基于栏杆常开的高速公路自由流收费ETC 车道系统研究

钟 林，谭裕安，李俊贤，张一凡，武英杰

（1.招商华软信息有限公司，广东 广州；2.招商局公路网络科技控股股份有限公司，北京）

引言

自2020 年起，全国29 个联网省（区、市）的高速公路省界收费站全部取消，全国高速公路进入“一张网运行、一体化服务”的新阶段[1]。截至2022 年10 月底，全网ETC 用户已达到近2.07 亿，ETC 车辆在全部通行车辆中占比近70%，高速公路通行特征基本已转变为以ETC 车辆通行为主。在此背景下，如何让ETC在此发展中继续占据主导地位，让更多的新增车辆成为ETC 用户，无疑提高ETC 的通行体验和服务能力是首要重任[2]；同时，立足于路段单位，提升ETC 的应用占比和提高ETC 的通行能力对路段经营更是十分有益，既有利避免收费站的拥堵，也能降低收费人员的投入，是降本增效的重要手段[3]。

鉴于此，本文研究及提出一种基于栏杆常开的高速公路自由流收费ETC 车道系统解决方案，希望通过对车道栏杆控制模式专班，进一步提升ETC 通行体验和效率。

1 面临挑战及应对分析

1.1 栏杆常开模式简介

所谓“栏杆常开”主要是针对ETC 专道而提出。当下，ETC 专道采取是“栏杆常闭，一车一杆”的模式运行，即车道栏杆初始状态为闭合，车辆进入车道后，若交易正常，栏杆抬起，放行车辆；若交易失败，栏杆保持闭合，拦截车辆。这种模式下，存在有ETC 车辆在通行时，尽管交易成功，但是由于栏杆仍未从闭合状态改变为打开状态而需要刹车减速，影响车主的通行体验和顺畅感。

“栏杆常开”在控制模式上基本与其相反，即是车道栏杆初始状态为打开，车辆进入车道后，若交易正常，栏杆保持抬起状态，车辆快速通行；若交易失败，作好提示，栏杆降下，拦截车辆。这种模式下，仅是控制放行上进行改变，运营管理规则与现有保持不变。考虑到，当下较高的ETC 车占比和交易成功率，此类模式无疑更有助ETC 通行体验和通行能力的进一步提升，也强化ETC 的吸引力和优越感。

1.2 面临挑战及应对思考

虽然“栏杆常开”看似仅是控制模式的简单改变，但是在实际运行中仍将面临一定挑战需要思考如何予以应对，主要挑战如下。

（1） 通行习惯挑战：该模式与现有ETC 专道服务模式有所差异，“用户产生特情时栏杆会落下”这项变化可能会在运行初期时会存用户难以充分理解的情况；另外，若用户通行时不留意诱导信息的指示，可能会出现“栏杆不作下降，用户闯关”或者“栏杆作出下降，用户撞杆”等情况。

（2） 稽核认定挑战：由于用户在初期对“栏杆常开”模式不熟悉，易出现特情未作减速而发生闯关的情况，从而导致需要对这些车辆进行分析及开展费用追缴的工作[4]；同时，也可能存在某些不法分子对“栏杆常开”模式变得熟悉，借助未充分识别特情而有意闯关，这无疑会给路段稽核带来新的场景和压力。

