智能交通系統中高速公路收費系統的設計與實現

姜建康

（河北省高速公路石黃管理處，河北 石家莊 050000）

0 引言

在高速公路收費管理中，為了提高管理工作的效率，避免撕票收費出現的弊端，必須根據具體工作的需要開發和設計出相應的管理系統。本文介紹了一種智能收費管理系統的設計與實現，并將其運用到收費管理的實際工作當中，希望能夠為高速公路的收費管理工作提供借鑒和參考。

1 高速公路智能收費系統的設計

1.1 硬件設計

硬件設計主要包括功能不同的子系統設計。在收費系統結構當中，處于最上層的是清算中心子系統，下面一層是收費中心子系統，由收費中心控制和管理著不同的收費站，每個收費站子系統控制著多個入口車道和出口車道。由入口車道進來的車輛向收費站繳費，再反饋給收費中心，最后提交給清算中心進行清算[1]。這些系統各自組成一個局域網，然后通過廣域網連接起來。每個子系統都由服務器、客戶機、打印機、網絡設備組成。而收費車道又包括開關輸入卡，開關輸出卡，圖像捕獲卡，多串口卡，通過這些子系統的相互協調和工作，實現對收費的管理和控制。

1.2 軟件設計

1.2.1 IC卡的分類設計

IC卡主要包括以下五種不同類別的卡。

（1）儲值卡

為用戶所有并保管，卡上有電子錢包，并有一定數額的錢，用戶在卡發放處購買和充值之后就能使用。

（2）通行卡

為高速公路IC卡發行管理中心所有，入口發卡，出口收回，只作為車輛通行的憑證，不發放給任何用戶。

（3）優惠卡

由高速公路管理中心所有，并發放給用戶，持卡的用戶在規定的時間和路段按折扣收取通行費，范圍之外則需要足額繳納通行費。

（4）身份卡

職業素養的養成并非一朝一夕，應在每一門專業課程當中滲入職業素養，不論是在某一個知識點的講解中，還是在每一個教學方法使用的過程中，都可以穿插相應的內容，讓學生習以為常的接受到職業素養的知識。學生入校后即對學生進行專業的介紹和職業的前景，在職業滲透中，讓學生了解自己以后就業的企業需求，更好的讓學生體會到素養的重要性。

為高速公路管理系統所有，包括收費員、系統維護員、收費站值班員的身份卡，系統操作員卡。

（5）密匙卡

為高速公路管理中心所有，存放授權密匙和系統密匙。

1.2.2 系統功能設計

在整個收費系統當中，主要包括車道收費、收費站、收費中心、清算中心子系統，這些系統的組成和功能差不多，每個子系統又由不同的模塊組成，具體來說，主要包括八個模塊。在實際運行中，不同的模塊發揮著各自的作用，促進整個系統的正常運行和工作。

（1）IC卡發放

能夠實現對IC卡數據的管理，將IC卡進行初始化，使其具有配發功能，對于儲值卡還應該讓其具有儲值功能。設定卡號，并在卡上印上序列號，同時修改卡片檔案庫，使卡片處于初始化狀態，并建立和管理內部密匙，包括密匙設置、權限管理、密匙下載。

主要的功能包括IC卡配發、儲備、調配。在配發IC卡的時候，要根據車流量來確定通行券的需求量，將初始化的IC卡設置成通行券形式，同時記錄卡型、卡號、發卡時間等信息。按照高速公路車輛的日平均流量給運營公司配發通行券，然后再分發給不同的收費站，以方便車輛通行管理[2]。在儲備卡的時候，要考慮車輛的通行量，一般儲備卡的數量為出入口總線及匝道24h通行車輛的1.5倍，這樣能夠保證充足的卡儲備，不會出現卡儲備不足而影響對通行車輛的管理。在IC卡調配的時候，管理中心需要跟蹤監測通行券的流量和流向，收費站也要監測通行券的收發情況，當IC卡儲量少于分配量的40%，或者多于分配量的60%，則需要對卡儲量進行調配，以確保各收費站有適量的卡，滿足收費管理的需要。

（3）票據管理

包括入口的手撕通行券和出口的收費憑證，系統的票據管理模塊主要是對這兩種票據實行管理，確保整個系統更好的運行和工作，實現對車輛通行的有效管理。

（4）收費結算

根據出口的收費情況，按照路段、車型等情況，對班次、日、月、年車輛通行情況進行匯總和打印處理，通過匯總這些情況，能夠掌握該路段車輛通行的具體情況，從而為采取管理措施、提高管理水平提供依據。

