智能交通中高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

段昕

中鐵長(zhǎng)江交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 重慶 401121

1 高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的內(nèi)容

高速公路發(fā)展具備體系性，收費(fèi)系統(tǒng)占據(jù)舉足輕重的位置，同時(shí)專業(yè)范疇波及范圍較廣，整體高速公路收費(fèi)系統(tǒng)構(gòu)造比較煩瑣，關(guān)系到通信、計(jì)算機(jī)和交通工程等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。通過不同收費(fèi)方式，繁衍出多個(gè)收費(fèi)系統(tǒng)，比如封鎖式、敞開式、混合式收費(fèi)等方式，駕駛?cè)藛T可以通過現(xiàn)金、儲(chǔ)蓄卡、微信、支付寶、信用卡等多種方式進(jìn)行繳費(fèi)。從實(shí)際出發(fā)，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)用成效比較好，完備自動(dòng)化水平高、適用性好、安全性強(qiáng)以及波及面比較廣等優(yōu)點(diǎn)。收費(fèi)站工作效率的提升對(duì)現(xiàn)今高速公路收費(fèi)系統(tǒng)有著極高的條件，對(duì)此具備自動(dòng)化服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)要求極其嚴(yán)格，達(dá)成高效益的智能聯(lián)網(wǎng)管制，并具有調(diào)整高速公路道路通行情況的能力，從而提升行車不堵交通的問題，這些就是收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)[1]。

2 智能交通

2.1 智能交通發(fā)展概況

中國(guó)的智能交通從20世紀(jì)開始，走了一條具有中國(guó)特色也是對(duì)于我們現(xiàn)在發(fā)展巨大作用的道路。智能交通在中國(guó)發(fā)展是從20世紀(jì)90年代開始的，在2000年之前是理念認(rèn)知和基本框架的建立。90年代末期科技部立項(xiàng)兩個(gè)課題，《中國(guó)智能交通技術(shù)體系框架研究》和《中國(guó)智能交通體系標(biāo)準(zhǔn)框架體系研究》，這兩個(gè)框架體系奠定了我們國(guó)家未來智能交通發(fā)展的重要基礎(chǔ)。就2000年“十五”期間，是智能交通很重要的發(fā)展起步階段，當(dāng)時(shí)國(guó)家科技園計(jì)劃12個(gè)科技項(xiàng)目，對(duì)智能交通關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)行支持，圍繞智能化交通管理公用信息平臺(tái)、智能化公交等進(jìn)行一系列的建設(shè)項(xiàng)目，形成我們國(guó)家智能交通發(fā)展重要基礎(chǔ)。從2000年開始到現(xiàn)在22年，中國(guó)智能交通發(fā)展與國(guó)際交往合作非常密切。交通部推動(dòng)全國(guó)取消高速公路省界收費(fèi)站，以及四部委推動(dòng)城市道路交通文明暢通提升行動(dòng)計(jì)劃都是息息相關(guān)的。經(jīng)過22年的發(fā)展，中國(guó)智能交通建設(shè)形成一批具有重要影響的，而且在國(guó)際也是具有標(biāo)志意義的典型應(yīng)用系統(tǒng)，同時(shí)在智能交通技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展過程中，我國(guó)形成了智能交通產(chǎn)業(yè)，圍繞公路、鐵路、民航、城市交通各領(lǐng)域，開發(fā)了一系列產(chǎn)品裝備基本形成研究規(guī)劃、設(shè)計(jì)咨詢、系統(tǒng)集成、專項(xiàng)產(chǎn)品提供和增值運(yùn)營(yíng)服務(wù)這樣四維的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

2.2 智能交通發(fā)展成就

我國(guó)智能交通發(fā)展建設(shè)從應(yīng)用服務(wù)方向講，主要分為3個(gè)方面，智能化管理、智能化服務(wù)、智能化決策支持。如果按照各個(gè)行業(yè)的進(jìn)程來講城市交通智能化管理服務(wù)方面體會(huì)更深。全國(guó)高速公路的收費(fèi)、通信、監(jiān)控系統(tǒng)完全覆蓋，同時(shí)我們國(guó)家公路主要節(jié)點(diǎn)都建立了卡口系統(tǒng)，對(duì)路況狀態(tài)、運(yùn)行基本情況和過往車輛進(jìn)行全程記錄。交通運(yùn)輸部積極推進(jìn)智慧公路的建設(shè)，將公路基礎(chǔ)設(shè)施的智能化走向新的階段，鐵路智能化運(yùn)營(yíng)也是發(fā)展迅速，鐵路信息化基礎(chǔ)比較好，建設(shè)完成全國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)管理的智能化調(diào)度系統(tǒng)，每天全國(guó)在線運(yùn)行將近5000對(duì)旅客列車，這一系統(tǒng)規(guī)模和效率都是非常大的。

