发展趋势及模式创新

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01、什么是高速自由流收费

高速自由流收费是指车辆按照设计速度行驶，不减速、无隔离的通过高速收费站，实现不停车无感收费。

目前高速公路的收费方式主要包括人工收费、人工半自动收费（MTC）和电子不停车收费（ETC）。这些收费模式需要大量的人员或设备，管理成本较高，同时车辆通过收费站时仍需要减速或停车，容易出现拥堵影响通行，造成高速公路收费管理系统效率低下。

为了解决这些问题，国际上已经开始了对自由流收费的研究与推广应用。其中，基于全球导航卫星系统（GNSS）技术的自由流收费系统日趋成熟，已成功应用于德国、捷克、奥地利等国家。

我国对于自由流收费系统的研究还处在初级阶段，主要考虑基于北斗卫星的高精度定位技术实现，目前只在江西、海南等地试点应用。

图1   基于卫星定位的自由流收费系统

在自由流收费模式中，车辆经过收费站前置车道预设的龙门架时就通过信号装置完成了无感收费，进入收费站后无需再减速刹车等待，真正实现不减速不停车快捷收费，大大提高了收费站的通行效率，提升车道的通行能力。

02、高速自由流收费发展趋势

高速公路自由流收费模式，是我国经济社会发展的实际需要。随着经济发展愈发迅速，人民车辆保有率增加，高速公路的通行压力也日益增加，如何提升高速公路通行效率，降低经营成本，已成为制约其发展的重要问题。

当前，科技发展迅速，交通领域智能化、数字化水平不断提高，利用科技创新将传统的人工收费模式转变为不停车交易的自由流收费模式，不仅能极大地提升道路通行效率，还能有效降低企业的营运成本，提升社会效益。

在区域一体化、经济全球化以及大数据技术高速发展的形势下，自由流收费模式逐渐成为未来高速公路收费的一大趋势。

国家层面

2018年5月，国务院会议确定“进一步降低物流成本，推动取消高速公路省界收费站”。

2019年3月，政府工作报告再次提出，两年内基本取消全国高速公路省界收费站，实现不停车快捷收费，减少拥堵、便利群众。

交通运输部召开部省、企业座谈会，制定了实现高速公路多车道自由流收费模式的目标，强调加强运用新技术、新方法、新思路去满足人民美好出行的迫切愿望。

2020年8月，交通运输部发布了《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，指出要积极探索推动北斗系统与车路协同、ETC等技术融合应用，研究北斗自由流收费技术。

2022年1月，交通运输部印发《公路“十四五”发展规划》，明确提出要积极探索“ETC+北斗”开放式自由流收费等新技术的智慧应用试点。

2022年9月，中国智能交通协会《基于ETC的高速公路自由流收费技术规范》团体标准公开发布，引导和规范基于ETC的高速公路自由流收费的建设和运营服务工作。

省级层面

2021年8月，我省建设综合交通运输大数据交通强国专项试点获交通运输部批复。

2021年12月，河南省人民政府印发《河南省“十四五”数字经济和信息化发展规划》，明确要推动交通物流基础设施智能化改造，布局国家级行业数据中心，推进云边协同发展。

2022年1月，河南省发展和改革委员会印发《河南省“十四五”新型基础设施建设规划》，提出要探索发展智能收费，应用电子不停车收费系统（ETC）门架、收费机器人等技术开展自由流收费。

03、高速自由流收费发展探索

为响应国家推动交通智慧化、数字化发展政策，加快落实建设自由流收费系统的要求，多地开展了对高速公路收费系统自由流模式的升级改造工作。

镇江——扬溧高速世业洲收费站

江苏稳步推进自由流收费的探索，2022年在镇江世业洲收费站，全国首次尝试ETC车道无栏杆自由流收费通行。

通过在收费站前方匝道处预设一条自由流收费车道，实现车辆驶过匝道预交易门架时，ETC预收费系统提前完成交易。同时，在ETC车道出口处不设置栏杆，车辆交易时间由原来的300毫秒降低至30毫秒以内。极少数出口未成功缴费的车辆，被纳入证据链信用追缴系统，后续再驶入将进行追缴。

