智能交通系統(tǒng)中高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

摘要：智慧交通系統(tǒng)是現(xiàn)代交通事業(yè)中尤為關(guān)鍵的一部分，亦可稱為ITS系統(tǒng)，其建立在智能化車輛道路管理的基礎(chǔ)上，引入先進(jìn)的創(chuàng)新手段，實(shí)現(xiàn)車輛、人員與道路三大要素的有效協(xié)調(diào)，旨在最大程度上降低高速公路事故發(fā)生概率，并減少資源投入。本文就對智能交通系統(tǒng)中高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng);高速公路收費(fèi)系統(tǒng);設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)

1高速公路收費(fèi)系統(tǒng)分析

目前，我國的高速公路很容易產(chǎn)生車輛在公路主線上多次停車?yán)U費(fèi)的現(xiàn)象，不僅為使用者帶來了不便，而且違反了公路快捷和高速的形象，給社會群眾產(chǎn)生惡劣的印象。隨著高速公路網(wǎng)的建設(shè)，對收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的管理和建設(shè)，能夠?qū)Ω咚俟愤M(jìn)行整體的管理，建設(shè)統(tǒng)一的管理中心和收費(fèi)中心，在車輛進(jìn)入高速公路網(wǎng)的時(shí)候申請一張通行卡，在駛出的時(shí)候進(jìn)行繳費(fèi)，避免多次停車?yán)U費(fèi)的現(xiàn)象。

2高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

高速公路收費(fèi)系統(tǒng)主要分為四個(gè)層次，第一個(gè)層次是硬件層，第二個(gè)層次是系統(tǒng)層，第三個(gè)層次是應(yīng)用層，第四個(gè)層次是用戶層。

2.1硬件層

在硬件層中包含了許多設(shè)備，例如IC卡設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，能對系統(tǒng)層的命令進(jìn)行執(zhí)行，并及時(shí)有效反饋相關(guān)信息。

2.2系統(tǒng)層

系統(tǒng)層能對系統(tǒng)進(jìn)行支撐，落實(shí)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)和硬件的直接操作，包含系統(tǒng)開發(fā)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等，我國的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，能針對實(shí)際情況進(jìn)行有針對性的選擇。

2.3應(yīng)用層

應(yīng)用層指的是系統(tǒng)的中間層，具有承上啟下的過渡作用，能對系統(tǒng)的功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和處理，能夠進(jìn)行系統(tǒng)業(yè)務(wù)的管理、網(wǎng)絡(luò)管理、IC卡管理。

2.4用戶層

用戶層指的是工作人員和收費(fèi)人員之間的直接接觸，主要包括收取費(fèi)用，包含用戶和相關(guān)系統(tǒng)間的設(shè)備界面和人機(jī)界面，能為用戶提供相關(guān)的處理和管理，最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的和諧共處。高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層次，包含收費(fèi)車道、收費(fèi)站、收費(fèi)中心和分中心。其中，收費(fèi)中心是收費(fèi)系統(tǒng)之中最重要的部分，針對以往收費(fèi)中心的特征建立的是收費(fèi)分中心，收費(fèi)系統(tǒng)之中的節(jié)點(diǎn)是收費(fèi)站，收費(fèi)車道能夠和使用者進(jìn)行直接的交流。

服務(wù)器——客戶機(jī)系統(tǒng)主要由三個(gè)主要的部分組成：網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序和服務(wù)器。服務(wù)器能夠?qū)ο到y(tǒng)的資源進(jìn)行有效的管理，主要的任務(wù)有針對數(shù)據(jù)庫對科學(xué)性和安全性的需求，對數(shù)據(jù)庫的訪問進(jìn)行控制，保證應(yīng)用程序的完整性和全局性，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行恢復(fù)和備份等。客戶端的主要任務(wù)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和用戶之間的交流，提交用戶的信息，接受服務(wù)器產(chǎn)生的信息，按照應(yīng)用程序，對相關(guān)的要求進(jìn)行執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)的目的是實(shí)現(xiàn)客戶和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸。在Server-Client系統(tǒng)之中，將應(yīng)用程序分為兩個(gè)不同的部分，服務(wù)器和應(yīng)用程序，在這個(gè)系統(tǒng)之中，客戶應(yīng)該安裝相應(yīng)的程序，對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，使用客戶端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、計(jì)算、交互和現(xiàn)實(shí)，應(yīng)該使用服務(wù)器完成對數(shù)據(jù)的維護(hù)和處理，使用服務(wù)器和應(yīng)用程序完成日常的業(yè)務(wù)工作。

