智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实现
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第４２卷第９期 ２０１４年５月 交通标准化 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．９
Ｍａｙ ２０１４
智能交通系统中高速公路收费系统的 设计与实现
姜建康 （河北省高速公路石黄管理处，河北石家庄０５００００） 摘要：结合高速公路收费的实际需要，介绍了一种智能收费系统的设计与实现，包括硬件设计、软件设计、具 体运用等问题。实践表明，该系统适应了高速公路收费的实际需要，能够提高收费的工作效率，值得进一步推 广和运用。 关键词：智能交通系统；高速公路；收费系统；设计 中图分类号：Ｕ４１２．３６６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１４）０９—０１５０—０３
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｔｏｌｌ Ｓｙｓｔｅｍ ＪＩＡＮＧ Ｊｉａｎ－ｋａｎｇ （Ｓｈｉ—Ｈｕａｎｇ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｎｅｅｄ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｏｌｌ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｏｌｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｕｓｅ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｄａｐｔｓ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｏｌｌ ａｎｄ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｉｔ ｉｓ ｗｏｒｔｈｙ ｏｆ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；ｔｏｌｌ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｇｎ
０引言 在高速公路收费管理中，为了提高管理工作 的效率，避免撕票收费出现的弊端，必须根据 具体工作的需要开发和设计出相应的管理系 统。本文介绍了一种智能收费管理系统的设计 与实现，并将其运用到收费管理的实际工作当 中，希望能够为高速公路的收费管理工作提供 借鉴和参考。 １ 高速公路智能收费系统的设计 １．１硬件设计 硬件设计主要包括功能不同的子系统设计。 在收费系统结构当中，处于最上层的是清算中心 子系统，下面一层是收费中心子系统，由收费中 心控制和管理着不同的收费站，每个收费站子系 收稿日期：２０１３—１卜２７ 统控制着多个人口车道和出口车道。由人口车道 进来的车辆向收费站缴费，再反馈给收费中心， 最后提交给清算中心进行清算ｎ１。这些系统各自组 成一个局域网，然后通过广域网连接起来。每个 子系统都由服务器、客户机、打印机、网络设备 组成。而收费车道又包括开关输入卡，开关输出 卡，图像捕获卡，多串口卡，通过这些子系统的 相互协调和工作，实现对收费的管理和控制。 １．２软件设计 １．２．１ ＩＣ卡的分类设计 ＩＣ卡主要包括以下五种不同类别的卡。 （１）储值卡 为用户所有并保管，卡上有电子钱包，并有
一定数额的钱，用户在卡发放处购买和充值之后 就能使用。 第４２卷第９期 姜建康：智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实现 （２）通行卡 为高速公路Ｉｃ卡发行管理中心所有，人口发 卡，出口收回，只作为车辆通行的凭证，不发放 给任何用户。 （３）优惠卡 由高速公路管理中心所有，并发放给用户， 持卡的用户在规定的时间和路段按折扣收取通行 费，范围之外则需要足额缴纳通行费。 （４）身份卡 为高速公路管理系统所有，包括收费员、系 统维护员、收费站值班员的身份卡，系统操作 员卡。 （５）密匙卡 为高速公路管理中心所有，存放授权密匙和 系统密匙。 １．２．２系统功能设计 在整个收费系统当中，主要包括车道收费、 收费站、收费中心、清算中心子系统，这些系统 的组成和功能差不多，每个子系统又由不同的模 块组成，具体来说，主要包括八个模块。在实际 运行中，不同的模块发挥着各自的作用，促进整 个系统的正常运行和工作。 （１）ＩＣ卡发放 能够实现对Ｉｃ卡数据的管理，将Ｉｃ卡进行初 始化，使其具有配发功能，对于储值卡还应该让 其具有储值功能。设定卡号，并在卡上印上序列 号，同时修改卡片档案库，使卡片处于初始化状 态，并建立和管理内部密匙，包括密匙设置、权 限管理、密匙下载。 （２）ＩＣ卡管理 主要的功能包括ＩＣ卡配发、储备、调配。在 配发ＩＣ卡的时候，要根据车流量来确定通行券的 需求量，将初始化的ＩＣ卡设置成通行券形式，同 时记录卡型、卡号、发卡时间等信息。