CN115439942A - 基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高速公路收费站收费车道集中管控系统，包括收费系统，所述收费系统包括集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道，所述集中管控车道内设置有混合车道收费亭工控机、对讲工控机和自助缴费机，所述自助缴费车道内设置有自助缴费机和混合车道工控机，所述ETC专用车道内设置有特情处理终端和ETC车道工控机。本发明能够减少人员集中接触，有利于疫情防护，降低工作人员工作强度，以自助化操作为主，减少现场工作人员配比及工作强度，降低操作失误率，提升服务水平。

Description

基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统及方法

技术领域

本发明涉及高速公路收费站管控技术领域，具体为一种基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统及方法。

背景技术

拆除省界收费站后高速公路收费站保持采用人工收费结合ETC收费的传统模式，实现了精确收费和全方位服务等关键职能。随着我国经济社会建设的不断进步，我国社会车辆的保有量不断提高，高速公路车流量持续增长。在传统收费模式收费站，尤其是人工收费车道，收费员的劳动强度大、工作单一枯燥、人员占用多、运营成本高。

不仅人工收费车道需要7*24小时有收费员值守，ETC专用车道也需要有收费员在车道间巡查处理特情，ETC专用车道建设补扫天线后巡查收费员劳动强度大幅下降，但每个路段例如京开分中心每天依然有1000多车次ETC特情需要收费员及时发现并赶到车道处理。这种模式下大部分时间巡查收费员都在等待状态，但有时又不能及时发现或响应从而影响服务水平，同时穿行车道存在安全隐患、收费员的工作环境也需要改善、运营单位的人力运营成本还有下降空间。

现有技术中，存在利用远程通讯或视频技术对特情进行远程处置的技术方案，例如，CN215010308U公开了一种高速公路收费站ETC车道特情报警系，通过服务器中的特情信息筛选算法筛选出特情信息后发送至手持终端APP中，使收费站外勤人员通过手持终端在第一时间即可得到特情车道及特情信息，并可通过手持终端通过服务器、主控制器控制语音报警器进行指导、指示，无需外勤人员一一辨别巡看；CN213990710U公开了一种ETC车道远程控制系统，具体公开了包括人机交互触摸屏，可实现“一亭多道”的功能，降低了收费员来往于收费车道过程中的安全隐患，提高了处理ETC特情的效率。

综上所述，现有技术中主要存在以下技术问题：

1、当驾驶员对自身车型、ETC设备的工作状态存在误判时，必然产生特情，需要工作人员进行现场的特情处置，存在效率底下、工作人员穿行车道存在危险等问题；

2、对通行车辆缺乏站前的车道导调，仅依赖驾驶员自主的车道选择，当出现特情时，后续车辆只能排队等待，或者倒车更换车道，严重降低了收费站的通行效率；

3、现有的收费站缺乏基于车型的车道导调功能，除绿色通行车道外，其他车辆，无论载客车辆还是载货车辆、无论是大型车辆还是中小型车辆，混合通过所有收费站台，不同车辆由于停车、启动、降速的特性不同，以及驾驶习惯不同，存在车间距变化的情况，降低了通行效率；

4、现有的收费站缺乏基于特情预判的车道导调功能，对于可能出现特情概率较高的车辆，缺乏引导；具体来说，特情可能出现在任一收费站台，而不能通过预判，将高特情可能的车辆引导至特定站台，难以提高特情处置效率。

综合以上问题，如何利用先进的技术，创新收费模式，有效提高人员工作效率、改善收费员工作环境、降低收费员工作强度，把宝贵的人力资源从单调的选车型、发卡、收卡等收费工作中解放出来，用于特情处理、服务引导、应急保障等对智慧灵活性要求更高的工作，进而降低运营成本、提升高速公路服务水平，已经成为迫在眉睫的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速公路收费站收费车道集中管控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统，包括：

