高速公路机电系统概述

《高速公路机电系统概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速公路机电系统概述（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一部分：智能交通系统综述1.1 高速公路交通工程机电系统的构成高速公路交通工程机电系统由收费系统、监控系统和通信系统构成。 收费系统对道路的使用者按既定的费率征收通行费，以回收道路建设投资。 监控系统对道路交通状况进行监视，检测和控制，保证车辆运行畅通、减少 交通事故、降低事故的危害性。通信系统为收费和监控系统提供信息传输的通信。1.2 管理层次就整个高速公路交通工程机电系统而言，可分为以下几个管理层次。1）收费站、通信站；2）管理分中心（含收费分中心、监控分中心、通信分中心）；3）管理分中心（含收费中心、监控中心、通信中心）；4）管理分中心（含收费总中心、监控总中心、通信总中心）；就具体的

2、高速公路机电系统而言，视系统的大小可采用两级、三级或四级管 理层次。一般来说，里程短、收费站数量少的高速公路采用收费站（通信站）和管 理中心两级管理；里程较长、收费站数量多的高速公路收费站（通信站）、管理分 中心和管理中心三级管理；而涉及两条及两条以上高速公路的采用四级管理。1.3 系统界面划分收费、监控和通信系统互相作用、互相牵连，在高速公路机电系统建设中， 为明确责任，规范管理（尤其对于不同系统由不同承包商承包承建的情况），各系 统间必须有明确的界面划分。不同的高速公路机电系统的界面划分可能大同小异通常按以下方式进行。1.3.1 收费系统与通信系统界面划分1）在收费站内，收费系统与通信的视

3、频图像传输界面在光配线架处，光配线架 由通信系统工程负责；数据传输界面在以太网交换机处，以太网交换机由收费系 统负责。2）对于管理分中心，中心和总中心，通信系统与收费系统的数字传输界面在路由 器处，路由器由收费系统负责；视频传输的界面在光配线架处，光配线架由通信 系统负责。1.3.2 监控系统与通信系统界面划分1) 通信系统为监控系统外场设备提供图像、数据及语音信息传输用的主干线电 缆，对于监控外场设备，监控系统与通信系统的界面在MODEM处，MODEM设备属 监控系统。2) 对于监控分中心与外场设备的通信，监控系统与通信系统的数字传输界面在 MODEM 处， MODEM 属监控系统；对监控分

4、中心，中心和总中心之间的数据传输， 监控系统与通信系统的界面在以太网交换机处，以太网交换机由监控系统负责， 图像传输界面在光配线架处，光配线架由通信系统负责。3) 对于紧急电话系统，监控与通信系统的界面为紧急电话控制台与监控分中心以 太网交换机的连接线处，紧急电话控制台属通信系统，以太网交换机属属监控系 统。1.3.3 监控系统与收费系统界面划分土建专业负责横穿过路钢管、路肩手孔等。房建专业提供预留壁槽、电缆爬架、预留管理箱、机房电源和接地母线端子 等。供电专业提供三个系统所用的交流电源，与通信系统的分界面在通信机房的 交流配电盘的外线端子；与收费、监控系统的分界面在每个机房内，供电专业将 线

5、路引入机房，由收费、监控系统提供专用的配电盘并安装；另外供电专业与监 控系统外场设备供电的界面设在各变电站的交流配电屏上，供电专业为监控 外 场设备供电预留用电负荷和空气开关。第二部分：智能交通收费系统2.1 概述2.1.1 收费制式及方式目前高速公路收费一般采用封闭收费制式，即：进入公路网行驶的车辆，在 入口领取记录有其行驶记录有其行驶特征信息的通行劵，出口交回通行劵并按其 行驶里程及车型通行费。为准确收费，防止通行劵流失，在进出口高速公路的所 有主线和匝道处都设有收费站，对有闭合环路且高接高立交为互通式的高速公路 网，为了准确收费，应设置标车辆行驶路径误站。国内高速公路大都采用半自动收费方

6、式，即收费员人工判别车型，发通行劵、 收通行劵、收费，计算机对收费信息进行校验和管理，闭路电视系统监视。随着 智能运输技术的发展，我国某些高速公路的部分收费车道采用了全自动的电子收 费方式，某些城市道路和桥梁收费也已采用了电子收费。但由于电子收费系统建 设费用高，通行劵支付、闯关车辆追踪困难，目前世界上仅有一条高速公路全路 采用电子收费。2.1.2 通行劵作为高速公路收费通行劵的信息记录载体有纸质通行劵（打印票、条形码）、 磁性通行券（磁票、磁卡）和IC卡等。纸质通行劵由于设备廉价，有相当一部分高速公路在使用。纸质通行劵的最 大缺点是容容易伪造。目前有京津塘、环胶州湾和广州北环高速公路等使磁性

7、通行劵。磁性通行劵 读写设备复杂，价格和运行费用高，维护量大，磁卡记录没有安全保障，磁卡本 身易受电磁等影响。IC 卡可重复性使用，具有较强的保密能力，处理效率高，设备价格较低， 使用成本低，维护量小。而IC卡家族中的非接触IC卡处理时间短的特点使得国 内的许多封闭收费高速公路采用非接触 IC 卡作为通行劵。具体说来非接触 IC 卡具有以下优势：1）安全性高非接触IC卡从多方面实施其安全保密策略，卡内有严密的访问控制策略，可以控制卡内不同区域的存取特性，其安全性比磁卡高得多。2）可靠性高，寿命长IC 卡防磁、防一定强度的静电，抗干扰能力强。一般至少可重复读写十万 次以上，可以节省大量的运营成本