（5）運營管理

對各個收費站的運營情況進行管理，包括車流量、車型等等，然后根據這些數據對車輛通行情況進行匯總，為采取相應的管理措施提供數據支持。

（6）入口、出口車道模塊

該模塊的功能是實現對車輛進出的管理，為車輛的進出創造有利條件。

（7）清算管理

采用的是聯網收費的制度，只有在出口才對所有車輛收費，入口和整個路途中沒有向車輛收費任何費用，這樣在實際工作中，必須將出口所收的費按照行駛的路段和費率分給各公司，由清算管理模塊完成該項任務，從而對車輛進行合理收費[3]。

（8）稽查管理

為了確保系統合理運行，規范管理工作，進行稽查管理是必要的。該模塊的主要任務是，定期或者不定期對收費數據進行稽查處理，具體的工作內容包括：免費車處理，特殊事件處理，數據不一致處理，并詢查在收費中有沒有舞弊行為，確保各收費站、各工作人員按照規定進行收費管理，整個收費管理工作處于良好的工作狀態。

1.2.3 系統數據設計

其主要內容包括基礎數據、收費原始數據、報表數據，而基礎數據又包括費率表、員工信息，收費原始數據包括入出口收費數據、上下班記錄、票據、IC卡領用登記、特殊事件處理等等。在日常運行和管理工作中，每個系統數據詳細地記錄著相應的信息，可為系統管理提供原始的數據。

2 高速公路智能收費系統的實現

2.1 系統數據流的實現

系統包括四級子系統，最上一級是清算中心，中間分別為收費中心和收費站，最下一級為入口車道和出口車道。這種管理模式每一級數據獲得后傳輸至上一級，不僅簡單而且操作方便，容易實現對收費的有效管理，在很多的高速公路收費管理系統當中運用的就是該模式。另外還有種模式是，入口車道和出口車道的數據同時傳輸至收費站和清算中心，實現聯網收費，這樣確保數據在傳輸的過程中不被任意修改，能夠保證數據的客觀性和真實性[4]。在管理過程中，如果出現數據不一致的情況，應該以清算中心的數據為準。

2.2 車道收費子系統的實現

為了實現收費系統的有效管理和控制，車道控制軟件必須滿足實時、穩定、可靠運行的要求，系統開發中采用了VC++6.0編程語言，它包含了代碼優化技術，運用該語言開發出來的程序速度更快，能夠更好地滿足車輛管理實際工作的需要。

2.3 收費站及以上子系統的實現

在進行數據管理的時候，收費站及以上系統的數據庫采用Informix，它有著顯著的優勢和特點，不僅速度快，而且成本低廉，質量可靠。在進行收費管理的時候，基礎數據和收費原始數據要生成報表，并及時反饋給上一級系統。同時，在報表實現過程中，可采用存儲過程和觸發器，這樣既有利于快速獲得數據，及時查看最新數據，還有利于確保數據的準確性，提高管理工作的效率。另外，在存儲過程中，當報表運算結果出現錯誤的時候，只需要調出SQL語句，查找其中的原因，對SQL語句更正，再重新執行存儲過程就行，使用起來十分方便。但是，存儲過程中存在的一些缺點也不容忽視，例如，執行時間過長，當數據過多的時候，往往會出現明顯的延遲現象。另外，數據的一致性也相對較差，只有在執行存儲過程的時候，才能查看報表，否則結果會出錯。因此，今后在實際工作中需要采取措施對此進行改進，促進其更好地發揮作用。

3 結語

根據上述方法和步驟設計出的智能收費管理系統，將其運用到高速公路收費管理的實際工作中，各項指標都滿足了管理工作的要求，使收費管理更加方便快捷，也避免了撕票收費問題的出現。該系統不僅提高了收費管理的工作效率，也降低了人的工作強度，取得了良好的效益，將來在高速公路收費管理實踐工作中值得進一步推廣和運用。

[1] 孫欽凱.智能交通系統中高速公路收費系統的設計與實現[J].科學之友，2012（4）：87-88.

[2] 孫景軍.高速公路不停車收費系統技術應用與分析[J].廣東科技，2009（2）：170-171.

[3] 成龍，張志超.高速公路智能交通系統（ITS）組成與應用[J].價值工程，2011（32）：171.

[4] 弛造.高速公路車道收費系統的設計與實現[D].南京：東南大學，2006.