2.3 智能交通創(chuàng)新提升

目前技術(shù)的變革正在推動(dòng)整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型和變革，新的技術(shù)不光帶來新的理念和新的服務(wù)模式、新的概念，智能交通正在處于新業(yè)態(tài)、新模式轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)業(yè)在不斷提升。面向公共服務(wù)的更多移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用服務(wù)會(huì)越來越普及，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型也就是智能交通產(chǎn)業(yè)開始轉(zhuǎn)型，在智能交通產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)不單獨(dú)是原來傳統(tǒng)交通背景的公司，很多互聯(lián)網(wǎng)公司也積極進(jìn)來。面向公眾出行服務(wù)智能化的手段改進(jìn)，車聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)聯(lián)化的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展未來肯定是大方向，未來道路的智慧化和交通設(shè)施智能化的服務(wù)是一個(gè)非常重要的方向。

3 高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 收費(fèi)方式

根據(jù)現(xiàn)階段統(tǒng)計(jì)，ETC通行效率是人工車道的五倍，在2019年年底才大規(guī)模推廣，主要是交通部發(fā)布推進(jìn)公告，明確表示2019年取消省級(jí)收費(fèi)站之后，在2019年12月底ETC使用效率達(dá)到90%以上，所有人工收費(fèi)車道支持移動(dòng)支付等電子收費(fèi)方式。全國(guó)ETC都必須不低于5%優(yōu)惠活動(dòng)，現(xiàn)在比較普遍小車是95折優(yōu)惠，大車是85折優(yōu)惠，有些地方優(yōu)惠會(huì)額外多一些。ETC具有三個(gè)種類，按照歸類和需求分為儲(chǔ)值卡是銀行最早推行的，現(xiàn)在比較少用了，它的本質(zhì)就像手機(jī)號(hào)一樣，給你的愛車辦理一張卡片需要往里面充值才能使用，通行時(shí)當(dāng)場(chǎng)扣費(fèi)，一旦出現(xiàn)余額不足也是無法通行的，信用卡就是給ETC辦理一張關(guān)聯(lián)的卡片，扣費(fèi)都會(huì)記到信用卡里面，記賬卡有點(diǎn)類似信用卡，它和信用卡不一樣在于不需要在辦理一張信用卡，記賬卡是綁定已有銀行賬戶，它是延遲幾天扣費(fèi)。ETC辦理渠道主要是線上和線下，線下主要是各大銀行機(jī)構(gòu)、ETC管理機(jī)構(gòu)、ETC辦理攤位，這種就是方便快捷的。線上方式適合宅家人群，通過微信、支付寶、官方小程序來進(jìn)行辦理?？偟膩碚f，ETC不但是對(duì)車主還是高速公路管理人員都是有不錯(cuò)效率提升的。

3.2 閉路電視監(jiān)視

閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)可以通過視頻監(jiān)控的手段，來更加直觀的采集到區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)的情況，獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并把它傳輸?shù)奖O(jiān)控室，實(shí)時(shí)的直觀的了解現(xiàn)場(chǎng)情況。

3.3 高速公路收費(fèi)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)分散式

收費(fèi)站管理體系、收費(fèi)站分中心系統(tǒng)、省中心拆賬系統(tǒng)共同組成。形成收費(fèi)站-分中心-省中心3種管理模式。車道與收費(fèi)站之間形成區(qū)域網(wǎng)，收費(fèi)站與收費(fèi)中心、收費(fèi)分中心與收費(fèi)拆賬之間專用速率64Kb/s的DDN線路進(jìn)行通信。

