譚興府

(廣東博大高速公路有限公司博深分公司，廣東 惠州 516120)

0 引言

博深高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)武深高速公路(G0422)的重要組成部分，跨惠州、東莞和深圳三市,沿線設(shè)置9個(gè)收費(fèi)站。近年來，隨著主線交通量的增長(zhǎng)，加之各收費(fèi)站車道數(shù)量所限，高峰時(shí)段經(jīng)常出現(xiàn)擁堵，相關(guān)投訴時(shí)有發(fā)生，如何有效提高司乘人員的收費(fèi)站通行體驗(yàn)問題亟待解決。本文介紹博深高速公路采用的收費(fèi)站快速通行綜合技術(shù)方案，以出口匝道自由流技術(shù)為主，實(shí)現(xiàn)車輛通行提前預(yù)交易，結(jié)合收費(fèi)廣場(chǎng)分類誘導(dǎo)，提升收費(fèi)廣場(chǎng)的通行效率和司乘人員的通行體驗(yàn)。

1 主要技術(shù)內(nèi)容

1.1 ETC匝道自由流預(yù)交易

在收費(fèi)廣場(chǎng)內(nèi)ETC車道規(guī)模已經(jīng)飽和的情況下,由于收費(fèi)站車道擁堵、行駛質(zhì)量較差的情況對(duì)道路交通運(yùn)營(yíng)帶來了很大壓力,因此在出口匝道進(jìn)行ETC自由流預(yù)交易技術(shù)試驗(yàn),ETC車輛通過匝道的預(yù)交易門架后,通過預(yù)交易系統(tǒng)對(duì)通行車輛進(jìn)行交易,并將交易結(jié)果傳輸給站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù),實(shí)現(xiàn)車輛通行的快速交易。

1.2 車輛智能誘導(dǎo)快速通行系統(tǒng)

重點(diǎn)研究了ETC車輛在通過匝道預(yù)交易后的廣場(chǎng)分類與誘導(dǎo)通行,預(yù)交易完成后的車輛通過ETC車道可以實(shí)現(xiàn)高速通過。針對(duì)沒有交易成功的情況,站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)在收到交易失敗的數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)推送給廣場(chǎng)車輛誘導(dǎo)系統(tǒng),系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)要求,將交易失敗(如余額不足、卡未插好,ETC 異常)的ETC車輛信息在廣場(chǎng)誘導(dǎo)屏、車道島頭誘導(dǎo)屏顯示并提示車輛應(yīng)走相應(yīng)的混合(人工)車道處理。

1.3 大車流及貨車高占比收費(fèi)廣場(chǎng)快速通行綜合策略體系

以構(gòu)建好的ETC匝道自由流預(yù)交易系統(tǒng)及廣場(chǎng)車輛智能誘導(dǎo)快速通行系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)為依托，評(píng)估實(shí)施后的站級(jí)廣場(chǎng)通行率，建立大車流及貨車高占比的站級(jí)廣場(chǎng)快速通行系統(tǒng)綜合策略體系。

2 工程實(shí)例概況

博深高速公路鳳崗收費(fèi)站位于東莞市中心鳳崗鎮(zhèn)雁田村雁田水庫(kù)東北側(cè),為博深高速公路前往鳳崗鎮(zhèn)雁田工業(yè)區(qū)方向的主要出路。收費(fèi)站入口共設(shè)置4個(gè)機(jī)動(dòng)車道,其中3條混合機(jī)動(dòng)車道和1條ETC潮汐車道;出口共設(shè)置5個(gè)機(jī)動(dòng)車道,其中4條混合機(jī)動(dòng)車道和1條ETC專屬機(jī)動(dòng)車道(圖1)。取某時(shí)段分析,收費(fèi)站入口的車流量為11 356輛/d,貨車占比54%、ETC車輛占比68%;收費(fèi)站出口的車流量為9 684輛/d,貨車占比59%、ETC 車輛占比67%。

圖1 博深高速公路鳳崗收費(fèi)站廣場(chǎng)

3 改造方案設(shè)計(jì)

