高速公路收费软件系统的改进

韩 鹰，要文利

1.山西交通职业技术学院，山西太原 030031

2.太原铁路机械学校，山西太原 030006

1 平台的变迁

从1988年上海至嘉定高速公路建成通车以来，我国高速公路经过21年的持续快速发展，覆盖率逐年增大，大大缩短了时空距离，有效降低了生产运输成本，对国民经济发展和社会进步都起到了重要的作用，高速公路的便利正日益改变人们的时空观念和生活方式。与此同时Windows系统以其友好的图形界面、先进的技术在全球获得霸权地位。我国高速公路收费系统大多建立在Windows平台基础之上，经过多年来的发展矛盾逐渐呈现出来。

1.1 建设成本昂贵

随着国家加大对知识产权的保护，使收费系统的建设成本加大，每台计算机需购买一套操作系统。以Windows 2000 Professional为例，每套1988元，以某省130个收费站588条车道计算，大约购买成本为1988×588＝1168944元。而采用开源Linux，可以免费下载获得，无限制安装在所有的计算机，极大降低购买操作系统的费用。

1.2 系统硬件要求高、稳定性差

Windows系统开机后，由于其为通用操作系统，运行大量系统级别的服务，占用计算机的资源，所以通常对硬件有较高的要求。这些服务有些用户根本不需要，很可能存在BUG，还会导致系统的崩溃。相比之下，Linux可以根据用户优化配置，精简内核，降低硬件要求。

1.3 病毒侵害

随着互联网技术的发展，“黑客”利用Windows操作系统的漏洞编写病毒，迫使Windows补丁加补丁，在此平台上运行的系统随时都有可能崩溃，收费系统的稳定性和可靠性越来越受到威胁，稍有疏忽，后果不堪设想。而Linux以其开源的特点，用户可以根据需求对系统内核重新编译，减少系统漏洞，抵抗病毒[1]。

1.4 国产数据库更安全

目前，大多数收费系统采用ORACLE、SQL SERVER、DB2、MY SQL等，这些数据库软件均可实现故障切换，对实时数据处理要求高、数据量大的环境做出优化，系统管理完善，稳定性和可靠性得到认可，具备完善的开发工具[2]，但是，收费系统具备自身的特点，业务功能单一、数据处理复杂度低、数据密集度高、数据种类简单，对数据的安全性有较高要求。当前，国产数据库产品的安全性级别达到B1级，功能完全满足高速公路收费业务的要求，因此从数据库安全性和支持我国民族软件的政策考虑，价格便宜，应该选用自主知识产权的国产数据库[3]。

2 收费软件优化

目前，各省高速公路联网收费系统已经运行多年，从运营情况看，普遍工作界面友好，用户操作方便，各项功能在一定程度上都满足了用户的需求。但是，随着高速公路管理要求的提高，经营向现代服务业转型，以信息化推进管理现代化，以精细化推进行业规范化，全面建设畅通、形象、阳光、温馨、素质等“五大”工程，积极打造科技、人文、诚信的高速品牌。从操作实用、提升工作质量、工作效率的角度考虑，收费软件的功能设计还有待不断完善、加以优化。

2.1 收费员终端功能

1）温馨问候和路况信息提示

当用户车辆驶入车道，车辆触发感应器，系统语言问候“你好，某某路欢迎您”。入站收费岛醒目提示“路况信息”，出站提示“本地气候信息”，充分体现人文关怀，而不是单从的收费经营。

2）收费信息提示

通常，用户只看到车类和车辆的收费情况。在收费员疲劳或车流高峰期时，容易找错钱，跟司乘人员发生误会。系统优化措施是：在收费窗口外接显示器，收费员刷卡后显示车号和在某站进入，车类、金额等信息以及电子线路图，收到司机的现金并输入，点击确认按钮后，打印票据，同时外接显示器提示收到相应的钱数和是否找零，找零的钱数。

通过提示，直观、准确、防逃费，司机消费明明白白，也提醒收费员不容易疏忽出错。

3）票据规范

票据规范有两层含义：其一，收费员上下班、中途、缺票、换票等情况，系统应提醒核对票据、无票，及剩票情况等信息。系统要求输入自己所持票据的首尾编号，加以系统核对。如果有误，系统拒绝收费员操作，并自动语音联报票据室人员，直到解除锁定为止才可继续。其二，票据备注栏打印时标明沿途所经过的关键路线，解决多路径明确消费问题。

4）车辆白名单

随着多元化投资，为了解决多家高速公司并网运行的统一操作，减少人为干预，在收费员终端增加查询功能，对于白名单车辆，可以显示某路段免费、某路段收费、金额多少元。

5）现场挂失

为了解决司机丢卡后繁琐事宜，有效堵塞中途换卡、倒卡等人为逃费漏洞，在收费员终端增加挂失功能，车辆“丢卡”时，必须核实是否领过卡，查到领卡记录的由入口站提供卡号和车辆信息，出口挂失卡号。相同卡号再次通过出口时，提示已注销，该车就应接受经济处罚。

6）车道图像抓拍

车道图像抓拍不仅可以辅助公安调查各类社会事件，对过往车辆进行记录和监控，更重要的是满足日常稽查需要。随着我国高速公路联网收费的里程日益加长，车辆换卡逃费的手段不断更新，车道图像抓拍成为后期图像存储、查询的基础和保障，意义重大。通常，出口比对不一致时，需要核查入口抓拍图像。

普遍采取的处理方式是车道抓拍、车道保存，并上传至收费站、分中心。随着社会经济的发展，私家车数量增大，各车道的车流量猛增，尤其是节假日，车道每天通行量超过5000车次/道，车道工控机频繁读写硬盘，降低业务流水工作效率，同时也容易发生故障。

