高速公路路径识别设计及应用

卢桢

摘 要：分析了高速公路环网中路径二义性问题，提出了有效解决环网中路径二义性问题的措施。通过四个层级构建全省路径识别网，以实现车牌识别路径信息采集等多项核心业务的功能。阐述了路径识别技术的构架，指出未来发展路径识别技术的方向，给运营方带来较大的经济效益。

关键词：高速公路；路径识别；设计；交通网

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0041-02

随着我国高速公路的不断发展，已形成了密布的高速公路交通网。为了降低高速公路的运营成本，联网收费对机电系统建设的要求越来越高。高速公路联网收费，一方面，减少了通行车辆的交费次数，提高了通行能力；另一方面，减少了收费站建设和收费人员的聘用、培训等相关费用，降低了运营成本，具有可观的经济效益。目前，在部分高速公路比较发达的省份已基本实现了高速公路全省联网收费。湖南省高速公路除了少数路段外，均采用联网收费的方式，不仅节约了运营成本，还提高了管理水平。

然而，对联网的高速公路网来说，有时会存在高速公路环网的情况，这样就会出现车辆从A点到B点存在两条或两条以上可选择路径通行的情况，即路径二义性问题。根据《湖南省“十二五”高速公路网规划》要求，湖南省高速公路网的环网将会随着路网的不断扩大而增加，路径识别将是联网收费的关键性技术。同时，由于经营性高速公路越来越多，业主更关注通行费征收、拆账准确性等关乎自身利益的问题，而二义性路径问题则是一个日渐凸显的技术难题。目前，我省采用车牌识别技术解决路径识别问题。

1 经济分析

通过对京珠高速公路联网区域形成环网以来的整体情况进行抽样、估算，由统计数据可知，按最短路径收费将流失掉总收费额的3.59%，在京珠区域约2 190万/月。从收费额的角度看，流失度相当庞大，也就是说路径识别项目（第一部分）的建设资金投入可以在三个月内回收。联网业主对此相当期待，因为按实际路径收费将涉及更有效、更严密的联网管理，如果能调动联网业主运营管理的积极性，将会为整体联网行业管理带来强有力的保障。

高速公路路径识别的建设可以有效解决上述路段所形成的环网中存在的路径二义性问题。在存在拆分、二义性情况的路段安装、设置识别点，利用路径识别数据采集系统、时钟同步系统、省中心数据处理系统、路径识别及配套软件等对车辆识别信息进行处理、整合，使之能够精确匹配出车辆的完整路径信息。系统在响应速度、峰值处理能力、数据传输完整性等方面应完全满足按实际路径收费的需求，不能出现车辆交费时间延长的情况。同时，该系统应能准确拆分各个路段的收费额，并且提供收费额拆分信息查询服务，以满足各个路段业主对收费额拆分信息查询的需求。按省中心、分中心、收费站、车道等四个层级构建全省路径识别网，分别实现车牌识别路径信息采集、传输和处理，构建全省动态路径信息；实现路径匹配、完整动态路径信息查询下发、收费交易额拆分、动态超时判断、预警、交易稽查、信息发布、车牌唯一性校验等核心业务功能。构建省中心数据备份与恢复体系，实现车辆路径识别信息、路径匹配信息、交易拆分信息等关键信息的可靠备份和异常恢复，可以保证数据的安全和系统的稳定运行。

2 系统设计

2.1 系统组网

湖南省高速公路路径识别系统属于收费计算机网络的一部分，该网络为一个独立的广域网系统，网络构成分为三级：第一级为湖南省收费中心局域网，第二级为收费分中心局域网，第三级为收费站局域网。各级局域网之间通过通信系统提供的数据通道形成广域网，各局域网内部采用星型结构，收费计算机网络总的拓扑结构为树型+星型的复合型结构。为了保证数据传输的可靠性，将VPN作为备份传输线路。

如图1所示，该系统分为省中心、分中心和收费站三级部署。其中，收费站系统包括车道设备。服务器包括：省中心服务器11台、分中心服务器26台、识别点/收费站服务器59台。交换机包括：省中心三层千兆交换机2台、分中心二层前兆交换机6台、识别点/收费站二层千兆交换机100台。VPN网关包括：省中心VPN接入路由2台、分中心VPN接入路由6台、识别点/收费站VPN接入路由112台。防火墙包括：省中心防火墙2台、分中心防火墙13台。

2.2 存储容量估算

根据湖南高速公路系统对目前运行数据和设计指标的统计、分析，当前业务处理和数据量评估的关键业务指标如表1所示。

根据目前运行系统的主要关键业务指标来进行评估和预测，得到的评估数据如表2所示。

业务在数据库中存放，部分字段需要索引，这样就会导致存储增大，评估按1.7的膨胀率计算。交易量按每年5%的增长率计算，由此可知，增长率=（1+8%）20=2.65.