收费系统，所述收费系统包括集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道，所述集中管控车道内设置有混合车道收费亭工控机、对讲工控机和自助缴费机，所述自助缴费车道内设置有自助缴费机和混合车道工控机，所述ETC专用车道内设置有特情处理终端和ETC车道工控机；

所述收费系统还包括设置在收费站之前、依次设置的的信息采集区和车道导调区，所述信息采集区内设置有射频采集器，所述射频采集器与车辆进行无线通信，获取ETC安装信息flag、车辆信息、特情记录，所并将采集的信息传输至设置于分中心的分中心服务器；

所述车道导调区内设置有车道导调系统，所述车道导调系统包括车辆定位装置、LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯；所述车辆定位装置用于提供所述车辆在车道导调区内的车辆位置信息，所述分中心服务器根据所述ETC安装信息flag、车辆信息、特情记录，确定提供给该车辆所使用的规划通道，并基于所述车辆位置信息，控制所述LED换道/直行提示牌和所述闪光式车道线的显示，引导车辆驶入规划通道。

进一步的，所述车道导调区具有两个或多个，所述车辆在每一个所述车道导调区内进行一次车道变换。

进一步的，所述管控系统还包括：

视频系统，所述视频系统内设置有多个车道摄像机，且多个车道摄像机分别分布在集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道上，所述视频系统内还包括设置在集中管控车道内的视频工控机；

所述集中管控系统设置在分中心内，所述分中心可用于交易处理集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道的收费情况，所述分中心内还设置有视频系统，其视频系统内包括多媒体服务器，所述多媒体服务器用于读取车道摄像机拍摄的画面；

所述集中管控系统还包括在车道内安装的自助设备，所述自助设备主要包括混合车道入口自动发卡机、混合车道出口自助缴费机、ETC车道入出口特情处理终端。

进一步的，所述管控系统还包括：所述自助设备用于集中管控系统进行集中业务管控。

进一步的，所述集中业务管控包括ETC车道特情业务处理、入口自助发卡车道特情业务、出口自助缴费车道特情业务。

进一步的，所述特情处理终端通过壁挂的方式安装于收费车道收费亭外，所述述特情处理终端主要包含视频对讲模块、无线呼叫模块、多功能按钮、全彩液晶屏、语音播报模块、移动支付模块、ETC读写卡模块。

进一步的，所述移动支付模块和ETC读写卡模块仅ETC出口设备集成。

一种基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控方法，基于所记载的管控系统实施，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、信息采集：对于驶入信息采集区的车辆，利用无线射频进行通信，确定该车是否安装ETC装置及所述ETC装置是否正常，若已经安装ETC装置且正常，则ETC安装信息flag为“1”，否则为“0”，采集车辆的车辆信息和特情记录，采集所述车辆的车型信息和特情记录，并传输至分中心服务器；

步骤S2、非ETC车辆导调：若所述车辆的ETC安装信息flag为“0”，则确定该车辆为非ETC车辆，所述分中心服务器向设置在车道导调区内的车道导调系统发送提供给所述车辆所使用的规划通道信息，所述车道导调系统基于所述规划通道信息和车辆位置信息，控制LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯的显示，将所述车辆引导至集中管控车道或自助缴费车道；

步骤S3、ETC车库导调：若所述车辆的ETC安装信息flag为“1”，则确定该车辆为ETC车辆，然后基于车型信息，确定所述车辆为小型车辆或中大型车辆，所述分中心服务器基于所述车型信息，向所述车道导调系统发送提供给所述车辆所使用的规划通道信息，所述车道导调系统基于所述规划通道信息和车辆位置信息，控制LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯的显示，将所述车辆引导至集中管控车道或ETC专用车道，并且，将小型车辆和中大型车辆引导至不同的通道。

