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1、第卷第期 总第期系统工程年月高速公路“一卡通”收费系统魏武黄心汉胡列格【提要】 本文提出了一种 适 合我国 国情的高速公路“一卡通”收费系统,系统以计算 机网络为基拙,应用微波 通讯的 电 子收费和 红外线通讯昨接触式卡收费车道 来 实现联网收费。能 自动、高效、安全、可靠地 完成收费工作,是现阶段和未 来一定阶段合理的收费系统。【关键词】“一卡通”收费来统,高速公路收费,计算机网络,联网收费,标准接触高速公路收费是高速公路建设资金回收和实现道路交通监控和管理的重要手段。高速公路收费方式的发展经历了由人工,半 自动,全自动的三个阶段。在我国以上 的道路收费方式还处于人工收费或半自动收费落后状态
2、,且停留在单点收费没有形成网络,这种落后管理方式已经成为阻碍改善交通投资环境,促进高速公路发展的一大障碍。因此,以先进的收费方式取代落后的收费方式,将使单纯的收费功能发展成 为多功能的智能化的车辆综合管理服务系统。本文提出了一种适合中国 国情的高速公路“一卡通”收费系统此系统在运行的省或区域高速公路上进行联网收费,在封闭联网的高速公路内,驾驶员凭一张非接触式卡在收费站付费或划款完成收费工作。本文提出的高速公路“一卡通”收费系统能自动、高效、安全、可靠地完成联网收费工作,是我国现阶段和未来一定阶段合理的收费系统。高速公路“一卡通”收费系统“一卡通”收费的优势综合目前的收费方式,概括起来大致分为六
3、种,其性能对照如表所示。收费方式性能对照表表收收费方式式收费过程程问题题车道放行能能力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力 辆 时停停停车车识别车型型收款找零零票据据延误时间间污染染抓稀竹应应漏费费误差差差一节节节节节 人人工工要要人工工要要要要多多有有有有重重大大微微机通行券券要要人工工要要要要较多多有有有有有有有有接接触式卡卡要要人工工有有有有较多多有有有有少少有有投投币币要要自动动无无无无较少少有有少少有有大大称称重重要要自动动有有有有较多多有有有有有有有有非非接触卡卡要要自动动无无无无较少少少少少少无无少少电电子子不不自动动无无无无无无少少无无无无
4、无无人工、微机通行券、接触式卡、投币、称重收费不能很好的解决好收费漏洞、交通阻塞等实际交通问题,收稿日期一一。魏武、黄心汉华中理工大学控制科学与工程系,武汉。 。胡列格 长沙交通学院系统 工程研究所,长沙且不适合联网收费。非接触卡收费效果较好且适合联网收费。电子收费是最理想的收费方式,大面积使用投资大,不适合我国的国情。从目前我国高速公路收费系统的现状及结合我国高速公路的特点来看,现阶段比较合理的切合实际的方 案即要兼顾高速公路已有的成功技术和 经验,又要便于向未来的高速公路收费系统的 自动化和智能化的转化,易于实现联网收费。本文提 出了适合我国国情实用的“一卡通”方案,是现阶段和未来一定阶段
5、运行在我国高速公路上的一种合理的收费方案。“一卡通”方案的特点是收费的 自动化程度高投资少、见效快、工期短易于扩展,能很好的 向未来的全自动和智能化方向发展符合现有的国家和各省的收费标准和有关收费制度系统具有可靠性、安全性和可操作性克服以往收费系统的缺点,如收费漏洞、收费站 的交通瓶颈问题等收费标示卡可当普通卡使用,不磨损性,丰富的 内存空间,简易、准确、快速的信息交换等优点减少收费车道数量,达到降低投资和减少收费广场占地面积的目的为车主和管理者提供多功能的管理和服务。系统构成“一卡通”系统为多混合车道的不 同收费方式的集成,即在收费站设置专用的基于微波通讯的电子收费和基于红外通讯的非接触式卡