收费站、分中心、省中心系统存储容量需求计算如下所示。

3 结束语

收费系统改造和路径识别系统的建立解决了实际收费路径所需的路径查询服务、时钟同步、业务稽核等问题，为实际路径收费打下了坚实的基础。采用实际路径收费可以减少通行费的流失，减少因通行费分配而产生的纠纷等现象。它的使用展现了各路段业主收益的公平性，满足了各业主特别是经营性路段业主的要求。通过该项目的建设，配合车道车牌识别系统，可以实现“出口调入口图像、车道防换卡”等功能，可以对车辆倒卡、套牌等情况进行实时稽查，实现防止车辆作弊的功能。该项目从各识别点到省中心建立可靠的数据传输支撑网络，收实时上传费数据。同时，依托高性能的拆账运算能力，为通行费的实时拆分打下基础。

参考文献

[1]方伟，李云，刘畅.浅谈湖南省高速公路路径识别技术[J].湖南交通科技，2010（03）.

[2]闫旭.贵州高速公路通行卡监管系统方案[J].中国水运（下半月），2012（09）.

[3]邓宏.湖南高速公路应急管理工作实践与思考[J].湖南交通科技，2012（01）.

〔编辑：白洁〕

摘 要：分析了高速公路环网中路径二义性问题，提出了有效解决环网中路径二义性问题的措施。通过四个层级构建全省路径识别网，以实现车牌识别路径信息采集等多项核心业务的功能。阐述了路径识别技术的构架，指出未来发展路径识别技术的方向，给运营方带来较大的经济效益。

关键词：高速公路；路径识别；设计；交通网

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0041-02

随着我国高速公路的不断发展，已形成了密布的高速公路交通网。为了降低高速公路的运营成本，联网收费对机电系统建设的要求越来越高。高速公路联网收费，一方面，减少了通行车辆的交费次数，提高了通行能力；另一方面，减少了收费站建设和收费人员的聘用、培训等相关费用，降低了运营成本，具有可观的经济效益。目前，在部分高速公路比较发达的省份已基本实现了高速公路全省联网收费。湖南省高速公路除了少数路段外，均采用联网收费的方式，不仅节约了运营成本，还提高了管理水平。

然而，对联网的高速公路网来说，有时会存在高速公路环网的情况，这样就会出现车辆从A点到B点存在两条或两条以上可选择路径通行的情况，即路径二义性问题。根据《湖南省“十二五”高速公路网规划》要求，湖南省高速公路网的环网将会随着路网的不断扩大而增加，路径识别将是联网收费的关键性技术。同时，由于经营性高速公路越来越多，业主更关注通行费征收、拆账准确性等关乎自身利益的问题，而二义性路径问题则是一个日渐凸显的技术难题。目前，我省采用车牌识别技术解决路径识别问题。

1 经济分析

通过对京珠高速公路联网区域形成环网以来的整体情况进行抽样、估算，由统计数据可知，按最短路径收费将流失掉总收费额的3.59%，在京珠区域约2 190万/月。从收费额的角度看，流失度相当庞大，也就是说路径识别项目（第一部分）的建设资金投入可以在三个月内回收。联网业主对此相当期待，因为按实际路径收费将涉及更有效、更严密的联网管理，如果能调动联网业主运营管理的积极性，将会为整体联网行业管理带来强有力的保障。

高速公路路径识别的建设可以有效解决上述路段所形成的环网中存在的路径二义性问题。在存在拆分、二义性情况的路段安装、设置识别点，利用路径识别数据采集系统、时钟同步系统、省中心数据处理系统、路径识别及配套软件等对车辆识别信息进行处理、整合，使之能够精确匹配出车辆的完整路径信息。系统在响应速度、峰值处理能力、数据传输完整性等方面应完全满足按实际路径收费的需求，不能出现车辆交费时间延长的情况。同时，该系统应能准确拆分各个路段的收费额，并且提供收费额拆分信息查询服务，以满足各个路段业主对收费额拆分信息查询的需求。按省中心、分中心、收费站、车道等四个层级构建全省路径识别网，分别实现车牌识别路径信息采集、传输和处理，构建全省动态路径信息；实现路径匹配、完整动态路径信息查询下发、收费交易额拆分、动态超时判断、预警、交易稽查、信息发布、车牌唯一性校验等核心业务功能。构建省中心数据备份与恢复体系，实现车辆路径识别信息、路径匹配信息、交易拆分信息等关键信息的可靠备份和异常恢复，可以保证数据的安全和系统的稳定运行。