进一步的，所述方法还包括：

步骤S4、特情预判：所述集中管控车道的两侧分被设置还会有自助缴费缴费车道和ETC专用车道，在ETC专用车道和集中管控车道直接设置可以双侧工作的混合车道收费亭，当所述车辆的特情记录超过预设值时，若所述车辆为非ETC车辆，则将其引导至与混合车道收费亭相邻的集中管控车道，若所述车辆为ETC车辆，则将其引导至与混合车道收费亭相邻的ETC专用车道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、减少人员集中接触，有利于疫情防护。

2、基于无线射频技术提前确定车辆是否已经按照ETC设备以及所述ETC设备是否正常，避免未按照ETC设备或ETC设备不正常的车辆进入ETC通道。

3、利用灯光提示形成可变车道，引导司机准确地驶入规划的车道，避免因司机主观误判造成车道错误，降低特情。

4、在车道导调区内利用定位技术，确定被引导车辆的位置，仅在其实现前方进行灯光提示，已驶过区间自动变换为适应后车的灯光信号，避免了对后车的影响，缩小了跟车间距要求，提高了整体通过效率。

5、分车型进行车道引导，避免了当不同车型混合通过ETC车道时，由于加减速性能的差异，造成车辆间距的较大波动，避免降低整体通过效率；而分车型通过时，由于前后车的加减速特性相近，可以使前后车的间距保持稳定，提高了整体通过效率。

6、针对当前车辆的特情记录，进行特情预判，当某一车辆具有较高的特情记录值时，自动判断为高特情概率车辆，将其引导至混合车道收费亭两侧的车道，若本次未发生特情，该车辆可正常通过，对司机的驾驶体验不会产生影响，若本次通过发送特情，则混合车道收费亭内的工作人员可快速处理，提高了整体通过效率。

附图说明

图1为本发明的集中管控系统架构图；

图2为本发明的集中管控业务架构图；

图3为本发明的ETC车道特情业务架构图；

图4为本发明的入口自助发卡车道特情业务架构图；

图5为本发明的出口自助缴费车道特情业务架构图；

图6为本发明的特情处理终端的系统图；

图7为本发明的特情处理终端的结构图；

图8为本发明的具有单个车道导调区的俯视图；

图9为本发明的具有两个车道导调区的俯视图；

图10为本发明的同车道多车导调的俯视图；

图11为本发明的车辆导调的纵向视角示意图；

图12为现有技术中ETC车道不区分车型时的车辆间距示意图；

图13为本发明中ETC车道区分车型时的车辆间距示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：高速公路收费站收费车道集中管控系统，包括：

收费系统，所述收费系统包括集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道，所述集中管控车道内设置有混合车道收费亭工控机、对讲工控机和自助缴费机，所述自助缴费车道内设置有自助缴费机和混合车道工控机，所述ETC专用车道内设置有特情处理终端和ETC车道工控机；

视频系统，所述视频系统内设置有多个车道摄像机，且多个车道摄像机分别分布在集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道上，所述视频系统内还包括设置在集中管控车道内的视频工控机；

所述集中管控系统设置在分中心内，所述分中心可用于交易处理集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道的收费情况，所述分中心内还设置有视频系统，其视频系统内包括多媒体服务器，所述多媒体服务器用于读取车道摄像机拍摄的画面；

所述集中管控系统还包括在车道内安装的自助设备，所述自助设备主要包括混合车道入口自动发卡机、混合车道出口自助缴费机、ETC车道入出口特情处理终端。

请参阅图2，包括集中管控业务架构分为司机、集中管控收费员和现场值守员三部分，其中集中管控收费管理员在分中心按技能坐席上班，ETC车道常规为不停车交易通行，在本发明中，当司机驾驶车辆行驶至ETC车道时，ETC车道还可以自助交易通行，按“补扫”重试交易，可以在出口“贴卡”交易，也可以在出口自助移动支付；

