基于無線通訊技術的高速公路自動收費管理系統的探索

摘要：高速公路自動收費系統作為交通通信產業的重要組成部分，它的性能與質量的優劣，直接影響到收費站的通行能力和服務水平，投資者的投資回報率。收費道路管理中的一個關鍵問題是解決車輛流量的問題。基于無線通訊技術獲取車輛進出站口信息，實現車輛不停車計費管理，減少能源消耗，提高高速公路車輛流量。

關鍵詞：高速公路自動收費系統；無線通訊技術

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)29-0499-02

Charge Systematic Research Automatically in the Expressway Based on Wireless Communication Technology

ZHANG Tie-qiang

(Liaoning University of International Business and Economics，Liaoning 116052，China)

Abstract: Expressway charge system as traffic important component，communication of industry automatically，its performance and quality of quality， influence the traffic capacity of the charge station and service level directly， investors' rate of return on investment. A key problem in the management of toll road is a problem of solving the flow of vehicle. Obtain because of wireless communication technology vehicle pass in and out exit information，realize vehicle park the accounting management， reduce energy consumption， improve the flow of expressway vehicle.

Key words: expressway charge system; wireless communication technology automatically in the expressway

1 前言

1.1 問題的提出

隨著社會經濟的迅速發展，人民生活水平的不斷提高，促使各種機動車輛逐年迅猛遞增，不斷增加對交通的壓力，特別是收費站的不合理設置以及采用停車現金人工收費方式，已經成為交通的“新瓶頸”，收費站口的堵車現象，不僅嚴重影響了高速公路本身的“高速、高能、高效”等功能的發揮，而且嚴重影響了路網功能與效益的發揮。

例如車輛從停車（不熄火）到啟動每次約需三秒，若不發生找零、約需10到15秒完成一次收費作業，一旦發生找零，則需耗時達數十秒。僅據廣東一省統計，收費站前每年因停車等待收費所造成的損失車時達700萬車時，僅油耗一項損失就多達億元之巨。此外還會造成汽車機件磨損、輪胎消耗、環境污染等。為了有效地提高收費高速公路的收費站車輛通行能力，充分發揮路網的功能和作用，迫切需求采用無紙無幣化全自動電子收費管理體制模式。為此，應以國家以及省人民政府交通主管部門（如銀行、物價、工商等部門）積極參與的行政支持為依托，強化對收費高速公路的收費監控和管理，建立全國（或全省）統一、通用的電子收費媒體的無紙無幣化自動電子收費管理系統。

1.2 現狀分析

目前高速公路收費系統的種類分為開放式和封閉式兩種。

開放式是在高速公路只設一個收費站，無論汽車在高速公路上行駛的距離長短，收費統一。收費金額僅以車型為依據。開放式收費系統主要應用于距離較短、分支較少的高速公路。

封閉式是在高速公路的各個出入口都設有收費站，車輛無論在任何一個入口進入高速公路都要領取一個\"憑證\"，在駛出高速公路時交出\"憑證\"。收費員依據車型和里程來計算和收取司機的費用。

然而它們存在的缺點是停車計費。

關于不停車計費也有很多的設想：

1) 自動識別信用系統

2) 紅外方式傳輸智能卡內數據自動收費系統

本文也提出一種封閉式的不停車計費系統的設想，是基于無線通訊技術獲取車輛進出站口信息，實現不停車自動計費管理。

2 高速公路計費系統設計方案

2.1 高速公路計費系統總體框架

不停車自動計費管理模式應由收費管理中心系統、計費站管理分中心系統、計費站車道管理系統共三級網絡管理體制，并另加銀行清算管理系統，共由四部分組成總體管理結構框架。同時借助郵電部門公用數據通訊網絡與各系統相連完成信息傳輸任務。

這種計費管理模式的工作主要是利用車載機與收費站的單片機的無線通信，通過無線電波實現車輛身份參數自動識別和數據高速交換，獲取通過車輛的類型和所屬用戶等數據，由計算機系統控制指揮車輛通行，可以使車輛不停車快速通過收費站口。

通行費通過計算機網絡從用戶在銀行開設的專用帳戶中自動交納，從而實現了不停車自動收費業務。而其他系統各自完成自己的功能和作用，互助協調地工作，構成一完整的自動收費管理體系。這種收費管理模式主要適用于收費站車流量大、采用封閉式的高速公路收費管理。

2.2 計費管理中心系統

計費管理中心系統是整個管理體制的中樞，管理、協調、監控整個系統的運作，規劃、設計計費站自動計費系統方案。統一制訂管理制式與技術規范、標準與結構和票據。負責整個系統的數據流向。包括接收計費管理分中心上傳的出入口記錄信息，下傳分帳信息給計費管理分中心。負責分帳管理中心的分帳工作以及提供各種統計報表。負責用戶管理和車載機的更新、報廢、銷毀以及系統功能擴展、升級、換代。接受投拆、提供咨詢、查詢。建立收費站出入口記錄庫和分帳記錄庫供各計費管理分中心（計費公司）查閱。授權計費管理分中心及銀行清算系統的管理與協調運作。為整個系統的維護保養提供技術支持與運行保障。

2.3 計費管理分中心系統

它監控本管理分中心下屬各收費站自動計費系統。收集各自動計費車道的過車數據并進行分類匯總，上傳各出入口記錄信息及收費情況，接收并下傳更改信息，提供各種必要的查詢和統計報表。

2.4 收費站監控管理系統

此子系統實時監控本收費站的通行狀態和下屬各單片機系統的運作，收集本收費站下屬各單片機傳輸來的數據，并進行分類匯總和處理，上傳收費車道的出入口記錄信息至計費管理分中心管理系統，接收并下傳數據庫更改信息至車道主控計算機，接收下傳的“黑名單”并做相應處理，提供各種必要的查詢、統計和報表。實時控制和管理車道通行控制設備。

收費站控制管理系統結構圖如圖1所示。

2.5 銀行清算系統

不停車自動計費管理系統的清算系統業務委托銀行承擔，利用銀行內部的計算機網絡系統，實現對本地和異地高速公路用戶過路費的清算工作。銀行清算系統每天定時通過MODEM進入計費管理分中心（計費公司）管理系統主機，經密碼檢驗合法，取走收費站的每天匯總計費信息進行分類結算，然后將費款劃入各計費管理分中心（計費公司）的帳戶。銀行每天清算后根據用戶專用帳戶余額情況產生含有接近透支、已經透支、透支止付、掛失止付等信息的“黑名單”并傳遞到各計費管理分中心（各計費公司）。“黑名單”的傳遞次數每天至少一次。同時銀行每月向用戶提供一份帳戶對帳單，并代開出一份由省一級稅務部門統一印制的過路費報銷憑證。銀行清算系統能保證各高速公路費用清算的安全、準確和及時，可實現清算24小時達帳。同時可以提高整個計費系統的使用效率，降低投資成本，方便持卡人，更可方便地實現異地聯網結算。

3 系統展望

研制本系統，可以快速準確識別車型，確定收費標準、實現自動計費、避免車輛減速及停排隊購票現象；減少收費車道占地面積和基建投資；避免人工收費的一些弊端，最大限度的堵塞財務漏洞；體現出高速、省時，同時也對公路的車輛流通數目、車輛類型等進行快速、準確的統計記錄，供有關部門作為分析的依據，并對各公路車輛運行情況作出預報。

該系統具有很好的可移植性，使用和維護方便。從我國的高速公路收費現狀來看，本系統具有很高的潛在價值和應用前景，它的推廣必將帶來巨大的社會效益和經濟效益。同時加快我國電子收費（ETC）進程。

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