为了解决上述问题，推荐采用如下方式：

（1）模式保存切换

当车流量较少时段，各车道抓拍图像分散保存在车道工控机的较大硬盘分区，并在空闲时上传；节假日、车流量较大时段，为了减少本地读写次数，可以通过车道“图像数据井服务”与站级轮询“数据泵服务”，将抓拍图像数据直接上传到指定IP服务器群的设定目录中，集中保存。时间段、模式切换状态由收费站统一管理。车道数据井服务需要增加分散保存模式下图像搜索功能[4]。

（2）目录和图像命名及保存格式

目录命名推荐为某站年份月份日车道号，如“武宿D20103278”。图像命名推荐为“班号+下划线+员工号+下划线+时间+下划线+流水号+车牌号”，如“02_1357_091825_4328_晋A5B318”代表02班1357号收费员9时18分25秒第4328台车晋A5B318。通过加装补光设备，得到清晰画面，图像以JPG格式保存，根据图像质量调整压缩为40～60%。

（3）提高抓拍可靠性

采用一辆车2照片（一张全景、一张车牌特写）进行保存。为了减轻车道工控机的负荷，可以采用外置式USB接口或10/100M局域网接口，将图像传入计算机[5]。

2.2 站级、分中心管理

1）数据科学统计

通过多年运营，全国各省高速公路公司都有自己行之有效的统计方法，满足自己数据统计需求。但是，从省际乃至全国联网的发展需求看，有必要统一统计报表的标准格式，更加科学化、人性化、标准化。一方面，减少人工统计的劳动量、口径不一致产生的误差；另一方面，便于互相交流、核对数据、统一存档保存。比如，增加任意时段的统计功能。

2）特情记录

根据运营经验，进一步细化特情类别，规范名称、说明原因等用词，使监控稽查人员就像大夫开电子病历一样，勾选类别、项目、原因等，简洁准确，为事后领导的决策分析提供更加科学、真实、快捷的依据。

3）票证管理

建立票证的统一管理，形成分中心、站票务室、车道三级联网模式。既可以远程实时监管票证的流通环节，又可以及时处理票证错误问题。在站级票务室增加票证编号图像识别模块，当收费员下班交回废票时，通过识别如果票证库中存在该编号则自动调出当时的废票记录，进行确认。否则需要查明原因，再做记录。这样可以对“重打”和“调整”的废票自动核查，加快流程，加强科学管理。

4）图像稽查

稽查默认设置为站级集中模式查询，提供指定条件的组合查询，并准确显示记录信息，提供打印和导出图像功能。

2.3 精确路径收费

随着高速公路规模和密度的扩大，必然形成环形路网，车辆自主选择行使路径，精确计费和拆分势在必行。采用的方法有最短路径法、全牌照识别法、RFID标识法等，目前多数采用最短路径法。

1）RFID标识法

近几年来，由于RFID识别距离远、抗干扰能力强、数据存储安全等广泛应用于高速公路多路径识别。车辆在入口领取RFID复合通行卡（卡内有RFID有源电子标签和非接触IC卡），车辆通过高速路标识点，路测系统将标识点编号记录在卡内，出口读出入口和标识信息，从而确定路径完成多路径识别和费收拆分。

虽然目前改造读写器成本较高，但长远发展看对精确拆账、保护投资方利益，软件设计逻辑简单意义重大。对于省际之间联网收费，底层读写卡的接口标准、数据结构、密钥等应该有交通运输部统一规划，才能保证后期拆账精确。

2）全牌照识别法

随着图像识别技术的发展，在高速公路全路段安装抓拍系统，出口比对车牌号来识别沿途路径。其缺点是，车速较快、车牌模糊等往往图像识别准确率有限。

3 存在技术难题

随着高速公路规模的发展，社会需求不断提高，由各省联网走向全国联网，由单一人工收费走向ETC不停车收费，收费系统也在不断创新。遇到的技术问题有：

1）Linux环境下配套设备驱动不成熟

虽然Linux功能非常强大，但是收费系统所用设备均为工业级，如车道控制机内置的输入/输出接口卡、多串口卡、图像抓拍卡、票据打印机等生产厂家没有提供很好的软件接口支持，这在一定程度上给车道软件的模块化编码、标准化配置产生困难。

2）数据存储和传输编码困难

高速公路收费系统要求数据可靠、准确，这对数据的存储和备份及传输所采取的技术手段提出了更高的要求。目前，编码方面还存在技术层面的困难。

通过优化软件，使之成为解决实际问题的有力工具，并尽可能减少人为工作失误，尽可能提高统计分析能力，为领导决策提供更加科学、真实、快捷的依据。

4 结论

为了降低新建和改造成本，对现有基于Windows平台的高速公路收费软件进行技术创新，实现高速公路收费系统可靠、稳定、准确地运行，在全国实现联网后运营更加安全有保障，开发基于Linux平台的高速公路收费软件是一个必然趋势。虽然在Linux平台进行软件开发存在诸多难点，但通过中国人努力采用先进的技术手段都可以予以实现。在收费软件开发过程中，应结合“人文”、“诚信”不断改进流程，提供更好的服务。

[1]姬建岗,吕扬.基于LINUX平台高速公路联网收费软件开发分析[J].中国交通信息产业,2006,6.

[2]何奕.高速公路收费系统架构变革[J].中国交通信息产业,2009,1.

[3]孙国杰.高速公路联网收费热点问题探讨[J].中国交通信息产业,2009，10.

[4]徐振华,邱伟明.车道抓拍图像存储与查询优化方案[J].中国交通信息产业.2009,11.

[5]苏浩然,杨光,袁莉.图像抓拍技术在公路收费系统中的应用[J].公路交通科技,2003,6.