广州高速公路ETC电子收费系统需求分析

黄周平

摘要：为了人们在高速公路出行更加便利，我们快速交通将逐步走向互联网模式，广州市作为我国改革开放的前沿，高速公路的联网收费示范工程区域高速公路ETC跨省市互联，将为该区域带来更为便利的区域通行条件，不仅可以大大提高通行效率，加速城市间信息、资源流动速度，而且对于交通低碳化发展具有积极意义，将直接为京津冀、长三角区域经济圈带来经济效益和生态效益，并对未来全国电子不停车联网提供了宝贵的建设，运营、管理经验。

关键词：高速公路 ETC电子收费系统 需求 分析

一、ETC电子收费系统特点及状况

为满足中国大规模应用ETC和产业化需求，在前期成果基础上，交通运输部和国家有关部门组织系列项目，攻克了开放平台条件下专用短程通信技术与不停车收费业务的融合、多任务管理与互操作、野外环境下车载机与路侧系统的交易和安全管理、以及ETC检测系统研制等重大技术难题，完成了ETC系列国家标准，ETC业务管理、系统建设、密钥管理、设备检测等行业技术规范，建成ETC检测系统和实验室。

在交通运输部组织的“京津冀和长三角区域高速公路联网电子不停车收费示范工程”的带动下， 我中心提出的ETC技术，有力地支撑了产业化和大规模应用。2010年底国家交通运输部、发展改革委员会、财政部联合出台《关于促进高速公路应用联网电子不停车收费技术的若干意见》，更进一步推动了ETC的全面发展。截至2013年3月，已有21家生产企业的54个型号的ETC产品通过检测并在全国各地投入使用，这些企业已带动相关系统建设投资超过20亿。国内建设和开通ETC系统的省市已达26个，共建ETC专用车道5500多条，ETC用户数量突破600万，自建新客户服务网点536个。

2010年完成山西、山东、浙江3个省市不同阶段的ETC车道系统及ETC关键设备的检测工作，2011年完成山西、安徽、河南、浙江、陕西、四川6个省市的检测工作，2012年完成浙江、陕西、山西3个省市的检测工作，其中包括到货一致性抽样测试、车载单元标定测试、车道系统工程应用测试等。

二、系统功能需求分析

广州高速公路ETC电子收费系统包括：车道管理子系统、收费管理子系统、收费管理结算中心、电子标签管理子系统和服务中心管理子系统等五个子系统。

2.1车道管理子系统的功能划分

高速公路ETC电子收费系统的车道管理子系统是由：车载设备探测功能模块、车辆自动识别功能模块、实时图像抓拍功能模块、控制外围车道设备功能模块和数据信息交换功能模块组成。

车道管理子系统的各个模块的功能描述如下：

①车载设备探测功能模块

车载设备的判断功能。探测车辆的到来和离开，并能够判断通行车辆是否装载车载设备，传送检测结果

②车辆自动识别功能模块

具有车辆自动识别和数据信息采集功能，并将交易信息存储本地。 通过车载设备获得交易车辆信息，IC卡信息，根据系统参数对以上信息进行校验，并统计过车数量。

在入口车道将入口收费站信息、收费车道信息、车辆信息等写入非现金支付卡中，并形成交易流水记录存储到本地。

在出口车道，根据车辆经过的入口收费站、标识站、车类信息，查费率表，计算通行费金额，回写出口的标识，在支付卡中扣款并将扣款信息标识写入非现金支付卡。并形成交易流水记录存储到本地。

③实时图像抓拍功能模块

具有实时的图像抓拍功能。当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存。

④控制外围车道设备功能模块

具有能够控制外围车道设备功能。根据车道控制机来保证指令正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起（自动栏杆的下落由栏杆自身控制）、雨棚灯的切换、通行信号灯的切换、声光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。

⑤数据信息交换功能模块

具有数据信息的上传和下载功能。车道控制机和收费站之间的数据交换，包括接收收费站下载的信息有同步时钟、费率表、电子黑名单表、车辆黑名单表、车类转换表、动态超时信息表、员工信息表等系统参数表。车道控制机上传入口/出口车道的过车交易流水记录表、抓拍图片，通信日志记录表以及各数据日志。

2.2收费管理子系统

由于ETC车道收费系统是ETC系统能否正常工作的关键，也是一个实时性较强的过程控制系统，因此，ETC车道收费软件的设计既要考虑界面的友好性、操作的方便性，又必须保证系统操作的实时性、可靠性，程序的简洁性和容错性。采用模块化理念设计，结构灵活，功能完善。根据车道软件系统的需求分析，本着降低程序各构成部分的耦合性，方便程序调试、维护及日后扩展的目的，可将该系统划分为6个模块，收费管理子系统是由：系统初始化模块、业务管理模块、数据管理模块、串口通信控制模块、I/O控制模块和数据库访问模块等6个功能模块组成。

收费管理子系统的各个模块的功能：

①系统初始化模块

系統初始化模块是系统的基础，主要负责程序启动时初始化外设、数据库连接、进入车道工作界面、加载需要的系统文件（配置文件，动态库文件）以及对车道的外围设备进行初始化。

②业务管理模块

主要是操作员上班管理，系统参数表的下载，车道过车收费作业流程，以及系统的维护和服务器时钟同步功能。

③数据管理模块

主要是信息数据的存储、数据校对、数据上传和下载的功能。数据主要包括数据库数据，通信数据，图像数据，参数表数据，过车交易数据，日志数据，报警数据。

④串口通信控制模块

主要是控制串口设备的工作。RSU控制器、费额显示器、字符叠加器。

⑤I/O控制模块

主要是控制开关设备的工作。主要包括栏杆机、通行为、雨棚灯、黄闪报警器、车辆检测线圈。

⑥数据库访问模块

通过访问远端数据库服务器接口，从服务器数据库下载所需的系统参数表，将本地数据上传远端数据库完成数据库表记录的添加、删除、检索和更新功能。

三、系统非功能需求分析

高速公路ETC电子收费作为一个可以实际应用的系统，它至少应该在系统的精确度、可靠性、稳定性、抗干扰性、兼容能力和扩充能力等各方面得到保证。例如：能够保证车辆在限制的最高速度（如100km/h）下通过收费站时不漏读；保证系统在全天24小时内不间断连续工作且不受电波干扰及外界影响；保证系统的读写误码率足够小；保证系统有足够长的平均无故障运行时间；此外，作为一个基于网络运行和处理的大型计算机系统，不停车电子自动收费系统应该能够充分发挥高速网络技术带来的优势，诸如对数据的实时快速处理、传输、归档，对交通流量的统计、分析、预测等；并且，系统应该具有远程控制和自动切换保障功能及先进的综合网络管理功能。

结束语：需求分析是软件生命周期中关键的一步，主要完成了系统的需要工作部分。上文包括对系统进行了简要、分析了广州高速公路ETC收费系统的调查情况以及本系统的目标，之后划分了系统功能模块并给出了功能结构图，在此基础上对每一个模块的功能详情都进行了详细分析说明，同时对系统的非功能需求进行了详细分析。

参考文献：

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[3] 高东峰，王春生，田林岩，马刚.多车道自由流电子收费技术探讨[J]. 中国交通信息化. 2011（01）