高速公路收费站改扩建项目收费系统设计

曾琢

摘 要：高速公路在现代交通系统中占据着重要位置，对于经济的发展具有重要的促进作用。对高速公路实行收费政策对于国家税收有着重要的作用，是高速公路的运营养护与维修重要的经济来源。根据当下高速公路收费站收费设计的现状，结合该项目对收费系统设计进行阐述，并对相关问题提出几项措施，最后进行简单的总结。

关键词：高速公路 收费站项目 措施 思考

中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0048-02

随着经济的不断发展，交通量的不断增大，很多高速公路的互通设置已不能满足人们日常的出行要求，需对互通进行改扩建。在高速公路收费站改扩建项目工作中，由于改扩建收费站收费系统需接入高速公路原有系统，易出现了很多问题，需要进行不断的总结、改革与创新，以不断促进收费系统设计的科学化与专业化。该文将结合四川省广邻高速公路华蓥互通改扩建项目收费系统设计进行具体分析。

1 工程概要

广邻高速公路起于广安，连接成南高速，止于邻水。该项目是四川至上海的主要陆路通道，也是川东的快速公路运输干线。广邻高速公路于1995年12月开工建设，于2000年建成通车。

广邻高速公路华蓥收费站，地处华蓥市，随交通量日益增长，原收费广场2进2出已不能满足现有交通量的要求，车辆常常在收费广场前排队，严重影响周边路网的通行，收费站的服务水平已严重滞后于交通的发展，对行车安全有一定的影响，成为阻碍城市发展的瓶颈路段，急需对其改建。经现场调查，并结合相关交通量数据分析，原有互通的部分匝道宽度已不能适应交通量发展的需要，故根据相关规范对主线加减速车道进行加宽加长，并对匝道及收费广场进行改扩建。通过加宽加长主线加减速车道来改善行车舒适度和安全性，通过改造拓宽匝道及收费广场来提高通行能力及服务水平。由于改造后的匝道和收费广场将侵占现有收费站房位置，另需新建收费站房。

改建的收费站项目包括主体设计和交通工程设计，收费站改扩建项目交通工程设计包括总体设计、监控设施、收费设施（含收费机电和收费土建）、通信设施（通信机电和通信管道）、供电照明系统以及房屋建筑设施等构成。该文仅对交通工程收费机电方面进行论述。

经过多年的运营，在收费系统方面，不管是从设备使用情况还是从实际需要方面，业主都积累了一些经验，提出了一些新的需求，这些都要在新的设计中加以采纳并实现。

2 高速公路扩建收费站项目机电设计目标

项目实施后，应能在一定时间段内有效地缓解现有高速公路的拥堵情况，并应使华蓥收费站机电系统纳入已建成的广邻高速公路收费、通信和监控系统中，其中收费系统采用四川省统一的半自动计重收费方式，并参与全省联网收费，该设计应达到以下目标：

（1）工程设计应结合满足四川省高速公路联网收费总体设计等相关规划的要求，使系统具有充分的可靠性、实用性和安全性；同时，满足已实施的全省计重收费工程对车道及收费设备的要求。

（2）工程设计应充分考虑高速公路的特点、已开通机电系统实际运行的情况和业主的管理需求，统一考虑机电系统的现状和需求，以保证机电工程实施时对现有已运行的系统影响最小；

（3）在工程投资允许的条件下，尽可能采用国内外的新技术、新工艺和新产品，以进一步提高高速公路的管理效率，降低高速公路的维护成本；

（4）设计中所选用的设备考虑现有设备的扩展性及维护配件的统一性。

3 总体方案确定

目前，在收费站改扩建设计中，常用的提高通行能力的做法有以下几种：

（1）采用性能较好的机电设备，提高收费系统的整体性能：如采用高性能的工控机、高速票据打印机、高速栏杆等设备，可以一定程度上缩短服务时间，从而提高收费站通行能力。

（2）设置自动发卡车道或者ETC电子不停车收费车道，以提高收费广场的通行能力。

（3）设置往复式车道或者多亭车道。即一个车道可以根据主交通流的方向和交通量的大小，灵活的调整收费设备，从而提高高峰时段车辆的通行速度，减少拥堵率。

（4）通过增加土建车道数提升收费站的通行能力。

根据测算后的交通量初步测算，由于该项目收费站交通量增长太快，单纯的将收费车道调整为往复式车道和多亭车道无法很好的缓解项目的交通拥堵状况。拟采用增加土建车道数的方案来提升收费站的通行能力。结合四川省高速公路的运行情况以及相关要求，根据测算的交通量确定本项目的改建方案：将车道数由原有的2入2出调整为4入6出，在双向收费岛配置1入1出的ETC车道，并在其余出口车道设置计重收费；并同时配置高速票据打印机、高速栏杆等机电设备。