6、收费的有卡处理车道及无卡处理车道。“一卡通”系统由收费车道 系统、收费站计算机系统、收费中心分 中心 系统等组成,并运行在计算机网络上。收费车道系统主要包括红外收费或微波 电子收费装置入口收费亭 内设备、车道控制器、显示器等出、入口收费亭外设,如 车型判别仪、车牌识别装置、栏杆、雨棚信号灯、雾灯出口费亭 内设备、车道控制器、显示器等,并可添加摄像机,便于管理人员在管理中心监控收费过程,提高管理水平报警网络系统,主要用于故障报警内部对讲系统,用于管理人员与收费人员协调。收费站计算机系统、收费中心分 中心计算机系统,主要是用 于 系统监控,数据收集、处理、上报,对系统的综合管理控制及调度等,是一个
7、计算机网络系统。此计算机网络系统结合收费车道系统,构成分布式集散型计算机控制系统,是一种面 向控制的计算机通讯网络结构。从管理上、控制上及可靠性上,这种通讯网络具有明显的优点,具有上层的集中管理,同时具有各层的分散功能,使系统的功能分散、地域分散、承担的风险分散。高速公路“一卡通”收费系统的结构示意图如图巨算机网络匡 习收费中心巨令口收费站系统图系统鱿 雌 吉 构示意图无卡 收费车道红外,卡收费专用车道,微波电子收费专用车道,收费亭外设备,收 费亭内设备,收费站计算机系统,收 费中心计算机系统系统的运行流程系统在“混合状态”收费通道同时处理有卡与无卡车辆下的运行方式如图对有卡车辆,当车辆驶达收
8、费口的前缘时,系统判别该车为“有卡”车,并开启自动栏杆给出绿灯信号,系统按常规方式进行收费等信息处理。这样电子收费车道车辆不停车通过,红外非接触卡车道车辆需减速或停车通过。对无卡车辆,分进口发卡和 出口收款结算两个阶段。进口发卡 阶段包括 判别该车为“无卡”车,并关闭 自关关闭 自动栏杆,亮红灯灯灯关闭自动栏杆,亮红灯灯, , , ,行驶路段段段费额计算与显示示写写临时卡卡卡卡卡卡装装卡驶离离离 收收收收费交卡驶离离图运行方式图动栏给出红灯信号,示意停车 然后写临时卡,写入车辆号码、车型代码、流水号等代码,一部分代码通过识别系统由计算机 自动生成或从数据库中自动调用,以上信息通过写卡器一并计入
9、标识卡 内 最后驶离,系统确认写卡完备并开起栏杆。出口收款结算阶段包括首先判别并读取信息,对判别临时卡的车,收发器读取临时卡上信息,系统将 自动关闭栏杆并给出红灯信号第二步为费额计算与显示,根据读取 的信息,计算出应收费用额并通过费额显示器向驾驶员显示第三步为收费交卡驶离,驾驶 员根据计费额付款,并退还临时卡,收费员收费并出具票据,开 启栏杆给出绿灯信号,车辆驶离。标准题收费标准在一般情况下,通行费收取标准是按照车型类别,行驶里程长短等因素确定的。换句话说,收费标准的确定主要依据是车辆运行对公路设施造成的磨损程度。按实际的载重量或车辆标称载重量以及标称的载客量将车辆分为若干类别,如小型、中型、
10、大型和特型等。行驶距离一般按收费站间距离来划分,也有的按段来划分,如京石高速公路河北省段,同一车型的车,在同一区段内离开高速公路都是按统一标准收费。各高速公路可根据具体的情况划分区段,设置收费站,制定收费标准。收费制式川目前,中国的高速公路一般采用三种收费制式,即均一式、开放式和封闭式,根据各高速公路的具体情况和未来的发展趋势确 定具体收费制式。均一式不分车、不计里程,采用一样的收费标准,一次性完成收费过程。这种收费制式多用于中、短距离的高速公路。如辽宁沈阳桃仙汽车专用公路采用这种制式。开放式一般将收费口设在主干线上,人为的将高速公路分成几个收费段,每个约公里,按车型收取通行费。新疆吐乌大公路
