智慧收费站创新实践与应用

　　一、项目建设背景

　　(一)以服务区域经济发展，提升收费管理效益，解决行业痛点的需要

　　1.缺少行业统一的业务管理细则和相应的标准化管理系统

　　取消高速公路省界收费站后，全国高速公路进入“一张网运行、一体化服务”新阶段，对收费站服务、运营和建设提出更高要求。作为联网收费关键节点，收费站虽通过ETC普及和智能化应用大幅提升通行效率，但站务管理仍面临数据收集难、分析难、应用难等问题。除车道收费系统自动采集、传输、处理业务数据外，部分地方法规或企业运营要求的业务数据因缺少行业统一的业务管理细则，导致各地管理方式和管理内容存在差异，进而缺乏相应的标准化管理系统。

　　2.传统收费站拥堵常态化、用户体验较单一

　　取消高速公路省界收费站后，高速收费转变为“分段计费、出口收费”模式，收费系统技术路线、架构、业务逻辑、运营规则及车道模式均发生重大变化。虽经持续优化，但受现有业务模式、站场资源及司乘规模限制，传统收费站仍存在ETC过车成功率低、混合车道通行效率低等问题，导致拥堵常态化、用户体验单一，给高速公路运营管理带来极大压力，原有收费站结构和模式已难以满足日益增长的交通需求

　　3.亟需通过智慧扩容解决收费站车流通行缓慢现状

　　广东全省高速公路通车里程达11211公里，粤港澳大湾区路网密度9.3公里/百平方公里，2023年5月3日单日车流量创新高至922万车次。以广州、深圳、东莞为主的湾区重点收费站平均每日拥堵超70分钟，严重影响营运。拥堵主因有三：一是车流量激增，机动车保有量增长带动通行车辆快速增加;二是车道数量不足，珠三角多座10年以上收费站按原工可车流设计的物理车道难以满足当前及未来需求;三是交通管理难度大，货车称重纠纷、拒超劝返及绿通稽查耗时导致拥堵加剧。作为经济活跃区，湾区跨江通道日均通行需求超50万辆，高峰期达100万辆，未来需求持续增长，对路网高效管控与出行服务优化提出迫切要求。结合ETC车流快速增长现状，亟需建设智能化、数字化、信息化的智慧收费站，通过智慧扩容提升通行效率，解决车流通行缓慢问题。

　　(二)落实国家数字交通发展战略部署的需要，响应智慧交通建设的重要举措

　　党的二十大报告强调加快建设交通强国、数字中国，2019年以来，在国务院《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》《数字中国建设整体布局规划》等政策推动下，数字交通建设迎来关键期，明确部署发展智慧交通、推进交通基础设施数字化，而数字化转型升级是实现目标的重要手段。交通运输部会同有关部门制定《数字交通“十四五”发展规划》《公路“十四五”发展规划》《关于推动公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见》《公路水路交通基础设施数字化转型升级工作实施细则》等重要文件，明确交通运输数字转型、智能升级、融合创新的目标和实施路径，加快推进公路网大数据建设应用，应用智能视频分析等技术，建设监测、调度、管控、应急、服务一体的智慧路网云控平台，积极探索“ETC+北斗”开放式自由流收费，重点提出建设智慧交通基础设施，加快智慧公路建设，加快BIM、GIS、大数据、人工智能等技术在公路规划、设计、建造、养护、运行管理全过程应用，推动基础设施智慧扩容、安全增效、跨领域产业融合、体制机制创新。

　　(三)建设项目概况及转型目标

　　1.南丫收费站原状。广珠西线高速公路荔湾南收费站(原南丫收费站)作为广州市主城区连接粤港澳大湾区珠江西岸城市及港澳地区的南大门及核心重要交通干道，日均11万车次超大车流压力成为区域交通的“咽喉节点”，面对粤港澳大湾区一体化发展的加速推进，作为重要交通枢纽的荔湾南站，亟需解决广场多、超大交通量、超多车道、货车比例高、入口拒超难等复杂问题，以服务区域经济发展，进行智慧收费站改造成为破题关键。