当司机驾驶车辆在ETC车道需要远程协助时，按“求助”键能够自动上报特情，集中管控收费员远程查看车道状态信息，包括看司机面部视频和查看车辆交易信息，当看司机面部视频后看车辆正前视频，需要与司机沟通时，通过可视对讲系统与司机进行沟通询问特情，能够进行远程处理时远程控制车道输入信息，车道响应远程操作继续交易，当不需要与司机沟通时就集中管控收费员查看能否远程处理如不能就呼叫现场值守员进行现场处理特情，现场值守员可以手持机交易，也可以转人工车道交易，还可以查验补费用；同时现场值守员进行现场维护，现场值守员还可以在现场进行协助交易，将车辆引导进入人工车道交易，在现场人员的协助下听从现场协助。

请参阅图3，ETC车道特情业务分为司机、集中管控收费员和现场值守员三部分，司机驾驶车辆进入ETC专用车道的ETC入出口出现的特情为未检测到标签、标签无卡、读卡失败和误触发虚车四种，司机驾驶车辆进入ETC专用车道的ETC出口出现的特情为无入口信息和计费异常两种，当出现上述特情时集中管控收费员会收到信息并及时进行远程处理ETC特情，同时现场值守员可以进行现场维护，引导车辆以及落手动杆；

司机驾驶车辆进入ETC专用车道遇到的需要转人工车道特情包括状态名单异常、余额不足、标签拆卸和非ETC误入四种，当司机遇到上述特情时集中管控收费员收到信息时能够呼叫现场值守员处理特情；

同时当司机驾驶车辆进入ETC专用车道时司机主动求助时集中管控收费员通过可视对讲系统及时对司机进行答疑指导。

请参阅图4，入口自助发卡车道特情业务也分为司机、集中管控收费员和现场值守员三部分，当司机驾驶车辆进入到入口自助发卡车道时出现的入口自助发卡特情包括包括未识别车牌、未识别轴数车型、牵引车大件运输车和标签与识别轴数不一致四种特情，当遇到上述特情时集中管控收费员能够收到信息进行远程处理，当司机驾驶装有ETC的车辆进入到入口出现的ETC车自助领CPC的特情包括状态名单异常、余额不足、标签拆卸和标签无卡(不用ETC)四种特情，当遇到上述特情是集中管控收费员进行远程处理；

当司机驾驶车辆进入到入口时遇到需要现场处理的特情比如货车超重时，现场值守员能够直接进行现场处理特情进行超重劝返，同时当司机驾驶车辆进入入口时司机主动求助时集中管控收费员通过可视对讲系统及时对司机进行答疑指导。

请参阅图5，出口自助缴费车道特情业务也是分为司机、集中管控收费员和现场值守员三部分，当司机驾驶车辆进入到出口自助缴费时遇到的特情包括车牌不符车型不符、货车轴数不符、卡内计费异常、无入口信息\超时、无通行介质纸质通行券和CPC应急车，当司机驾驶车辆在出口自助缴费时遇到上述特情集中管控收费员能够远程处理入口自助发卡特情，同时现场值守员能够进行现场维护，进行车辆引导、落手动杆、换CPC卡袋和换发票卷；

当司机驾驶装有ETC的车辆进入到入口出现的ETC车自助领CPC的特情包括状态名单异常、余额不足、标签拆卸和标签无卡(不用ETC)四种特情，当遇到上述特情是现场值守员进行现场处理

在出口自助缴费需要现场处理的特情有绿通车和追缴名单车，当司机驾驶绿通车驶入到出口自助缴费时由现场值守员进行绿通核验，当司机驾驶追缴名单车驶入到出口自助缴费时由现场值守员进行追缴补费处理；

同时当司机驾驶车辆进入入口时司机主动求助时集中管控收费员通过可视对讲系统及时对司机进行答疑指导。

请参阅图6和图7所示，所述特情处理终端通过壁挂的方式安装于收费车道收费亭外，所述述特情处理终端主要包含视频对讲模块、无线呼叫模块、多功能按钮、全彩液晶屏、语音播报模块、移动支付模块、ETC读写卡模块，且移动支付模块和ETC读写卡模块仅ETC出口设备集成。

请参阅图8至图11所示，本发明在车道上设置有LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯，当分中心服务器基于所采集的信息判断所述车辆应当进行换道时，可以通过LED换道/直行提示牌进行提示，同时，所述车道导调区内的车道线由地埋式车道灯组成，当判定需要进行换向时，原点亮形成直线的车道灯熄灭，换向车道灯点亮，引导司机按照车道灯的提示进行换道，提高的安全性.

