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北京智慧收费站解决方案-凯源恒瑞北京监控安装工程公司
　
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北京智慧收费站解决方案-凯源恒瑞北京监控安装工程公司
 

北京智慧收费站解决方案-凯源恒瑞北京监控安装工程公司

01-设计目标

遵循“收费业务标准化管理、站级系统集约化部署、收费车道集中化控制、运营监测平台化管理、运行能源绿色化”的理念设计，提升高速公路收费站的运行效率和整体服务水平，明确设计目标如下： 

（1）收费车道少人化

充分利用自助发卡、自助缴费、云端特情智能化服务和匝道预交易技术，尽可能减少收费过程中的人员介入，逐步培养驾驶员自助服务能力，收费车道逐步向少人化、无人化转变，收费站向服务站转变。 

（2）特情服务驻场化

于收费云舱将收费监控室由宿办楼迁移至收费广场，在常规车道监控、视频监控、紧急对讲的基础上，通过云舱更加直观掌握收费车道的运行状态（畅通、拥堵、 排队车辆、广场服务水平和异常事件等），基于数据孪生主动对接特情事件的请求服务，服务一键触达，实现服务精准化、智能化，提升特情事件的处置效率和服务水平。 

（3）交通管理一体化

结合入口广场公安安检和入口时段化的交通拥堵，基于收费广场区域交通状态感知，构建数字化孪生收费广场，直观反映收费广场区域内的交通运行状态和异常事件发现，通过三级诱导体系，提升广场交通秩序；基于数据掌握交通状态和研判趋势，扩展收费站单一收费管理职责，实现收费业务和广场交通秩序管理业务的一体化。 

（4）收费管理智慧化

将传统车道、业务管理等站级系统进行统一规划设计，实现车道和收费站间业务联动，通过车辆数据分析、异常业务预警、逃费车辆跟踪等，合理开放车道数量、提高异常业务处理效率。

基于常发车辆交通出行特征分析，挖掘常发车辆出行规律，指导车道开放与关闭数量，做到收费车道管理的智慧化。 

（5）机电设施集约化

采用“业务与控制分离”的设计理念，实现收费车道远程状态监测、远程控制和远程运维，进一步提高收费车道设备集成度，突破传统收费站建设的空间限制，简化收费车道物理布局，降低工程建设及运维成本。 

（6）车道布局人性化

优化车道布局，减少车辆在收费广场连续变换车道的驾驶行为，降低车辆之间的相互干扰，提升车辆通行安全性；

建设岛前诱导设施，降低车辆在收费广场选择通行车道的难度；

改造收费岛上的收费设施，实现收费岛窄岛化，构建整体简洁、易用好用的收费广场，提升整体现代化形象。 

（7）能源供给绿色化

收费站优先采用光伏发电绿色能源，构建低碳环保的绿色收费站；

基于数据挖掘车辆出行特征，提前干预收费广场交通秩序；

基于常发车辆出行特征，在保证车辆通行服务水平的同时，适度减少车道开放数量，实现按需开放车道，降低收费站运营能耗，建设绿色收费站。

02-入口收费车道建设方案
拆除入口车道所有收费亭。
超宽车道设置智慧收费亭，在收费亭侧面设置嵌入式自助发卡机器人，其他混合车道不再设置收费亭，在收费亭位置设置自助发卡机器人，以自助发卡机器人为核心，建设入口车道系统。
设置在收费入口广场的入口计重专用车道保留，接入新建的收费系统中。 
在收费岛头配置电动关道机（IP化设备），集成雾灯、电动栏杆、小型信息屏（限速信息）等。 
在岛头间位置设置中间智能节点（IP化设备），集成ETC综合信息屏、车型识别单元、车辆检测器、语音对讲、自助发卡机器人等设施，岛头智能节点机箱内为安装ETC交易控制器、工业以太网交换机、工控机（设备利旧）提供安装空间，并提供车道配电、防雷接地等设施。 
在收费岛岛尾设置岛尾智能节点（IP化设备），集成自动栏杆机、综合信息屏、交通信号灯、黄闪报警器、车牌识别单元、车辆检测器等设施，安装在岛尾智能节点设备机箱内。 
根据ETC收费车道的布设情况，ETC天线采用雨棚安装方式，为避免邻道干扰，窄岛化ETC天线需具备交易区域可调控功能。 
关道机、岛头智能节点和岛尾智能节点均采用IP化，无人混合车道以自助发卡机机箱内安装的工控机为车道网关，关道机、岛头智能节点、岛尾智能节点均通过工控机实现与收费数据服务器的网络连接。 
在收费岛头间智能节点机箱内配置8千兆电口二层工业以太网交换机，实现车道工控机与IP化设备的网络汇聚，并通过STP-6网络电缆连接至收费广场数据交换机，组成星型网络。 
收费广场数据以太网交换机利旧，安装在广场中间车道的自助缴费机器人的设备机舱内。 
超宽车道可以利旧现有车道控制器，工控机网络以星型方式连接收费广场的收费数据交换机。 
收费岛岛尾的车道监视摄像机和立柱利旧，直接接入至收费广场视频以太网机，视频监控网为星型结构。
超宽车道内利旧亭内摄像机，接入收费广场视频以太网交换机。


