高速公路收費站改擴建項目收費系統設計

曾琢

摘 要：高速公路在現代交通系統中占據著重要位置，對于經濟的發展具有重要的促進作用。對高速公路實行收費政策對于國家稅收有著重要的作用，是高速公路的運營養護與維修重要的經濟來源。根據當下高速公路收費站收費設計的現狀，結合該項目對收費系統設計進行闡述，并對相關問題提出幾項措施，最后進行簡單的總結。

關鍵詞：高速公路 收費站項目 措施 思考

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0048-02

隨著經濟的不斷發展，交通量的不斷增大，很多高速公路的互通設置已不能滿足人們日常的出行要求，需對互通進行改擴建。在高速公路收費站改擴建項目工作中，由于改擴建收費站收費系統需接入高速公路原有系統，易出現了很多問題，需要進行不斷的總結、改革與創新，以不斷促進收費系統設計的科學化與專業化。該文將結合四川省廣鄰高速公路華鎣互通改擴建項目收費系統設計進行具體分析。

1 工程概要

廣鄰高速公路起于廣安，連接成南高速，止于鄰水。該項目是四川至上海的主要陸路通道，也是川東的快速公路運輸干線。廣鄰高速公路于1995年12月開工建設，于2000年建成通車。

廣鄰高速公路華鎣收費站，地處華鎣市，隨交通量日益增長，原收費廣場2進2出已不能滿足現有交通量的要求，車輛常常在收費廣場前排隊，嚴重影響周邊路網的通行，收費站的服務水平已嚴重滯后于交通的發展，對行車安全有一定的影響，成為阻礙城市發展的瓶頸路段，急需對其改建。經現場調查，并結合相關交通量數據分析，原有互通的部分匝道寬度已不能適應交通量發展的需要，故根據相關規范對主線加減速車道進行加寬加長，并對匝道及收費廣場進行改擴建。通過加寬加長主線加減速車道來改善行車舒適度和安全性，通過改造拓寬匝道及收費廣場來提高通行能力及服務水平。由于改造后的匝道和收費廣場將侵占現有收費站房位置，另需新建收費站房。

改建的收費站項目包括主體設計和交通工程設計，收費站改擴建項目交通工程設計包括總體設計、監控設施、收費設施（含收費機電和收費土建）、通信設施（通信機電和通信管道）、供電照明系統以及房屋建筑設施等構成。該文僅對交通工程收費機電方面進行論述。

經過多年的運營，在收費系統方面，不管是從設備使用情況還是從實際需要方面，業主都積累了一些經驗，提出了一些新的需求，這些都要在新的設計中加以采納并實現。

2 高速公路擴建收費站項目機電設計目標

項目實施后，應能在一定時間段內有效地緩解現有高速公路的擁堵情況，并應使華鎣收費站機電系統納入已建成的廣鄰高速公路收費、通信和監控系統中，其中收費系統采用四川省統一的半自動計重收費方式，并參與全省聯網收費，該設計應達到以下目標：

（1）工程設計應結合滿足四川省高速公路聯網收費總體設計等相關規劃的要求，使系統具有充分的可靠性、實用性和安全性；同時，滿足已實施的全省計重收費工程對車道及收費設備的要求。

（2）工程設計應充分考慮高速公路的特點、已開通機電系統實際運行的情況和業主的管理需求，統一考慮機電系統的現狀和需求，以保證機電工程實施時對現有已運行的系統影響最小；

（3）在工程投資允許的條件下，盡可能采用國內外的新技術、新工藝和新產品，以進一步提高高速公路的管理效率，降低高速公路的維護成本；

（4）設計中所選用的設備考慮現有設備的擴展性及維護配件的統一性。

3 總體方案確定

目前，在收費站改擴建設計中，常用的提高通行能力的做法有以下幾種：

（1）采用性能較好的機電設備，提高收費系統的整體性能：如采用高性能的工控機、高速票據打印機、高速欄桿等設備，可以一定程度上縮短服務時間，從而提高收費站通行能力。

（2）設置自動發卡車道或者ETC電子不停車收費車道，以提高收費廣場的通行能力。

（3）設置往復式車道或者多亭車道。即一個車道可以根據主交通流的方向和交通量的大小，靈活的調整收費設備，從而提高高峰時段車輛的通行速度，減少擁堵率。

（4）通過增加土建車道數提升收費站的通行能力。

根據測算后的交通量初步測算，由于該項目收費站交通量增長太快，單純的將收費車道調整為往復式車道和多亭車道無法很好的緩解項目的交通擁堵狀況。擬采用增加土建車道數的方案來提升收費站的通行能力。結合四川省高速公路的運行情況以及相關要求，根據測算的交通量確定本項目的改建方案：將車道數由原有的2入2出調整為4入6出，在雙向收費島配置1入1出的ETC車道，并在其余出口車道設置計重收費；并同時配置高速票據打印機、高速欄桿等機電設備。