11、采用这种制式。这种方式不便于交通畅通。封闭式通常将收费口设在出入高速公路的匝道上和起始点,按车辆类型和行驶里程或区段 收费。这种制式多用于长距离高速公路上,中国的高速公路多半采用这种制式。这种制式收费比较合理,能吸引更多的交通量上路收费卡的格 式标 准根据识别卡和金融交易卡的标准,结合收费系统的要求,确定收费卡的格式。需考虑车载卡卡号、地区号、车牌号、车类型号、帐号、收费标志等。收费卡号具有唯一性地区号 为发卡银行所在行政地区的编号,全国全省统一制定。车牌号为使用此车载卡的车辆的车牌号,其它车不得 冒用。车类型号按有关规定确定,是计算收费的标准之一。帐号为用户付款的银行帐号。收费标志表示全额收
12、费、半价收费、免费等信息的标志为了保证系统的泛化能力和可扩展性,红外收费和微波收费的卡的格式及通讯标准、收费标准应尽可能保持一致。关键技术车型的分类和车牌识别车型分得越细,车型分类仪结构越复杂,造价越高。通常的做法是测量车辆的外型尺寸和底盘参数如车长、车高、轴距、底盘、轮胎直径,然后转换成标称载重吨位或客车座位数,再把标称吨位分成若干类。车型分类的最直接的办法是对车辆称重,但是 由于目前的汽车称重设备包括动态衡寿命低且造价高,实用性差。红外分类方法效果较好,技术与设备都比较成熟,可以直接购买产品并进行配置基于计算机视觉的车型分类方法已经逐步从实验室 阶段走 向实际系统,自动化程度高,设备便宜,
13、可操作性好、可靠性高,是未来车型判别的主流。车牌 自动识别技术难度很大。采用车牌 自动识别,可 防止盗卡、换卡,确保收费的可靠性,同时加快车辆通行速度,提高收费系统的 自动化程度,而且有助于车型分类。计算机和网络技术计算机和网络是 实现高速公路收费系统智能化和自动化的基础技术,一卡通高速公路收费系统主要以区域、省的多条高速公路联网收费,必须要有高速可靠的计算机网络完成收费工作。高速公路收费网络既可以建立在高速公路专用网,又可以建立在国际互连网上,高速公路收费系统必须通过网络与公安、银行、税务等其它部门进行通讯。当今的计算机网络也向着综合化、智能化、宽带化的方 向发展。国家基础通讯设施的不断扩容
14、,使得可用网络带宽增高。在未来的收费站中心、分中心计算机系统之 间,可以采用更加高速的广域连接,实现更大量、更高速的数据和多媒体信息的传输。网络体系结构也 向着具有特征的模式转化,收费站中心、分中心能更好地实现 内部报表、数据的查询、处理,内部消息发布,以及 内部电子通讯等工作。这些为高速公路收费系统的高度信息化、智能化提供了保障。电子收费电子收费系统是最先进的收费系统,实现全自动不停车收费,是未来收费系统的发展方向。电子收费系统把管理者和车辆紧密地结合在一起,建立了控制者和控制对象之间的联系,能快速、准确、实时地获得车辆信息并对车辆进行实时动态控制。电子收费系统近几年来在西方发展迅速。美国、
15、日本等发达 国家,电子收费系统已广泛的应用,日本已用在高速公路上,香港特别行政区大劳山隧道、海底隧道也安装上电子收费系统,我国广东、四川等省高速公路上安装我国自行开发的试验型电子收费系统。结论本文提 出的“一卡通”高速公路收费是现阶段和未来一定阶段符合我国国情的合理的收费方式。“一卡通”高速公路收费必须经历不断完善的过程,未来的高速公路收费系统的发展必须与多种先进的处理技术如数字信号和图像处理技术、车辆身份认证的联网技术等 结合起来,最终完成更先进的不停车自动收费。参考文献交通部公路规划设计院 公路建设项目可行性研究指南吉林科学技术出版社,张智动高速公路收费系统研究北京智能交通系统发展趋势国际学术研讨会论文集,中国公路工程技术标准一识别卡,金融交 易卡【】,】,俞,、公户、公户兮护盏、奋吞、公户味奋小、夕伽嘴谷声怕户、奋小、奋伽、公户、公户,公户叨声小,孕户吩户、公户弓产弓产,奋小、公户公户份产、公户喀产吩产、创小吩产、公户弓产、公户、公户怕户、公户、夕小、公户、奋卜公奋、公户,冲户、冲户、公户上接第 “ 页一一【】,一,“”一,