4 收费系统设计

4.1 收费系统概述

高速公路收费系统不仅担负着全线通行车辆过路费的收取，同时还具有交通管理、监视、数据收集、流量调控等附加功能。按功能分，其主要由计算机收费管理系统、收费音视频监视系统、车道控制子系统以及其他辅助系统。

4.2 收费计算机系统

收费计算机系统由分中心、收费站和入/出口收费车道计算机系统构成，是整个收费系统的控制核心，其功能是从收费车道以及其他子系统获取数据，对收费相关数据进行统一管理；收费分中心计算机系统已实施，其通过通信系统，与收费站、公司收费中心和省联网收费结算中心组成收费广域网。收费站计算机系统由服务器、工作站、以太网交换机、激光打印机以及收费车道系统等构成。为保证车道与站级服务器之间快速和可靠的数据传输，广场交换机与收费站交换机之间通过单模光纤实现数据传输，通讯协议采用工业标准的TCP/IP协议，其网络拓扑结构采用“星型”模式。

收费站计算机系统通过通信系统提供的10M/100M通道与分中心计算机系统与收费分中心构成广域网。网络构成方案为：所有局域网采用全交换式以太网，网络互联设备均采用以太网交换机

4.3 收费音视频监视系统

收费音视频监视系统是杜绝高速公路通行费漏收的主要手段之一，该系统的优劣将直接影响业主的切身利益。

该系统由前端设备、传输设备、监视存储设备三部分组成。前端设备包括车道摄像机、亭内摄像机、广场摄像机、拾音器等；传输设备包括设于站房内的视频传输设备和设于现场（收费广场、车道、收费亭）的视频传输设备；监视存储设备包含视频存储服务器、视频工作站等。

经调查，广邻高速公路现有收费系音视频监视系统采用视频专网的方案，但结合四川省高速公路联网收费总体要求等现有相关规划及要求，考虑到广邻路原有视频专网传输方案扩容费用昂贵，从经济性、技术的先进性以及扩容的便捷性考虑，将视频音视频子系统中的摄像机均更换为高清网络摄像机，视频传输方案也采用全IP传输方案。

该方案在收费站和收费广场设置视频交换机，各收费岛上车道及亭内均设置高清摄像机，其通过网线接入车道视频交换机，收费广场设置的高清摄像机利用光纤收发器接入收费车道视频交换机，车道视频交换机通过光接口与收费站视频以太网交换机相连。另财务室和监控室设置的摄像机也通过网线直接接入站视频以太网交换机。在收费站设置视频存储设备、解码设备、控制键盘、操作客户端、监视器等设备，能够实现报警图像显示、手动切换显示和自动切换显示等功能。收费亭内的监听信号与亭内图像同步录像，并能同步调用。而在监控分中心仅需配置相关的解码设备就能实现本项目视频的接入。

4.4 收费车道系统

收费车道系统由安装在收费亭内的车道控制机（含显示器、收费专用键盘）、IC卡读写器、票据打印机、亭内摄像机、对讲分机、脚踏报警开关等和安装在收费岛上的车辆检测器及检测线圈、车道通行信号灯、车道摄像机、车牌识别设备（入口车道设置）、费额显示器、语音报价器、雨棚信号灯、雾灯、声光报警装置、自动栏杆、手动栏杆等组成。

实施计重收费的出口车道还配置有称重控制器、称重检测器、车辆分离器、车型判别装置等车道设备。

4.5 有线对讲系统

对讲系统由收费分中心的对讲主机和收费站的对讲主机以及亭内对讲分机组成。对讲系统采用热线方式，由通信专业通过程控交换机实现对讲功能。

分中心、收费站对讲主机采用带录音的多功能数字话机，通过程控交换系统的调度电话功能，实现全呼、组呼、单呼和录音等对讲功能。收费亭对讲分机采用普通按键式双音多频话机，用于实现收费员与站值班员、分中心监控员通话。