2 系统设计

2.1 系统组网

湖南省高速公路路径识别系统属于收费计算机网络的一部分，该网络为一个独立的广域网系统，网络构成分为三级：第一级为湖南省收费中心局域网，第二级为收费分中心局域网，第三级为收费站局域网。各级局域网之间通过通信系统提供的数据通道形成广域网，各局域网内部采用星型结构，收费计算机网络总的拓扑结构为树型+星型的复合型结构。为了保证数据传输的可靠性，将VPN作为备份传输线路。

如图1所示，该系统分为省中心、分中心和收费站三级部署。其中，收费站系统包括车道设备。服务器包括：省中心服务器11台、分中心服务器26台、识别点/收费站服务器59台。交换机包括：省中心三层千兆交换机2台、分中心二层前兆交换机6台、识别点/收费站二层千兆交换机100台。VPN网关包括：省中心VPN接入路由2台、分中心VPN接入路由6台、识别点/收费站VPN接入路由112台。防火墙包括：省中心防火墙2台、分中心防火墙13台。

2.2 存储容量估算

根据湖南高速公路系统对目前运行数据和设计指标的统计、分析，当前业务处理和数据量评估的关键业务指标如表1所示。

根据目前运行系统的主要关键业务指标来进行评估和预测，得到的评估数据如表2所示。

业务在数据库中存放，部分字段需要索引，这样就会导致存储增大，评估按1.7的膨胀率计算。交易量按每年5%的增长率计算，由此可知，增长率=（1+8%）20=2.65.

收费站、分中心、省中心系统存储容量需求计算如下所示。

3 结束语

收费系统改造和路径识别系统的建立解决了实际收费路径所需的路径查询服务、时钟同步、业务稽核等问题，为实际路径收费打下了坚实的基础。采用实际路径收费可以减少通行费的流失，减少因通行费分配而产生的纠纷等现象。它的使用展现了各路段业主收益的公平性，满足了各业主特别是经营性路段业主的要求。通过该项目的建设，配合车道车牌识别系统，可以实现“出口调入口图像、车道防换卡”等功能，可以对车辆倒卡、套牌等情况进行实时稽查，实现防止车辆作弊的功能。该项目从各识别点到省中心建立可靠的数据传输支撑网络，收实时上传费数据。同时，依托高性能的拆账运算能力，为通行费的实时拆分打下基础。

参考文献

[1]方伟，李云，刘畅.浅谈湖南省高速公路路径识别技术[J].湖南交通科技，2010（03）.

[2]闫旭.贵州高速公路通行卡监管系统方案[J].中国水运（下半月），2012（09）.

[3]邓宏.湖南高速公路应急管理工作实践与思考[J].湖南交通科技，2012（01）.

〔编辑：白洁〕

摘 要：分析了高速公路环网中路径二义性问题，提出了有效解决环网中路径二义性问题的措施。通过四个层级构建全省路径识别网，以实现车牌识别路径信息采集等多项核心业务的功能。阐述了路径识别技术的构架，指出未来发展路径识别技术的方向，给运营方带来较大的经济效益。

关键词：高速公路；路径识别；设计；交通网

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0041-02

随着我国高速公路的不断发展，已形成了密布的高速公路交通网。为了降低高速公路的运营成本，联网收费对机电系统建设的要求越来越高。高速公路联网收费，一方面，减少了通行车辆的交费次数，提高了通行能力；另一方面，减少了收费站建设和收费人员的聘用、培训等相关费用，降低了运营成本，具有可观的经济效益。目前，在部分高速公路比较发达的省份已基本实现了高速公路全省联网收费。湖南省高速公路除了少数路段外，均采用联网收费的方式，不仅节约了运营成本，还提高了管理水平。

然而，对联网的高速公路网来说，有时会存在高速公路环网的情况，这样就会出现车辆从A点到B点存在两条或两条以上可选择路径通行的情况，即路径二义性问题。根据《湖南省“十二五”高速公路网规划》要求，湖南省高速公路网的环网将会随着路网的不断扩大而增加，路径识别将是联网收费的关键性技术。同时，由于经营性高速公路越来越多，业主更关注通行费征收、拆账准确性等关乎自身利益的问题，而二义性路径问题则是一个日渐凸显的技术难题。目前，我省采用车牌识别技术解决路径识别问题。