进一步的，车道导调系统包括车辆定位装置，可以确定车辆在车道导调区内的具体位置，对于已经行使过的区间，LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯熄灭的显示变换为适用于后车的内容，对于尚未行使的区间。地埋式车道灯保持点亮，以避免对后车造成干扰。

请参阅图12至图13所示，现有技术中并不基于车型，对ETC车辆进行车道分流(绿色通道除外)，小型车辆与中大型车辆混合通过，由于车辆在通过收费站时需要停车或减速，必然造成后车的挤压，而小型车辆与中大型车辆的启动、加速性能，以及驾驶员的驾驶习惯不同，小型车辆的启动速度通常高于中大型车辆，当中大型车辆在前时，通常会造成在后小型车辆的堵塞，而当小型车辆在前时，通常会造成在后的中大型车辆的间距过大，即，当不同车型混合通过ETC车道时，由于加减速性能的差异，会造成车辆间距的较大波动，降低了整体通过效率；而分车型通过时，由于前后车的加减速特性相近，可以使前后车的间距保持稳定，提高了整体通过效率；具体来说，图12中，在经过收费停车/减速线后，中大型车辆会与在前的小车拉开明显间距，又会堵塞在后的小车，而图13中，同车道内以同型车辆为主，前后车的间距均衡且稳定，整体通过效率较高。

本发明通过集中管控系统能够减少人员集中接触，有利于疫情防护，同时在使用本系统以后以京开分公司所辖高速收费站入出口为例，2021年12月份ETC交易总流量为14998544辆车次，ETC交易通过率仅为99.33％，系统及客户原因造成的失败交易数量为99183辆车次，ETC车道集中管控系统接入后，单个特情处理时间平均可减少3分钟，共减少消耗4959.15小时，平均每天单条ETC车道拥堵时间减少52.5分钟，降低工作人员工作强度。单条ETC车道每班次减少工作时常17.5分钟。

菱形匝道广场以千灵山收费站为例分析，当前收费员配置情况为单班次2人/广场，4广场单班次共需配8人。引入无人值守集中管控后，理论上至少减少4人/班次，人工成本减少240万元/年。

主线站以西红门入口收费站为例分析，4条混合车道，3条ETC专用车道，每班次收费员至少6人，引入无人值守集中管控系统后，现场工作人员理论上可减少3人，人工成本减少180万元/年。

以自助化操作为主，减少现场工作人员配比及工作强度，降低操作失误率，提升服务水平，提升高速公路收费站整体形象。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统，包括：

收费系统，所述收费系统包括集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道，所述集中管控车道内设置有混合车道收费亭工控机、对讲工控机和自助缴费机，所述自助缴费车道内设置有自助缴费机和混合车道工控机，所述ETC专用车道内设置有特情处理终端和ETC车道工控机；

其特征在于，所述收费系统还包括设置在收费站之前、依次设置的的信息采集区和车道导调区，所述信息采集区内设置有射频采集器，所述射频采集器与车辆进行无线通信，获取ETC安装信息flag、车辆信息、特情记录，所并将采集的信息传输至设置于分中心的分中心服务器；

所述车道导调区内设置有车道导调系统，所述车道导调系统包括车辆定位装置、LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯；所述车辆定位装置用于提供所述车辆在车道导调区内的车辆位置信息，所述分中心服务器根据所述ETC安装信息flag、车辆信息、特情记录，确定提供给该车辆所使用的规划通道，并基于所述车辆位置信息，控制所述LED换道/直行提示牌和所述闪光式车道线的显示，引导车辆驶入规划通道。