　　2.收费站站容站貌提升改造。荔湾南收费站共分3个站点，合并1、2、3号站雨棚由“品”布局建设连通成整体，收费站雨棚外观形象按照华南理工大学何镜堂院士团队“大鹏展翅，岭南芭蕉”设计理念打造地标性建筑，凸显收费站从交通节点到城市地标的蜕变。

　　3.智慧交通建设。荔湾南智慧收费站建设工程依托全息感知和数字孪生技术，基于广东省交通集团的高精度数字底图与数字孪生引擎，通过三维建模+AR技术构建收费广场仿真模型，结合视频监控AI感知与智慧通信站单点数据拟合能力，形成收费站全息管控新形态，实现主线自由流交易车辆轨迹跟踪、智能诱导及出口内广场精准管控、外广场拥堵研判;在ETC车道推行“去亭去工控机化”，以智能物联网关统一接入车道外设，采用“节-端”收费系统新模式，实现收费岛简约化设计;智慧收费云站将数据存储与访问集中于收费站级数据库，推动传统车道交易向收费广场交易转变，解决数据共享、邻道干扰、流水滞留等问题;基于智慧管控大脑的AI分析引擎，融合感知、收费、监控、多级ETC交易及防逃费数据，通过标签化方式在全息管控大屏结构化呈现车辆信息、收费效能监测及事件信息，支持车辆信息搜索定位、GPS坐标映射、方位感知及视频联动，强化实时图像与信息的深度融合。

　　二、解决方案及主要做法

　　(一)技术架构

　　针对广珠西线高速荔湾南收费站(原南丫收费站)流量大、特情多、交组难等难点，以《智慧高速建设指南》为纲领，通过提升车辆智慧诱导和智慧收费设备配置，融合智慧收费站、智慧扩容、智慧公路网等功能，为交通管理者提供更加科学合理的决策依据，有效解决车流大、特情多、交组难等营运痛点，提升收费站通行效率，提升公众出行体验。打造可复制推广性与技术引领性的示范新模式，展现我省高速公路营运服务的现代化和科技化水平。

　　(二)创新亮点——十大智慧技术创新应用

　　1.多源数据融合与数字孪生技术，实现交通精细化管控。基于省交通集团高精度数字底图赋能，利用雷达感知数据、预交易数据、视频摄像机等多源数据融合，重构收费站实景数字，搭建数字收费站，实现全域信息精准可视。系统能够精准捕获每一辆车的位置和行驶轨迹，将离散交通实体转化为连续数字孪生流，支持单车级轨迹追踪，为拥堵演化推演、应急策略仿真等场景提供数据支撑。同时，通过雷达感知技术，实现事件自动检测告警并形成事件报告，推动收费站运营模式从“经验驱动”向“数据驱动”转型。

　　2.精准车流管控，构建伴随式诱导服务新模式。结合雷视融合感知技术和5.8G自由流收费技术，构建“主线-广场-车道-交易设备”四级全程伴随式车道级诱导，结合精准数字孪生能力，出现特情车辆通过雷达数据获取车辆行驶轨迹，将特情车牌信息显示在车辆行驶车道对应的诱导屏上，提示特情车辆选择合适车道通行。同时，通过前置的特情预警推送，现场提前到达车道等待特情车辆，优化广场的交通运行秩序，减少特情处置时间，改善收费广场交通流均衡性，提升通行效率。

　　3.ETC专用车道云化，重塑收费系统运维新形态。采用“云、节、端”一体协同架构，形成云收费中心、云收费站和收费广场三个层级交互模式，车道外设全部采用集约化设计的一体化设备，统一取代传统的本地工控机模式，减少前端设备运维工作，并配合远程运维，实现外设集中智能感控，解放传统收费站的运维工作形态，提升外设运行效能，降低建设成本。

　　4.收费特情快速响应，“自助+远程+现场”特情三级响应新模式。通过建设具备特情业务远程、自动、集中处理能力的远程值守系统，集中服务于多条车道和多个场景，将现场收费特情转移到后台端处理，构建“自助+远程+现场”特情三级响应模式，90%特情云端处理，实现“卡等车、人等车”“车辆快通行、特情快处置”，提升站场运营安全性和降低人力投入。