3.1 出口匝道自由流門架

考慮司機(jī)觀察誘導(dǎo)信息需要一定的距離和時(shí)間，故利用已有匝道自由流門架(圖2左圖右側(cè)圓圈處)安裝誘導(dǎo)情報(bào)板，并在2條出口匝道上新建2個(gè)車道門架(圖2所示匝道處)，將已有 ETC 預(yù)交易設(shè)備遷移至2個(gè)門架上，確保ETC預(yù)交易的司機(jī)有足夠的距離和時(shí)間觀察誘導(dǎo)情報(bào)板上的信息，從異常車道及時(shí)變道走混合(人工)車道進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)車輛分流快速通行。

圖2 改造匝道自由流門架

3.2 設(shè)施設(shè)備的安裝

3.2.1 門架

考慮到 ETC 交易過程中的實(shí)際需求，在匝道上選擇合適的天線覆蓋區(qū)域，最大限度發(fā)揮天線交易效率。在選擇門架位置時(shí)應(yīng)盡量避開彎位，門架來車前方至少有 20 m左右的直線距離。在門架的高度設(shè)計(jì)上，需要考慮實(shí)際需求，滿足 ETC 交易中通訊天線要求和車輛通行高度要求的基礎(chǔ)上，盡量降低。具體的門架尺寸規(guī)格和安裝方式，可根據(jù)匝道的實(shí)際情況確定。

3.2.2 設(shè)備

在門架上方抱箍安裝 ETC 交易天線和車牌識(shí)別儀設(shè)備，機(jī)柜安裝、 機(jī)柜布設(shè)采用路側(cè)安裝的方式，設(shè)備機(jī)柜內(nèi)安裝有天線控制器、工控機(jī)、光纖收發(fā)器、防雷器等設(shè)備。

站服務(wù)器安裝利用已有的收費(fèi)站管理服務(wù)器，用于與匝道交易 ETC 車道、廣場(chǎng) ETC 車道、廣場(chǎng)混合車道工控機(jī)通訊，交互共享相關(guān)的收費(fèi)數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，配合完成 ETC 通行車輛的不停車收費(fèi)交易。

3.2.3 管線

由新增匝道門架布設(shè)點(diǎn)位置至已有自由流門架井進(jìn)行管道預(yù)埋，敷設(shè)相應(yīng)距離的 4 芯光纜，通過光纖收發(fā)器匯總到已有自由流門架處的交換機(jī)，再通過已有路由接入車道交換機(jī)或站房交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

3.3 站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)

利用現(xiàn)有收費(fèi)站管理服務(wù)器，新增站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)，將匝道預(yù)交易系統(tǒng)、廣場(chǎng)車輛誘導(dǎo)、車道誘導(dǎo)、車道收費(fèi)系統(tǒng)(ETC車道和混合車道)的數(shù)據(jù)集中管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通(圖3)，為車輛誘導(dǎo)服務(wù)提供可靠的信息來源。

圖3 站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)

3.4 收費(fèi)廣場(chǎng)誘導(dǎo)

新增收費(fèi)廣場(chǎng)誘導(dǎo)情報(bào)板，利用鳳崗收費(fèi)站匝道自由流門架安裝，情報(bào)板通信利用門架處的交換機(jī)匯總后傳輸至收費(fèi)廣場(chǎng)，情報(bào)板供電從門架處的配電箱取電。當(dāng) ETC 車輛經(jīng)過匝道的預(yù)交易門架時(shí)，預(yù)交易系統(tǒng)對(duì)通行車輛進(jìn)行交易，并將交易結(jié)果傳輸給 站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)。站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)在收到交易失敗的數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)推送給廣場(chǎng)車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)要求，將交易失敗(如余額不足、卡未插好、ETC 異常)的 ETC 車輛信息顯示在廣場(chǎng)誘導(dǎo)屏，提示車輛應(yīng)走混合(人工)車道處理。

顯示內(nèi)容包括：車輛信息和誘導(dǎo)信息，當(dāng)有新的車輛數(shù)據(jù)時(shí)顯示在屏幕第一行，之前的車輛信息依次下移,如圖4和圖5所示。每個(gè)車輛信息都有時(shí)間控制進(jìn)行復(fù)位，超過設(shè)定時(shí)間則刪除該車輛信息。在未收到交易失敗數(shù)據(jù)時(shí)或顯示信息復(fù)位后，廣場(chǎng)車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)控制廣場(chǎng)誘導(dǎo)屏顯示溫馨提示等其他信息。誘導(dǎo)信息可根據(jù)廣場(chǎng)車道的布局情況進(jìn)行設(shè)置。

