詹昌汾

(福建省三明高速公路有限公司，福建 三明 365099)

隨著社會的發(fā)展和進步，高速公路迎來發(fā)展黃金時期。節(jié)假日高速公路上車流量明顯增加，易導致長時間堵車，大量車輛集中經過收費站，增加了工作人員的工作量，同時造成車輛通行效率低下，人工收費方式存在工作效率較低、收費漏洞較大等弊端。電子收費(Electronic Toll Collection，ETC)借助計算機網絡實現自動收費，將收費站物力和人力成本投入降到最低，收費站工作人員的工作量也降低，同時節(jié)省車輛駕駛員的時間，保持高速公路暢通的通行狀態(tài)。與傳統(tǒng)人工收費系統(tǒng)比較，ETC能自動完成收費，車主不需要停車繳費，能有效解決堵車問題，高速公路上不再出現因收費不及時而擁堵的情況，給人們的出行提供了巨大便利，顯著提升了高速公路的運行效率，高速公路的交通環(huán)境得到改善，使交通運輸行業(yè)的綠色暢通通行得以真正實現。

1 高速公路ETC門架系統(tǒng)概述

ETC門架系統(tǒng)主要包括路段ETC門架和省界ETC門架等形式，采取雙方向門架錯開設置的模式。路段ETC門架系統(tǒng)主要采用單排錯開模式(見圖1)，省界ETC門架在每個方向的前后都設置兩排門架系統(tǒng)(見圖2)。應在交通流發(fā)生變化(如互通立交、出入口匝道)之前路段區(qū)間的直線段設置ETC門架，與互通立交、出入口匝道端部距離宜為1.5～3 km，還應盡量避開5.8 GHz相近頻點干擾源。在滿足ETC門架功能要求的前提下，布設位置應綜合考慮，優(yōu)先選擇供電、通信、安裝方便的地方，盡量靠近附近的收費站。

圖1 路段ETC門架系統(tǒng)布局示意圖

圖2 省界ETC門架系統(tǒng)布局示意圖

ETC門架系統(tǒng)由各種類型攝像機、路側單元(RSU)和工控機等組成，以太網環(huán)網保護是其核心保護體系，主要由收費站三層交換機和工業(yè)以太網交換機構成，與工作站、服務器和攝像機等共同構成完善的系統(tǒng)。收費站級數據業(yè)務通過主備鏈路與省聯網中心、部聯網中心連接。

2 高速公路ETC門架系統(tǒng)應用現狀及改善分析

取消省界收費站后，高速公路保持部省兩級經營管理模式不變，通過ETC門架對所有車輛分段計費。2020年5月6日恢復收費后(根據相關文件，因新型冠狀病毒肺炎疫情防控，2020年2月17日零時起至疫情防控工作結束，全國收費公路免收車輛通行費)，ETC車輛由“分段扣費、多次扣費”變更為“分段計費、一次扣費”，已實現ETC用戶車輛“一次行程、一張賬單、一次扣費、一次通知”及“費顯即扣費”的收費目標。

2.1 門架系統(tǒng)設置

從門架布局(見圖1)來看，門架應靠來車方向架設，嚴禁交叉布設，否則鄰道會受到嚴重干擾。門架前方道路盡量避免出現彎道、隧道、山體、高壓輸電線，盡量靠近收費站及其服務區(qū)。目前，較多路段門架布設于臨近收費站的地方，易導致CPC(復合通行卡)用戶車輛駛離高速公路前與下個臨近的門架發(fā)生交易。如圖3所示，車輛由A匝道駛出高速公路時被往福建三明方向的A道門架交易。這樣，CPC卡會多記載該收費站至下個收費站或樞紐的通行費額，造成在收費站出口時多計費，使用戶產生不滿甚至被投訴。

圖3 收費模式示意圖

基于以上情況，在設計之初門架布設地點選擇時，應讓門架適當遠離互通，從根本上降低這類多計費的概率。如果因地理等限制導致門架布局無法遠離互通，則可通過適當降低后序門架RSU(路側單元)天線功率或將后序門架設為反向門架，并在通過收費站出口時再次對車輛進行路徑擬合，提高計費準確度。

2.2 門架系統(tǒng)收費模式

從計費扣費模式來看，目前ETC車輛采取門架分段計費、出口一次性扣費的方式，且ETC車輛的通行費不高于MTC(人工半自動收費)車輛同路徑應收金額的95%(按“四舍五不入”取整)。在該原則上進行計費，由于人為或計費規(guī)則不夠完善導致頻繁出現錯扣費的現象。

在出口計費時，ETC車道通過天線獲取車載單元(OBU)信息和ETC卡信息，混合出口車道也可通過讀卡器獲取ETC卡信息。無法通過天線獲取OBU信息時，需遠程調用獲取最后一個門架數據(含OBU和ETC卡信息)，在此基礎上比較CPC卡的最后一個門架號是否和遠程返回的卡中最后一個門架號相同。如果不同，以遠程返回的OBU和ETC卡信息為準；如果相同，以遠程返回的OBU和當前ETC卡信息為準。根據上述信息，計費前進行補點擬合計費，補點擬合需傳入OBU-EF04文件中的最后一個門架交易信息。根據目前的計費規(guī)則，計費公式為累計應收金額=OBU累計應收金額+擬合應收金額+承載門架應收金額。

對于CPC卡用戶，由于門架布局限制，CPC交易距離遠，會存在多交易、多計費的情況，在計費前應進行路徑擬合并予以核減，累計應收金額=CPC累計應收金額+擬合(補點)應收金額-核減金額+承載門架應收金額。