　　5.双网融合数字站务，开启站务管理新纪元。打造“数字站务中心+移动端APP”双核驱动平台，构建收费专网向互联网安全单向加密传输的数据中台。通过整合收费站现场管理、业务管理、站务管理等运营管理板块，完成59项业务数字化流程再造，实现业务信息“一次登记，多场景应用”，170余类电子报表自动生成，打造涵盖收费站全方位日常运营管理的“一掌通”门户。积极探索收费站数字化转型新路径，搭建《收费业务知识库》，引入Deep Seek人工智能技术实现AI智能问策，“智行小灵”如同24小时在线“AI导师”支撑全业务场景的快速查询应用，实现业务管理、通行效率双提升。

　　6.收费站运行效能健康体系，打造持续进化新生态。全国首创“收费站运行效能评-诊-治-监”闭环管理模式，基于收费站车辆通行日志事件、设备运营事件和收费特情事件，构建压力、效率、服务能力3大维度19项量化指标，实现主观经验向客观量化的模式跨越。首创诊断问题库和智能策略库的“双库联动”机制，实现收费站“量化评价-智能诊断-主动治理-持续监测”的全周期效能升级正循环。

　　7.智慧管控大脑——管控策略模式革新。智慧管控大脑是一个轻量级智慧管控策略生成引擎，将日常的管控实践经验转化为智能管控策略，向智慧收费站场景化管控应用软件、边端智能管控节点设备提供策略推送，指导人、机器管控设备助力人工经验式的管控。通过收费车道、ETC门架、广场区域的智能感知设备，实时采集车流密度、设备状态等运行数据，并建立学习算法动态预测模型，提前预判车流趋势，持续提升收费站运营管理的精细化水平。

　　8.收费基础设施提升——以集约化智能设备构建高效畅行新空间。以“用户体验最优、空间效率最大化”为目标，推进收费岛基础设施集约化升级改造：通过设备集成化革新，采用一体化栏杆机替代传统分离式设备，整合车道摄像机及费额显示器，减少岛面设备数量并提升协同效率;同步部署嵌入式自助服务终端，支持“人工+自助”双模切换，集成ETC异常处理、票据打印等功能，依托全IP化架构实现车道数据实时互通，构建“设备即服务”的智能交互场景;结合设备外观与管线隐蔽化设计，打造简洁有序的收费岛视觉界面，配合跑马灯同步提升司乘通行舒适度，实现从“功能堆砌”到“体验赋能”的基础设施价值升级。

　　9.车道潮汐机器人——动态自适应的车道资源优化。通过“车道潮汐机器人”与收费站车道柔性化改造，结合智慧大脑管控策略推送，提前预警并智能管控潮汐车道，实现分步式出入口功能自动化切换，动态优化车道资源;高峰时段可释放出入口各2条弹性车道，提升单方向通行能力，缩短车辆排队时间，并与智慧管控大脑数据直连，构建“前端感知-大脑决策-设备执行”闭环调控模式，支持跨时段、跨场景车道资源预配置，推动收费站车道管理从“经验驱动”向“数据智能”转型升级

　　10.智慧云舱——系统集成与智能协同。通过系统集成与智能协同，重塑传统收费管理模式，以“智慧云舱”为依托，打造高速公路运营数字化转型的核心枢纽。将收费、监控、通信等核心系统整合于智慧云舱，实现跨站的集约化管控，管理效率提升30%。主要功能一是特情全场景远程处置，通过云上收费厅系统、音视频交互及智能预警设备，工作人员可在舱内实时响应车道异常。二是数据驱动的智能决策，云舱通过整合通行数据、设备状态及路网等信息，构建实时数字孪生模型，为交通调度、资源配置提供科学依据。

　　三、项目建设取得成效(管理效益、社会效益、经济效益)

　　(一)管理效益

　　通过数字化转型与智能化升级，构建“技术突破+管理创新+标准构建“三位一体数字化转型模式，形成了“可复制技术包+可推广管理模式+可借鉴文化IP”的立体化协同创新体系。

　　1.理念创新

　　深入贯彻落实习近平总书记致于深中通道“安全、顺畅、舒适、智慧”运行要求，以高质量发展思路“1+2+3+4+5”体系为引领，创新实施智慧化升级“12345”工作模式，通过突破既有认知框架与思维模式，形成适应时代需求的新思想体系，助力企业深度融合生产经营有序推进“数智化”转型。该理念在哲学层面体现为人类自我意识的反思重构，以问题为导向构成新发展理念的理论内核，可为行业在数智化浪潮变革中把握机遇、实现可持续发展提供指导。

