数字门架在数字化转型升级中的创新应用探索

2019年，国务院提出取消高速公路省界收费站的改革方案，在其总体技术方案中明确提出要设置ETC门架系统，实现对所有车辆的分段计费。ETC门架系统是在高速公路沿线断面建设的具备通行费分段计费、车牌图像识别等功能的专用系统及配套设施，需要在交通流发生变化的前置区间设置，比如两个收费站之间、立交桥前方、两个高速公路汇合点等区域。

联网之后，由于当时技术还未完善、信用体系还未健全、用户还未习惯等原因导致运行出现了一些问题，随后路网中心牵头制定了取消高速公路省电站优化升级工程方案，我当时主要负责前端系统，包括门架和收费站的优化方案制定工作。事实证明，当时优化工程方案的设计和后续的实施相对成功，目前整体的联网收费系统运行较为稳定。

ETC门架系统在硬件上划分为几部分 ，一是服务器、网络设备等，二是在主线龙门架上设置的天线、车牌抓拍摄像机等，三是断面上正反方向设置的两个门架，省界有可能是四个门架，门架旁边设置户外机柜，存放天线控制器、网络交换设备、空调等。

在软件上，ETC门架系统分成两部分 ，一个是路网中心统一开发的门架软件，一个是各省开发的计费模块，门架软件设置在收费站服务器上，主要负责将前端数据进行汇总分类、存储，以及上传至省中心、部中心、路网公司，省中心出于安全等方面的考虑，还未授权部分公司获取数据，但设计方案最初是预留了这三路上传路径，计费模块主要进行协同工作，对过往车辆计费，同时接收识别设备的传感识别结果。

ETC系统门架的主要功能主要包括四方面 ，一是对所有车辆分段计费，同时生成通行记录上传省中心；二是运用识别设备生成车牌识别图像，上传至上级单位；三是提供在线计费，省中心的在线计费系统主要对省内车辆进行在线计费，部中心主要针对跨省车辆进行在线计费，在线计费系统可以精确还原车辆的通行轨迹实现精确计费；四是综合分析通行记录和车牌识别结果等，判断某些车辆偷费等不良行为。

我们开发了一套智能化运营平台支撑门架软件运营，通过平台能够完成全省计费模块的升级部署，还能实现云端配置参数，配置参数一键下发、自动生效，此外，前端服务器运行状态、资源使用情况，以及技术模块和天线运营等情况也可以在云端一览无遗。

公路基础设施数字化转型任务中有5个统一方向，路网中心负责牵头编制数字化转型升级公路一体化任务的技术要求，技术要求中提出要 充分利用现有公路门架系统，构建公路交通信息采集多元感知体系 ，并加强设备数字化改造和功能拓展，开展信息服务 。

2024年高速公路出现了三起重大道路损毁事故， 加强监测预警，提升防灾减灾能力已成为全行业焦点 ，交通运输部就此下发了两项通知，一个是要进一步加强监测预警，提升公路防灾减灾能力，其中提出要在高速公路灾害高风险路段增设照明设施和爆闪警示装置，提高夜间安全行车服务保障能力，一个是要加密增设高清微光摄像机及雷达等设备，提高灾害风险的发现和报警能力，可以新建一些基础设施满足这两项要求，也可以 依托现有的门架进行增设 。

再有，交通运输部组织开展了高速公路监测预警应用示范揭榜项目，包括 ETC门架数据关联分析技术 ，依托该技术提升灾害事件主动识别能力，开展ETC门架收费数据关联分析应用，通过分析感知交通流运行状态，识别交通异常，辅助研判灾祸；以及 公路灾毁报警和信息服务技术 ，要依托现有的高速公路门架，研究新一代公路灾毁报警和信息服务技术。

结合上述通知要求，要求 在现有收费业务稳定运行的基础上扩展门架应用，让收费门架向公路数字门架演变，将收费门架打造成数字门架 。

原有ETC收费门架的功能和外设设备较为单一，演变成数字门架后除了收费，还能实现运行监测预警和信息发布服务等功能，并增设气象检测设备、监控设备、信息发布与警示设备、声光报警设备等，打造多场景公路数字门架应用。

交通守望者是基于ETC系统的安全预警及信息服务，基本思想是充分“利旧”，充分利用通信、监控、收费等系统及基础设施，融合人工智能、大数据、云计算等技术，提升交通事件和气象事件的识别能力，并通过公路数字门架在事件发生前方进行信息发布，从而实现安全预警信息、运营管理信息、其他服务信息等的及时发布。

公路损毁灾害事件发生后，我们进行数据统计时，发现在塌陷前方每几公里就有一个门架，目前我国的ETC用户超过2亿，在通行车辆的占比约为64%～65%，如有事故发生门架发出警报声音提醒车辆靠边或缓慢行驶，那么将会挽救许多生命，再进一步的话就是让设备发声，直接告诉车主前方几公里发生桥梁塌陷请马上靠边，将门架系统进行升级就可以做到此种效果，此外也要考虑安全因素，加密保护信息传输通道和信息本身等要素，所以，要综合以上在主线ETC门架、隧道、服务区、收费站、主线关键节点等场景，实现信息发布。

再来看交通守望者的示范应用情况，目前在江苏建兴高速实验交通事故预警功能，语音提示车辆发生事故，提示车主注意避让；在江苏宁沪高速苏州段实验收费站预交易诱导功能，交易成功的车辆提示进入ETC车道快速通行，交易失败的车辆提示进入人工车道，提升收费站运营效率；同样在江苏宁沪高速苏州段实验服务区信息提醒功能，语音高速车主服务器停车位、服务设施等信息。

此前，交通守望者在上海、浙江、安徽等地分别进行了技术验证，目前在江苏宁沪高速苏州段、江苏建兴高速全线进行了试点应用，交通守望者信息服务系统方案发布后，将在江苏沪宁高速全线、福建沈海高速泉厦段，以及河北、山西、江苏、浙江、湖北、四川、河南等十多个省开展试点建设，此外，交通守望者已被确定为交通运输部第二批高速公路监测预警应用示范揭榜方案，将在江苏、福建、贵州、河北等地示范应用。

指的是基于门架数据的监测预警、应急处置及其他拓展应用，门架数据是整个数字化转型数字底座中的部分，要充分利用门架数据、收费站数据，建立流体模型来描述交通流的时空变化，实现车流量预警与预测，实时掌控省、路段、门架，收费站及隧道的车流量、流速变化情况，并预测规律，同时建立车辆档案，形成支撑应用的基础能力。通过数据底座能够附加多类应用，包括异常事件预警、应急处置决策支撑、路网运行安全指数评价、重点车辆监测等。

在门架上增设雷达、气象、视频等设备，依托后台AI算法，实现高速公路事件快速检出、精准检出、一键定位，提升路网运行状态监测水平。

依托数字门架安装简易文字提醒屏、车道指示信号灯、爆闪灯、高音喇叭等信息发布设备，实现高速公路紧急事件的安全预警，并将设备与交通守望者联动，实现多渠道的信息发布，提升预警效果。

保障收费安全稳定基础上，按统一标准，实现数字门架设备统一接入、数据安全传输、系统高效运维，这也是收费门架智能化运维的成熟经验，能够实现异构设备接入、秒级一键升级等，并通过容器化部署和云原生技术保障整个系统运行安全。

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