1 经济分析

通过对京珠高速公路联网区域形成环网以来的整体情况进行抽样、估算，由统计数据可知，按最短路径收费将流失掉总收费额的3.59%，在京珠区域约2 190万/月。从收费额的角度看，流失度相当庞大，也就是说路径识别项目（第一部分）的建设资金投入可以在三个月内回收。联网业主对此相当期待，因为按实际路径收费将涉及更有效、更严密的联网管理，如果能调动联网业主运营管理的积极性，将会为整体联网行业管理带来强有力的保障。

高速公路路径识别的建设可以有效解决上述路段所形成的环网中存在的路径二义性问题。在存在拆分、二义性情况的路段安装、设置识别点，利用路径识别数据采集系统、时钟同步系统、省中心数据处理系统、路径识别及配套软件等对车辆识别信息进行处理、整合，使之能够精确匹配出车辆的完整路径信息。系统在响应速度、峰值处理能力、数据传输完整性等方面应完全满足按实际路径收费的需求，不能出现车辆交费时间延长的情况。同时，该系统应能准确拆分各个路段的收费额，并且提供收费额拆分信息查询服务，以满足各个路段业主对收费额拆分信息查询的需求。按省中心、分中心、收费站、车道等四个层级构建全省路径识别网，分别实现车牌识别路径信息采集、传输和处理，构建全省动态路径信息；实现路径匹配、完整动态路径信息查询下发、收费交易额拆分、动态超时判断、预警、交易稽查、信息发布、车牌唯一性校验等核心业务功能。构建省中心数据备份与恢复体系，实现车辆路径识别信息、路径匹配信息、交易拆分信息等关键信息的可靠备份和异常恢复，可以保证数据的安全和系统的稳定运行。

2 系统设计

2.1 系统组网

湖南省高速公路路径识别系统属于收费计算机网络的一部分，该网络为一个独立的广域网系统，网络构成分为三级：第一级为湖南省收费中心局域网，第二级为收费分中心局域网，第三级为收费站局域网。各级局域网之间通过通信系统提供的数据通道形成广域网，各局域网内部采用星型结构，收费计算机网络总的拓扑结构为树型+星型的复合型结构。为了保证数据传输的可靠性，将VPN作为备份传输线路。

如图1所示，该系统分为省中心、分中心和收费站三级部署。其中，收费站系统包括车道设备。服务器包括：省中心服务器11台、分中心服务器26台、识别点/收费站服务器59台。交换机包括：省中心三层千兆交换机2台、分中心二层前兆交换机6台、识别点/收费站二层千兆交换机100台。VPN网关包括：省中心VPN接入路由2台、分中心VPN接入路由6台、识别点/收费站VPN接入路由112台。防火墙包括：省中心防火墙2台、分中心防火墙13台。

2.2 存储容量估算

根据湖南高速公路系统对目前运行数据和设计指标的统计、分析，当前业务处理和数据量评估的关键业务指标如表1所示。

根据目前运行系统的主要关键业务指标来进行评估和预测，得到的评估数据如表2所示。

业务在数据库中存放，部分字段需要索引，这样就会导致存储增大，评估按1.7的膨胀率计算。交易量按每年5%的增长率计算，由此可知，增长率=（1+8%）20=2.65.

收费站、分中心、省中心系统存储容量需求计算如下所示。

3 结束语

收费系统改造和路径识别系统的建立解决了实际收费路径所需的路径查询服务、时钟同步、业务稽核等问题，为实际路径收费打下了坚实的基础。采用实际路径收费可以减少通行费的流失，减少因通行费分配而产生的纠纷等现象。它的使用展现了各路段业主收益的公平性，满足了各业主特别是经营性路段业主的要求。通过该项目的建设，配合车道车牌识别系统，可以实现“出口调入口图像、车道防换卡”等功能，可以对车辆倒卡、套牌等情况进行实时稽查，实现防止车辆作弊的功能。该项目从各识别点到省中心建立可靠的数据传输支撑网络，收实时上传费数据。同时，依托高性能的拆账运算能力，为通行费的实时拆分打下基础。

参考文献

[1]方伟，李云，刘畅.浅谈湖南省高速公路路径识别技术[J].湖南交通科技，2010（03）.

[2]闫旭.贵州高速公路通行卡监管系统方案[J].中国水运（下半月），2012（09）.

[3]邓宏.湖南高速公路应急管理工作实践与思考[J].湖南交通科技，2012（01）.

〔编辑：白洁〕