摘要：文章以榜圩無人化標準收費站為例，從技術(shù)及經(jīng)濟兩方面分析建設(shè)無人化標準收費站的可行性，并論證無人化標準收費站推廣的必要性。研究表明：榜圩無人化標準收費站為每個車道配備了3臺以上的車牌識別器，將車牌識別錯誤率從5%降到了0.012 5%以下；相較傳統(tǒng)收費站，無人化標準收費站的車流量整體通行效率提升了約15%。此外，無人化收費站的經(jīng)濟效益和社會效益均較傳統(tǒng)收費站顯著提升，成為未來發(fā)展的一個必然趨勢。

關(guān)鍵詞：榜圩；無人化；可行性；必要性

中圖分類號：U417.7

0 引言

高速公路ETC是一種符合綠色、節(jié)能和高效原則的收費方式［1］，隨著技術(shù)的不斷進步，在ETC電子不停車收費系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，衍生出了一種無人化標準收費站。

2022-12-26，榜圩無人化標準收費站建成通車，相較于現(xiàn)有的傳統(tǒng)收費站，該收費站具有明顯的運營成本優(yōu)勢和更大的社會效益。開通試運營至今，運營穩(wěn)定，是下一代收費站的發(fā)展方向。

1 無人化標準收費站構(gòu)成

以榜圩無人化標準收費站為例，其為三入三出的小型收費站，相比傳統(tǒng)收費站多了匝道預(yù)交易系統(tǒng)、無人值守收費車道系統(tǒng)兩個全新的子系統(tǒng)，收費軟件系統(tǒng)升級為收費云控系統(tǒng)，目的是縮短車輛通行時間、提升通行效率和減少人力成本。

1.1 匝道預(yù)交易系統(tǒng)

匝道預(yù)交易系統(tǒng)主要設(shè)備布設(shè)在匝道互通出口車道。當(dāng)裝有OBU的車輛途經(jīng)出口匝道時，由匝道預(yù)交易系統(tǒng)提前完成計費、扣費交易流程。當(dāng)該車駛?cè)霟o人化標準收費站時，車道收費系統(tǒng)會核查該車是否已進行預(yù)交易，如果車輛已交易成功，車道直接抬桿快速放行，如果車輛未交易成功則按正常ETC車輛交易流程再次交易。

1.2 無人值守收費車道系統(tǒng)

無人值守收費車道系統(tǒng)主要設(shè)備布設(shè)在無人化標準收費站收費島上。當(dāng)裝有OBU的車輛駛?cè)霟o人值守車道時，按正常ETC車道交易通行。當(dāng)未裝有OBU的車輛駛?cè)霟o人值守車道時，入口車輛由自動發(fā)卡系統(tǒng)發(fā)卡通行，出口車輛由自助繳費機自助收取通行費后放行，見圖1。

1.3 收費云控系統(tǒng)

收費云控系統(tǒng)主要對現(xiàn)有收費軟件系統(tǒng)進行了升級，打破了收費現(xiàn)場與收費監(jiān)控中心的業(yè)務(wù)壁壘，賦予了收費監(jiān)控中心在云端統(tǒng)一管理收費站及車道的能力，以收費監(jiān)控員取代了現(xiàn)場收費員。

2 無人化標準收費站技術(shù)可行性

在國內(nèi)推廣高速公路ETC的前期，已有學(xué)者對于無人值守自助收費系統(tǒng)進行了設(shè)計［2-3］。對于匝道自由流收費方法和收費云控系統(tǒng)已有多位學(xué)者進行分析論證［4-5］，其技術(shù)方案可行。同時，榜圩無人化標準收費站已于2022-12-26建成通車并試運營至今，運營良好，達到了設(shè)計預(yù)期。

2.1 系統(tǒng)準確率比較分析

榜圩無人化標準收費站以堆疊關(guān)鍵設(shè)備數(shù)量的方式將車牌識別準確率、交易成功率等關(guān)鍵指標提升到了極致，如表1、表2所示。以車牌識別為例，單個車牌識別器的識別率要求為95%，榜圩無人化標準收費站為每個車道配備了3臺以上的車牌識別器，系統(tǒng)通過對其檢測結(jié)果的相互印證，將車牌識別錯誤率從5%降低到了0.0125%以下。如表1、表2所示。

2.2 系統(tǒng)通行效率比較分析

相比傳統(tǒng)收費站，無人化標準收費站在ETC車輛通行效率上有顯著優(yōu)勢。如圖2所示，車輛交易時需向省聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)請求計費服務(wù)，后者根據(jù)車輛過站記錄計算通行費，車道依據(jù)返回結(jié)果收取通行費。如果車輛通行軌跡涉及其他省份，省聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)需向部聯(lián)網(wǎng)中心請求通行費計費服務(wù)，部聯(lián)網(wǎng)中心根據(jù)各省聯(lián)網(wǎng)中心上傳的信息擬合數(shù)據(jù)，計算通行費，車道依據(jù)返回結(jié)果收取通行費。

而ETC車輛通過無人化標準收費站時，計費服務(wù)是在匝道出口完成的，當(dāng)ETC車輛通過車道時僅需在本地完成復(fù)核即可通行，如圖3所示。據(jù)測算，無人化標準收費站的車流量整體通行效率較傳統(tǒng)收費站提升了約15%。

