高速公路入口违规货车有效管控系统的研究与应用

　　一、总体介绍

　　公路货车违法超限超载运输，严重危害人民群众生命财产安全，危害公路基础设施和道路交通安全。利用高速公路能控制出入口、封闭管理的特点，实施入口称重，可以有效地预防违法超限超载车辆进入高速公路行驶。根据取消高速公路省界收费站工作部署，从2019年12月16日起,全国高速公路全面实施了入口不停车称重检测，禁止非法超限超载车辆驶入高速公路行驶。

　　当前进入高速公路的货车都需通过收费站前计重检测设备称重，称重检测数据与高速公路收费收费系统进行互联互通，经检测未超限超载的车辆，收费系统将自动抬杆放行，准予驶入高速公路。经检测确认为违法超限超载车辆的，收费系统将禁止抬杆，拒绝其驶入高速公路，并由高速公路路政、高速公路经营单位、高速交警联合实施劝返。

　　近年来，受经济利益的驱使和运输市场恶性竞争，车辆超限超载的现象屡禁不止。在柳州高速公路收费站存在一些大货车采用“偷梁换柱”方式避开治超车道检查，如采用空车在治超车道接受检查但不进入高速，然后在收费广场等待的同样号牌的超限超载车辆骗过收费系统进入高速。甚至有些大货车逃避治超检查强行冲关。

　　所以，亟需在柳州高速公路收费站建设一套入口货车逃避称重智能监测系统，借助科技手段实现高速公路入口货车非正常闯入监测与提前预警，解决当前高速公路入口货车治超业务中存在的问题。

　　基于上述需求，我公司推出了目前行业领先的基于人工智能的高速公路入口货车逃避称重智能监测系统，该系统前端由收费广场高清监控摄像机、货车闯入人工智能分析仪与后端管理平台组成。系统依托多引擎硬件平台和深度学习算法模型，可实现快速、更高精度的数据处理，切实提升收费站治超工作的智能监控水平。

　　该系统充分利用原有的入口拒超系统抓拍设备和部署在货车ETC专用车道的识别设备，实时采集货车过磅相关信息建立信息库，并结合数据库算法、智能控制器信号处理客货车型数据等对货车重复过磅、套用客车OBU、超限超载等事件进行判断，实现对违规车辆实时分析、预警和拦截。

　　通过入口违规车辆有效管控系统实现高速公路收费站入口货车违规上高速的主要行为进行实施预警和拦截，拦截主要类型包括：一是货车轻车过磅套取ETC入口信息，然后调头离开收费站，超限超载装载货物后套客车OBU上高速;二是相同车牌和车型的重车和轻车相互配合，重车套取轻车的吨位信息进入高速;三是不同车牌的重车和轻车配合，利用系统漏洞互换吨位信息进入高速;四是冲磅、跳磅、绕磅等其他违规行为。

　　二、主要做法

　　为实现对入口违规货车的有效管控进行预警和拦截，更进一步提高智能化，提升货车通行效率，主要的研究内容有以下几点：

　　1.在原有收费站入口拒超系统和设施的基础上升级改造，利用前端感知设备——车辆抓拍子系统，实时获取车辆的车型、车牌、车类及车牌颜色等特征信息，建立车辆信息中间数据库，通过管控系统软件并结合算法分析，将分析结果通过信号控制器传递给前端控制系统，通过控制电动栏杆机的起杆信号，实现自动监测、控制违规货车上高速的目标;

　　2.研发管控系统客户端软件，在收费亭内安装一台一体机，实现收费员在前端实时查看管控系统运行情况，对监测到的异常情况实时进行预警，提醒现场及时干预，同时为收费员提供对拦截车辆的相关操作界面和处置方法，方便收费员能够已最快的速度处理出现的异常情况;

　　3.研发管控系统管理平台，实现后台调取违规货车拦截记录，详细查看车辆特征信息、违规类型、站点、时间等，为取证提供依据;

