浅析高速公路收费系统的设计及实现论文_温莹

浅析高速公路收费系统的设计及实现论文_温莹

云南省交通科学研究院有限公司 云南昆明 650051

摘要:随着高速公路联网收费的推广,交通流量日益增加,高速公路收费站的车辆拥堵问题越来越严重,影响了交通线路顺畅运行,以及行车安全问题,提高交通疏通能力和收费站处理效率刻不容缓。收费站是高速公路的瓶颈所在,同时也是高速公路机电工程的重要组成部分,是高速公路正常运营的关键因素。因此,加强高速公路收费系统的设计具有重要意义。

关键词:高速公路;收费系统;设计

引言

21世纪以来,我国的公路建设与发展突飞猛进。但我国高速公路建设主要依靠“收费公路政策”建成。高速公路作为我国重要的交通设施,逐年攀升的交通量给高速公路运输效率带来了挑战,高速公路的缓行、拥堵问题逐年显现;收费站作为高速公路的出入口,运营情况直接影响到车辆的通行效率。其中因排队等待收费造成的拥堵问题逐年加剧,在高速收费口尤为突出。显然,高速收费口已成为高速公路运输的一个瓶颈点。收费系统是高速公路机电工程的重要组成部分,它是保证高速公路正常运营的关键因素。

1.高速公路收费系统概述

高速公路运营管理体制采用三级模式。第一级为市高速公路收费结算中心,第二级为高速收费分中心,第三级为收费站。收费系统主要由闭路电视监视系统、有线对讲系统、紧急报警系统和计重收费系统等组成。

1.1闭路电视监视系统

闭路电视监视系统主要是对收费站车流量和收费广场、收费车道进行监视,对通过车辆的类型、收费员操作过程进行观察和记录,进行有效的监督。

(1)系统构成。闭路电视监视系统主要由收费广场摄像机、出入口收费车道摄像机、出口车道收费亭摄像机以及视频光端机、三层以太网交换机、网络硬盘录像机、视频管理工作站等组成。

(2)图像抓拍。通过车道摄像机对所有通过该车道的车辆进行视频图像抓拍。当车辆进入收费岛,埋设于收费车道下面的存在线圈检测到车辆信号,触发车道控制器在车道摄像机视频信号中选定5-10帧画面,将图像压缩为12~15KB的JPEG格式,压缩后的图像和收费站代号、收费员ID、收费车道代号、日期、时间等信息被叠加后存入车道控制器,同时通过局域网上传至收费站收费管理计算机。

(3)图像存储。收费广场摄像机、收费车道摄像机等统一接入网络硬盘录像机并录像储存,收费站值班员可以在视频管理工作站上实时进行多画面监视,并显示报警车道图像。发生特殊情况时,收费值班员可调用网络硬盘录像机中的录像资料进行回放,以便及时处理。

(4)图像传输。收费亭、收费车道、收费广场视频图像到收费站采用光纤传输。每一路收费图像都要在收费站机房内经过硬盘录像机调制成带有IP地址的数字信号接入三层以太网交换机,然后进入综合业务传输平台。收费站内的网络硬盘录像机和视频工作站可以切换查看本地收费图像,由监控分中心通过综合业务传输平台可以调用或查看各收费站收费图像。

1.2有线对讲系统

有线对讲系统由收费亭对讲分机、站级数字电话机、中心数字电话机及程控交换机组成。每个收费亭都配置一部有线对讲分机,每个收费站配置一部多功能数字电话机,在收费分中心配置一部多功能数字机,它享有最高的管理权限,整个对讲系统采用程控的指令电话方式。

亭内对讲分机摘机时即对站内数字电话机振铃,如站内值班人员10s(可调)无应答,自动转到收费分中心的数字电话机。站内数字电话机对各个收费亭内对讲分机有单拨、组播功能,当亭内收费人员摘机时,即可通话,随后摘机的参与对话。收费分中心数字电话机对其所属的站级数字电话机具有单拨和组播的功能,摘机即可通话,随后摘机参与通话。收费亭限制呼入,除非主叫为中心或站级数字电话机。