03-出口收费车道建设方案
出口方向部分车道进行窄岛化改造。
将大棚立柱间距最大的出口车道进行窄岛化改造，拆除中间三条常规收费岛，建设三条窄岛，在此空间内增加出1条出口车道。
超宽车道设置智慧收费亭，在收费亭侧面设置嵌入式自助缴费机器人，其他混合车道不再设置收费亭，在收费亭位置附近设置自助缴费机器人。
以自助缴费机器人为核心，建设出口车道系统。
保留出口混合车道的计重设施。
拆除出口车道车道计重设施，并将拆除的计重设施进行清点、整理并移交业主，对基坑进行填充，恢复路面。 
在收费岛头配置电动关道机（IP化设备），集成雾灯、电动栏杆、小型信息屏（限速信息）等。
在岛头间位置设置中间智能节点（IP化设备），集成ETC综合信息屏、车型识别单元、车辆检测器、语音对讲、自助缴费机器人等设施，岛头智能节点机箱内为安装ETC交易控制器、工业以太网交换机、工控机（设备利旧）提供安装空间，并提供车道配电、防雷接地等设施。
在收费岛岛尾设置岛尾智能节点（IP化设备），集成自动栏杆机、综合信息屏、交通信号灯、 黄闪报警器、车牌识别单元、车辆检测器等设施，安装在岛尾智能节点设备机箱内。
根据ETC收费车道的布设情况，ETC天线拟采用雨棚安装方式，为避免邻道干扰，窄岛化ETC天线需具备交易区域可调控功能。
关道机、岛头智能节点和岛尾智能节点均采用IP化，无人混合车道以自助发卡机机箱内安装的工控机为车道网关，关道机、岛头智能节点、岛尾智能节点均通过工控机实现与收费数据服务器的网络连接。 
在收费岛头间智能节点机箱内配置8千兆电口二层工业以太网交换机，实现车道工控机与IP化设备的网络汇聚，并通过STP-6 网络电缆连接至收费广场数据交换机，组成星型网络。 
收费广场数据以太网交换机利旧，安装在广场中间车道的自助缴费机器人的设备机舱内。 
超宽车道可以利旧现有车道控制器，工控机网络以星型方式连接收费广场的收费数据交换机。 
收费岛岛尾的车道监视摄像机和立柱利旧，直接接入至收费广场视频以太网机，视频监控网为星型结构。
超宽车道可以利旧亭内摄像机，接入收费广场视频以太网交换机。
04-收费云舱建设方案
收费云舱采用两层钢架结构，在一层云舱内设置电源室、设备室，在一层云舱设置综合配电柜及 UPS 不间断电源，UPS电源用于太阳能储能，设置一体化设备机柜，将平台管理服务器、平台管理工作站、广场交换机等收数字收费广场所需服务器和工作站。 
在收费云舱的二层设置特情处理监控室，配置操作台（含操作椅）、收费车道监视（配置瘦客户端和监视器）、悬挂式监视器、数字孪生工作站等设备。 
收费云舱内配置商用空调为设备室、电源室和监控室提供适宜的工作环境，配置42英寸液晶监视器，采用悬挂式安装，用于显示收费广场的全景视频图像，用于显示数字孪生图形，用于收费广场事件自动跟踪显示或收费车道预测数据与实际数据对比图形。 