　　4.研发栏杆机智能控制器设备，实时接收收费系统I/O控制板卡发出的信号并进行分析，对正常通行的车辆信号不做处理，对违规货车进行智能分析判定，当接收到主机禁行指令时自动切断栏杆机抬杠信号，拒绝违规货车通行，同时智能控制器发出声光报警和语音告警;

　　5.研究套牌轻车和重车(超限车)同时通行到达收费站，由轻车(套牌车)过磅生成称重数据重车利用轻车的称重数据上高速的解决方案，根据时速和地磅距离入口车道的距离测算管控临界时间，解决管控此类违规车辆上高速的问题;

　　该系统在研究过程中取得的创新成果有以下几个方面：

　　1.在研究关键问题解决方案上：取消省界收费站以来，集团范围内现有路段及在建项目，尚未有收费站点建立专门用于管控入口违规货车的相关系统，管控系统的研发，实现了对过往车辆信息的自动采集、分析、监测、预警和控制，解决了收费站入口发现违规货车难、管控难、处理难的问题，节约了人力和物力，减少了违规货车上高速带来的安全隐患。

　　2.在研究思路方法上：本研究充分利用了入口拒超系统前端感知设备—车辆抓拍子系统设备，建立了入口货车过磅车辆信息数据库，通过与实时采集车辆信息进行匹配和分析，由管控系统客户端软件监测并根据分析结果发出控制信号，最终由智能控制器控制电动栏杆机起落，提高了管控效率。

　　3.本研究基于图像识别技术，对通行货车专用车道的车辆做车脸识别分析，并与车脸库进行比对，通过研发算法精准捕捉车牌、车类、颜色等信息，完成前端数据的采集、分析和处理工作。

　　三、取得成效

　　管控系统为货车套用客车OBU不过磅直接上高速行为提供解决方案。本项目通过精准识别专用货车ETC车道的车辆信息(车牌、车型、车类)等，实时调取入口地磅车辆信息进行匹配，对于匹配失败的进行拦截，由收费现场人工进行判定，拦截成功率。

　　系统为货车轻车过磅后再重新装货超限运输上高速提供了解决方案。本项目通过判别入口过磅车辆信息，设置限定时限(3分钟)，超过时限的将精准拦截，由收费现场人工进行判定。

　　管控系统为货车在入口反复冲磅、绕磅、跳磅等提供了预警、干预、劝返等功能，对于超过3次重复过磅的，系统现场进行了实时预警和提醒，同时收费亭内的管控系统客户端软件也同步提醒收费员进行关注，确实存在冲跳磅行为的，及时干预和劝返。

　　本项目取得了以下的社会和经济效益：

　　1.提高安全性。通过对货车各类违规上高速进行研究分析，主要是货车司机为了利益违背安全驾驶和行车，存在侥幸心理，属于人为因素导致。出现此类情况，人工干预对违规货车进行拦截的方式难免存在疏漏，管控难度大、拦截风险高。利用管控系统自动对违规货车进行拦截，并在人工收费亭进行报警提醒和干预，减少了收费员工离亭穿越车道现场拦截的情况，实现了不出亭就干预的效果，从源头上消除了安全隐患。

　　2.提高工作效率。与以往相比，管控系统自动、实时的监测违规货车通行情况，实时匹配实时拦截，使得收费现场管控违规货车更加高效、快捷、精准，在收费亭内即可完成干预、拦截、劝返等工作，提升了管理效率。

　　3.节约成本。与现行的入口违规货车管控方式项目，极大的节约了人力资源、降低了人员成本。基于管控系统，只需要入口混合车道收费亭当班收费员发现报警时，及时干预、劝返，具有效率高、低消耗、第成本、低风险的优势，有效提升了现场安全管理水平。

　　4.社会效益。入口违规货车管控系统项目，以“智能管控、精准拦截、快速干预”处理为基本原则，以提“高安全性、提高工作效率、节约成本”为目标，通过管控系统对入口违规货车进行管控，实现净化收费站入口通行环境，提高收费站通行能力，从源头预防和减少发生交通安全事故隐患，切实维护公路设施和人民群众生命财产安全，确保高速公路的安全畅通等方面，具有重大意义。