4 收費系統設計

4.1 收費系統概述

高速公路收費系統不僅擔負著全線通行車輛過路費的收取，同時還具有交通管理、監視、數據收集、流量調控等附加功能。按功能分，其主要由計算機收費管理系統、收費音視頻監視系統、車道控制子系統以及其他輔助系統。

4.2 收費計算機系統

收費計算機系統由分中心、收費站和入/出口收費車道計算機系統構成，是整個收費系統的控制核心，其功能是從收費車道以及其他子系統獲取數據，對收費相關數據進行統一管理；收費分中心計算機系統已實施，其通過通信系統，與收費站、公司收費中心和省聯網收費結算中心組成收費廣域網。收費站計算機系統由服務器、工作站、以太網交換機、激光打印機以及收費車道系統等構成。為保證車道與站級服務器之間快速和可靠的數據傳輸，廣場交換機與收費站交換機之間通過單模光纖實現數據傳輸，通訊協議采用工業標準的TCP/IP協議，其網絡拓撲結構采用“星型”模式。

收費站計算機系統通過通信系統提供的10M/100M通道與分中心計算機系統與收費分中心構成廣域網。網絡構成方案為：所有局域網采用全交換式以太網，網絡互聯設備均采用以太網交換機

4.3 收費音視頻監視系統

收費音視頻監視系統是杜絕高速公路通行費漏收的主要手段之一，該系統的優劣將直接影響業主的切身利益。

該系統由前端設備、傳輸設備、監視存儲設備三部分組成。前端設備包括車道攝像機、亭內攝像機、廣場攝像機、拾音器等；傳輸設備包括設于站房內的視頻傳輸設備和設于現場（收費廣場、車道、收費亭）的視頻傳輸設備；監視存儲設備包含視頻存儲服務器、視頻工作站等。

經調查，廣鄰高速公路現有收費系音視頻監視系統采用視頻專網的方案，但結合四川省高速公路聯網收費總體要求等現有相關規劃及要求，考慮到廣鄰路原有視頻專網傳輸方案擴容費用昂貴，從經濟性、技術的先進性以及擴容的便捷性考慮，將視頻音視頻子系統中的攝像機均更換為高清網絡攝像機，視頻傳輸方案也采用全IP傳輸方案。

該方案在收費站和收費廣場設置視頻交換機，各收費島上車道及亭內均設置高清攝像機，其通過網線接入車道視頻交換機，收費廣場設置的高清攝像機利用光纖收發器接入收費車道視頻交換機，車道視頻交換機通過光接口與收費站視頻以太網交換機相連。另財務室和監控室設置的攝像機也通過網線直接接入站視頻以太網交換機。在收費站設置視頻存儲設備、解碼設備、控制鍵盤、操作客戶端、監視器等設備，能夠實現報警圖像顯示、手動切換顯示和自動切換顯示等功能。收費亭內的監聽信號與亭內圖像同步錄像，并能同步調用。而在監控分中心僅需配置相關的解碼設備就能實現本項目視頻的接入。

4.4 收費車道系統

收費車道系統由安裝在收費亭內的車道控制機（含顯示器、收費專用鍵盤）、IC卡讀寫器、票據打印機、亭內攝像機、對講分機、腳踏報警開關等和安裝在收費島上的車輛檢測器及檢測線圈、車道通行信號燈、車道攝像機、車牌識別設備（入口車道設置）、費額顯示器、語音報價器、雨棚信號燈、霧燈、聲光報警裝置、自動欄桿、手動欄桿等組成。

實施計重收費的出口車道還配置有稱重控制器、稱重檢測器、車輛分離器、車型判別裝置等車道設備。

4.5 有線對講系統

對講系統由收費分中心的對講主機和收費站的對講主機以及亭內對講分機組成。對講系統采用熱線方式，由通信專業通過程控交換機實現對講功能。

分中心、收費站對講主機采用帶錄音的多功能數字話機，通過程控交換系統的調度電話功能，實現全呼、組呼、單呼和錄音等對講功能。收費亭對講分機采用普通按鍵式雙音多頻話機，用于實現收費員與站值班員、分中心監控員通話。