2.根据权利要求1所述的基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统，其特征在于：所述车道导调区具有两个或多个，所述车辆在每一个所述车道导调区内进行一次车道变换。

3.根据权利要求1或2所述的基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统，其特征在于：所述管控系统还包括：

视频系统，所述视频系统内设置有多个车道摄像机，且多个车道摄像机分别分布在集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道上，所述视频系统内还包括设置在集中管控车道内的视频工控机；

所述集中管控系统设置在分中心内，所述分中心可用于交易处理集中管控车道、自助缴费车道和ETC专用车道的收费情况，所述分中心内还设置有视频系统，其视频系统内包括多媒体服务器，所述多媒体服务器用于读取车道摄像机拍摄的画面；

所述集中管控系统还包括在车道内安装的自助设备，所述自助设备主要包括混合车道入口自动发卡机、混合车道出口自助缴费机、ETC车道入出口特情处理终端。

4.根据权利要求3所述的基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控系统，其特征在于：所述管控系统还包括：所述自助设备用于集中管控系统进行集中业务管控。

5.根据权利要求4所述的高速公路收费站收费车道集中管控系统，其特征在于：所述集中业务管控包括ETC车道特情业务处理、入口自助发卡车道特情业务、出口自助缴费车道特情业务。

6.根据权利要求5所述的高速公路收费站收费车道集中管控系统，其特征在于：所述特情处理终端通过壁挂的方式安装于收费车道收费亭外，所述述特情处理终端主要包含视频对讲模块、无线呼叫模块、多功能按钮、全彩液晶屏、语音播报模块、移动支付模块、ETC读写卡模块。

7.根据权利要求6所述的高速公路收费站收费车道集中管控系统，其特征在于：所述移动支付模块和ETC读写卡模块在ETC出口设备集成。

8.一种基于智能车道导调的高速公路收费站集中管控方法，其特种在于，基于权利要求1-7任一项实施，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、信息采集：对于驶入信息采集区的车辆，利用无线射频进行通信，确定该车是否安装ETC装置及所述ETC装置是否正常，若已经安装ETC装置且正常，则ETC安装信息flag为“1”，否则为“0”，采集车辆的车辆信息和特情记录，采集所述车辆的车型信息和特情记录，并传输至分中心服务器；

步骤S2、非ETC车辆导调：若所述车辆的ETC安装信息flag为“0”，则确定该车辆为非ETC车辆，所述分中心服务器向设置在车道导调区内的车道导调系统发送提供给所述车辆所使用的规划通道信息，所述车道导调系统基于所述规划通道信息和车辆位置信息，控制LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯的显示，将所述车辆引导至集中管控车道或自助缴费车道；

步骤S3、ETC车库导调：若所述车辆的ETC安装信息flag为“1”，则确定该车辆为ETC车辆，然后基于车型信息，确定所述车辆为小型车辆或中大型车辆，所述分中心服务器基于所述车型信息，向所述车道导调系统发送提供给所述车辆所使用的规划通道信息，所述车道导调系统基于所述规划通道信息和车辆位置信息，控制LED换道/直行提示牌和地埋式车道灯的显示，将所述车辆引导至集中管控车道或ETC专用车道，并且，将小型车辆和中大型车辆引导至不同的通道。

9.根据权利要求8所述的高速公路收费站收费车道集中管控方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤S4、特情预判：所述集中管控车道的两侧分被设置还会有自助缴费缴费车道和ETC专用车道，在ETC专用车道和集中管控车道直接设置可以双侧工作的混合车道收费亭，当所述车辆的特情记录超过预设值时，若所述车辆为非ETC车辆，则将其引导至与混合车道收费亭相邻的集中管控车道，若所述车辆为ETC车辆，则将其引导至与混合车道收费亭相邻的ETC专用车道。

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