智能交通中高速公路收费系统的设计及应用研究

段昕

中铁长江交通设计集团有限公司 重庆 401121

1 高速公路收费系统的内容

高速公路发展具备体系性，收费系统占据举足轻重的位置，同时专业范畴波及范围较广，整体高速公路收费系统构造比较烦琐，关系到通信、计算机和交通工程等多个专业领域。通过不同收费方式，繁衍出多个收费系统，比如封锁式、敞开式、混合式收费等方式，驾驶人员可以通过现金、储蓄卡、微信、支付宝、信用卡等多种方式进行缴费。从实际出发，高速公路收费系统运用成效比较好，完备自动化水平高、适用性好、安全性强以及波及面比较广等优点。收费站工作效率的提升对现今高速公路收费系统有着极高的条件，对此具备自动化服务标准要求极其严格，达成高效益的智能联网管制，并具有调整高速公路道路通行情况的能力，从而提升行车不堵交通的问题，这些就是收费系统设计的基础[1]。

2 智能交通

2.1 智能交通发展概况

中国的智能交通从20世纪开始，走了一条具有中国特色也是对于我们现在发展巨大作用的道路。智能交通在中国发展是从20世纪90年代开始的，在2000年之前是理念认知和基本框架的建立。90年代末期科技部立项两个课题，《中国智能交通技术体系框架研究》和《中国智能交通体系标准框架体系研究》，这两个框架体系奠定了我们国家未来智能交通发展的重要基础。就2000年“十五”期间，是智能交通很重要的发展起步阶段，当时国家科技园计划12个科技项目，对智能交通关键技术研究进行支持，围绕智能化交通管理公用信息平台、智能化公交等进行一系列的建设项目，形成我们国家智能交通发展重要基础。从2000年开始到现在22年，中国智能交通发展与国际交往合作非常密切。交通部推动全国取消高速公路省界收费站，以及四部委推动城市道路交通文明畅通提升行动计划都是息息相关的。经过22年的发展，中国智能交通建设形成一批具有重要影响的，而且在国际也是具有标志意义的典型应用系统，同时在智能交通技术和应用发展过程中，我国形成了智能交通产业，围绕公路、铁路、民航、城市交通各领域，开发了一系列产品装备基本形成研究规划、设计咨询、系统集成、专项产品提供和增值运营服务这样四维的产业生态系统。

2.2 智能交通发展成就

我国智能交通发展建设从应用服务方向讲，主要分为3个方面，智能化管理、智能化服务、智能化决策支持。如果按照各个行业的进程来讲城市交通智能化管理服务方面体会更深。全国高速公路的收费、通信、监控系统完全覆盖，同时我们国家公路主要节点都建立了卡口系统，对路况状态、运行基本情况和过往车辆进行全程记录。交通运输部积极推进智慧公路的建设，将公路基础设施的智能化走向新的阶段，铁路智能化运营也是发展迅速，铁路信息化基础比较好，建设完成全国铁路运营管理的智能化调度系统，每天全国在线运行将近5000对旅客列车，这一系统规模和效率都是非常大的。

2.3 智能交通创新提升

目前技术的变革正在推动整个交通运输系统的转型和变革，新的技术不光带来新的理念和新的服务模式、新的概念，智能交通正在处于新业态、新模式转化过程中产业在不断提升。面向公共服务的更多移动互联应用服务会越来越普及，产业转型也就是智能交通产业开始转型，在智能交通产业体系已经不单独是原来传统交通背景的公司，很多互联网公司也积极进来。面向公众出行服务智能化的手段改进，车联网和网联化的基础设施发展未来肯定是大方向，未来道路的智慧化和交通设施智能化的服务是一个非常重要的方向。