3高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則分析

3.1先進(jìn)性原則

在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上，應(yīng)該使用具有發(fā)展?jié)摿Φ南嚓P(guān)技術(shù)，與聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢相適應(yīng)，針對系統(tǒng)需求的變化進(jìn)行改善，在系統(tǒng)產(chǎn)生變化之后，能夠產(chǎn)生靈活的變動。

3.2可靠性原則

可靠性指的是在眾多數(shù)據(jù)流動的過程中，如果發(fā)生損壞的現(xiàn)象，很可能對收費(fèi)的過程產(chǎn)生影響，因此應(yīng)該提高設(shè)計(jì)過程中的可靠性。在設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)該堅(jiān)持安全性原則和規(guī)范性原則，保證各個(gè)元素能夠進(jìn)行整合，避免越權(quán)操作、非法入侵等現(xiàn)象的發(fā)生，最終提高網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全性。

4高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)包括四級子系統(tǒng)，最上一級是清算中心，中間分別為收費(fèi)中心和收費(fèi)站，最下一級為人口車道和出口車道。這種管理模式每一級數(shù)據(jù)獲得后傳輸至上一級，不僅簡單而且操作方便，容易實(shí)現(xiàn)對收費(fèi)的有效管理，在很多的高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)用的就是該模式。另外還有種模式是，人口車道和出口車道的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸至收費(fèi)站和清算中心，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，這樣確保數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中不被任意修改，能夠保證數(shù)據(jù)的客觀性和真實(shí)性。在管理過程中，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況，應(yīng)以清算中心的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

4.2車道收費(fèi)子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)收費(fèi)系統(tǒng)的有效管理和控制，車道控制軟件必須滿足實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的要求，系統(tǒng)開發(fā)中采用了VC++6.0編程語言，它包含了代碼優(yōu)化技術(shù)，運(yùn)用該語言開發(fā)出來的程序速度更快，能更好地滿足車輛管理實(shí)際工作的需要。

4.3收費(fèi)站及以上子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在開展數(shù)據(jù)管理工作時(shí)，收費(fèi)站及以上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用Informix，它有著顯著的優(yōu)勢和特點(diǎn)，不僅速度快，而且成本低廉，質(zhì)量可靠。在進(jìn)行收費(fèi)管理的時(shí)候，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和收費(fèi)原始數(shù)據(jù)要生成報(bào)表，并及時(shí)反饋給上一級系統(tǒng)。同時(shí)，在報(bào)表實(shí)現(xiàn)過程中，可采用存儲過程和觸發(fā)器，這樣既有利于快速獲得數(shù)據(jù)，及時(shí)查看最新數(shù)據(jù)，還有利于確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高管理工作的效率。另外，在存儲過程中，當(dāng)報(bào)表運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，只需要調(diào)出SQL語句，查找其中的原因，對SQL語句更正，再重新執(zhí)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(diǎn)也不容忽視，例如執(zhí)行時(shí)間過長，當(dāng)數(shù)據(jù)過多的時(shí)候，往往會出現(xiàn)明顯的延遲現(xiàn)象。另外，數(shù)據(jù)的一致性也相對較差，只有在執(zhí)行存儲過程的時(shí)候，才能查看報(bào)表，否則結(jié)果會出錯(cuò)。因此今后在實(shí)際工作中需要采取措施對此進(jìn)行改進(jìn)，促進(jìn)其更好地發(fā)揮作用。

5結(jié)語

總之，傳統(tǒng)的人工收費(fèi)方式存在局限性，無法與現(xiàn)代社會發(fā)展需求相適應(yīng)，甚至成為我國高速公路事業(yè)發(fā)展的阻礙因素?；诖?，需從高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)際情況出發(fā)，提出可行的改進(jìn)措施，靈活引入先進(jìn)技術(shù)，提高收費(fèi)系統(tǒng)的智能化水平，以更好地服務(wù)于社會。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁碩.智能交通下高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（34）.

[2]黃志遠(yuǎn).高速公路節(jié)能型過路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].上海公路，2017，（1）.

[3]張偉.無卡化高速公路收費(fèi)結(jié)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國交通信息化，2017.

[4]宋燁.淺談智能交通系統(tǒng)中高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].人民交通，2019，（15）.

（作者單位：遼寧艾特斯智能交通技術(shù)有限公司）

作者簡介：許朔（1993.11-），男，滿族，遼寧錦州人，東北大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)碩士，研究方向：高速公路智能交通系統(tǒng)集成。