高速公路收费系统设计探索

2012-12-30陈丽花王长华

中国新技术新产品 2012年10期

陈丽花许豪王长华

（浙江省机电设计研究院有限公司，浙江杭州 310002）

改革开放以来，我国公路客货运输需求增长极快，对外开放、经济发展对公路交通无论是数量还是质量都提出了更高要求，迫切要求我们尽快建成一个完善的、干支相连、城乡相通、快速的公路交通网络，为经济腾飞创造一个良好的交通运输环境。但我国还是一个发展中国家，财力不足，资金紧缺，在加快公路建设步伐时，完全依赖国家投资是不够的，即使采取集资、贷款、引进外资等办法弥补资金缺口，仍将面临还本付息问题。因此，在高等级公路建成交付使用后，对在公路上行驶的车辆收取通行费，用以偿还建路资金，维持道路养护管理费用支出，是近二十年来各地自行摸索并得到国家明确认可的做法。它标志着商品经济观念在公路建养管领域内已被大多数人所理解和接受。

1 现有收费系统概述

1.1 车道控制机

车道控制机安装在收费亭内，由于现场工作环境恶劣，必须采用工业级计算机。车道控制机除配备CPU、内存、硬盘外，还要配备各种接口，其中包括与主机通信的接口（或网卡）、控制外设的数字I/O接口（包括通行信号灯、电动栏杆、车辆检测器、费额显示器等）、键盘、显示接口、打印机接口等。总之，硬件要考虑字长、主频、内存、硬盘、接口、MTBF（MCBF），MTTR等指标；软件须考虑扩充性、兼容性、可操作性，数据传输的实时性、速率、误码率。

1.2 收费员终端

收费员终端是人机对话的窗口，显示器用于显示收费员输入的信息及所需的信息，提示收费员下一步的操作。

1.3 电动栏杆

电动栏杆由电机、减速机、传动部件、控制板、金属箱体、栏杆等组成。电动栏杆安装在出口车道收费亭后部，与车辆检测器配合使用。全自动收费系统中，司机交费后，栏杆自动抬起；半自动收费系统中电动栏杆受控于车道控制机。通常收费员按放行键时，栏杆抬起，车辆驶过后检测器栏杆自动落下。栏杆被车辆碰撞时易于损坏，栏杆的传动机构应具有杆落下时受阻停转的功能。电动栏杆的起落速度直接影响车道的通行能力，通常不多于2秒。栏杆的使用寿命不少于200万次。电源、功率、润滑油的使用应符合标准。

1.4 票证打印机

出口车道配备票证打印机，以打印票证取代事先印刷好的票证。印刷票证对于开放式或均一式收费较适用，因为这两种收费制式票证种类少，通常可分5种车型，票证可为3～5种。对于封闭式收费系统，费额的种类很多，全线各收费站之间的收费标准也不完全一致，如此多种的票证，从印刷、保管到发放各环节均需要专人负责。

通行费票证上有两种信息：预印刷信息和现场打印信息，预印刷的信息包括业主的名称、高速公路名称、收据监制单位名称、收据顺序号；现场打印的信息包括日期、时间、收费员号、收费站号、车型、收款额等。

1.5 费额显示器

费额显示器安装在出口车道，给司机提供应缴费额信息。当采用预付卡时，还应将卡上余款信息告知司机。

1.6 车辆检测器

车辆检测器埋设在每个车道出口处的路面中，用于统计出、入口车道的交通量，控制出口车道的自动栏杆落下。车辆检测器可检测两轮以上各种车辆，当拖挂车通过时判为一辆车；当两辆车快速、慢速或相距很近（间距不小于1米）通过检测器时，应判为两辆车。金属物体在两车道之间的收费岛上移动时，不能影响检测器的性能和精度，检测器计数误差不大于千分之一。检测器由环形线圈和电子部分组成，电子部分除处理检测信息外，应有与车道机的接口，将车辆信息送给车道机。检测器灵敏度可调，并有复位按钮。

1.7 通话设备

收费站内部通话设备，由主机和分机组成，主机安装在收费站控制室，分机安装在收费亭及站长室。该设备为控制室值班员与收费员提供直接的话音通路，通常采用有线传输系统。通话主机面板上应有带指示灯的每个分机的通话按钮、扬声器的音量控制旋钮、群呼按钮和工作状态指示灯；分机由扬声器／麦克风和呼叫按钮组成。

2 电子收费系统设计展望

电子收费系统是将原本收费站采取人工收费的作业过程自动化，车辆不必减速缴费而可快速通过，由于其具有消除收费站附近车辆延迟、节省人工及简化收费手续等优点。近年来已经逐渐在欧美各国的收费公路上布设使用，我国也有许多地方开始使用电子收费系统。电子收费系统的重要应用领域有两个，其一为征收道路通行费，其目的是为回收兴建道路所投入的工程成本，是基于财务上的目的，常见的为高速公路、桥，是梁与隧道的收取通行费；其二为道路定价（以降低社会成本为目的，藉由征收“拥挤费”的方式来改变拥挤地区年至年间车辆的交通行为，以舒缓交通拥挤为目标，）香港实施的电子式道路定价就是以此为出发点。

2.1 电子收费车道交通工程措施

随着电子收费制度的逐步研发与测试，在不久的将来，收费系统即将迈入另一个崭新的新纪元，然而，使用智能科技之前，更重要的是应有完善计划与相关设施的配合，而这其中，法规的规定与执行的配合度，将是关键。以下即以与目前相关的法规规定，从交通工程设计与执行现况，就车道的配置、交通管制设施（标志、标线等）以及配合性执法的难易度等，加以整理分析，希望能针对有关问题，进一步研究后续的相应对策。

2.2 车道配置的探讨

有关电子收费车道配置原则，除需考虑通行能力、服务水准及车流交织的安全性外，整体性的交通管理及重车过磅等诸多复杂因素，也必须加以考虑。目前收费广场小型车电子收费车道位于最内侧车道，若依此设计，高峰时段将无法使用调拨车道，可能降低其机动性，因此，一种观点倾向将小型车电子收费车道设于小型车最外侧车道，而大型车电子收费车道设于最外侧第二车道，这样相对减少大型车的交织距离，而不论何种方式，均会造成电子收费大型车与最外侧车道的大型车辆交织的情形，究竟何种配置形式较佳，应根据实际情况确定。

2.3 标志的探讨

由于电子收费车道的特殊需求，目前相关收费站的标志设施，均必须重新规划考虑，其主要考虑的问题是标志的位置、颜色、形式及功能，由于电子收费系统在目前是一个比较新的项目，所以缺乏必要的规范和实践，国外资料多要求在距收费亭约处的中央分隔岛设置有绿底白字“电子收费”字样的悬臂式指示标志，颜色、字体、字高和反光性能应符合国标《道路交通标志》的要求，如能够设计出更为醒目且容易辨认的标志也是可以探讨的。