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作者：杜渐1，李洁1，杨柏1，朱爽1，武英杰2（1.招商华软信息有限公司；2.招商局公路网络科技控股股份有限公司） 摘要：在撤站后行业新发展背景下，围绕车道智能化、自助化、线上化能力的进一步提升目标，本文提出基于云、大数据、AI等前沿技术应用，遵从“软硬一体化”“智能体”理念打造一款智慧收费机器人产品。本产品应用在混合车道，可通过一系列智慧能力输出实现对车道全车型车辆的自动/自助服务。经实践验证，本产品确实很好地满足了高速公路路段经营单位降本增效、以保求稳的业务运营需求，也迎合了大众车主对高体验出行的要求。 根据撤站后新的高速公路联网收费运营管理模式及要求，收费站出入口车道仍是联网收费中的重要业务处理集中地，虽然撤站后全网ETC交易占比提高，但是仍有一部分车辆，需通过人工方式提供交易服务。特别是对于出口车道而言，目前对于无法正常通行的ETC交易车辆，只能采用人工方式进行处理。因此，打造“无人化、非现金、快速通行”智慧收费场景，将是高速公路行业未来重要发展方向之一。
目前，高速公路收费服务形态智能化水平较低，无人化仍具有较大的上升空间，主要表现在几个方面。（1）服务对象比较单一且受限：ETC车道和混合车道的无人化能力，主要聚焦于ETC车辆的处理，对于非ETC车辆则无法提供无人化服务；另外，以往无人发/收卡车道由于受制于传统手段在车辆识别、车型研判、用户交互等方面的能力限制，致使应用效果欠佳，而且无人发/收卡车道的设备无法全天候运行，还是需要配套人员进行值守。（2）缺乏智能化的异常处理能力：车辆在现有车道上出现通行或交易异常时，只能通过人工介入的方式处理，致使用户感观体验较差，车道服务精神也被弱化；当出现车道拥堵情况时，更是容易诱发纠纷、舆情；与此同时，用户心态烦躁的时候，也容易引发事故。（3）无法对车主提供智慧客服支持：目前车道的异常处理和客服沟通主要是通过人工手段给予解决，未有效应用到近年在我国获得迅速发展的前沿技术，如AI语音、远程客服等，智能化客户服务手段相对贫乏，效率低且体验差。针对上述问题，借助云、AI等前沿技术，打造基于智慧收费机器人的智慧收费场景，搭建更具智慧能力、数字能力、高效能力、降本能力的收费运营新服务体系，不仅助力高速公路经营管理单位能达到精益运营、细化管理、智慧服务、降本增效、绿色环保的经营服务目标，又可在实现“人民满意的交通”强国目标道路上给予支撑[1]。本场景重点是依托智慧力量实现收费站场的少人化或无人化服务。为此，在基于智慧收费机器人的智慧收费场景中，智慧收费机器人可检测到车辆的到达、离开、收费车型、车牌等，并提供相应的交易处理服务（包括ETC交易、CPC交易）；当车辆产生特情交易时，机器人可发挥AI能力，自动识别特情类别（如车牌不符、车型不符、无车牌、无车型等），获取车辆信息、计算路径和费额，并用友好的方式与用户交互，实现对车辆在无人介入的情况下完成计费和放行处理。对于某些特殊情况（如绿通车免费等），车主还可以主动发起求助，配套的后台客服人员可及时介入为用户提供紧急处理，若后台未能实现处理，还可以调度现场管理人员通过手持终端为用户解决。智慧收费机器人的智慧场景业务模式如图1所示。智慧收费机器人是一个高智慧化的“智能体”，与当前市场上的自助发卡/缴费机相比，智慧收费机器人深度融合了人工智能、机器视觉、驱动技术等新兴技术，在硬件功能、业务指标及服务形态方面均有极大优势。（1）以高度仿人的智慧手段，包括语音识别、语义提取、机器视觉、智能控制（含人机交互、信息展示、车辆放行等）完成入口交易、出口交易和特情处理的自动化、自助化。（2）高达99.5%以上的车型识别准确率，高达99%以上车牌识别准确率。（3）超过97%的收费业务支持自动/自助处理，需要人工介入的特情处置率不超过3%。