智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实现

姜建康

（河北省高速公路石黄管理处，河北 石家庄 050000）

0 引言

在高速公路收费管理中，为了提高管理工作的效率，避免撕票收费出现的弊端，必须根据具体工作的需要开发和设计出相应的管理系统。本文介绍了一种智能收费管理系统的设计与实现，并将其运用到收费管理的实际工作当中，希望能够为高速公路的收费管理工作提供借鉴和参考。

1 高速公路智能收费系统的设计

1.1 硬件设计

硬件设计主要包括功能不同的子系统设计。在收费系统结构当中，处于最上层的是清算中心子系统，下面一层是收费中心子系统，由收费中心控制和管理着不同的收费站，每个收费站子系统控制着多个入口车道和出口车道。由入口车道进来的车辆向收费站缴费，再反馈给收费中心，最后提交给清算中心进行清算[1]。这些系统各自组成一个局域网，然后通过广域网连接起来。每个子系统都由服务器、客户机、打印机、网络设备组成。而收费车道又包括开关输入卡，开关输出卡，图像捕获卡，多串口卡，通过这些子系统的相互协调和工作，实现对收费的管理和控制。

1.2 软件设计

1.2.1 IC卡的分类设计

IC卡主要包括以下五种不同类别的卡。

（1）储值卡

为用户所有并保管，卡上有电子钱包，并有一定数额的钱，用户在卡发放处购买和充值之后就能使用。

（2）通行卡

为高速公路IC卡发行管理中心所有，入口发卡，出口收回，只作为车辆通行的凭证，不发放给任何用户。

（3）优惠卡

由高速公路管理中心所有，并发放给用户，持卡的用户在规定的时间和路段按折扣收取通行费，范围之外则需要足额缴纳通行费。

（4）身份卡

职业素养的养成并非一朝一夕，应在每一门专业课程当中渗入职业素养，不论是在某一个知识点的讲解中，还是在每一个教学方法使用的过程中，都可以穿插相应的内容，让学生习以为常的接受到职业素养的知识。学生入校后即对学生进行专业的介绍和职业的前景，在职业渗透中，让学生了解自己以后就业的企业需求，更好的让学生体会到素养的重要性。

为高速公路管理系统所有，包括收费员、系统维护员、收费站值班员的身份卡，系统操作员卡。

（5）密匙卡

为高速公路管理中心所有，存放授权密匙和系统密匙。

1.2.2 系统功能设计

在整个收费系统当中，主要包括车道收费、收费站、收费中心、清算中心子系统，这些系统的组成和功能差不多，每个子系统又由不同的模块组成，具体来说，主要包括八个模块。在实际运行中，不同的模块发挥着各自的作用，促进整个系统的正常运行和工作。

（1）IC卡发放

能够实现对IC卡数据的管理，将IC卡进行初始化，使其具有配发功能，对于储值卡还应该让其具有储值功能。设定卡号，并在卡上印上序列号，同时修改卡片档案库，使卡片处于初始化状态，并建立和管理内部密匙，包括密匙设置、权限管理、密匙下载。

主要的功能包括IC卡配发、储备、调配。在配发IC卡的时候，要根据车流量来确定通行券的需求量，将初始化的IC卡设置成通行券形式，同时记录卡型、卡号、发卡时间等信息。按照高速公路车辆的日平均流量给运营公司配发通行券，然后再分发给不同的收费站，以方便车辆通行管理[2]。在储备卡的时候，要考虑车辆的通行量，一般储备卡的数量为出入口总线及匝道24h通行车辆的1.5倍，这样能够保证充足的卡储备，不会出现卡储备不足而影响对通行车辆的管理。在IC卡调配的时候，管理中心需要跟踪监测通行券的流量和流向，收费站也要监测通行券的收发情况，当IC卡储量少于分配量的40%，或者多于分配量的60%，则需要对卡储量进行调配，以确保各收费站有适量的卡，满足收费管理的需要。

（3）票据管理

包括入口的手撕通行券和出口的收费凭证，系统的票据管理模块主要是对这两种票据实行管理，确保整个系统更好的运行和工作，实现对车辆通行的有效管理。

（4）收费结算

根据出口的收费情况，按照路段、车型等情况，对班次、日、月、年车辆通行情况进行汇总和打印处理，通过汇总这些情况，能够掌握该路段车辆通行的具体情况，从而为采取管理措施、提高管理水平提供依据。