圖4 收費(fèi)廣場(chǎng)誘導(dǎo)屏顯示信息

圖5 收費(fèi)廣場(chǎng)誘導(dǎo)屏

3.5 收費(fèi)車道誘導(dǎo)

為了提高收費(fèi)車道的通行效率，打造預(yù)交易的快速通道，在各收費(fèi)車道的島頭安裝一塊LED誘導(dǎo)屏，其中ETC車道誘導(dǎo)屏滾動(dòng)播放預(yù)交易成功的車牌，引導(dǎo)車輛從該通道快速通行。對(duì)ETC專用車道進(jìn)行相應(yīng)的改造，通過安裝有源道釘燈打造一條無障礙的高效快速通道，混合車道誘導(dǎo)屏則播放預(yù)交易失敗的車牌，分批引導(dǎo)至不同的混合車道進(jìn)行人工處理，提高特情處理效率，合理分配車道資源。

有源道釘燈作為一個(gè)清晰、醒目、方向可調(diào)的主動(dòng)式閃爍發(fā)光顯示視線型LED標(biāo)識(shí),連續(xù)布設(shè)時(shí)可產(chǎn)生清晰的機(jī)動(dòng)車道輪廓線,并具有突出的道路導(dǎo)向提醒功能，布設(shè)于出口ETC車道行車分隔線上,布設(shè)間距為5m。安裝有源道釘燈時(shí)，LED 輪廓標(biāo)均采用通車方向左黃、右黃色，逆行方向左白、右白色安裝，均為每側(cè)若干LED燈，雙面布置。在出口 ETC 車道收費(fèi)亭設(shè)置有源道釘控制器，取電于收費(fèi)亭配電箱，同時(shí)給有源道釘供電通信，控制器為 2 路輸出，每路輸出最多可控制 100 只有源道釘。控制器每路輸出保持負(fù)載均衡，在控制器左右兩側(cè)分 2 路布線，LED 輪廓標(biāo)采用T字形接法并聯(lián)接入干線電纜，每臺(tái)控制器每個(gè)回路負(fù)載電流不超過 2A。

新增的收費(fèi)車道誘導(dǎo)情報(bào)板利用已有島頭標(biāo)志立柱安裝，站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)在收到交易成功的數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)推送給車道誘導(dǎo)系統(tǒng)，系統(tǒng)控制島頭的車道誘導(dǎo)屏顯示預(yù)交易成功的車輛信息，引導(dǎo)車輛從該車道快速通過。

顯示內(nèi)容包括車牌、交易結(jié)果、誘導(dǎo)信息等，如圖6所示。每個(gè)車輛信息都有時(shí)間控制進(jìn)行復(fù)位，超過設(shè)定時(shí)間(可配置)則刪除該車輛的信息，同時(shí)在未收到交易成功的數(shù)據(jù)時(shí)或顯示信息復(fù)位后，車道誘導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)控制車道誘導(dǎo)屏顯示溫馨提示等其他信息。

圖6 收費(fèi)車道誘導(dǎo)屏顯示信息

4 系統(tǒng)方案

匝道ETC自由流系統(tǒng)主要由匝道ETC自由流車道控制系統(tǒng)、匝道ETC自由流服務(wù)系統(tǒng)和匝道ETC自由流監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成,同時(shí)需對(duì)ETC車道系統(tǒng)和混合車道系統(tǒng)進(jìn)行提升改造。

4.1 控制系統(tǒng)

提前對(duì)通過的ETC車輛進(jìn)行交易：通過對(duì)天線檢測(cè)到ETC車輛的信息進(jìn)行判斷，如果信息滿足正常交易條件的則提前交易并產(chǎn)生正常流水;如果信息不滿足正常交易條件(如無卡、余額不足等特情)或者提前交易失敗的,則生成異常流水。

4.2 服務(wù)系統(tǒng)

