大幅縮短(見表1)，效率得到了明顯的提升，車道通行速度顯著提高.

表1 幾類收費特情處置耗時對比 s

6 結(jié)論

在全國聯(lián)網(wǎng)的大趨勢下，聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)朝著智能化、數(shù)字化的方向不斷前進，高速公路收費工作對于設備、系統(tǒng)的依賴性越來越來強，不斷完善收費系統(tǒng)功能，提高收費特情處置效率是高速公路運管理者長期面臨的難點問題，也是實現(xiàn)車輛快速通行的關鍵環(huán)節(jié).