高速公路收费站智慧化运营模式探索研究

摘要：高速公路作为连接城市和地区的重要交通纽带，其通行量和交通压力日益增加。传统的收费模式已经无法满足现代交通的需求，交通拥堵、缴费不便等问题逐渐凸显。近年来高速公路运维管理体系不断完善，基于信息化技术打造的高度自动化的智慧收费系统辅助工作人员开展各项业务活动，智慧收费模式以运维管理系统为主要支撑，推动了智能交通系统的不断完善和发展。

关键词：高速公路；收费站；智慧化运营；创新

随着数字经济、新一代信息技术的迅猛发展，高速公路收费站智慧化运营已经成为当前交通行业的一个重要发展趋势。智慧化运营模式不仅可以提高高速公路的通行效率与服务品质，而且可以有效降低运营成本，提升交通管理的智能化水平[1]。近年来，我国高速公路行业积极探索智能化转型，将人工智能、大数据、云计算等技术引入到收费管理中，实现了收费模式由传统的人工管理向智能化和无人化转变。而且智慧收费系统还涉及到数字孪生、AR全景视图、智能自助车道等方面的创新性应用。这些措施的实施，不仅提高了收费站的智能化程度，而且为广大群众提供了更方便、更高效的出行体验。

一、高速公路收费站智慧化运营模式的技术基础

（一）ETC系统与非接触式收费技术

ETC系统又被称为电子不停车收费系统，是一种基于无线射频识别（RFID）技术的非接触式收费系统。ETC系统由车载设备（OBU）、路侧设备（RSU）以及环路传感器等构成，在车辆经过收费站时，通过车载设备与 RSU之间的双向通讯，实现车辆的识别与收费。这项技术不仅使每辆车的收费时间缩短至2秒以内，而且大大提高了收费站的通行能力，比人工收费高出5到10倍。另外该收费系统通过采用电子支付方式，降低了现金的使用频率，同时降低了收费管理费用，杜绝收费票款的流失[2]。非接触收费技术使收费过程更加优化，减少人工接触，减少安全隐患，提高收费精度与效率，如利用 ETC系统和银行自动结算，不需要停车就可以完成缴费，大大提高了通行效率。

（二）人工智能与大数据技术

人工智能（AI）、大数据技术为智慧运营模式提供了重要支撑。人工智能技术运用数据挖掘与模式识别技术，可以实时监测车流、资金流，并能迅速发现异常状况，提高管理效率。比如利用人工智能算法分析交通流数据，可预测高峰期的车流量，并据此动态调整红绿灯时间，降低拥堵程度。在此基础上，将大数据技术与人工智能算法相结合，应用于交通流量预测、车辆类型识别、紧急车辆处置等方面，可进一步提高收费站智能化水平。比如通过收集和分析车辆数据，建立车辆画像，为道路收费审计、车辆类型识别等研究提供了技术支撑。同时大数据技术也可以应用于收费站收费数据的分析，如流量、收费、过磅和车辆收费等，为收费管理工作提供数据支持。

（三）“云—边—端”一体化协同架构

“云-边-端”集成协作体系结构是实现智慧化运行的关键技术体系结构，该体系结构通过优化资源配置与数据处理过程，为用户提供更高效率、更低延时的业务体验。在智慧收费系统中，云端负责收费业务的上传，实现收费服务，运营监控，数据融合等功能。边侧采用冗余设置通信链路，保证了数据传输的稳定可靠。在终端端，通过对收费车道、自助终端和 ETC门架等的集中管理，实现了与省中心和内部相关业务的交互，所以该体系结构不仅提高了系统的智能程度，而且具有很强的扩展性和灵活性。

（四）智能物联网关与设备集成化

智能物联网网关与工控制计算机、车辆控制装置、交换机等设备相结合，可实现对道路设施进行智能化管理，是实现智能化运营模式的重要设备。通过物联网网关，可实现对车道设备的集中控制与管理，减少设备数目，简化车道布局，降低运营成本。例如，智能物联网网关可通过安装端、端操作应用软件来实现业务处理，从而提升道路设施的智能化程度。另外设备集成化也是一个重要的发展方向，将车牌识别摄像头、车轴检测设备、自动围栏设备等设备整合在一起，可以进一步降低运营成本，提高运行效率。该一体化设计在提高设备可靠性的同时，也为智慧收费站的高效运行提供技术支撑。

二、高速公路收费站智慧化运营模式的管理创新

（一）无人化与窄岛化技术

无人化、窄岛化技术是高速公路收费站智能化转型过程中一项重要的管理创新，其目的在于通过优化收费站布局、精简人员配置等方式提高通行效率。

在具体实施过程中，无人化技术主要是取消传统收费站，使用无人值守设备，该技术不仅降低了收费站人工费用，而且使收费通道布置更为灵活。例如可安装智能收费机器人，使其能自动辨识车辆资讯，完成收费，并透过声音提示或荧幕与驾驶员互动。同时还可设置自助支付终端，使驾驶员可以通过刷卡、扫二维码等方式进行自助支付，减少了人工干预。窄岛化技术通过减小收费岛的宽度来增加车道数，从而提高通行能力，窄岛化技术的应用，必须兼顾安全与效率两方面的因素[3]。例如，可对收费岛的外形及布置进行重新设计，采取流线型设计以降低车辆通行阻力；同时还需对道路标线进行优化，设置明确的引导标线，引导车辆有序通过。另外还可根据车流情况对信号灯进行动态调整，从而进一步提高道路通行效率。