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1.3紧急报警系统

紧急报警系统采用键盘报警,报警信号进入车道工控机,工控机驱动收费车道声光报警器报警,报警信号通过车道交换机经光纤上传至收费站机房的三层以太网交换机,由收费管理工作站触发站内的声光报警器报警,并将报警信号向上一级上传,同时报警信号进入网络硬盘录像机,网络硬盘录像机对报警图像进行标注,便于日后查询。报警信号上传至中心后可以触发中心的网络视频服务器对报警图像进行录像,并且触发报警图像在视频管理工作站的显示器上显示。

1.4计重收费系统

称重系统由汽车衡秤体、轮轴识别器、称重仪表、系统控制器、车辆分离器、车辆检测器等组成。

收费站在出口车道(ETC出口车道除外)前端增加静态称重系统设备,与车道控制机进行通讯,组成完整的计重收费系统。静态称重系统将车型、车长、轴重、车重等信息传送至车道控制机,车道控制机根据计重收费费率,对货运车辆按实际重量进行计重收费。

车辆进入安装有整车式静态汽车衡的收费车道,车辆直接在称台称重,将测量的信号传递给收费亭内控制箱中的AD板,经过一系列数据采样分析、转换等过程,计算出该车轴重、轴组重、车速。布置的轮胎识别器通过受力传感器数量的不同来区分是单轮胎还是双轮胎。两侧的收费岛上装有红外线车辆分离器,前方布有线圈,可准确的为称重系统提供开始和结束信号。当车辆完全通过后,中心控制器通过串口将称重结果、车型判别结果、车速等信息上传至收费计算机,收费计算机依据相应的费率计算出该车的通行费。

2.EIPS系统设计

近年来,我国高速公路收费也采用人工收费(包含半自动收费)车道和ETC收费车道并存模式,一般人工收费车道多于ETC收费车道,占比60%~70%,收费效率降低。因此,为了进一步提高车辆在高速公路收费口的通行效率,结合当前的移动互联信息技术,研究一种更加高效的收费模式是非常具有应用价值和实践意义的。

高速公路智能通行预收费系统(Expressway Internet Payment System),简称EIPS系统,该系统基于移动互联信息技术、地理信息技术,帮助用户实现出行路径的提前规划、收费路径的提前在线计费、支付;结合车牌识别、GPS/北斗路径追踪定位等技术,帮助用户实现在高速公路收费口的通行费预支付验证、不停车通行。

2.1系统功能架构

EIPS系统基于智能手机,开发手机端APP软件,为用户提供出行路径规划、出行路径中高速公路收费计费、在线预缴费等功能,在高速出入口通过车牌识别,实现用户的预缴费信息验证,帮助用户获得不停车或快速的智能通行权。

2.2系统技术架构

EIPS前台是一个基于Android的手机应用程序,其主要功能是:用户使用手机APP首先注册个人信息和车辆信息,信息将会保存到后台数据库中;用户使用APP选择高速的起止点路径,确认后,路径详细信息直观的显示在Baidu地图中,方便用户使用;用户也可以使用APP提交订单后,系统后台将自动调用后台支付接口,这里可以选择支付宝和银联支付,非常方便快捷。

EIPS后台是一个基于JAVAEE架构的WEB网站,整体架构包含3层结构:业务逻辑层、数据管理层、页面显示层。调用的顺序是页面显示层向业务逻辑层提出申请,业务逻辑层收到申请后,进行相关计算和处理,处理过程中需要的数据从数据管理层获取。业务逻辑层负责解决高速路费计算、通信模块、第三方支付模块、账户订单处理模块和采集车牌信息模块;数据管理层负责将车牌信息、订单信息等存储起来,进行统计和管理;页面显示层负责为管理员提供数据录入、统计的界面信息,一般是以网页形式展示。

3.结束语

高速公路收费系统应采用简单、实用、可靠、便于维护的方案,既要保证系统准确,有效防止作弊,又要保证车辆快速通过。随着驾车出行需求的不断攀升,移动互联信息技术、电子支付技术的不断普及化,以及高速公路运营管理水平的提升需要,使得EIPS系统具有广阔的市场潜力。

参考文献

[1]詹鑫钢.高速公路车道收费系统设计及实现[D].南昌大学,2015

[2]李蓉.基于“互联网+”的高速公路收费系统设计[J].交通世界,2017 (07)

[3]张伟.无卡化高速公路收费结算系统设计[J].中国交通信息化,2017 (05)

论文作者:温莹

论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期

论文发表时间:2019/7/19

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