　　2.服务创新

　　项目以“大鹏展翅，岭南芭蕉”文化IP赋能交通节点，通过流线型顶棚与光影交织的幕墙呈现，融合无岛化车道、智能收费机器人、智能灯光系统等创新技术，以独特的现代岭南风将通行体验和效率提升至新高度。成功打造“功能升级+文化赋能”示范标杆，实现从交通节点到城市地标的蜕变，为高速公路服务窗口的品牌化、场景化改造以及区域门户枢纽站点升级提供样板。

　　3.技术创新

　　项目基于省交通集团的高精度数字底图以及数字孪生引擎，运用雷视融合感知技术、5.8G自由流技术、AI和全息感知技术，打造以车流数字化为基础的全息数字孪生收费站，构建四级全程伴随式车道诱导、特情“自助+远程+现场”三级响应模式，智慧大脑提升收费站管控，实现全域可视、精准管控，该智慧软件系统成套管理工具包可模块化复制至其他站点。

　　4.模式创新

　　为保障公众出行需求，项目创新采用“施工运营双轨并行”模式，突破传统全封闭改造的局限，现场呈现鲜明对比：收费区域车流不息，工作人员战高温、抗汛情，在无雨棚条件下坚守104天确保通行安全;施工区域机械轰鸣，建设团队昼夜奋战，严控质量抢抓进度。项目打造“1+N”联动模式，整合交通、公安及运营单位力量，促进跨部门合作和社会力量的参与，形成多元共治的新格局。精准实施53次交通组织转换，每次导改都如精密齿轮运作般环环相扣，被喻为高速公路改扩建工程的“极限挑战”。作为全省首个超大车流“边通车、边施工”的示范工程，项目“1+N”联动共治管理模式，可为特情处置、应急调度提供协同范本。

　　5.管理创新

　　实施精细化管理，自主研发“智慧云舱”管理系统，集成多项突破性功能：智能管控平台实现车道秒级切换、“效能医生系统”自动优化运营方案、远程值守系统完成90%特情云端处置、数字站务支持95%的业务“掌上通办”。该系统显著提升多源数据融合分析能力，推动管理模式从“人工巡检+经验判断”向“数据决策+智能响应”转型升级，构建了覆盖车流监测、特情处置、决策分析的全链条数字化闭环，成功打造高速公路运营管理的“智能指挥中枢”，为决策者提供精准决策支持，助力高速公路数字化转型高质量发展。

　　6.机制创新

　　项目以“核心技术+标准领航”为突破，主导编制的《高速公路智慧收费站建设技术指南》，相关技术方案及研究成果列入广东省地方标准制修订计划、广东省交通集团交通基础设施数字化转型《智慧收费站方案研究》，形成可复制标准化成果。 契合数字化转型发展需求，为“一轴两网”公路关键节点智慧建设提供标准化、统一化的建设指引。发布后可为粤港澳大湾区交通一体化提供技术协同基础，可有效降低各地重复研发成本，加速智慧收费站建设从“试点探索”向“规模化推广”。

　　(二)经济效益

　　1.降低企业运营成本，实现降本增效

　　通过建设自助车道并部署机器人上岗，同时上线远程值守系统实现特情业务远程、自动、集中处理，将现场收费特情转移至后台端，减少人工操作和收费人员横穿车道的次数，提升站场安全性与收费效率;改造后每班次可节省4名收费员和1名管理人员，4班次全年节省20人人工成本，按每人年均15.3万元计算，1年节省306万元，9年经营期累计节省约2800万元;此外，将三个收费广场合并为整体，直通车道改为入口车道，拆除原1号广场后节省2条ETC、2条混合车道及1条纯人工车道的机电维护费用，9年经营期机电维护费用累计节省约240万元，有效降低企业运营成本，实现降本增效。

　　2.提升收费站通行能力，提高路段运营效益

　　项目通过主线自由流系统与潮汐车道设计，将三个收费广场合并为整体，有效缓解跨境车流拥堵，改造后全站的平均通行时间提升了10%，ETC车辆平均特情处置时间提升了44%。