3.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件及軟件組成，并且把軟件部分進(jìn)一步劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩個(gè)部分，這兩種簡(jiǎn)單的劃分并不能直接體現(xiàn)出軟件和硬件之間的邏輯關(guān)系，可以通過簡(jiǎn)單的層次結(jié)構(gòu)來描述邏輯關(guān)系。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)當(dāng)中，是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了抽象，把一個(gè)非常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用一個(gè)簡(jiǎn)單的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行表述，可以通過分層實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)可以通過不同角度進(jìn)行抽象。根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)展，最早出現(xiàn)的語言是機(jī)器語言。

通過收費(fèi)員終端設(shè)備位置合理擺放在操作臺(tái)上，驅(qū)動(dòng)接口板、車輛檢測(cè)器等設(shè)備，均放在操作臺(tái)下面，通過控制柜側(cè)面的端子排與外部設(shè)備連接，控制柜門上鎖，為了預(yù)防非維修人員接觸車道收費(fèi)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備。在以上硬件均具備統(tǒng)一環(huán)境下，車道收費(fèi)系統(tǒng)軟件的開發(fā)，每次均精確記錄收費(fèi)大數(shù)據(jù)網(wǎng)，對(duì)收費(fèi)員在操作的過程中“手把手教學(xué)”，并具備明確的提示功能，以此記錄收費(fèi)員上班期間更改車型的操作次數(shù)。

3.5 服務(wù)器

服務(wù)器主要功能是進(jìn)行存儲(chǔ)每天收費(fèi)站的新數(shù)據(jù)庫(kù)和處理收費(fèi)站數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)編制觸發(fā)器和預(yù)定義存儲(chǔ)的過程，當(dāng)每天新的收費(fèi)數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)庫(kù)或?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修正、刪除時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)的觸發(fā)器會(huì)自動(dòng)更新相關(guān)數(shù)據(jù)，保障收費(fèi)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一性和完整性。

3.6 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)是保障收費(fèi)系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)配套設(shè)備，包含內(nèi)部對(duì)講、電力供給、設(shè)備保護(hù)等多個(gè)方面。

3.7 IC卡發(fā)放制度

說起IC卡，相信大家都有IC卡使用經(jīng)歷，抵御日益增長(zhǎng)的欺詐風(fēng)險(xiǎn)以及行業(yè)應(yīng)用的需求，銀行IC卡取代傳統(tǒng)的磁條銀行卡，國(guó)內(nèi)的銀行都符合PBOC標(biāo)準(zhǔn)金融IC卡。IC卡發(fā)放與管理均屬于收費(fèi)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的一種方式，目前國(guó)家通行的IC卡有5種：第一個(gè)是儲(chǔ)值卡，開發(fā)用戶可以向卡內(nèi)存儲(chǔ)一定相應(yīng)的金額，充值之后就可以正常使用；第二個(gè)是通信卡，對(duì)用戶進(jìn)行一次性發(fā)放，在入口發(fā)放，出口繳費(fèi)，可以作為車輛通行證件，不是發(fā)給個(gè)人；第三種是優(yōu)惠卡，通過銀行或高速公路管理者進(jìn)行發(fā)放，在一定的期限之間以折扣的方式進(jìn)行優(yōu)惠；第四種是身份卡，所有收費(fèi)站操作人員在操作系統(tǒng)時(shí)的一種收費(fèi)方式；第五種是密匙卡，是負(fù)責(zé)存放密匙。IC卡作用的不同，收費(fèi)站人員通過辨識(shí)來第一時(shí)間進(jìn)行繳費(fèi)，在我國(guó)大部分收費(fèi)站都均有體現(xiàn)，通過IC卡的發(fā)放、管理，可以判斷出高速公路在一定路段的平均通行車輛。

3.8 車道同步自由收費(fèi)

車道同步自由收費(fèi)技術(shù)也可以域名為多車道自由便道收費(fèi)系統(tǒng)，在高速公路車輛均可隨意便道通行，判斷車輛是否有壓實(shí)線、超速、別車等一系列行為，向中央控制器反饋信息，從而進(jìn)行收取相應(yīng)的罰款，安裝電子車牌的車輛經(jīng)過中央控制器區(qū)域后，第一時(shí)間會(huì)在MLFF系統(tǒng)與車內(nèi)OBU達(dá)成信息雙向流，最終完成數(shù)據(jù)收集，定位車輛通行時(shí)的狀況，自動(dòng)觸發(fā)拍照設(shè)備進(jìn)行拍照，精準(zhǔn)識(shí)別車牌號(hào)，將車輛對(duì)比圖上傳APP軟件上，在無人高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上起著有效快速高效率的作用，改變以往傳統(tǒng)收費(fèi)的方式，提升高速公路的運(yùn)用能力[2]。