图2  世业洲收费站预交易门架

该收费站自由流收费系统融入5G新技术与无栏杆通行模式，通过“匝道预交易+车道二次交易验证+入口追缴+收费信用体系”等多种技术和手段，打造“匝道‘自由流’收费+收费站车道联动”的收费新模式。

图3  世业洲收费站无栏杆自由流车道

青岛——胶东国际机场收费站

山东积极探索自由流收费模式，2022年6月，ETC匝道准自由流预交易系统在山东青岛胶东国际机场收费站正式投入使用。

ETC匝道准自由流预交易系统，是指通过在收费站前方主线车道上设置ETC龙门架，将ETC交易从出口车道提前到主线或匝道上进行，相当于增加了多条无障碍ETC交易车道。当ETC车辆通过该龙门架时，系统将自动完成车辆号牌识别、无感扣费。

图4  胶东国际机场收费站预交易系统

预交易成功的车辆可直接向前驶入出口ETC车道享受提前抬杆通行的顺畅体验，避免了车辆在传统ETC车道行驶时减速刹车甚至停车的延误。主线车道上的车辆在到达收费站出口前便能实现提前交费，大大提高了收费站通行效率。

成都——绕城高速锦城湖收费站

2022年1月，四川首个匝道ETC自由流收费系统在成都绕城高速公路锦城湖收费站开通，这是蜀道集团川高公司探索智慧出行的新方式。

该试点先期在外环出口西向匝道实施，着力解决收费站拥堵、优化通行体验、提高通行效率，并结合锦城湖收费站无法新增用地扩道的特点，创新思维优化、增加车道，为后续全面推广奠定了坚实基础。

升级改造后的收费站，融合匝道预交易、精确引导等技术手段，集收费车道窄岛化、车道双系统、ETC车道快速验证等创新应用于一体，ETC交易成功率提升，为过往司乘人员带来更加优质的出行体验，也进一步提升了成都绕城高速锦城湖收费站“窗口”形象。

图5  锦城湖收费站

开源鸿蒙云收费站

2023年3月，第二十五届中国高速公路信息化大会在福建福州隆重召开，拓维信息系统股份有限公司携手旗下开鸿智谷基于OpenHarmony(开源鸿蒙)推出的“开源鸿蒙云收费站解决方案”获评本次年度“最佳产品”。

该解决方案针对收费站全场景进行创新优化，在站前匝道处布门架系统，通过全车型匝道自由流技术，在对车辆进行车牌、车型识别的同时，以相关天线对ETC车辆、CPC卡进行可交易识别，实现预交易，进而引导车辆进行车道分流、快速通行。在车道处部署“自助收费机器人”，非ETC车辆通行时，可快速进行自助收(发)卡、移动支付、电子发票开具，实现无人自助交费。

图6  开源鸿蒙云收费站

遇到特殊情况，开源鸿蒙云收费站还可以通过云值守在线远程交互，协助车主完成车辆特情处置。此外，运营人员还可以通过手持收费终端实现应急收费和引导车道外处置，真正实现收费车道无岛化、无人化值守，“加速”收费站通行速率。

04、我省自由流收费模式创新

机场高速郑州南收费站

2022年12月，河南首个高速公路主线ETC自由流收费系统及特情诱导系统在机场高速郑州南站建成投用。

收费站分布26个收费车道，有8个车道（入口4个，出口4个）设置为郑港专用自由流收费车道，不设栏杆，极大提高了收费站出入口通行效率及服务水平。

图7  郑州南收费站自由流车道

收费站前置路段上设有三重门架天线，监测运行数据，车道运行状态、关键设备状态、过车收费状态等，多重检验自由流通行情况，保障车辆顺畅行驶。其中，第一、二道天线检查自由流车辆交易情况，能够实现99%的保障率。

同时，在岛头岛尾设置双天线，车辆进入车道提供2次读写机会，岛头天线若读写成功，则岛尾天线进行复核后通行；岛头天线读写失败，岛尾天线进行二次读写，成功后放行；若两次均未读写成功，则判别为特情车辆，栏杆机落杆，由人工抬杆引导至特情车道进行人工处理（采用便携式手持终端）。