按照高速 公路车辆的日平均流量给运营公司配发通行券， 然后再分发给不同的收费站，以方便车辆通行管 理口 。在储备卡的时候，要考虑车辆的通行量，一 般储备卡的数量为出人口总线及匝道２４ｈ通行车辆 的１．５倍，这样能够保证充足的卡储备，不会出现 卡储备不足而影响对通行车辆的管理。在Ｉｃ卡调 配的时候，管理中心需要跟踪监测通行券的流量 和流向，收费站也要监测通行券的收发情况，当 Ｉｃ卡储量少于分配量的４０％，或者多于分配量的 ６０％，则需要对卡储量进行调配，以确保各收费站 有适量的卡，满足收费管理的需要。 （３）票据管理 包括人口的手撕通行券和出口的收费凭证， 系统的票据管理模块主要是对这两种票据实行管 理，确保整个系统更好的运行和工作，实现对车 辆通行的有效管理。 （４）收费结算 根据出口的收费情况，按照路段、车型等情 况，对班次、日、月、年车辆通行情况进行汇总 和打印处理，通过汇总这些情况，能够掌握该路 段车辆通行的具体情况，从而为采取管理措施、 提高管理水平提供依据。 （５）运营管理 对各个收费站的运营情况进行管理，包括车 流量、车型等等，然后根据这些数据对车辆通行 情况进行汇总，为采取相应的管理措施提供数据 支持。 （６）人口、出口车道模块 该模块的功能是实现对车辆进出的管理，为 车辆的进出创造有利条件。 （７）清算管理 采用的是联网收费的制度，只有在出口才对 所有车辆收费，人口和整个路途中没有向车辆收 费任何费用，这样在实际工作中，必须将出口所 收的费按照行驶的路段和费率分给各公司，由清 算管理模块完成该项任务，从而对车辆进行合理 收费 。 （８）稽查管理 为了确保系统合理运行，规范管理工作，进 行稽查管理是必要的。该模块的主要任务是，定 期或者不定期对收费数据进行稽查处理，具体的 工作内容包括：免费车处理，特殊事件处理，数 据不一致处理，并询查在收费中有没有舞弊行 为，确保各收费站、各工作人员按照规定进行收 费管理，整个收费管理工作处于良好的工作状态。 １．２．３系统数据设计 其主要内容包括基础数据、收费原始数据、 报表数据，而基础数据又包括费率表、员工信 １５２ 交通标准化 ２０１４年５月 息，收费原始数据包括人出Ｅｌ收费数据、上下班 记录、票据、Ｉｃ卡领用登记、特殊事件处理等 等。在日常运行和管理工作中，每个系统数据详 细地记录着相应的信息，可为系统管理提供原始 的数据。 ２高速公路智能收费系统的实现 ２．１系统数据流的实现 系统包括四级子系统，最上一级是清算中 心，中间分别为收费中心和收费站，最下一级为 人口车道和出口车道。这种管理模式每一级数据 获得后传输至上一级，不仅简单而且操作方便， 容易实现对收费的有效管理，在很多的高速公路 收费管理系统当中运用的就是该模式。另外还有 种模式是，人口车道和出口车道的数据同时传输 至收费站和清算中心，实现联网收费，这样确保 数据在传输的过程中不被任意修改，能够保证数 据的客观性和真实性 。在管理过程中，如果出 现数据不一致的情况，应该以清算中心的数据 为准。 ２．２车道收费子系统的实现 为了实现收费系统的有效管理和控制，车道 控制软件必须满足实时、稳定、可靠运行的要 求，系统开发中采用了ＶＣ＋＋６．０编程语言，它包含 了代码优化技术，运用该语言开发出来的程序速 度更快，能够更好地满足车辆管理实际工作的 需要。 ２．３收费站及以上子系统的实现 在进行数据管理的时候，收费站及以上系统 的数据库采用Ｉｎｆｏｒｍｉｘ，它有着显著的优势和特 点，不仅速度快，而且成本低廉，质量可靠。在 进行收费管理的时候，基础数据和收费原始数据 要生成报表，并及时反馈给上一级系统。同时， 在报表实现过程中，可采用存储过程和触发器， 这样既有利于快速获得数据，及时查看最新数 据，还有利于确保数据的准确性，提高管理工作 的效率。另外，在存储过程中，当报表运算结果 出现错误的时候，只需要调出ＳＱＬ语句，查找其中 的原因，对ＳＱＬ语句更正，再重新执行存储过程就 行，使用起来十分方便。但是，存储过程中存在 的一些缺点也不容忽视，例如，执行时间过长， 当数据过多的时候，往往会出现明显的延迟现 象。另外，数据的一致性也相对较差，只有在执 行存储过程的时候，才能查看报表，否则结果会 出错。因此，今后在实际工作中需要采取措施对 此进行改进，促进其更好地发挥作用。
３结语 根据上述方法和步骤设计出的智能收费管理 系统，将其运用到高速公路收费管理的实际工作 中，各项指标都满足了管理工作的要求，使收费 管理更加方便快捷，也避免了撕票收费问题的出 现。该系统不仅提高了收费管理的工作效率，也 降低了人的工作强度，取得了良好的效益，将来 在高速公路收费管理实践工作中值得进一步推广 和运用。
参考文献： ［１】孙钦凯．智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实 现［Ｊ］．科学之友，２０１２（４）：８７—８８． 【２】孙景军．高速公路不停车收费系统技术应用与分析【ＪＪ． 广东科技，２００９（２）：１７０—１７１． 【３］成龙，张志超．高速公路智能交通系统（ＩＴＳ）组成与 应用［Ｊ】．价值工程，２０１１（３２）：１７１． ［４］弛造．高速公路车道收费系统的设计与实现［Ｄ】．南京： 东南大学，２００６．