（5）运营管理

对各个收费站的运营情况进行管理，包括车流量、车型等等，然后根据这些数据对车辆通行情况进行汇总，为采取相应的管理措施提供数据支持。

（6）入口、出口车道模块

该模块的功能是实现对车辆进出的管理，为车辆的进出创造有利条件。

（7）清算管理

采用的是联网收费的制度，只有在出口才对所有车辆收费，入口和整个路途中没有向车辆收费任何费用，这样在实际工作中，必须将出口所收的费按照行驶的路段和费率分给各公司，由清算管理模块完成该项任务，从而对车辆进行合理收费[3]。

（8）稽查管理

为了确保系统合理运行，规范管理工作，进行稽查管理是必要的。该模块的主要任务是，定期或者不定期对收费数据进行稽查处理，具体的工作内容包括：免费车处理，特殊事件处理，数据不一致处理，并询查在收费中有没有舞弊行为，确保各收费站、各工作人员按照规定进行收费管理，整个收费管理工作处于良好的工作状态。

1.2.3 系统数据设计

其主要内容包括基础数据、收费原始数据、报表数据，而基础数据又包括费率表、员工信息，收费原始数据包括入出口收费数据、上下班记录、票据、IC卡领用登记、特殊事件处理等等。在日常运行和管理工作中，每个系统数据详细地记录着相应的信息，可为系统管理提供原始的数据。

2 高速公路智能收费系统的实现

2.1 系统数据流的实现

系统包括四级子系统，最上一级是清算中心，中间分别为收费中心和收费站，最下一级为入口车道和出口车道。这种管理模式每一级数据获得后传输至上一级，不仅简单而且操作方便，容易实现对收费的有效管理，在很多的高速公路收费管理系统当中运用的就是该模式。另外还有种模式是，入口车道和出口车道的数据同时传输至收费站和清算中心，实现联网收费，这样确保数据在传输的过程中不被任意修改，能够保证数据的客观性和真实性[4]。在管理过程中，如果出现数据不一致的情况，应该以清算中心的数据为准。

2.2 车道收费子系统的实现

为了实现收费系统的有效管理和控制，车道控制软件必须满足实时、稳定、可靠运行的要求，系统开发中采用了VC++6.0编程语言，它包含了代码优化技术，运用该语言开发出来的程序速度更快，能够更好地满足车辆管理实际工作的需要。

2.3 收费站及以上子系统的实现

在进行数据管理的时候，收费站及以上系统的数据库采用Informix，它有着显著的优势和特点，不仅速度快，而且成本低廉，质量可靠。在进行收费管理的时候，基础数据和收费原始数据要生成报表，并及时反馈给上一级系统。同时，在报表实现过程中，可采用存储过程和触发器，这样既有利于快速获得数据，及时查看最新数据，还有利于确保数据的准确性，提高管理工作的效率。另外，在存储过程中，当报表运算结果出现错误的时候，只需要调出SQL语句，查找其中的原因，对SQL语句更正，再重新执行存储过程就行，使用起来十分方便。但是，存储过程中存在的一些缺点也不容忽视，例如，执行时间过长，当数据过多的时候，往往会出现明显的延迟现象。另外，数据的一致性也相对较差，只有在执行存储过程的时候，才能查看报表，否则结果会出错。因此，今后在实际工作中需要采取措施对此进行改进，促进其更好地发挥作用。

3 结语

根据上述方法和步骤设计出的智能收费管理系统，将其运用到高速公路收费管理的实际工作中，各项指标都满足了管理工作的要求，使收费管理更加方便快捷，也避免了撕票收费问题的出现。该系统不仅提高了收费管理的工作效率，也降低了人的工作强度，取得了良好的效益，将来在高速公路收费管理实践工作中值得进一步推广和运用。

[1] 孙钦凯.智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实现[J].科学之友，2012（4）：87-88.

[2] 孙景军.高速公路不停车收费系统技术应用与分析[J].广东科技，2009（2）：170-171.

[3] 成龙，张志超.高速公路智能交通系统（ITS）组成与应用[J].价值工程，2011（32）：171.

[4] 弛造.高速公路车道收费系统的设计与实现[D].南京：东南大学，2006.