在收费站入口、出口广场均设置1个特情处，通过交通标线形式增设停车缓冲区。

图8  郑州南收费站特情车处理通道

自由流车道采用专用无人云管理，自动更新报备车辆运行情况，极大提高了收费站运行效率。

图9  郑州南收费站自由流云管理系统

郑少高速郑州西南收费站

2022年，郑少高速郑州西南收费站创新应用基于全息感知和数字孪生的数字收费系统，全面提升收费站智能化水平。

该系统采用基于厘米级高精度实景三维建模、全息感知智慧基站、车辆特征智能匹配等系统，把收费广场信息、车流信息、ETC收费等全量数据整合到一个三维可视化空间，在动静态结合的真实数字孪生平台上实时可视化显示，保障ETC自由流收费精准引导、应收不漏，对收费异常进行提醒、对高可靠事件进行检测，实现车道分流诱导，全天候监测收费站情况。

系统辅助管理人员对各类监测对象做出快速、准确的判断，为管理决策提供有力数据支撑，最终实现“一网汇聚、一图融合、一屏尽览”，极大地提高了收费站服务水平和司乘人员的驾驶体验，从而提升收费站的整体运行效率和智慧化管理水平。

图10  西南收费站数字孪生平台

为了实现ETC自由流通行，在收费站站前主线道路500米左右布设ETC智能门架，即收费预交易。收费站车道端对匝道交易完成的车辆进行交易结果验证，对交易成功车辆验证后放行，对漏交易车辆正常交易后放行，对预交易失败车辆进行重新验证或人工处理放行。

图11  西南收费站车道智能门架系统

站内设置特情处理云坐席对异常情况进行处理，针对车型异常、无卡通行、跟车闯关等现象，通过智能系统检测，输出到后端平台，完成站内异常预警，收费站管理人员可按需决定是否完成站内稽核。

图12  西南收费站特情处理云坐席

05、自由流收费模式发展思考

从其他地区及我省的探索来看，对于高速公路自由流收费系统的总体改造思路都是采用“云+边+端”的模式，提前进行计费，避免车辆在到达收费岛前速度降低，造成延误，以至于收费车道拥堵，从而进一步提高ETC车道的通行效率。但是，我国目前仍处于自由流收费探索阶段，并没有形成系统完备的经验可供参考借鉴。

其次，并不是所有车辆每次均能顺利使用ETC付费。近年来全国各省份大力推广发行ETC，2022年我国累计发行ETC用户已超2亿，预计到2027年用户数将达到2.87亿。在庞大的用户基数下，车辆并不能每次都顺利使用ETC付费，存在各类车型在特定的条件下不能使用ETC的情况，因此仍不能完全撤销人工收费窗口。

另外，对于大型客车、货车及专项作业车辆而言，由于不同车型收费标准不一致，收费难、稽核难的问题普遍存在，难以满足精细化管理与缴费的需求。如何更精准、高效、公平地对车辆进行收费，及时发现交通违法违规行为，对车辆超高、超宽等行为进行有效的稽查、管控，是实施自由流收费模式需要持续探索的内容。

同时，相对于北斗、自由流收费等技术探索，更为重要的是政策法规的制定和出台，这是支持高速自由流联网收费技术的前提和基本保障。撤销省界收费站实施后，全国高速收费连成“一张网”，涉及到方方面面的问题，需要众多法规政策的支撑，如收费标准的统一、征信体系的完善、执法制度的公平等等。

最后，如何解决自由流收费改造中与传统收费模式的“排斥”反应是个不可避免的问题，如改造后原收费人员的安置问题、收费站运营管理问题、通行费逃费问题等。

图13  未来高速公路开放式无站自由流收费

取消省界收费站，实现高速全网自由流，是高速公路智慧化、信息化发展的重大变革，更是一个新的起点。接下来，高速自由流收费将在ETC基础上进一步创新改革，实现与北斗技术的有效融合，形成新的模式体系，实现更加科学智能的管理。未来的发展中，完全的自由流收费将朝着“无现金化-无人化-无收费站化”发展，实现全自由流形态下的“无感通行”。