基于ETC通讯模式的智能车载OBU事件语音播报解决方案

　　一、总体介绍

　　近年来，全国高速公路重大事故频发，凸显了当前公路感知监测和预警存在不足，比如视频监控在恶劣天气和夜间条件下监测能力下降，大量坡道、连续弯道等存在视频盲区;灾害报警信息通知渠道少、时效慢，不够精准;既有收费网、监控网数据分析和发挥作用不够等问题。广西作为全国首批交通强国建设试点地区之一，截至2024年底高速公路通车总里程已突破10000公里，排名全国第4，高速公路感知监测和预警体系面临巨大压力，同时因广西地貌特殊、天气多变、路况复杂、桥隧比高等特点，自然灾害损毁事件时有发生，这也对广西的高速公路路网监测和预警通知提出了更高的要求。

　　本案例重点聚焦高速公路突发灾害及事故的有效感知和信息高效通知等应用场景和一体化解决方案，研究应用新一代路侧车辆通行感知设备(RSU)，在灾害高风险路段、服务区出入口、隧道等关键区域安装部署及验证，进一步丰富车流监测手段和数据，通过融合视频监控、ETC通行等多源数据，构建异构交通流数据驱动的大规模路网监测分析平台，实现对公路结构物灾毁、交通流量、重点车辆运行、拥堵情况、车流异常情况、突发事件等进行全面的实时监控、分析和预测。同时，通过智能情报板、高音喇叭、新型车载OBU报警设备等多渠道信息发布途径，向高速公路管理部门及路内司乘及时高效地发布灾毁告警、事件处置进度、绕行通行引导等各类信息，以最短时间、最低成本、最大范围内实现全路网协同服务。

　　二、主要做法

　　本案例以"有效感知-智能研判-精准触达"为技术路径，创新构建三级联动的技术体系(详见图1)：感知层依托多源感知设备构建立体化的感知网络，平台层通过数据融合分析打造智能研判中枢，通知层通过多信息发布渠道实现面向公众的高效通知。

　　(一)构建基于门架RSU天线、路侧RSU天线、视频等车流识别感知体系

　　1.RSU天线感知车流：主要通过充分利旧和新增布设两种形式实现车流感知，一方面充分利用高速公路现有ETC收费门架的RSU设备感知采集车辆通行数据。另一方面针对重点监测路段区域，在充分利用原有每2公里一对视频监控杆件的基础上，增加部署新型RSU天线，达到在路侧实时获取在途车辆OBU及CPC卡数据，从而掌握道路车辆通行情况。同时，通过联合分析相邻RSU天线所采集到的路网车辆数据，获取相邻RSU天线区间内的车流量信息，实现道路运行状态感知，并对可能出现的道路事故进行预判。

　　2.视频识别感知车流：利用原有路面监控视频识别区间车流量，监测分析区间车流异常情况，与其他感知源数据综合判断，以提高车辆运行异常事件分析准确率。

　　3.利用已汇聚的门架交易数据、收费站交易数据等，作为综合分析的基础数据源，进一步提高车辆运行异常事件分析准确率。

　　(二)研究识别阻断算法，建立车辆运行异常感知数据分析平台

　　基于多源融合的感知数据基础，利用“流量归零”研判交通阻断原理，研发RSU识别阻断算法、基于门架交易数据识别阻断算法和基于视频感知车流识别阻断算法，建立车辆运行异常感知数据分析平台，通过融合多源阻断事件、视频监控等数据，并采用地图可视化界面展示，使得运营人员能够快速发现异常事件，做到有效感知、快速处理、高效发布异常告警。

　　图 车辆运行异常感知数据分析平台

　　(三)打造多种信息通知方式

　　构建多种方式的消息通知机制，利用公路情报播报、导航指引、定向信息广播、OBU语音播报等多元化的通知方式，构建一个全场景覆盖、全过程伴随式的车路协同服务体系，通过多途径高效通知司乘人员，实现智慧管理及服务精准触达用户，提高道路通行效率和交通安全，服务公众美好出行。

　　三、取得成效

　　(一)实施效果

　　1.有效验证基于RSU的低成本建设及车辆信息采集方案

　　本案例在广西平果至南宁高速公路的高风险点附近增设了RSU天线采集车辆信息，在布设与安装方式上，采用RSU天线与视频监控点共杆件建设，充分利用既有杆件、供电、网络条件，实现低成本建设目标，建设费用仅为传统ETC门架的15.2%，在实测结果中，车辆识别准确率超过80%，且可通过调整天线配置进一步提升识别准确率。