在收费云舱内配置自助发卡/自助缴费特情终端。
05-数字化收费广场建设方案
1）收费站入口 
在收费站广场入口，驶入收费广场的东向、西向匝道处各设置1处门架。门架上安装1套激光雷达，用于对车辆位置、速度、航向的检测。
门架上每个车道均安装1套车牌识别单元，包括车牌抓拍摄像机及补光灯，用于获取不同车道运动车辆的车牌信息，识别车辆特征，车牌抓拍摄像机朝车头安装，车牌识别单元采用由雷达触发和视频触发的混合工作方式。
在收费站机房，安装1套边缘计算服务器，搭载车辆特征识别系统，实现车辆特征识别和两客一危车辆识别。同时，在边缘计算服务器中，搭载激光雷达单点位融合感知系统，实现激光雷达感知结果级数据输出。
同时，在边缘计算服务器中，将激光雷达实时输出的交通参与者位置、 速度等结果数据，与车辆特征信息进行绑定。 
在入口收费站渐宽段起点处，设置1根T杆，安装1套激光雷达，2 套视频融合相机，用于实现对收费广场上行驶车辆的定位、行驶轨迹跟踪、车速检测，实现对收费广场异常事件的发现，排队长度检测，同时检测行人和非机动车信息，为收费站管理业务做预警提示。
2）收费站出口 
在收费站出口方向路段，在出口北匝道距离收费站岛头约1km 处、出口南匝道距离收费站岛头约450m部署预交易门架。
车辆驶入门架检测区域，RSU天线持续扫描感应到车载单元（OBU），对过站的ETC车辆OBU状态进行提前检测，对符合交易区间的车辆进行ETC 预交易或CPC预计费。 
在出口预交易门架安装1套激光雷达，实现车辆位置、速度、航向的检测，并触发车牌识别相机抓拍。
在门架上每个车道均安装1套车牌识别单元，用于获取车牌信息、车辆特征信息。
在预交易门架区域，形成车辆特征与车辆位置、轨迹的绑定。从出口预交易门架到收费岛之间，间隔150m-220m安装1套激光雷达，采用L杆方式进行路侧安装，利用光纤环网传输进行数据传输。
在收费站渐变段和收费站广场，安装激光雷达，一套激光雷达安装于收费雨棚下方，一套安装于渐宽段中段，互相形成感知重叠，每套激光雷达增加2台融合相机，实现收费广场区域 精细化的车道级拥堵检测、行人与非机动车检测、交通事件检测。
在收费站机房，安装1套边缘计算服务器，外场的激光雷达通过以太网交换机汇聚后，利用光纤将数据传输到安装在收费站机房的边缘计算服务器，在边缘计算服务器搭载单点融合感知软件和车辆特征识别软件。 
在收费广场摄像机立柱上设置全景跟踪摄像机，与激光雷视实现联动。当激光雷视发现异常事件（如广场异常停车、车道排队长度超过3辆），自动驱动全景摄像机的跟踪摄像机自动旋转至“事件”位置，以供监控员快速确认事件类型，向车辆提供相关服务。 
在绿通车辆检测区域，激光雷达识别到停驶车辆和人员时，可联动全景摄像机旋转至绿通检测区域，实现对交通事件的记录和证据链抓取。