（4）产品高度集成，应用多类模块化预组件，利于生产预装，也利于维保、损件更替。（5）具备多元的事件证据采集能力，做到有图（车头、车牌、车身等多张图）、有音（人机对话、人人对话等）、有像（视频录像等）和有记录（交易记录、事件记录等）。智慧收费机器人按照软硬一体化总体设计思路，集成功能单元、外形单元和智能控制单元等众多单元模块。功能单元主要是智慧收费机器人用户操作面板，结合车道业务场景需求，主要包括音响、CPC收/发卡、纸券收回/发放、视频摄像头、车辆特征识别摄像头、麦克风、ETC刷卡、求助按钮等。（1）降噪音响：基于收费站场外场环境复杂、声音嘈杂，人机语音交互需在嘈杂环境中清晰交流。因此，音响具备大功率保障现场交流效果，并进行AI降噪处理。（2）CPC收/发卡：CPC收/发卡主要支持CPC卡的回收与发卡，有效控制整个发卡流程的耗时。（3）纸券收回/发放：结合撤站后全国纸券通行需求，配套纸券收回和发放功能，并支持对纸券上的二维码和券号进行信息读写扫描。（4）视频摄像头：配置视频摄像头，主要用于现场临牌识别和人工客服服务时使用。（5）车辆特征识别摄像头：配置车辆特征识别摄像头，主要用于侧面文字捕捉，视角支持所有车型覆盖，保证采集信息的准确性，并在夜间通过补光灯配合也能捕捉清晰车辆细节。（6）麦克风：用于现场呼叫自助客服和人工客服对讲使用。结合实际业务需求，麦克风具备智能过滤收费站各种杂音，精确识别到人声。（7）ETC刷卡：ETC刷卡主要为ETC车主提供，支持通过ETC卡自助刷卡扣费。（8）求助按钮：当用户遇到需求助事项时，可点击求助按钮呼叫人工。外形单元主要包括机器人的外壳、显示器、机箱等部分。（1）机器人外壳：基于站场使用环境，机器人外壳整体需具备防水防尘耐高低温的特性，同时外壳整体安装方式以模块式为主。外壳除了传统箱体式设计，还可以基于仿生学，做近似人形的设计。（2）显示器：显示器作为智慧收费机器人与车主交互的重要介质之一，要满足良好的交互需求，同时还要与机器人的外形相协调，结合外壳防尘防水的要求，显示器主要固定安装在内部。（3）机箱：机箱部分主要安装工控机、空调等设备和传感器，实现良好智能交互和对内部设备的保护功能。机箱内设备的位置既要保障设备稳定运行，还要考虑后续维护便利，如空调要贴近工控机放置，可保证工控机运行稳定，保障在极端天气下机器人正常运行。（4）交互面板：交互面板是指将与用户交互的功能单元（如ETC刷卡、CPC收/发卡、求助按钮等）排布在一个面板上。对于面板可采用标准双面板架构，以满足多种车型驾驶员的交互需要；同时，还可采用支持升、降、伸、缩的单面板架构，根据不同车型予以最佳位置控制。智能控制单元为智慧收费机器人的核心单元，主要与车道系统进行对接协同，支撑车道车辆交易及各类特情事件处理，主要功能如下。（1）状态信息采集：智能控制单元通过给定的接口与收费车道软件进行交互，采集与车道收费、特情相关的设备（如车型识别设备、机器人、栏杆机、天线等）状态信息和系统状态信息。（2）告警信息采集：智能控制单元通过给定的接口与收费车道软件进行交互，采集与车道收费业务相关的特情事件信息和告警提示信息。（3）信息可视化展示：为了更好地与用户进行交互，智能控制单元根据不同的服务场景提供相应的操作界面，用户通过这些界面与智慧收费机器人进行交互，有效处理当前进行的服务流程，直到正常过车。（4）收/发卡控制处理：当智能控制单元采集到有车辆进入车道，并需要收取或发放卡片时，通过可视化界面提示车主交卡或领卡。支持CPC卡、纸券、ETC等多类的交易处理。（5）回控指令接收：智能控制单元可与后台客服系统、车道智能应急终端对接，接收远程客服发起的特情处理（如车牌不符、车型不符、无车牌、无车型等）指令或结果，保证收费流程正常进行。（6）回控指令执行：智能控制单元可根据从后台客服系统、车道智能应急终端处接收的回控指令，对当前队列中的车辆执行处理，保证车辆正常过车。