谭兴府
(广东博大高速公路有限公司博深分公司，广东 惠州 516120)
博深高速公路是国家高速公路网武深高速公路(G0422)的重要组成部分，跨惠州、东莞和深圳三市,沿线设置9个收费站。近年来，随着主线交通量的增长，加之各收费站车道数量所限，高峰时段经常出现拥堵，相关投诉时有发生，如何有效提高司乘人员的收费站通行体验问题亟待解决。本文介绍博深高速公路采用的收费站快速通行综合技术方案，以出口匝道自由流技术为主，实现车辆通行提前预交易，结合收费广场分类诱导，提升收费广场的通行效率和司乘人员的通行体验。
1.1 ETC匝道自由流预交易
在收费广场内ETC车道规模已经饱和的情况下,由于收费站车道拥堵、行驶质量较差的情况对道路交通运营带来了很大压力,因此在出口匝道进行ETC自由流预交易技术试验,ETC车辆通过匝道的预交易门架后,通过预交易系统对通行车辆进行交易,并将交易结果传输给站级数据共享服务,实现车辆通行的快速交易。
1.2 车辆智能诱导快速通行系统
重点研究了ETC车辆在通过匝道预交易后的广场分类与诱导通行,预交易完成后的车辆通过ETC车道可以实现高速通过。针对没有交易成功的情况,站级数据共享服务在收到交易失败的数据后实时推送给广场车辆诱导系统,系统根据业务要求,将交易失败(如余额不足、卡未插好,ETC 异常)的ETC车辆信息在广场诱导屏、车道岛头诱导屏显示并提示车辆应走相应的混合(人工)车道处理。
1.3 大车流及货车高占比收费广场快速通行综合策略体系
以构建好的ETC匝道自由流预交易系统及广场车辆智能诱导快速通行系统联动为依托，评估实施后的站级广场通行率，建立大车流及货车高占比的站级广场快速通行系统综合策略体系。
博深高速公路凤岗收费站位于东莞市中心凤岗镇雁田村雁田水库东北侧,为博深高速公路前往凤岗镇雁田工业区方向的主要出路。收费站入口共设置4个机动车道,其中3条混合机动车道和1条ETC潮汐车道;出口共设置5个机动车道,其中4条混合机动车道和1条ETC专属机动车道(图1)。取某时段分析,收费站入口的车流量为11 356辆/d,货车占比54%、ETC车辆占比68%;收费站出口的车流量为9 684辆/d,货车占比59%、ETC 车辆占比67%。
图1 博深高速公路凤岗收费站广场
3.1 出口匝道自由流门架
考虑司机观察诱导信息需要一定的距离和时间，故利用已有匝道自由流门架(图2左图右侧圆圈处)安装诱导情报板，并在2条出口匝道上新建2个车道门架(图2所示匝道处)，将已有 ETC 预交易设备迁移至2个门架上，确保ETC预交易的司机有足够的距离和时间观察诱导情报板上的信息，从异常车道及时变道走混合(人工)车道进行处理，实现车辆分流快速通行。
图2 改造匝道自由流门架
3.2 设施设备的安装
3.2.1 门架
考虑到 ETC 交易过程中的实际需求，在匝道上选择合适的天线覆盖区域，最大限度发挥天线交易效率。在选择门架位置时应尽量避开弯位，门架来车前方至少有 20 m左右的直线距离。在门架的高度设计上，需要考虑实际需求，满足 ETC 交易中通讯天线要求和车辆通行高度要求的基础上，尽量降低。具体的门架尺寸规格和安装方式，可根据匝道的实际情况确定。
3.2.2 设备
在门架上方抱箍安装 ETC 交易天线和车牌识别仪设备，机柜安装、 机柜布设采用路侧安装的方式，设备机柜内安装有天线控制器、工控机、光纤收发器、防雷器等设备。
站服务器安装利用已有的收费站管理服务器，用于与匝道交易 ETC 车道、广场 ETC 车道、广场混合车道工控机通讯，交互共享相关的收费数据和控制数据，配合完成 ETC 通行车辆的不停车收费交易。
3.2.3 管线
由新增匝道门架布设点位置至已有自由流门架井进行管道预埋，敷设相应距离的 4 芯光缆，通过光纤收发器汇总到已有自由流门架处的交换机，再通过已有路由接入车道交换机或站房交换机，实现网络通信。
3.3 站级数据共享服务
利用现有收费站管理服务器，新增站级数据共享服务，将匝道预交易系统、广场车辆诱导、车道诱导、车道收费系统(ETC车道和混合车道)的数据集中管理，实现数据互联互通(图3)，为车辆诱导服务提供可靠的信息来源。
图3 站级数据共享服务
3.4 收费广场诱导
新增收费广场诱导情报板，利用凤岗收费站匝道自由流门架安装，情报板通信利用门架处的交换机汇总后传输至收费广场，情报板供电从门架处的配电箱取电。当 ETC 车辆经过匝道的预交易门架时，预交易系统对通行车辆进行交易，并将交易结果传输给 站级数据共享服务。站级数据共享服务在收到交易失败的数据后实时推送给广场车辆诱导系统，系统根据业务要求，将交易失败(如余额不足、卡未插好、ETC 异常)的 ETC 车辆信息显示在广场诱导屏，提示车辆应走混合(人工)车道处理。
显示内容包括：车辆信息和诱导信息，当有新的车辆数据时显示在屏幕第一行，之前的车辆信息依次下移,如图4和图5所示。每个车辆信息都有时间控制进行复位，超过设定时间则删除该车辆信息。在未收到交易失败数据时或显示信息复位后，广场车辆诱导系统控制广场诱导屏显示温馨提示等其他信息。诱导信息可根据广场车道的布局情况进行设置。