（二）预交易系统与潮汐车道

预交易系统是智能收费系统的又一重要创新，可提高收费系统的运行效率，该系统通过对收费信息进行预处理，减少收费站等候时间，达到快速通行的目的。为了保证车辆信息准确，支付安全，必须建立完善的车辆信息数据库及支付系统。

比如在实施过程中，可将车辆信息及支付方法预先绑定在车载装置或手机 APP上，在车辆驶入收费站的时候，系统会自动读取收费信息，不需要停车等候。同时该系统也能与导航系统结合，为乘客提供实时的路况、收费等信息，以帮助乘客选择最优的出行路径。此外，潮汐车道是一种有效地缓解交通拥堵的方法，可以根据交通流量动态调整车道的功能，在高峰时段，可根据实际情况适当调整部分出入口车道，使车流均衡。比如在早高峰时段，可将临近市区的车道改为出口车道，使车辆能够快速驶离高速公路；而到了晚上高峰时段，则可将临近郊区的车道改为入口车道，以缓解入城方向的交通压力。

（三）智慧云舱与远程值守

智慧云舱作为收费站智能管理中心，在实现远程值班、集中管理的同时，大大提高了运行效率。智慧云舱集监控、通讯、控制于一体，可实现对收费站的全面实时监测与管理。

比如“智慧云舱”能够利用高清摄像机实时监测道路状况，及时发现和处理异常状况；同时也可利用通信系统与乘客及乘客进行远距离通讯，提供必要的协助与服务。在此基础上通过结合大数据分析技术，对交通流、收费等数据，并进行深度挖掘与分析，可为管理者提供决策支持。为实现远程值守，必须建立健全的远程监控体系以及相应的应急机制。远程监控系统可以实时传输收费站现场的图像、声音等信息，使管理人员能够及时掌握收费站运行状况；而应急机制的构建，可以保证管理者对突发事件的快速响应和处理。

（四）云化收费站和设备集约化

云化收费系统是高速公路智能化改造的一个重要发展方向，通过将站级交易系统、管理系统上云、取消车道工控机等方式，可实现对收费业务的集中处理与管理。云化收费站建设要求构建稳定可靠的云计算平台与数据中心，以保障数据安全可靠。

比如实时地将收费站的交易数据、监测数据等上传到云平台，对其进行处理分析；同时基于云计算平台，可实现远程升级与维护，降低维护成本，提高系统的稳定性。另外云化收费系统还能与移动支付和电子发票等新技术相结合，为用户提供更加方便和高效的收费服务。此外，设备集约化是一种有效的方法，通过模块化设计，可减少车道设备的数量，降低维修费用。实施设备密集化，要求在设计阶段就充分考虑设备布局及功能要求，对设备类型及数量进行合理规划。比如道路设备可采用模块化结构，便于安装、维护；同时也可将汽车牌照识别，收费，找零等功能集成于一体，以达到减少设备数目，提高设备利用率的目的。另外，通过远程监测与管理系统，实现对设备的实时监测与预警，及时发现和处理设备故障，保证高速公路的正常运营。

三、未来发展趋势与展望

高速公路收费站智能化运营模式今后的发展方向与前景，是一项具有创新性与战略性的多维创新与战略。在未来发展中，自由流量收费模式是未来高速公路智能化运营的一个重要趋势，该模式以北斗导航定位技术为基础，结合征信系统，实现不停车，无感知支付，实现快速通行[4]。然而征信问题仍然是制约其全面普及的一个重要因素，信用制度与数据共享机制有待进一步完善。同时全国高速公路建设“一张网”运行已是大势所趋，智慧收费系统需要与非现场执法、治超等系统实现数据对接，实现一体化服务，在提高交通效率的同时，也为精细化交通管理提供数据支持。

同时绿色、低碳的智慧收费也是未来收费管理的一个重要方向，利用光伏发电技术，高速公路收费站可以实现部分或全部能源自给，降低运营成本，降低碳排放。而且智慧化运行模式还能对设备能耗进行优化管理，提高系统运行效率，促进可持续发展，这一绿色转型既与“双碳”国家战略相契合，是未来智慧交通发展的重要基础。此外，在未来发展中智慧化运营模式将进一步提高用户体验，缓解拥堵，为用户提供更加便捷和高效的交通服务。如利用匝道预交系统，当车辆与收费站相距一定距离时，就可以实现收费的预付费，从而达到快速通行的目的。

结束语

综上所述，智慧化运营模式不仅可以提高交通效率，降低运营成本，而且可以为公众提供更优质的交通服务。未来智慧运营模式还会得到进一步的深化和扩展，比如实现全国自由流收费，推进无人收费，加强数据共享和协作等。这不仅对促进我国高速公路产业转型升级具有重要意义，而且对构建智慧交通系统具有重要意义，可促进我国交通产业高质量可持续发展。

参考文献：

[1]李萍.高速公路收费站智慧收费及运维保障研究[J].运输经理世界，2024，（24）：53-55.

[2]刘睿健.高速公路收费站智慧化提升之路[J].中国交通信息化，2023，（10）：22-30.

[3]张华彬.高速公路收费站的“谋智之战”[J].中国交通信息化，2023，（06）：18-26.

[4]李明，闻峰，李志昌.高速公路收费站智慧化运营新模式探索[J].中国交通信息化，2023，（S1）：138-141.