荔湾南	平均通行时间			平均特情处置时间			平均ETC通行车速（km/h）
	改造前	改造后	提升	改造前	改造后	提升	改造前	改造后	提升
入口ETC	5.69s	4.96s	12.83%	36.83s	29.93s	18.735%	16.3	32.1	97%
出口ETC	7.35s	6.74s	8.30%	42.95s	32.84s	23.539%	15.1	31.1	105%
整站	6.15s	5.49s	10.73%	38.85s	31.03s	20.129%	15.7	31.5	100%

　　(三)社会效益

　　1.为群众出行带来了全新的体验与变革

　　通过主线自由流系统与潮汐车道设计，创新“主线-广场-车道-设备”四级诱导体系，将原来的3个收费广场合并为整体，搭配车道窄岛化、无岛化布局设计以及设备集约化，融合自主研发的智慧软件系统全域可视、精准管控，实现从车流监测、特情响应到决策分析的全流程数字化，将传统“人工巡查+经验调度”模式升级为“数据驱动+智能管控”，管理效率提升30%以上，空间利用率提升30%，单日最大通行能力提升25%。

　　2.促进安全节能减排绿色出行

　　依托全息感知与智慧平台，实现车道类型动态调节与诱导，均衡通行能力，有利于提升安全，减少事故成本;车辆通行有序、速度提升，降低油耗，带来节能效益。

　　通过实施ETC预交易、CPC预计费，优化收费流程，减少车辆排队时间，降低车辆怠速能耗。推广电子票据，减少纸张浪费，提高通行效率。诱导分流降低饱和度，交通流更平稳，利于提升安全，减少事故成本。

　　3.获得行业及公众高度认可

　　项目以公路数字化转型为契机，主导编制的《高速公路智慧收费站建设技术指南》相关技术方案及研究成果列入广东省地方标准制修订计划、广东省交通集团交通基础设施数字化转型《智慧收费站方案研究》。其中数字站务系统已在西部沿海高速珠海支线及延长线、广东新博高速、广贺高速、广珠段东线、南二环等路段部署。投入使用后，获交通部调研组、省交通运输厅、省交通集团等多家单位实地考察调研，被省交通运输厅评为广东省智慧交通十大典型案例，并获省交通厅官网、中国高速公路、广东交通、南方+、省交通集团、省公路建设公众号等媒体宣传报道，获上级主管部门和公众高度认可。项目极大改善收费管理效率，显著增强收费业务数字化管控效能，有效提升公众出行服务水平，为行业带来正向推动效应。

　　四、可推广性

　　(一)智慧收费站推广前景。智慧收费站的推广应用通过自动化收费过程减少人工操作需求，降低人力成本并提升收费效率与准确性，从而有效降低高速公路运营成本;同时，其收集的车辆通行数据为交通管理提供宝贵信息资源，助力决策者制定更科学的交通规划与管理策略;此外，智慧收费站与其他智能交通设备及系统的集成，可实现更高级的交通管理与服务功能，推动智能交通系统整体发展。

　　(二)推广应用情况。“数字站务中心+移动端APP”平台已在广珠西线高速、西部沿海高速珠海支线及延长线、广东新博高速、广贺高速、广珠段东线、南二环等路段推广应用。

　　(三)建设成果获广东省地方标准修订立项。基于荔湾南智慧收费站建设项目的成功实践，主导编制的《高速公路智慧收费站建设技术指南》获广东省地方标准修订立项，该指南首次从空间规划、数据共享、跨部门协同等六大维度构建省级标准体系，纳入广东省地方标准制修订立项，将为全省高速公路智慧收费站建设提供可复制可推广的标准化成果。指南发布后，可为“一轴两网”公路关键节点智慧建设提供标准化、统一化的建设指引，为粤港澳大湾区交通一体化提供技术协同基础，有效降低各地重复研发成本，加速智慧收费站建设从“试点探索”向“规模化推广”。

　　本项目成功实施，是进一步落实国家、省推进建设智慧交通的相关政策，可以较大程度改善高速公路出入口交通拥堵状况，提升司乘人员满意度，对国民经济的发展、提高劳动生产率、改善公众出行体验、实现社会目标具有重要的促进作用，进行大面积推广可带来较高的间接经济效益和社会效益。