（3） 售后服务挑战：由于这种模式较新颖，使用过程中与用户过往通行ETC 专道时有所不同，可能会在运行初期产生较多的场景咨询。

（4） 系统运行挑战：虽然只是对栏杆控制逻辑作出挑战，但是在整体系统设计上仍需要增补相应的功能，如车辆位置精确检测、诱导信息的提示控制、安全拦截的有效判别等。

要实现“栏杆常开”模式的落地，无疑需要针对这些挑战予以应对，初步举措如下。

（1） 对于开通此类服务的收费站应做好用户宣传。

（2） 提高ETC 专道ETC 通行成功率，同时在岛头、岛中、岛尾处提供信息提示。

（3） 对于因不熟悉模式的误闯关用户予以解释，稽核追缴也做好伴随客服。

首先是排比。“红砖墙/老牌楼/琉璃瓦”这句是三字偏正式词语的排比，短短九个字就勾勒出具有古典美、岁月感的时代环境，使得整首歌都染上了古意。

（4） 对于可能借助栏杆常开故意误闯行为，要做好分析和认定，强化此部分行信息检测。

（5） 对于运营初期可限制服务类型车辆，降低运营风险。

（6） 对于系统结合业务所需做好功能设计和补充。

2 自由流收费ETC 车道系统设计

2.1 流程设计

自由流收费ETC 车道系统在车道处理流程（见图1）上，首先会先通过天线与通行车道的车辆OBU 尝试通信，若车道天线识别成功，栏杆保持常开，提示车辆通行；若识别失败，控制栏杆下降，按《收费公路联网收费运营和服务规程》进行特情处理；但是若判别当前车辆存在通行的安全风险，如车速较高等，则控制栏杆不下降，避免产生安全事故。

图1 自由流收费ETC 车道系统处理流程示意

同时，为了确保异常车辆能及时获知事件，调整驾驶行为，在车道上会作出充分的诱导提示，让司机及时识别自身异常情况自行降速，接受人工处理。除此之外，非ETC 车辆驶入ETC 车道，按《收费公路联网收费运营和服务规程》作出栏杆下降，并进行特情处置。

2.2 布局设计

自由流收费ETC 车道系统在车道设施组成与传统类似，设置有DSRC 天线、自动栏杆机、费额显示器等。但是为了能实现对车辆特情的尽早识别、保障ETC 车辆的交易成功率、提供更全面的通行信息引导，车道上宜采取如下措施（见图2）：（1） 采用双天线布局，扩大车辆交易空间，提高车辆交易成功率；（2） 设置多处信息引导屏，以便车辆在不同位置都能获知自身交易情况；（3） 对车辆位置及通行行为有所识别，以便确认是否适合放行。

图2 自由流收费ETC 车道布局示意

2.3 功能设计

自由流收费ETC 车道系统在功能上，分为收费交易处理、车辆精确检测、诱导信息发布和联动放行控制四大部分。

2.3.1 收费交易处理

（2） 费率计算处理：根据运营管理要求，根据从OBU 内信息完成计费，以及进行必要的计费结果有效性检验，如是否超过最大费额阈值等。

（3） 特情识别处理：根据所识别的收费特情触发相应的处理措施，这些处理结果也将会成为后续车道设备控制的重要基础。

（4） 流水生成处理：对于完成交易车辆按要求生成流水记录，对于交易失败车辆按要求生成通行记录，并且予以特情类型标识。

2.3.2 车辆精确检测

对进入车道的车辆进行精确检测，不限于车辆通行的位置、车速、车距识别等，并且也应根据车辆的交易情况能够与车辆进行绑定识别，以便实现车辆准确放行或拦截；同时，对于车辆精确检测也不限于结构化数据，还需涵盖其通行时的系列抓拍图像。

2.3.3 诱导信息发布

对进入车道的车辆，若交易正常时，应能控制车道显示屏展示其可放心前行的诱导信息；若交易失败时，应能控制车道显示屏展示其特情，同时提醒其减速接受人工处理等信息。

2.3.4 联动放行控制

结合收费交易处理结果对相关硬件设备进行控制，辅以车辆精确检测获得的车辆通行确定是否执行车辆放行操作。

3 其他配套措施应用及预期效用

3.1 匝道ETC 预交易应用置前完成ETC 车辆交易处理

匝道ETC 预交易主要是依托DSRC 天线对通过匝道的ETC 车辆进行交易，当ETC 车辆交易成功后，生成已交易记录可以组播至分流诱导系统、自由流收费ETC 车道系统；一方面，分流诱导系统可以结合在广场前设置的诱导信息提示屏引导存在特情的车辆行驶至混合车道处理，避免给ETC 车道带来干扰，确保ETC 车道整体交易成功率；另一方面，自由流收费ETC 车道系统通过车道DSRC 天线也可失败在匝道预交易处理中交易成功的车辆，并直接按照交易正常的车辆作出放行控制。