站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)的主要功能：

(1)收集匝道交易流水，獲取匝道或車道控制系統(tǒng)中發(fā)生的正常/特殊流水。

(2)收集廣場(chǎng)車道的補(bǔ) TAC 碼數(shù)據(jù)，獲取廣場(chǎng)車道所產(chǎn)生的補(bǔ) TAC 碼數(shù)據(jù)。

(3)匝道交易流水傳輸。將匝道上形成的正常交易數(shù)據(jù),共享至廣場(chǎng)ETC/MTC車道和廣場(chǎng)車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)。

(4)匝道異常交易流水匹配。匹配匝道上發(fā)生的異常交易流水和廣場(chǎng)車道上發(fā)生的補(bǔ)TAC碼數(shù)據(jù),合并形成正規(guī)交易流水,并上傳至上級(jí)收費(fèi)系統(tǒng)。

4.3 監(jiān)控系統(tǒng)

匝道 ETC 自由流監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能：監(jiān)控匝道車道運(yùn)行狀況,如匝道車道程序運(yùn)行情況、人工控機(jī)狀況、天線情況等。監(jiān)控匝道交易情況,包括匝道正常/異常交易流水的狀態(tài)等。

4.4 ETC 車道系統(tǒng)升級(jí)

廣場(chǎng)ETC車道系統(tǒng)升級(jí)的功能:當(dāng)天線讀取到OBU數(shù)據(jù)后,即可查詢?cè)揙BU有無匝道預(yù)交易正常流水,有則立即放行;否則當(dāng)天線讀取到卡片入口信息后,根據(jù)設(shè)定的時(shí)間閾值和卡片入口信息判斷是否已在匝道ETC自由流處交易過,若是則獲取交易TAC并即時(shí)放行，生成補(bǔ)TAC碼數(shù)據(jù);若天線無法讀取到OBU和卡片信息的,可以通過近區(qū)牌識(shí)設(shè)備識(shí)別號(hào)牌,并通過識(shí)別結(jié)果向服務(wù)系統(tǒng)詢問該號(hào)牌有無匝道的正常交易流水信息,有則抬桿立即放行。

4.5 混合車道系統(tǒng)升級(jí)

廣場(chǎng)混合車道系統(tǒng)升級(jí)的功能:天線讀取到OBU和卡片信息后，根據(jù)廣場(chǎng)內(nèi)ETC正常的交易業(yè)務(wù)流程辦理；若天線無法讀取OBU和卡片信息的,可通過牌識(shí)設(shè)備識(shí)別號(hào)牌,并通過識(shí)別結(jié)果向服務(wù)系統(tǒng)詢問該號(hào)牌有無匝道的正常交易流水信息,有則通過人工比對(duì)牌照號(hào)信息后再抬桿放行;否則通過刷卡檢測(cè)卡片入口信息有無匝道寫卡成功的信息,有則產(chǎn)生TAC碼信息記錄并放行,無則按現(xiàn)有混合車道流程操作。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

(1)廣場(chǎng)ETC車道通行成功率≥99.99%。

(2)廣場(chǎng)ETC車道抬桿率≥99 %。

(3)廣場(chǎng)ETC車道異常率<1%。

(4)用戶行為和營(yíng)運(yùn)規(guī)則總異常率較建設(shè)前下降40%以上 。

(5)高峰小時(shí)處理車流量比建設(shè)前提高5%以上。

(6)誘導(dǎo)屏滾動(dòng)播放預(yù)交易成功的車牌，引導(dǎo)車輛從該通道快速通行。

(7)提高收費(fèi)站廣場(chǎng)的通行效率。

6 結(jié)語

為有效解決收費(fèi)站場(chǎng)擁堵問題，博深高速公路鳳崗收費(fèi)站通過新增站級(jí)數(shù)據(jù)共享服務(wù)，將匝道預(yù)交易系統(tǒng)、廣場(chǎng)車輛誘導(dǎo)、車道誘導(dǎo)、車道收費(fèi)系統(tǒng)(ETC 車道和混合車道)的數(shù)據(jù)集中管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，為車輛誘導(dǎo)服務(wù)提供可靠的信息來源，提升 ETC 車道的順暢性，提高整個(gè)收費(fèi)廣場(chǎng)車輛通行效率，實(shí)現(xiàn)了車輛分流快速通行。