　　2.采用多种阻断算法有效提高车流异常监测识别率

　　本案例采用RSU识别阻断算法、基于门架交易数据识别阻断算法和基于视频感知车流识别阻断算法三种方式结合进行综合车流阻断事件识别。当任何一种算法检测到潜在的阻断事件时，可以利用其它两种算法进行交叉验证，以提高识别的准确性。例如，如果RSU感知车流识别算法检测到阻断事件，可以通过基于门架交易数据的识别算法和基于视频感知的识别算法进一步验证该事件的可能性。经在试点路段测试，多种交通阻断算法交叉验证识别准确率超过80%，后期通过阻断算法优化调整，预期准确率可达90%以上。

　　(二)技术亮点

　　1.创新应用RSU天线识别双向车辆信息技术方案

　　创新采用单台路侧RSU天线与视频监控点共杆的技术方案，实现了以最低成本建设同时识别道路上下行双向车辆信息的目标。这一方式不仅充分利用视频上云建设的供电与监控网基础设施，无需重新架杆、通电、通网，工程造价低，有效降低车辆信息采集成本，还有效补充了ETC门架数据密度的不足。

　　2.形成基于多源数据融合的车流阻断算法

　　创新提出了基于多源数据融合的车流阻断检测算法。当任何一种阻断算法(如RSU感知车流识别、基于门架交易数据识别或基于视频感知车流识别)检测到潜在的阻断事件时，可使用其它两种算法进行交叉验证。这种多算法相互检验的方法能够显著提高阻断事件识别的准确性和可靠性。

　　3.创新应用RSU开展车流阻断识别

　　创新应用RSU(路侧单元)技术监测通行车流量，并结合RSU识别阻断算法，有效解决夜间及恶劣天气下车流识别困难的问题。这一方法有效提升了车流阻断事件的识别准确性。即使在极端条件下也能及时发现并响应车流阻断事件，从而增强道路通行的安全性和效率。

　　4.创新应用OBU语音播报事件信息

　　充分借鉴交通部“交通守望者”技术方案，以RSU天线作为路侧信息发布通道，将平台上汇聚的事件预警、告警信息采用ETC通信模式下发至车载OBU中，通过语音播报的方式及时、高效地向司乘人员传递信息。

　　(三)示范效应

　　1.试点示范应用效果显著

　　本案例在广西平果至南宁高速公路进行了试点示范。该试点路段主线全长82km，为双向共6车道+2应急车道设计，包含边坡、桥梁、隧道等高风险区域。试点路段通过充分利用现有ETC门架RSU，并在重点车流监测区域，利用现有监控摄像机立杆，同杆架设新型RSU天线，实现最大范围对双向共6车道+2应急车道的信号覆盖，感知途经RSU天线信号覆盖的车流数据，并回传至路网监测平台。对车流及视频数据的综合分析与研判，识别车流异常情况，将事件告警信息用多手段并发的形式通知高速公路监控应急指挥中心及路内司乘人员。

　　案例技术的应用综合提升了路网车辆运行异常事件感知和告警的及时性，在试点路段平均5分钟内可感知异常，RSU、导航软件、路侧诱导等各通知手段均可在秒级时间内响应，并发出交通阻断预警信息，缩短路网交通恢复时间，保障高速公路安全通行效率，大幅提升公众出行体验。

　　2.案例适用范围广泛

　　本案例可适用于公路高风险点路段在途车辆滞留监测及应急信息发布、服务区车辆滞留监测等应用场景。具体包括：(1)高速公路、普通公路等在以下场景的监测：车流运行异常监测、车辆通行异常监测、公路阻断监测;(2)RSU可用于高速公路车辆交通调查，探索替代交调站;(3)RSU工程建设方案可扩展应用到匝道预交易及交易结果语音播报场景。

　　3.可推广和可复制性强

　　本案例解决方案已经在具体路段试点应用和验证，应用效果明显，达到预期目标，相关产品和技术方案成熟可推广应用。未来将进一步编制适用于公路灾毁报警与信息服务的技术规范，并推动制定地方性或行业技术标准，提高行业对基于ETC通讯模式的智能车载OBU事件语音播报技术的接受度和采纳率，并在行业内推广应用。

　　此外，在软件上，本案例采用的算法和平台均使用标准化接口、模块化架构和多源数据融合设计，支持多源数据对接、灵活配置和易于扩展，且具备直观易用的操作界面，可快速复制及广泛复制到各省运营管理单位。在硬件上，RSU天线低成本采集车辆信息建设方案在RSU设备选型、与监控杆件共杆件建设方案、单侧RSU天线同时识别上下行车辆信息的技术方案的设计上，技术方案与工程建设方案通用，且满足基础设施共建、工程造价低、建设周期短的要求，在全国范围内可复制推广。