匝道ETC 预交易由于实现对ETC 车辆的提前交易和识别，不仅能提前识别异常车辆作出引导，避免其对ETC 车道挤占，也能为ETC 提供多一次交易机会，有助ETC 交易成功率的提升，以及在ETC 车道交易处理耗时的降低。

3.2 车道增设车辆通行检测设施完成多维度取证处理

由于栏杆常开模式下，可能会涉及到ETC 特情车辆因为车速过快误闯，或者不法车辆借助此机制恶意逃费，为此，在车道上可以考虑引入360 度取证设备实现对车道交易车辆的多方位、多角度、高精度、多维度信息采集，包括：（1） 支持监控收费车道中车辆左右侧面、车头、车尾、顶部等实景影像；（2） 抓拍形成关键角度图像序列图片，实现对车辆多角度拍摄和图片构组；（3） 支持在此图像证据集上叠加相应的车辆特情特征标签，便于查询调取。

3.3 车道车辆通行产生异常数据完成高可信存证处理

车道车辆通行产生的异常数据在未来的稽核认定中会起到关键作用，同时考虑到当下互联网法院逐步兴起，可以对采集到的异常车辆证据进行上链存证，这样有利于实现对这些证据的可信自证，对后续的举证效率有较大的帮助。

当中，待上链数据为实时数据（原始证据的哈希值）时，通过用户客户端实时发起上链请求，进行数据上链；若待上链数据不是实时数据（原始证据本身）时，则将其存储到区块链系统数据库中的数据源表中，避免数据源头丢失，通过定时任务服务定时发送上链请求，以将数据源表中的待上链数据批量进行数据上链，从而提高数据上链效率，避免将大量的实时数据和非实时数据均实时上链，导致上链失败和上链效率慢的问题。同时，对于待上链数据，可以基于给定的事件为分类，对关键事件的车辆通行数据进行主动上链，其他为被动上链处理，避免对链容量带来压力。

3.4 车道车辆通行状态持续跟踪实现栏杆安全落杆

在栏杆常开状态下，栏杆基本处于抬起状态，仅产生车辆交易异常时才作出落下控制，但是栏杆落下不应只考虑车辆的交易状态，还应考虑车辆的通行状态，当中可充分参考一些有关如制动车速和距离、跟驰车速和距离等计算模型和结论，如：制动停车距离（可类比于防砸危险距离）由两个部分构成：一是反应距离；二是制动距离；防砸距离建议（60 km/h、含反应时间）：27.6 m～37.8 m（制动距离20.8 m）；防砸距离建议（80 km/h、含反应时间）：40 m～53.2 m（制动距离31.2 m）等。通过结合这些算法和模型，辅以车辆道内通行交通状态的检测结果进行控制研判，将有助实现栏杆控制更安全和合理，在提升车道ETC 车辆通行效率之余，也确保其管控安全。

结束语

全国撤站工程不仅带动我国高速公路收费设施的升级，也拉动我国ETC 的快速发展，可预期，基于栏杆常开的高速公路自由流收费ETC 车道系统则是进一步促进ETC 技术和业务升级的又一成果，其借助当下ETC 的用户规模大、交易占比高等特点，通过车道栏杆控制模式的调整，尝试进一步实现ETC 车辆通行效率和体验的增强，这不仅为我国ETC 服务树立了更佳的智慧、友好、高效形象，也积极响应了“交通强国”号召，通过智慧能力、创新模式推动行业发展，促进其进一步向自由流收费方向迈进。