哈尔滨工业大学建筑设计研究院
摘要：收费系统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。该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。收费系统是高速公路现代化管理的重要系统，是实现高速公路收费从人工到半自动再到全自动过程的发展方向。本文主要对高速公路收费系统的设计进行了分析探讨。
关键词：高速公路；收费系统；闭路电视监视系统
引言：收费系统通常由收费车道、收费站、收费管理中心三部分组成的。随着我国公路客货运输需求的快速增长，对于交通运输网络也提出了准确、可靠、快速的要求。但就我国而言，财力不足，资金紧缺，在加快公路建设步伐时，完全依赖国家的资远远不够。因此，在高等级公路建成交付使用后，对在公路上行驶的车辆收取通行费，用以偿还建路资金，维持道路养护管理费用的支出，是目前国家人可以的一种做法。
1、高速公路收费系统设计的原则
根据车型、负载和行驶里程对高速公路的所有车辆进行正确地判别与收费（军车、警车等除外）。通过现代化的监控和管理手段，最大限度地堵塞来自道路使用者的财务漏洞。
系统具有较高服务水平，能尽快处理缴费车辆通过，减小收费站处的交通瓶颈。收费设施兼顾高速公路入、出口的交通管理，可以向交通监控系统提供交通量数据。系统具有较强可靠性及后备功能，局部故障不影响其他部分正常工作，车道设备可降级使用。系统具备可扩充性，易于实现升级，兼容性强，可支持多种付费手段。
收费软件操作过程简明、实用，减轻收费员的劳动强度。收费操作流程和应用软件应满足各省高速公路联网收费的要求。
系统遵循“一次设计，分期实施”的原则，满足可扩充性、可兼容性、易维护性、先进性的要求。
2、收费系统主要内容
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。
3、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。
3.1 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。
3.2 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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当车辆进入收费岛，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。
3.3 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。监控分中心可任意调用收费站的视频图像，对收费站或车道的收费数据进行监视，同时视频图像可以通过通信系统传输通道上传至市结算中心。
3.4 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。
4.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。
5.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。
6.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。
7 结语
高速公路收费系统采用开放式系统平台、统一的系统结构，使得整个应用系统具有良好的集成性、可控性和兼容性，是从车道收费软件到省级联网收费软件，以及ETC 收费系统的整体解决方案，适用于封闭式高速公路联网收费系统的建设，同时对于原有落后的收费系统，可以方便的进行改造和升级。完善的高速公路收费系统是整个高速公路系统中不可或缺的一部分。收费系统的设计要以实用、可靠为目标，并且要操作简便，减少交通延误。另外，车辆通行费的征收和收费制的逐步完善，都给高速公路的发展注入了生机和活力，具有十分重要的意义。
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论文作者:綦飞
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/27
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