從設備管養(yǎng)上看，因工期問題，作為全國性的ETC門架系統(tǒng)項目建設，其在材料供應、設備供應、施工人員保障、施工工藝保障等方面受到嚴重制約，最終導致各門架設備質量、門架系統(tǒng)運行穩(wěn)定性都較差。

2.3 門架系統(tǒng)巡查與維護

ETC門架是ETC聯網收費系統(tǒng)的重要支撐，對其應加強日常巡查及維保管養(yǎng)。

(1)對每個門架建檔，實行“一架一檔一人”的制度，每個門架都有對應的1名技術人員作為日常管養(yǎng)責任人，定期對門架各設備進行巡檢，及時更換不合格零部件。

(2)安排專人在各市級監(jiān)控信息中心實時監(jiān)測各門架設備運行狀態(tài)，若發(fā)現異常及時通知對應門架責任人進行處理。

(3)完善門架運行監(jiān)測系統(tǒng)，錄入各門架責任人的相關信息，當設備發(fā)生故障時，后臺自動通過短信或其他方式通知門架責任人。

(4)按月或季度從后臺統(tǒng)計各門架故障時長、故障處理時效性，并以此為依據對責任人進行績效考核。

(5)各收費站應有穩(wěn)定的4G網絡信號，根據中國移動《TD-SCDMA R4終端外場測試規(guī)范》，LTE信號強度≥-85 dBm，在室內才能正常發(fā)起數據業(yè)務，確保各收費站能及時向部中心上傳數據，在出口收費站需要遠程計費時能及時調用所需數據。

3 ETC門架智能優(yōu)化技術

3.1 智能供配電技術

為保證ETC門架系統(tǒng)的正常運行，需確保供電電流始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。ETC門架系統(tǒng)供電線路的常見問題有突發(fā)斷電、維護成本高等，需采取措施對門架系統(tǒng)供配電設備進行優(yōu)化和升級。

(1)在收費站箱式變電站取點位置設置雙電源轉換開關，并與工頻交流電(市電)實現完美對接，同時連接好備用輸入口與備用發(fā)電機。當市電發(fā)生突然停電的意外情況時，啟動發(fā)電機就能保證ETC門架系統(tǒng)的正常運行。

(2)在收費站發(fā)電機房給雙電源接入柜預留一定位置，當市電發(fā)生突然停電、收費站固定發(fā)電機長時間供電需中途停歇或發(fā)電站固定發(fā)電機突然出現問題而不能啟動時，將供電方式更改為調配移動發(fā)電車的形式完成供電，確保收費系統(tǒng)的正常運行。

(3)在智能控制柜中將便攜式發(fā)電機連接好，一旦收費站與ETC門架系統(tǒng)出現斷電情況，啟用便攜式發(fā)電機，確保TEC門架系統(tǒng)能在短時間內快速恢復收費功能。

(4)實時監(jiān)測供、配電系統(tǒng)的運行情況，確保問題發(fā)生時維護人員能快速趕到故障現場處理故障，及時恢復系統(tǒng)的正常運行。

3.2 防雷技術

ETC門架系統(tǒng)的核心組成部件為防雷接地裝置，該裝置對ETC系統(tǒng)設備的正常運行提供可靠支撐。在完善ETC門架系統(tǒng)的過程中，做好地網設置的同時，重點關注防雷監(jiān)測設備的運行情況，在線監(jiān)測ETC門架系統(tǒng)，組合使用微處理系統(tǒng)、快速切斷裝置、智能空氣開關、雷電數據信息采集終端等管理模塊和監(jiān)測模塊，高效監(jiān)測所有設備的運行情況，確保門架系統(tǒng)的正常運行。使用無線網路和有線網絡完成數據傳輸，借助數據處理技術實現對特定門架區(qū)域雷電發(fā)生狀態(tài)參數的準確獲取，使防雷系統(tǒng)數據更準確。

3.3 智慧運維技術

ETC門架系統(tǒng)的機電設備類型較多，功能也非常豐富。ETC門架系統(tǒng)的服務器對各環(huán)節(jié)的數字化數據信息進行匯總，一旦某個環(huán)節(jié)出現問題，服務器會第一時間發(fā)出預警信息，工作人員在獲悉問題后采取措施進行處理，保證ETC門架系統(tǒng)的正常運行。運維服務器使用AI算法和大數據分析技術實現對系統(tǒng)中各設備使用壽命和資源瓶頸周期的客觀評價，實時監(jiān)管電力供應系統(tǒng)和通信網絡安全系統(tǒng)等子系統(tǒng)的風險發(fā)生情況。使用數據挖掘技術和數據分析技術分析設備和系統(tǒng)的故障聯系，顯著提升故障分析的實效性，使ETC門架系統(tǒng)的故障智能預警發(fā)揮積極作用，從而準確找到故障位置，采取措施快速處理故障，使門架系統(tǒng)的智能化運行得以真正實現。

4 結語

全國省界高速公路收費取消后，ETC門架系統(tǒng)收費成為高速公路通行費用收取的主要方式。高速公路收費站今后收費的主要方向是ETC車道收費，減少收費站出口人工車道數量，使高速公路上的車流量得以及時疏導，不但能使車道的利用率得到保證，還能給車輛駕駛員提供快捷、高效的服務。全國從2020年初開始推行ETC智能門架，設備運行情況較好，門架位置處的天線控制器、交換機和門架工控機等全部實現了冗余配置，ETC扣費更準確。隨著“互聯網+”技術的發(fā)展和進步，ETC收費系統(tǒng)將得到普遍應用，高速公路收費系統(tǒng)的工作效率將得到明顯提升，移動支付的用戶數量也將快速增加。今后在使用ETC門架系統(tǒng)的過程中要不斷優(yōu)化升級系統(tǒng)設備，將交易失敗率控制到最低，使用戶的體驗更完美。