4.6 紧急报警系统

紧急报警系统用于收费员在遇到紧急情况时向监控室发出报警信息，其由安装在收费站的报警主机、收费亭内的脚踏报警开关和收费车道的声光报警器等组成。报警信号采用音频电缆传输。

收费车道紧急报警信号进入车道控制机，通过收费计算机网络触发收费站内的报警装置并与收费数据一起逐级上传收费分中心。在发出报警信号后，可直接在收费站和收费分中心的工作站上显示报警信号并发出声音报警，同时将报警车道图像切换至监视器上显示。

4.7 现金传输系统

改建后的华蓥收费站为4入6出的收费站，为采取更科学的管理手段确保收费站财产和工作人员的人身安全，有效解决收费亭大量现金滞留及收费员交班时的路途安全问题，采用了现金传输系统。

现金传输系统由涡轮风机、消音装置、风向转换器、管道换向器、设置于金库、票据室以及各出口人工收费亭的收发工作站、传输管道以及中心控制系统等组成。其是把分布于收费亭、金库、票据室等地点的工作站用传输管道连接起来，构成一个封闭的管道网络，通过动力风机的吸气和吹气使管道内形成正负空气压力差，实现装有现金和票据的传输瓶的气动传输[1]，中央控制中心控制并监视系统的运行。收费亭内的现金可以随时传输到票据室的金库， 票据室也可以随时将收费员所需的物品传送至收费亭，节省了人员的路途的奔波，提高工作效率，也让收费员的现金交接更加便捷、快速、安全。

4.8 入口治超系统

随着交通运输的发展，为避免超限的货运车辆对高速公路主体的路基路面造成了损坏；对交通安全造成极大的隐患，拟采用入口治超。入口超治系统配备称重系统、车牌识别系统、车道监视系统、信息诱导系统、防雷接地系统等构成。

货车通过检测区域，车道摄像机抓拍车辆图像，控制器获取车辆车牌、称重数据等，并在监视器和可变情报板上显示。对不超限的货车，直接打开自动栏杆机放行；若车辆超限，则通过可变情报板告警，提醒管理人员注意，引导货车返程，严禁驶入高速公路。

5 收费站扩建中的问题综述

当下，高速公路机电项目施工从设计到施工、从技术到管理已经相对于之前有了很大的进步，项目的总体管理与施工技术更加成熟，但是在高速公路收费站的改扩建机电设计项目上，仍然有不少问题需要解决。

5.1 机电设计应做好充分的前期准备工作

改扩建收费站项目都是在现有收费站的基础上进行，要做好一个收费站的改造设计，需要在进行认真细致的实地调研工作，把整个项目的现有情况进行充分了解，并进行综合考虑，做到各个项目不遗漏，确保整个设计的完整性[2]。以避免在进行机电工程的设计工作中，调研数据与实际情况有所出入，从而设计也难免出现差错。

5.2 机电项目的设计程序

一般来讲，机电设计工作都会遵循一定的设计程序，以免造成设计项目的遗漏，影响工程进度的进展。但是，由于机电项目的设计较为复杂，所牵涉的领域也较多，对于设计人员的要求也较高，因此在进行机电项目的设计管理工作中，对设计工作的规范设计上出现了工作上的疏漏[3]。

5.3 系统需有创新和实用性

华蓥高速公路收费站的改造有其特殊性。对收费系统而言，如果改扩建前后没有太大的区别，则仅仅是从土建上提高了项目的作用。因此，收费系统的设计应体现创新和实用性，以进一步简化运营单位的工作，有效提高业主的管理效率。比如，为确保收费站财产和工作人员的人身安全，有效解决收费亭大量现金滞留及收费员交班时的路途安全问题，采用了现金传输系统；将视频传输系统调整为造价上更经济，技术更先进性，更好扩容的全IP传输方式。

6 结语

高速公路改扩建收费站项目机电设计比一般的新建项目复杂，有许多东西需要设计单位根据现有的情况以及业主的需求去认真考虑，以便能满足运营管理者不断提高的管理需求，满足道路使用者和全社会日益提升的安全和服务需求。

参考文献

[1] 于平，魏秋霜.浅析现金管道传输系统在高速公路收费站的应用[J].公路交通技术（应用技术版），2010（4）：196-198.

[2] 陈新军.高速公路机房设计的要求[J].交通世界（工程技术），2014（5）：107-108.