3 高速公路收费系统设计

3.1 收费方式

根据现阶段统计，ETC通行效率是人工车道的五倍，在2019年年底才大规模推广，主要是交通部发布推进公告，明确表示2019年取消省级收费站之后，在2019年12月底ETC使用效率达到90%以上，所有人工收费车道支持移动支付等电子收费方式。全国ETC都必须不低于5%优惠活动，现在比较普遍小车是95折优惠，大车是85折优惠，有些地方优惠会额外多一些。ETC具有三个种类，按照归类和需求分为储值卡是银行最早推行的，现在比较少用了，它的本质就像手机号一样，给你的爱车办理一张卡片需要往里面充值才能使用，通行时当场扣费，一旦出现余额不足也是无法通行的，信用卡就是给ETC办理一张关联的卡片，扣费都会记到信用卡里面，记账卡有点类似信用卡，它和信用卡不一样在于不需要在办理一张信用卡，记账卡是绑定已有银行账户，它是延迟几天扣费。ETC办理渠道主要是线上和线下，线下主要是各大银行机构、ETC管理机构、ETC办理摊位，这种就是方便快捷的。线上方式适合宅家人群，通过微信、支付宝、官方小程序来进行办理。总的来说，ETC不但是对车主还是高速公路管理人员都是有不错效率提升的。

3.2 闭路电视监视

闭路电视监控系统可以通过视频监控的手段，来更加直观的采集到区域现场的情况，获得现场数据，并把它传输到监控室，实时的直观的了解现场情况。

3.3 高速公路收费系统采用传统分散式

收费站管理体系、收费站分中心系统、省中心拆账系统共同组成。形成收费站-分中心-省中心3种管理模式。车道与收费站之间形成区域网，收费站与收费中心、收费分中心与收费拆账之间专用速率64Kb/s的DDN线路进行通信。

3.4 计算机系统

计算机系统是由硬件及软件组成，并且把软件部分进一步划分为系统软件和应用软件两个部分，这两种简单的划分并不能直接体现出软件和硬件之间的逻辑关系，可以通过简单的层次结构来描述逻辑关系。在计算机系统层次结构当中，是对计算机系统进行了抽象，把一个非常复杂的计算机系统用一个简单的层次结构进行表述，可以通过分层实现复杂的计算机系统。一个系统可以通过不同角度进行抽象。根据计算机发展，最早出现的语言是机器语言。

通过收费员终端设备位置合理摆放在操作台上，驱动接口板、车辆检测器等设备，均放在操作台下面，通过控制柜侧面的端子排与外部设备连接，控制柜门上锁，为了预防非维修人员接触车道收费系统关键设备。在以上硬件均具备统一环境下，车道收费系统软件的开发，每次均精确记录收费大数据网，对收费员在操作的过程中“手把手教学”，并具备明确的提示功能，以此记录收费员上班期间更改车型的操作次数。

3.5 服务器

服务器主要功能是进行存储每天收费站的新数据库和处理收费站数据，数据库编制触发器和预定义存储的过程，当每天新的收费数据纳入数据库或对数据库进行修正、删除时，数据库的触发器会自动更新相关数据，保障收费数据库统一性和完整性。

3.6 辅助系统

辅助系统是保障收费系统正常运营配套设备，包含内部对讲、电力供给、设备保护等多个方面。

3.7 IC卡发放制度

说起IC卡，相信大家都有IC卡使用经历，抵御日益增长的欺诈风险以及行业应用的需求，银行IC卡取代传统的磁条银行卡，国内的银行都符合PBOC标准金融IC卡。IC卡发放与管理均属于收费系统软件设计的一种方式，目前国家通行的IC卡有5种：第一个是储值卡，开发用户可以向卡内存储一定相应的金额，充值之后就可以正常使用；第二个是通信卡，对用户进行一次性发放，在入口发放，出口缴费，可以作为车辆通行证件，不是发给个人；第三种是优惠卡，通过银行或高速公路管理者进行发放，在一定的期限之间以折扣的方式进行优惠；第四种是身份卡，所有收费站操作人员在操作系统时的一种收费方式；第五种是密匙卡，是负责存放密匙。IC卡作用的不同，收费站人员通过辨识来第一时间进行缴费，在我国大部分收费站都均有体现，通过IC卡的发放、管理，可以判断出高速公路在一定路段的平均通行车辆。