（7）视频语音对讲：当车主在过车时无法继续进行过车处理时，可主动发起与智慧收费机器人对话，智慧收费机器人会根据交互情况进行处理，如发起远程视频，智能控制单元会引导车主完成交易处理。（8）性能监测：智能控制单元可基于采集的信息，对软件中各类数据通信交互情况与各类设备运行情况进行监测。智慧收费机器人集成AI人工智能单元，配套车牌识别、车型识别、天线等外场辅助设备，实现目前由人工处理的各项收费工作，转向由智慧收费机器人进行一站式自动处理；当出现特殊情况时，还可通过智能化手段进行远程回控，实现过车服务智能化服务支撑，提升车主过车体验。围绕收费站收费、监控、管理等维度进行整体设计，支持ETC、移动支付等多种支付方式，适配ETC、MTC、混合车道等各种车道类型，具备设备、系统、站场等多种监控角度，实现了收费站现场各类信息的无纸化上报和流转，可全面化支撑收费站现场业务管理。通过智慧收费机器人的应用，收费站可由现有的多人值守向少人值守，甚至一人值守逐步转变。在实现自动收费和异常智能处理情况下，逐步降低人力参与，可实现一个人对多条车道的管控，一个人借助各类能力和工具完成多项现场职能，有效减少收费站运营成本，达到降本增效的目的。智慧收费机器人已在广东、黑龙江、江西、河北、湖南等高速公路开通上线，应用效果良好。以广东省某高速公路试点为例，位于某收费站的入口收费机器人，2021年4月总交易车流量达7万多辆，交易车流量最多的一天有3390辆，基本与正常混合车道过车流量持平，平均交易耗时5秒，平均过车耗时14秒，明显高于安装自助发卡机的混合车道过车效率，经回控处理流量占比1.36%，回控车辆较少，智慧收费机器人可以自动解决绝大部分特情交易，车型识别准确率高达99.6%，车牌识别准确率高达99.2%；位于某收费站的出口收费机器人，2021年4月总交易车流量达2万辆，交易车流量最多的一天有1054辆，平均交易耗时23秒，平均过车耗时32秒，明显高于安装自助缴费机的混合车道过车效率，经回控处理流量占比1.74%。广东省收费站的智慧收费机器人如图2所示。图2 广东省收费站的智慧收费机器人 基于上述出入口智慧收费机器人的运行状态，可从通行能力、通行效率、车型及车牌识别准确率、运行服务体验等方面进行运行效果评价。（1）在车道通行能力方面，收费机器人运行较稳定，入口日最大通行车流量可达3390辆，出口日最大车流量达1054辆。对比行业收费站车道通行处理能力，安装智慧收费机器人的车道基本满足日常通行需求。（2）在车道通行效率方面，入口车道机器人平均交易耗时最低可5秒交易完成，出口最低可在23秒内交易完成。对比行业收费站车道人工处理效率，已与人工处理效率持平。后期随着智慧收费机器人的宣传普及，以及车主对智慧收费机器人的使用习惯认知熟知，过车耗时必会缩短，通行效率更快。（3）在车型及车牌准确率方面，车型识别准确率和车牌识别准确率均达到99%以上，实现了车型、车牌的高精识别。（4）在运行服务体验方面，智慧收费机器人自运行以来，暂未接收到车主投诉以及出口车型异常反馈，运行一切良好。全国撤站工程不仅带动我国高速公路收费设施的升级，也拉动行业技术和业务能力的提升，智慧收费机器人就是智慧收费板块技术和业务升级的成果。依托行业近年的积累，智慧收费机器人秉承“软硬一体化”“智能体”理念，从行业真实需求出发，通过云、大数据AI等前沿技术的加持应运而生。智慧收费机器人的推广应用，不仅助力“智慧收费站”的打造，真正推动智慧收费在具体高速收费业务场景下得到实践落地，还有效提升了车辆通行效率，提高了广大用户对高速公路满意度，为高速公路树立了智慧、友好、高效的优质形象。参考文献 [1] 朱爽,谭裕安,郑俊荣,杨柏.“云+AI”,启动智慧收费2.0[J].中国公路,2020(24):55-57.
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