3.9 收費(fèi)系統(tǒng)安全性

高速公路收費(fèi)系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)的途中，用戶通過標(biāo)識(shí)來進(jìn)行窗口登入，正確輸入用戶名和密碼才能正常使用，用戶輸入次數(shù)僅有三次，在這三次內(nèi)輸入不準(zhǔn)確的話，將自動(dòng)鎖住并無法登入。其次，收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)計(jì)用戶權(quán)限，這樣保障用戶訪問的權(quán)限，也避免非法登入。用戶通過合法的方式登入進(jìn)系統(tǒng)里，可以通過強(qiáng)制性的手段來保障用戶賬戶安全。對(duì)于收費(fèi)系統(tǒng)權(quán)限要進(jìn)一步劃分，通過使用者和管理者進(jìn)行劃分，不同的賬戶功能不同，登入之后操作也具有一定的差異性[3]。

4 高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用探討

4.1 ETC收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用計(jì)算精準(zhǔn)率極高，通過高速收費(fèi)站的時(shí)候節(jié)約排隊(duì)時(shí)間，減少二氧化碳污染自然環(huán)境，節(jié)省排隊(duì)時(shí)產(chǎn)生的油耗。全自動(dòng)電子收費(fèi)系統(tǒng)是智能交通服務(wù)宗旨的一部分，全自動(dòng)化電子收費(fèi)系統(tǒng)，使公路收費(fèi)邁向無紙質(zhì)收費(fèi)單據(jù)、無現(xiàn)金化管理，從本質(zhì)上杜絕拒收票據(jù)的流失現(xiàn)狀，解決高速公路收費(fèi)財(cái)務(wù)管理混淆問題。ETC主推記賬卡，駕駛?cè)藛T不需要到固定的網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行充錢，無須擔(dān)心卡內(nèi)余額不足導(dǎo)致無法通過收費(fèi)站，還可以開具網(wǎng)上發(fā)票。現(xiàn)在各大銀行辦理ETC都是免費(fèi)的，絕大多數(shù)銀行都對(duì)辦理ETC的用戶采取優(yōu)惠活動(dòng)。

4.2 ETC收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用缺點(diǎn)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)比較明顯，但是也存在一些弊端。在用戶辦理完ETC之后，出行次數(shù)少，在用戶出行是使用ETC繳費(fèi)時(shí)，收費(fèi)比過路費(fèi)還要高。辦理ETC的費(fèi)用大概在200-350元不等，但是由于用戶一年僅出行一兩回來說，這樣ETC使用率比較低，使用戶辦理ETC積極性不高。辦理ETC時(shí)，不僅需要用戶身份證件、駕駛證和行駛證，還要攜帶本年度車輛險(xiǎn)單據(jù)。必須是用戶本人自己去銀行辦理銀行卡，大體說比較麻煩。

4.3 完善ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)

結(jié)合ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)，收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)用的環(huán)節(jié)中要解決硬件設(shè)備的配套裝置問題，硬核制定合理運(yùn)行方案，根據(jù)具體方案來解決通信保障系統(tǒng)。要對(duì)ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行廣大推廣宣傳，將ETC電子收費(fèi)的優(yōu)勢(shì)告知戶主，觸動(dòng)用戶自愿進(jìn)行辦理ETC收費(fèi)系統(tǒng)，使得ETC覆蓋面有序發(fā)展，達(dá)到解決高速公路收費(fèi)站堵車的現(xiàn)象，節(jié)省高速公路收費(fèi)系統(tǒng)公用資源，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)得到有利持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)束語

當(dāng)今公路建筑經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)要求精益求精，人工收費(fèi)已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)我國(guó)起到嚴(yán)重遏制的影響。對(duì)于智能化技術(shù)發(fā)展的不斷深入，給公民提供安全舒適、便利的服務(wù)，深入智慧化交通制度，提升高速公路收費(fèi)系統(tǒng)繳費(fèi)的速度，就要抓住收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，配合以人為本的原則，減少收費(fèi)站員工的工作壓力，從而促進(jìn)我國(guó)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)可持續(xù)發(fā)展性。