高速公路電子不停車收費系統(tǒng)的分析與設(shè)計

張玉濤

【摘 要】高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，使之成為人們出行的一大選擇，隨著我國汽車保有量的不斷增加，在高速公路上常常會因停車收費而出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。因而開展高速公路電子不停車收費系統(tǒng)的研究是十分必要的。本文將介紹電子不停車收費系統(tǒng)的概念及組成，分析建立系統(tǒng)的意義，并對具體的設(shè)計方式做出說明。

【關(guān)鍵詞】高速公路；電子不停車收費系統(tǒng)；設(shè)計

在高速公路上運用電子不停車收費系統(tǒng)是解決道路擁堵的一種有效方式，很多發(fā)達國家都在運用這種手段來提高出行效率。我國的部分高速公路已開始運用電子不停車收費系統(tǒng)，取得了較好的實踐效果。但在技術(shù)方面還存在一定不足，需要設(shè)計人員開展進一步的研究，確保系統(tǒng)能夠更加適用于我國的高速公路實際運行情況，發(fā)揮最大效用。

1.電子不停車收費系統(tǒng)的概念及組成

1.1電子不停車收費系統(tǒng)的概念

電子不停車收費系統(tǒng)隸屬于智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，憑借其快速、高效、智能的運行模式在國際社會得到廣泛應(yīng)用。具體來說電子不停車收費系統(tǒng)就是在車輛識別技術(shù)的輔助下實現(xiàn)收費站和車輛之間的數(shù)據(jù)通信，開展數(shù)據(jù)交換，利用網(wǎng)絡(luò)來對收費數(shù)據(jù)進行處理，在車輛不停的狀態(tài)下完成高速公路收費的智能系統(tǒng)。

1.2電子不停車收費系統(tǒng)的組成

電子不停車收費系統(tǒng)的組成主要包括四個部分：第一是CPU卡和電子標簽，其中CPU卡作為一種全新的IC卡在電子付費方面發(fā)揮著重要作用，而電子標簽的功用在于儲存車輛信息、車主資料及車牌信息等，是電子射頻的一種。第二個組成部分是收發(fā)器，收發(fā)器通過與電子標簽間的微波高頻通信來阻抗干擾，實現(xiàn)快速通信。第三部分是微處理器，其主要功用是進行通信處理，將OBU和CPU卡收集到的信息傳至控制器，獲取并處理車輛信息，對OBU和CPU卡中的信息進行修正。第四部分為車道控制器，該控制器需要對OBU和CPU卡中的數(shù)據(jù)進行分析，對車輛的通行權(quán)進行判定，明確OBU和CPU卡是否有效，在判定無效的情況下發(fā)出警示，同時還能完成對違章現(xiàn)象的取證工作。

2.建立電子不停車收費系統(tǒng)的意義

在高速公路上建立電子不停車收費系統(tǒng)意義重大。首先，這是對科學(xué)發(fā)展觀的有力踐行，由于近年來車輛數(shù)量持續(xù)性增長，給高速路的正常通行帶來了很大壓力，高速公路擁堵成為備受關(guān)注的社會問題。建立不停車收費系統(tǒng)能夠使司機在不停車的狀態(tài)下完成交費，交費消耗的時間幾乎可以忽略，使高速路收費站的容量得以擴展，工作效率得以提升。其次，不停車收費系統(tǒng)的運用是科技興交的重要體現(xiàn)方式之一。車輛不必在通行中頻繁剎車、起步，使車輛磨損得到有效控制，節(jié)省油耗，同時減少對大氣環(huán)境的污染，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。第三，此類智能系統(tǒng)的投用能夠解決人工收費的諸多弊病，如票款丟失、效率低下等，使高速公路保持順暢，真正實現(xiàn)高速通行。通過為人們提供安全快速的交通環(huán)境，使交通行業(yè)的全新形象完美地展現(xiàn)出來。

3.高速公路電子不停車收費系統(tǒng)的設(shè)計

3.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

C/S架構(gòu)是一種較為通用的系統(tǒng)架構(gòu)，其組成部分包括收費站、分中心和省中心。這三個部分共同構(gòu)成一個局域網(wǎng)，具體的工作方式為：高速公路車道作為信息采集前端，為收費站獲取車輛信息，將信息傳送到收費站的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，再由收費站將處理后的數(shù)據(jù)傳送到分中心和省中心。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的重點，而硬件結(jié)構(gòu)的主要部分就是ETC車道。ETC車道包括的硬件設(shè)備較多，如車道工控機、判別線圈、觸發(fā)線圈、抓拍攝像機、報警器、數(shù)據(jù)疊加器等等。設(shè)備之間是相互連接的，車道計算機起著主要的控制作用，而整體系統(tǒng)的運行則是由ETC車道軟件來控制的。