06-分级诱导建设方案

在出入口方向，通过在预交易门架后方设立引导可变情报板，与ETC预交易子系统、多源融合感知子系统进行信息交互，对异常情况车辆进行提示引导，避免异常车辆进入ETC车道，导致车道拥堵。 

出口方向路段，在出口匝道合流点、收费站广场喇叭口入口处分别部署F 型可变情报板，两处情报板距离约为140m，具有良好的可视效果及引导效果。 

在收费岛前部署门架，每条收费车道安装一块车道诱导屏，实现车道级信息提醒服务。

对在一级分流屏中没有注意到自车信息的情况，进行二次提醒，尽可能让每辆车按正确车道行驶，提升前方收费站的通行效率。


07-匝道预交易建设方案
互通驶出匝道处设置匝道预交易系统，负责对驶出主线的ETC专用车道驶入高速公路的车辆进行标签读取和收费预交易。 
匝道与交易系统由设置在现场的ETC天线、车牌识别单元、工控机、可变信息屏、设备机箱等设施和设置在收费云舱中的预交易服务器（虚拟机）及其配置的预交易收费站级组成。 
匝道预交易门架系统部署于收费站内广场匝道上，对经过匝道的ETC车辆提前交易，在卡片中保存交易状态并将交易流水实时上传至站服务器。
收费广场的ETC和混合车道向预交易平台查询车辆的预交易结果，对预交易成功的ETC车辆快速放行，对于交易不成功的车辆进行补充交易,即可快速完成车辆收费。 
站级预交易系统为匝道门架系统的应用平台，以收费站为单位。系统部署于收费网内，上端与收费站收费服务器相连接，下端与收费站广场ETC及混合车道、匝道预交易车道相连接。 
匝道外设控制服务系统主要由天线设备控制、抓拍摄像机控制、诱导屏控制组成。 
匝道预交易系统由匝道门架系统和匝道诱导系统组成。匝道门架系统主要设备包括：车道控制器、RSU控制器、RSU（支持PCI/PCI-E 密码卡）、车牌图像识别设备、车型识别设备、高清摄像机、防雷接地设施、补光灯、通信设备、供电设备等。
匝道诱导系统主要设备包括诱导屏、通信设备、供电设备等。 
每个匝道分别在行车道设置1套 RSU，应急车道设置1套 RSU。
每个匝道门架分别设置1车牌图像识别设备和1套车型图像识别设备，进行车头图像拍摄、车牌识别和车型识别。 
每个匝道门架设置1套高清摄像机，用于来车方向匝道全景拍摄。
每个匝道门架设置1个一体化综合机柜，用于设备布置。车道工控机、天线控制器、工业以太网交换机、安全设备等设备均放置于一体化机柜内，一体化机柜集成了防盗门禁、机架式空调、环境监测、配电单元等附属设施，为柜内设备提供良好的运行环境。
预收费门架设备数据通过以太网交换机、光端机及单模光缆传输至收费广场交换机，与车道数据汇聚后一并传输至收费站级计算机系统。
预收费门架高清视频采用以太网光端机传输至收费站闭路监视子系统。
预收费门架设备从收费广场配电箱取电，电源在进入现场配电箱或设备箱前零线应重复接地。
预交易应用软件采用省联网结算清分中心统一提供的ETC匝道预交易软件。
08-移动支付建设方案
1）移动支付系统 
移动支付即手机支付，允许用户使用其移动终端对所消费的商品或服务进行账务支付的一种服务方式。
单位或个人通过移动设备、移动通信网络直接或间接向银行金融机构发送支付指令产生货币支付与资金转移行为，实现移动支付功能。 
随着移动互联网的发展、智能手机的普及和移动网络逐步完善，国内移动支付市场已经非常成熟，市场规模处于全球领先。
在互联网巨头的推动下，国内的移动支付普及率也相当高，存在庞大的用户群，高速公路推广移动支付已经得到全面应用。 
2）通行费移动支付 
在出口自助缴费机器人上设置移动支付收费系统，司乘人员通过手机扫码和移动网络缴纳车辆通行费。 
通行费移动支付系统应与高速公路联网清分结算中心相一致或兼容。