图4 收费广场诱导屏显示信息
图5 收费广场诱导屏
3.5 收费车道诱导
为了提高收费车道的通行效率，打造预交易的快速通道，在各收费车道的岛头安装一块LED诱导屏，其中ETC车道诱导屏滚动播放预交易成功的车牌，引导车辆从该通道快速通行。对ETC专用车道进行相应的改造，通过安装有源道钉灯打造一条无障碍的高效快速通道，混合车道诱导屏则播放预交易失败的车牌，分批引导至不同的混合车道进行人工处理，提高特情处理效率，合理分配车道资源。
有源道钉灯作为一个清晰、醒目、方向可调的主动式闪烁发光显示视线型LED标识,连续布设时可产生清晰的机动车道轮廓线,并具有突出的道路导向提醒功能，布设于出口ETC车道行车分隔线上,布设间距为5m。安装有源道钉灯时，LED 轮廓标均采用通车方向左黄、右黄色，逆行方向左白、右白色安装，均为每侧若干LED灯，双面布置。在出口 ETC 车道收费亭设置有源道钉控制器，取电于收费亭配电箱，同时给有源道钉供电通信，控制器为 2 路输出，每路输出最多可控制 100 只有源道钉。控制器每路输出保持负载均衡，在控制器左右两侧分 2 路布线，LED 轮廓标采用T字形接法并联接入干线电缆，每台控制器每个回路负载电流不超过 2A。
新增的收费车道诱导情报板利用已有岛头标志立柱安装，站级数据共享服务在收到交易成功的数据后实时推送给车道诱导系统，系统控制岛头的车道诱导屏显示预交易成功的车辆信息，引导车辆从该车道快速通过。
显示内容包括车牌、交易结果、诱导信息等，如图6所示。每个车辆信息都有时间控制进行复位，超过设定时间(可配置)则删除该车辆的信息，同时在未收到交易成功的数据时或显示信息复位后，车道诱导系统应控制车道诱导屏显示温馨提示等其他信息。
图6 收费车道诱导屏显示信息
匝道ETC自由流系统主要由匝道ETC自由流车道控制系统、匝道ETC自由流服务系统和匝道ETC自由流监控系统等构成,同时需对ETC车道系统和混合车道系统进行提升改造。
4.1 控制系统
提前对通过的ETC车辆进行交易：通过对天线检测到ETC车辆的信息进行判断，如果信息满足正常交易条件的则提前交易并产生正常流水;如果信息不满足正常交易条件(如无卡、余额不足等特情)或者提前交易失败的,则生成异常流水。
4.2 服务系统
站级数据共享服务系统的主要功能：
(1)收集匝道交易流水，获取匝道或车道控制系统中发生的正常/特殊流水。
(2)收集广场车道的补 TAC 码数据，获取广场车道所产生的补 TAC 码数据。
(3)匝道交易流水传输。将匝道上形成的正常交易数据,共享至广场ETC/MTC车道和广场车辆诱导系统。
(4)匝道异常交易流水匹配。匹配匝道上发生的异常交易流水和广场车道上发生的补TAC码数据,合并形成正规交易流水,并上传至上级收费系统。
4.3 监控系统
匝道 ETC 自由流监控系统的主要功能：监控匝道车道运行状况,如匝道车道程序运行情况、人工控机状况、天线情况等。监控匝道交易情况,包括匝道正常/异常交易流水的状态等。
4.4 ETC 车道系统升级
广场ETC车道系统升级的功能:当天线读取到OBU数据后,即可查询该OBU有无匝道预交易正常流水,有则立即放行;否则当天线读取到卡片入口信息后,根据设定的时间阈值和卡片入口信息判断是否已在匝道ETC自由流处交易过,若是则获取交易TAC并即时放行，生成补TAC码数据;若天线无法读取到OBU和卡片信息的,可以通过近区牌识设备识别号牌,并通过识别结果向服务系统询问该号牌有无匝道的正常交易流水信息,有则抬杆立即放行。
4.5 混合车道系统升级
广场混合车道系统升级的功能:天线读取到OBU和卡片信息后，根据广场内ETC正常的交易业务流程办理；
若天线无法读取OBU和卡片信息的,可通过牌识设备识别号牌,并通过识别结果向服务系统询问该号牌有无匝道的正常交易流水信息,有则通过人工比对牌照号信息后再抬杆放行;否则通过刷卡检测卡片入口信息有无匝道写卡成功的信息,有则产生TAC码信息记录并放行,无则按现有混合车道流程操作。
(1)广场ETC车道通行成功率≥99.99%。
(2)广场ETC车道抬杆率≥99 %。
(3)广场ETC车道异常率<1%。
(4)用户行为和营运规则总异常率较建设前下降40%以上 。
(5)高峰小时处理车流量比建设前提高5%以上。
(6)诱导屏滚动播放预交易成功的车牌，引导车辆从该通道快速通行。
(7)提高收费站广场的通行效率。
为有效解决收费站场拥堵问题，博深高速公路凤岗收费站通过新增站级数据共享服务，将匝道预交易系统、广场车辆诱导、车道诱导、车道收费系统(ETC 车道和混合车道)的数据集中管理，实现数据互联互通，为车辆诱导服务提供可靠的信息来源，提升 ETC 车道的顺畅性，提高整个收费广场车辆通行效率，实现了车辆分流快速通行。
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