3.8 车道同步自由收费

车道同步自由收费技术也可以域名为多车道自由便道收费系统，在高速公路车辆均可随意便道通行，判断车辆是否有压实线、超速、别车等一系列行为，向中央控制器反馈信息，从而进行收取相应的罚款，安装电子车牌的车辆经过中央控制器区域后，第一时间会在MLFF系统与车内OBU达成信息双向流，最终完成数据收集，定位车辆通行时的状况，自动触发拍照设备进行拍照，精准识别车牌号，将车辆对比图上传APP软件上，在无人高速公路收费系统设计上起着有效快速高效率的作用，改变以往传统收费的方式，提升高速公路的运用能力[2]。

3.9 收费系统安全性

高速公路收费系统安全设计的途中，用户通过标识来进行窗口登入，正确输入用户名和密码才能正常使用，用户输入次数仅有三次，在这三次内输入不准确的话，将自动锁住并无法登入。其次，收费系统设计时要设计用户权限，这样保障用户访问的权限，也避免非法登入。用户通过合法的方式登入进系统里，可以通过强制性的手段来保障用户账户安全。对于收费系统权限要进一步划分，通过使用者和管理者进行划分，不同的账户功能不同，登入之后操作也具有一定的差异性[3]。

4 高速公路ETC收费系统应用探讨

4.1 ETC收费系统应用优势

ETC电子收费系统的应用计算精准率极高，通过高速收费站的时候节约排队时间，减少二氧化碳污染自然环境，节省排队时产生的油耗。全自动电子收费系统是智能交通服务宗旨的一部分，全自动化电子收费系统，使公路收费迈向无纸质收费单据、无现金化管理，从本质上杜绝拒收票据的流失现状，解决高速公路收费财务管理混淆问题。ETC主推记账卡，驾驶人员不需要到固定的网点进行充钱，无须担心卡内余额不足导致无法通过收费站，还可以开具网上发票。现在各大银行办理ETC都是免费的，绝大多数银行都对办理ETC的用户采取优惠活动。

4.2 ETC收费系统应用缺点

ETC电子收费系统优势比较明显，但是也存在一些弊端。在用户办理完ETC之后，出行次数少，在用户出行是使用ETC缴费时，收费比过路费还要高。办理ETC的费用大概在200-350元不等，但是由于用户一年仅出行一两回来说，这样ETC使用率比较低，使用户办理ETC积极性不高。办理ETC时，不仅需要用户身份证件、驾驶证和行驶证，还要携带本年度车辆险单据。必须是用户本人自己去银行办理银行卡，大体说比较麻烦。

4.3 完善ETC电子收费系统

结合ETC电子收费系统的特点，收费系统运用的环节中要解决硬件设备的配套装置问题，硬核制定合理运行方案，根据具体方案来解决通信保障系统。要对ETC电子收费系统进行广大推广宣传，将ETC电子收费的优势告知户主，触动用户自愿进行办理ETC收费系统，使得ETC覆盖面有序发展，达到解决高速公路收费站堵车的现象，节省高速公路收费系统公用资源，ETC电子收费系统得到有利持续运转。

5 结束语

当今公路建筑经济的迅速发展，对于高速公路收费系统的技术要求精益求精，人工收费已经不适应当今社会经济发展需求，高速公路收费系统的发展对我国起到严重遏制的影响。对于智能化技术发展的不断深入，给公民提供安全舒适、便利的服务，深入智慧化交通制度，提升高速公路收费系统缴费的速度，就要抓住收费系统设计理念，配合以人为本的原则，减少收费站员工的工作压力，从而促进我国高速公路收费系统的技术可持续发展性。