09-收费广场交通秩序管理建设方案
在匝道驶入高速公路广场前1km处设置悬臂式可变信息各1套（2 处），匝道驶入前设置悬臂式可变信息标志各1套（2 处），建设完成后在被交道匝道入口处共计设置4处悬臂式可变信息标志。 
可变信息标志接入云舱内的数字孪生工作站，接收数字孪生工作站的控制，在数字孪生工作站上可呈现出可变信息标志的模型、发布内容、正在显示的信息等。 
入口匝道前的可变信息标志（前1km、0km 处）日常用于对驶入收费广场车辆的信息提示，在高速公路主线出现管控状态（单向或双向封路）时，用以发布高速公路分方向开放、关闭信息，为驶入收费广场的车辆提供第一级、第二级提示。 
在每个收费岛的雨棚上方，设置双层可变信息标志，用于提示车道开放、关闭或车道状态（ETC专用、混合车道、人工车道、绿通车道等），为第三级信息提示。
该显示屏的显示内容应与车道雨棚信号灯的内容相一致，不得出现逻辑错误。
10-数字孪生平台建设方案
在云舱内设置平台管理服务器，搭载边缘数据中台，实现终端设备层协议定制、边缘网关、边缘数据接入与处理、应用管理等功能。
边缘数据中台通过页面可以配置多种协议的接入，满足长连接的实时性需求和短连接的数据接入需求，定制的终端设备层协议包含激光雷达协议定制、 情报板协议定制、ETC交易系统协议定制、卡口相机协议定制等。
协议定制完成后，利用边缘网关功能实现对前端驱动管理和数据下发。
在边缘数据中台，边缘数据接入与处理主要通过服务总线来完成，用于实现设备与平台的正常交互。
系统支持边缘数据接入、数据分发与管理、数据存储。
为了实现对应用层业务系统的支撑，系统支持应用管理功能，包含对不同应用系统的接口管理、服务挂载、页面配置、设备实时在线监测。 
在云舱中设置一套边缘计算服务器，搭载全域跟踪系统，接入边缘数据中台的数据，将单点位感知信息、车辆特征识别的信息、ETC预交易/预读的信息与数字时空底座相结合，通过多源数据融合技术，实现多目标在收费站区域的连续跟踪。
全域跟踪系统包括目标分类、多源数据融合、全息化车辆、车辆全域跟踪、交通事件检测、交通事件证据链提取、交通事件回放、指标统计。
在交通参与者检测方面，需要满足车辆全域跟踪与精准信息服务要求。 
在收费云舱内配置数字孪生工作站（含27英寸监视器），搭载数字收费站管理平台，将收费站出入口雷达检测到的车辆信息能够精准映射至数字孪生平台上，在展现效果上不得出 现卡顿、跳跃、串车道等现象。
系统功能包括：
（1）预交费快速通行 
数字孪生智慧收费站系统通过采用匝道口预交易+多级诱导+车道验证的技术，实现车辆通行提前交易快速通行的目标，从而实现匝道自由流收费、收费站点快速通信的全新收费模式来促进大幅提升通行效率结果。
为了实现匝道自由流预交易功能本系统将会在收费站前方高速公路设置L型门架，将ETC交易从出口车道提前到匝道上进行，相当于增加了多条无障碍ETC交易车道。
利用“匝道诱导-收费广场区域诱导-收费站车道诱导”的三级诱导模式，向来车提示车辆的预交易状态，将极个别预交易异常的车辆引导至自助车道处理，可有效对车辆进行分流，避免交易异常车辆驶入ETC车道造成拥堵。
另一边，预交易成功的车辆在进入ETC车道时，只需快速验证即通过或经过专门设置的快速通行车道直接通行，从而大大提升了ETC车道的通行效率，车道交易时间可由原来的200-300毫秒降低至40-50毫秒。 
（2）场景再现 
可视化展示子系统将高精地图和三维引擎相结合，基于统一的时空基准，实时将交通实景和事件信息在数据中台上进行数字重构，提供与真实场景时空基准一致的数字化映射。
可视化展示子系统包含全景三维、数字站点、路侧设备孪生、车辆身份绑定孪生全域感知结果孪生、特种车辆孪生、分流场景孪生、交通事件孪生、历史场景回放等功能模块。
美化后的UI展示画面，能够支持用户管理、报表输出等基本功能。 
（3）AR 全景多级展示 
数字孪生智慧收费站系统运用AR实景信息融合叠加技术与收费站运营管理的各类数据进行深度融合展示，提升管理者多角度信息获取和分析。
通过数字孪生系统中自带的AR实景地图应用模块将前端高位摄像机与后端实景地图进行融合，叠加多种资源和数据信息，满足收费站运营管理者在收费、管理、应急过程中对宏观、细节、不同角度的监测和管理需求，实现收费站的运行监测和管理更加便捷。 
（4）研判分析子系统 
研判分析子系统通过对出入口区域的交通运行状态、环境状态和交通安全演变规律进行数据统计、状态研判及运行规律分析，功能包括拥堵分析、车辆行为分析、预交易成功率分析、实时运行状态、运行趋势分析、运行数据统计、服务水平分析、车流图谱、占有率图谱、通行速度图谱、交通事件图谱。 
（5）信息发布子系统 
为了保障分流诱导成功率，建设信息发布子系统，对接分流诱导子系统进行信息发布。包括异常信息报送、异常信息核验、分级诱导策略制定、车辆诱导信息制定与发布、系统联动等功能。 
（6）设备运维管理子系统 
设备运维管理子系统实现数字收费系统设备管理及数据统计，包括门架侧ETC相关数据及设备状态信息统计、诱导信息统计、车道流量统计、车道异常情况统计、天线工作状态统计等。
（7）收费车道ETC软件升级 
在收费车道软件系统方面，主要是新增站级后台共享管理平台，共享管理平台主要是将匝道门架前端发过来的交易流水共享信息分类入库，并完成与各个收费车道信息的互相传递、汇总工作。


11-结语
在实施过程中，将充分结合机电系统现状及现有ETC系统的运运营情况，合理利用已有设施，最大限度减少建设成本。
新建系统要求现有系统相兼容，满足联网收费的应用需求，能够实现对特情车辆准确、及时的处置，构建满足业主现有应用需求的智能化系统。
强化信息系统共建共享、业务协同，推动机制体制、服务模式和管理方式全面创新，不断增强发展新动能。
发布人：凯源恒瑞北京安装监控工程公司
发布时间：2025年8月6日


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