3.2系統(tǒng)功能模塊劃分

電子不停車收費系統(tǒng)的組成模塊包括：車道前端、車道監(jiān)視、數(shù)據(jù)通信以及ETC管理四個部分。其中車道前端的主要任務(wù)是處理車道交易、檢測外部設(shè)備并對設(shè)備進行有效控制以及拍下圖像進行保存；車道監(jiān)視的功用在于查看車輛、設(shè)備的變化情況，并對收費過程進行監(jiān)督；數(shù)據(jù)通信需要將車道前端收集到的數(shù)據(jù)下載下來，并將收費數(shù)據(jù)上傳到中心；而ETC管理的主要工作就是完成相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與核查，需要處理的內(nèi)容包括參數(shù)的更新、交通流量的統(tǒng)計、突發(fā)情況的統(tǒng)計、收費金額的審查等等。四個模塊缺一不可，只有四者協(xié)調(diào)工作才能確保電子不停車收費系統(tǒng)的正常運行。

3.3系統(tǒng)模塊設(shè)計

系統(tǒng)模塊設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計當中的重要環(huán)節(jié)，需要處理好以下幾個方面的設(shè)計工作：第一是入口OBU處理，首先要對OBU的有效性進行判斷，確定其能夠正常運行的情況下再對OPU卡的有效性進行判定，用OPU卡來對車道號、收費站編號等進行記錄，進而寫入入口信息，形成入口過車明細。第二是出口OBU處理，同樣需要對OBU的有效性進行判斷，確定有效后讀出CPU卡中的基本信息，進行費率計算，從車輛持有人的電子錢包當中扣除費用，回寫出口信息，最終形成出口收費明細。第三是對車道異常進行處理，比如無電子標簽的車輛處理流程為車輛進入→無電子標簽報警→引導(dǎo)車輛走MTC車道→處理下一車輛。無效電子標簽、無CPU卡、入口信息無效等車道異常情況的處理流程都與之相同，只是聲光報警系統(tǒng)顯示的報警內(nèi)容存在差別。第四是ETC管理，ETC管理需要做的工作是進行數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、統(tǒng)計等，具體流程可以表示為管理開始→選擇功能項→設(shè)置查詢條件→生成SQL語句→顯示查詢結(jié)果→進行結(jié)果打印。

3.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括概念設(shè)計和庫表設(shè)計兩個部分。在數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計當中涉及的內(nèi)容包括：OBU（即電子標簽）、IC卡、車輛實體、員工實體、班次及機構(gòu)實體等等。以O(shè)BU為例，其包括的實體屬性包括車型、編號、車牌號、車牌顏色、啟用及失效時間、OBU狀態(tài)等等。高速公路的員工實體屬性包括操作員的姓名、工號、密碼、所屬路段及收費站等。數(shù)據(jù)庫的庫表設(shè)計較為復(fù)雜，需要用到的庫表種類繁多，如OBU字典表、機構(gòu)編碼表、車輛信息表、IC卡字典表、收費標準字典表等等，不一而足。每種庫表都有各自的功效，如OBU字典表是用來保存車輛的屬性，以車輛信息為依據(jù)來進行車型識別。通過數(shù)據(jù)庫的庫表設(shè)計能夠?qū)Ω咚俟仿范蔚母黜椥畔⑦M行有效記錄，使不停車收費系統(tǒng)更加完善。

3.5界面設(shè)計

建立清晰的電子不停車收費系統(tǒng)界面能夠減少信息檢索實踐，提高工作效率。在ETC車道入口的界面中，需要包含交易信息區(qū)、車道運行信息區(qū)、外部設(shè)備狀態(tài)顯示區(qū)及攝像顯示區(qū)等等。監(jiān)視界面的設(shè)計需要包含的內(nèi)容有車道外部設(shè)備的運行情況、車輛交易實況、攝像機圖像等。收費站的ETC管理系統(tǒng)界面需要展示系統(tǒng)登錄、數(shù)據(jù)及報表管理、提供退出等部分。除了上述幾個環(huán)節(jié)的界面設(shè)計外，通行費統(tǒng)計、車流量統(tǒng)計、黑名單查詢等系統(tǒng)組成部分的界面都需要有一個完美的設(shè)計。要求各區(qū)域的劃分要十分明確，結(jié)構(gòu)安排也要盡量合理，力求在一個界面上展示足夠多的信息。

4.結(jié)束語

電子不停車收費系統(tǒng)在提升高速公路通行效率、實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、展現(xiàn)交通形象等方面起著積極作用，道路交通部門應(yīng)該積極將這種智能化的系統(tǒng)引入到高速收費工作當中。系統(tǒng)設(shè)計者則需不斷完善設(shè)計工作，使系統(tǒng)能夠順暢高效地運行，助益于高速公路事業(yè)的發(fā)展。

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