淺談高速公路自動化收費系統車道控制器的原理和應用

宮德源 遼寧省交通運輸事業發展中心 遼寧大連 116600

引言：在科學技術高速發展的今天，自動化收費系統已經被普遍應用在高速公路當中，并且取得了良好的成效。作為自動化收費系統的車道控制器部分，更要不斷完善和優化，為整個收費系統的安全穩定打下堅實的基礎。

一、高速公路自動化收費系統車道控制器的功能

高速公路自動化收費系統是由收費中心、收費分中心、收費站以及收費車道四個部分組成，屬于一種計算機網絡系統。而車道控制器是該系統當中的最底層部分，也是收費系統數據信息的采集部分。車道控制器一般情況下處于車道的收費亭當中，主要功能是用于公路收費站收費車道，完成對車道設備的控制和狀態采集，同時提供給收費操作界面，記錄收費過程的原始數據并通過通訊線路上報上級管理設備。不僅提供了完整的設備編程開發軟件，還采用了立式三開門機箱，接線端子縱向排列，視線良好。

二、內部構造以及原理

車道控制器的內部構造是多路串口連接板、計算機、外接板、電源等設備。車道控制器的外形是由一個長為120cm，寬為100cm，高為20cm的金屬盒子構成，通常情況下也被稱之為技術柜。車道控制器的內部是一臺工業級多媒體計算機為核心部位，來負責車道控制器的運行。在內部核心的中心，還有一個絕對穩定的低能耗模板和CPU主板，正是因為有這些核心部件構成，才能夠保障收費系統長期穩定運行。隨著我國科學技術的高速發展，對于技術柜的發展也作出了更高層次的升級優化，這樣就能夠高效保障技術柜各個核心部位與外部設備實現有效連接，為技術柜的穩定運行打下堅實的基礎。在技術柜的內部結構體系中，還有一個核心部位是工控機密內核，就是在一個密封的金屬盒中。這個金屬盒是直接對視頻捕捉卡、網卡、顯卡等進行內置，能夠保障其長期穩定工作。然后在其內部設置一個強力穩定的通風設備，這樣就能夠避免灰塵堆積而影響其正常運行。此外還設置了防震動設備，避免各個元件受到震動的影響。

工控機與外圍設備之間數據信息主要是通過計算機的串口來接受、分析以及歸納，因此在工控機內部會安裝MOXA串口擴展卡，串口擴展卡是直接與串口連接板連接，這樣就能夠滿足收費系統設備連接以及系統擴展的基本需求。通過串口進行通訊的設備有收費鍵盤、收發卡機、票據打印機、處理器板等。處理器板在技術柜的右側方，處理器結構為ST10/C163微處理器，不僅管控著多路連接板與工控機之間的通訊聯系，還能給處理監控電路等數據信息。如果出現電壓過低或者操作失誤的情況時，處理器板就可以借助微處理器的功能，來重啟系統。

車道攝像機的視頻信號主要是通過工控機內部的視頻捕捉卡來將相關數據信息輸入到工控機內部，然后在經由車道收費軟件根據相應的操作流程，對車輛檢測器的數據信息進行圖像抓拍管控。選用了工業級圖像采集卡，抓拍圖像穩定清晰。工控機的電源是由24V的變壓器來給予電源供給，這種電源是來自RFI的工業電源。

車道控制器的整體設計是非常科學合理的，不僅實現了分體式安裝以及模擬化設計，而且對于內部的各個功能都實現了擴展強化。車道控制器采用了優良的軸流風機散熱設計，外箱采用了網絡機柜結構形成了良好的上下循環風道，能夠保障足夠的換氣流量。此外還采用了不銹鋼材質，促使熱量迅速發展，具有防腐蝕和防水的優點。

三、高速公路自動化收費系統車道控制器的應用

（一）日常維護工作

車道控制器雖然是高速公路自動化收費系統的最底層系統，但是也是非常重要的一個系統。因此在日常的應用過程中，就要做好維修養護工作。這樣才能促使車道控制器長期穩定運行，提高其使用壽命，確保其收集的數據信息準確性和可靠性，提高其社會效益和經濟效益。

在日常的維護工作中，首先需要對車道控制器內部的各種線纜連接進行牢固定期檢查。其次需要車道控制器的風扇以及工控機的風扇設備進行正常運轉定期檢查，并且要做到及時維修和除塵措施，一旦發現磨損嚴重的風扇設備，就要及時進行更換。最后要對車道控制器以及內部各個設備的灰塵進行清掃，要認真仔細，才能保障車道控制器正常穩定運行。

（二）故障判斷方法

首先是對收費鍵盤的故障判斷以及維修養護，在工作完成之后，就要定期檢查控制器操作系統有無任何故障或者出現死機的情況。一旦發現有死機的情況出現，就需要進行重新啟動，促使其正常運行。如果死機情況排除之后，就需要對收費鍵盤中的串口通訊電纜進行故障檢查，這時就要對串口通訊電纜進行重新拔插，如果出現蜂鳴聲，則表示收費鍵盤供電正常。當排除串口通訊電纜沒有故障之后，就要檢查鍵盤端口的通訊指示燈是否正常，如果出現發射燈亮時而接收燈不亮的情況，或者發射燈和接收燈都不亮的情況下，則表示串口連接板或者串口擴展卡存在故障，這時需要更換設備。

其次是對收發卡機進行故障判斷以及維修養護，當收發卡機出現卡住并且產生了通訊故障警告，就應當先判斷是否通訊電纜的連接出現松動情況。這時就應當將通訊電纜重新拔插，如果恢復正常的運行，則表示供電電源沒有問題。接下來就需要對電源保險絲和變壓器的運行狀態進行故障檢查，可以采用更換電源保險絲和重新啟動變壓器，然后觀察串口連接板的指示燈，如果指示燈不亮則表示出現故障，就需要更換串口連接板和串口擴展卡。

結語：綜上所述，在整個高速公路收費系統當中，車道控制器不僅是最基層的系統，還是較為重要的系統。由于傳統的產品設備無法保障其正常穩定運行，因此就需要不斷優化完善，才能提高運行質量和效率。