4.6 緊急報警系統

緊急報警系統用于收費員在遇到緊急情況時向監控室發出報警信息，其由安裝在收費站的報警主機、收費亭內的腳踏報警開關和收費車道的聲光報警器等組成。報警信號采用音頻電纜傳輸。

收費車道緊急報警信號進入車道控制機，通過收費計算機網絡觸發收費站內的報警裝置并與收費數據一起逐級上傳收費分中心。在發出報警信號后，可直接在收費站和收費分中心的工作站上顯示報警信號并發出聲音報警，同時將報警車道圖像切換至監視器上顯示。

4.7 現金傳輸系統

改建后的華鎣收費站為4入6出的收費站，為采取更科學的管理手段確保收費站財產和工作人員的人身安全，有效解決收費亭大量現金滯留及收費員交班時的路途安全問題，采用了現金傳輸系統。

現金傳輸系統由渦輪風機、消音裝置、風向轉換器、管道換向器、設置于金庫、票據室以及各出口人工收費亭的收發工作站、傳輸管道以及中心控制系統等組成。其是把分布于收費亭、金庫、票據室等地點的工作站用傳輸管道連接起來，構成一個封閉的管道網絡，通過動力風機的吸氣和吹氣使管道內形成正負空氣壓力差，實現裝有現金和票據的傳輸瓶的氣動傳輸[1]，中央控制中心控制并監視系統的運行。收費亭內的現金可以隨時傳輸到票據室的金庫， 票據室也可以隨時將收費員所需的物品傳送至收費亭，節省了人員的路途的奔波，提高工作效率，也讓收費員的現金交接更加便捷、快速、安全。

4.8 入口治超系統

隨著交通運輸的發展，為避免超限的貨運車輛對高速公路主體的路基路面造成了損壞；對交通安全造成極大的隱患，擬采用入口治超。入口超治系統配備稱重系統、車牌識別系統、車道監視系統、信息誘導系統、防雷接地系統等構成。

貨車通過檢測區域，車道攝像機抓拍車輛圖像，控制器獲取車輛車牌、稱重數據等，并在監視器和可變情報板上顯示。對不超限的貨車，直接打開自動欄桿機放行；若車輛超限，則通過可變情報板告警，提醒管理人員注意，引導貨車返程，嚴禁駛入高速公路。

5 收費站擴建中的問題綜述

當下，高速公路機電項目施工從設計到施工、從技術到管理已經相對于之前有了很大的進步，項目的總體管理與施工技術更加成熟，但是在高速公路收費站的改擴建機電設計項目上，仍然有不少問題需要解決。

5.1 機電設計應做好充分的前期準備工作

改擴建收費站項目都是在現有收費站的基礎上進行，要做好一個收費站的改造設計，需要在進行認真細致的實地調研工作，把整個項目的現有情況進行充分了解，并進行綜合考慮，做到各個項目不遺漏，確保整個設計的完整性[2]。以避免在進行機電工程的設計工作中，調研數據與實際情況有所出入，從而設計也難免出現差錯。

5.2 機電項目的設計程序

一般來講，機電設計工作都會遵循一定的設計程序，以免造成設計項目的遺漏，影響工程進度的進展。但是，由于機電項目的設計較為復雜，所牽涉的領域也較多，對于設計人員的要求也較高，因此在進行機電項目的設計管理工作中，對設計工作的規范設計上出現了工作上的疏漏[3]。

5.3 系統需有創新和實用性

華鎣高速公路收費站的改造有其特殊性。對收費系統而言，如果改擴建前后沒有太大的區別，則僅僅是從土建上提高了項目的作用。因此，收費系統的設計應體現創新和實用性，以進一步簡化運營單位的工作，有效提高業主的管理效率。比如，為確保收費站財產和工作人員的人身安全，有效解決收費亭大量現金滯留及收費員交班時的路途安全問題，采用了現金傳輸系統；將視頻傳輸系統調整為造價上更經濟，技術更先進性，更好擴容的全IP傳輸方式。

6 結語

高速公路改擴建收費站項目機電設計比一般的新建項目復雜，有許多東西需要設計單位根據現有的情況以及業主的需求去認真考慮，以便能滿足運營管理者不斷提高的管理需求，滿足道路使用者和全社會日益提升的安全和服務需求。

參考文獻

[1] 于平，魏秋霜.淺析現金管道傳輸系統在高速公路收費站的應用[J].公路交通技術（應用技術版），2010（4）：196-198.

[2] 陳新軍.高速公路機房設計的要求[J].交通世界（工程技術），2014（5）：107-108.