3 無人化標準收費站經(jīng)濟可行性

3.1 無人化標準收費站建設(shè)成本分析

以榜圩收費站為例，不考慮新收費軟件的開發(fā)費用，其造價較傳統(tǒng)收費站增加約258萬元。其中匝道預(yù)交易系統(tǒng)的造價約為103萬元，無人化標準收費車道升級費用約為122萬元，收費云控系統(tǒng)的造價約為23萬元。其中匝道預(yù)交易系統(tǒng)及收費云控系統(tǒng)的造價基本固定，不會隨收費站規(guī)模大小而變化，無人化標準收費車道升級費用隨車道多寡而變，一出一入的升級費用約為41萬元。

若榜圩收費站5條收費島均采用無人化標準收費站的窄島化設(shè)計，收費島寬度由2.2 m縮減到1.5 m，則榜圩收費站收費廣場的總寬度將縮減3.5 m。榜圩收費站入口側(cè)收費廣場直線段長度是209 m，出口側(cè)收費廣場直線段長度是119 m，故僅考慮直線段，榜圩收費站可節(jié)約征地面積約574 m2，節(jié)約征地費用約2.6萬元，節(jié)約收費廣場路基路面建設(shè)費用約43.4萬元。

因此，類似榜圩收費站三入三出的無人化標準收費站的造價較傳統(tǒng)收費站增加約212萬元。

3.2 無人化標準收費站運營成本分析

與傳統(tǒng)收費站相比，無人化標準收費站在節(jié)約人力成本方面尤為突出，如表3所示。以巴平路為例，巴平路有黎明、榜圩、永州3個三入三出的收費站。榜圩無人化標準收費站建成并平穩(wěn)運營后，現(xiàn)場收費班組由3人/班改為2人/班，收費員人力成本每年可節(jié)約36萬元。若巴平路3個收費站全部按無人化標準收費站模式建設(shè)，并采用3站聯(lián)營的模式運營，即僅在榜圩收費站安排一個2人的收費班組待命，若其余2個收費站出現(xiàn)必須現(xiàn)場處置的情況則開車前往處理。則巴平路每年可節(jié)約收費員人力成本約252萬元，若考慮管理、后勤等人力成本，則節(jié)約額更為可觀。如表3所示。

3.3 無人化標準收費站投資回報分析

以巴平路為例，不計新收費軟件的開發(fā)成本，榜圩收費站無人化建設(shè)造價增加約212萬元，收費站每年運營節(jié)約人力成本約36萬元，則約5.9年可收回增加的建設(shè)成本，年投資收益率為16.98%。若采用3站聯(lián)營的運營方案，3個無人化標準收費站建設(shè)造價約增加約636萬元，3個收費站每年運營節(jié)約人力成本約252萬元，則約2.5年可收回增加的建設(shè)成本，年投資收益率為39.62%。如表4所示。

4 必要性分析

4.1 推廣無人化標準收費站經(jīng)濟效益顯著

建設(shè)無人化標準收費站具有顯著的經(jīng)濟效益，且其投資回報率會隨著建設(shè)數(shù)量的增加而增加。因為無人化標準收費站的通行效率為傳統(tǒng)收費站的115%，故建設(shè)大規(guī)模收費站時可考慮減少車道數(shù)，如八入八出的收費站按七入七出建設(shè)。如前文分析，建設(shè)1個小型的無人化標準收費站約5.9年收回增加的建設(shè)成本，建設(shè)3個小型無人化標準收費站約2.5年收回增加的建設(shè)成本。且隨著建設(shè)規(guī)模的擴大，主要新型設(shè)備的采購成本會進一步降低，軟件的開發(fā)成本也會減少。故總體而言，投資無人化標準收費站的回報率與無人化標準收費站的建設(shè)規(guī)模成正相關(guān)，推廣無人化標準收費站從經(jīng)濟效益考慮，可行性較高。

4.2 推廣無人化收費站的社會效益顯著

建設(shè)無人化標準收費站具有顯著的社會效益。其相較傳統(tǒng)收費站節(jié)約用地面積≥10%，響應(yīng)了國家對耕地和林地的保護政策。其更高的通行效率使車輛通過收費站時降速更少，響應(yīng)了國家節(jié)約能源減少碳排放的要求。

5 結(jié)語

目前無人化標準收費站尚無法完全脫離收費員自動運營，如收取現(xiàn)金、綠通車輛檢查、發(fā)票卡紙等問題還需收費員現(xiàn)場處理。但相較于傳統(tǒng)收費站其功能無疑更為完善，通行效率更高，運營成本更低，經(jīng)濟效益、社會效益更為顯著，已成為未來發(fā)展的一個必然趨勢。

參考文獻

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［5］李 旭，蒙敏剛.基于北斗技術(shù)的高速公路自由流省級云收費應(yīng)用研究［J］.西部交通科技，2022（6）：12-15.

收稿日期：2024-03-15

作者簡介：曾會翔（1987—），工程師，主要從事高速公路機電工程施工管理工作。