8、。 IC 卡的读写器具比磁卡的读写器具简单可 靠，造价便宜，容易推广，维护方便。3）数据交换时间短，存储量大采用非接触式射频技术进行数据交换缩短了卡片操作时间，提高了收费车道的通行能力；非接触IC卡存储容量高达1024字节，可满足多种应用。2.1.3 付款方式目前高速公路收缴通行劵的付款方式以现金为主，随着交通量的增加，以及 金融系统的金卡工程逐渐普及，将储值卡作为通行劵和付款手段是一种趋势，从 而形成以现金和储值卡并行的通行劵付款方式。2.1.4 收费站业务2.1.4.1 原始收费数据采集和统计1) 收费站实时搜集每一辆车的收费数据，并储存到数据库中2) 对原始收费数据进行统计并形成以下报表

9、：1、收费员班次报表2、收费员对帐表3、通行劵收入统计报表4、交通流统计报表5、通行劵统计平衡报表6、欠收款、特殊处理、设备状况等报表2.1.4.2 收费监视收费站通过计算机系统和闭路电视系统对以下情况进行实时监视：1) 车辆通过车道的图像信息；2) 收费员收费操作行为和安全状况的图像信息；3) 广场交通流图像信息；4) 收费站运营管理的图像依靠信息。2.1.4.3 收费员班次管理收费班次是指收费员从开始进入收费亭进行业务操作到结束的一段连续时间。班次管理主要有以下内容：1) 统计、核查每个收费员在收费班次中应收金额、实收金额。2) 统计、核查每个收费员在收费班次中应收通行劵、实收通行劵。3)

10、 产生收费员对帐表和班次结算表2.1.4.4 数据上传下达1) 收费站分别向收费分中心和收费总中心上传每辆车的收费数据。2) 收费站向收费分中心上传图像监视信息。3) 向各车道下发时钟、费率、黑名单等信息。4) 接收总中心、分中心下发的时钟、费率、黑名单等信息。5) 接收各收费车道上传的车辆收费数字信息和图像监视信息。2.2 入口车道收费流程1) 车辆驶入收费车道。2) 车辆通过收费车道第一个车辆检测器，启动车道控制器抓拍一帧图像，并将其数字化。3) 判断车辆类型：一般车辆、公务车辆、免费车辆、紧急车辆。4) 若是一般车辆：1、收费员对车型进行分类后，通过键盘输入车道控制器。2、若使用非储值通

11、行劵，收费员将存有入口车道收费站代码、收费员代码、车 型分类、时间等有关数据的通行劵发给驾驶员；若使用储值通行劵，首先核查该 储值通行劵是否已被登录在黑名单上；是，则收费员采取特殊措施；不是，则进 行正常的读写操作，余款不足的应通知驾驶员，然后将通行劵还给使用者。3) 若是公务车1、收费员收取公务车通行劵2、读出通行劵有关数据3、判断通行劵上所记录的车辆信息与来车的实际情况相符则与否。4、情况相符，收费员可确认来车为公务车，不相符，按一般车辆收费5、若是免费车辆不进行发通行劵等操作，直接予以放行。6、若是紧急车辆不进行发通行劵等操作，直接予以放行。7、收费员确认操作。8、车道通行灯由当前的红灯

12、转为绿灯。9、自动栏杆抬起。10、车辆通过车道上第二个环行线圈检测器。11、车道通行灯的绿灯灭，红灯亮。12、本次收费操作的所有原始数据上传至收费站。2.3 出口收费流程1) 、车辆驶入收费车道。2) 、车辆通过收费车道第一个车辆检测器，启动车道控制器抓拍一帧图像，并将 其数字化。3) 、判断车辆类型：一般车辆、公务车辆、免费车辆、紧急车辆。4) 、若是一般车辆：(1) 、收费员对车型进行分类后，通过键盘输入车道控制器。(2) 、收费员收取驾驶员的储值卡通行劵，读取数据。(3) 、判断入口、出口车型分类是否一致。(4) 、若一致，则车道控制器根据由通行劵的数据自动计算通行劵。(5) 、向收费员

13、显示费额，同时在费额显示器上向驾驶员显示应付金额、车型；(6) 、对于储值卡还应显示卡剩余金额。(7) 、收费员确认付款(8) 、收费员确认不用收费，直接予以放行。(9) 、车道通行灯由当前的红灯转为绿灯。(10) 、自动栏杆抬起。(11) 、车辆通过车道上第二个环行线圈检测器，车道控制器计数车流量。(12) 、自动栏杆悬璧落下，车道通行灯的绿灯灭，红灯亮。(13) 、金额显示器的显示全部还原为 0。(14) 、车道控制器自动将本次收费操作的所有原始数据上传至收费站2.4 信息分类按信息传输的时间要求可将信息分为实时传输数据和定时传输数据。1) 实时传输数据1、车道发生的收费交易数据实时上传收

14、费站计算机；2、收费车道的数字化帧图像传站计算机；3、收费站接收到收费交易数据实时上传总中心计算机；4、班次结束后班次统计数据实时上传收费站计算机；5、车道的设备故障信息实时上传收费站计算机；6、收费车道、收费亭、收费广场、收费监控室的视频图像实时上传收费站CCTV 监控系统；7、上述视频图像可被上级系统切换监视；8、收费总中心产生的系统运行参数实时下传各级计算机，直至收费车道，系统 运行参数包括：系统时钟、费率、人员名单、IC卡黑名单等。2) 定时传输数据1、收费站、收费分中心定时向上传收费交易数据。2、收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传特殊处理的数字化帧图像 数据；3、收费站、收

15、费分中心、收费中心定时向上一级上传收费员对帐数据；4、收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传辖区内的小时、日、周、 旬、月、年交通量统计数据。5、收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传辖区内的小时、日、周、 旬、月、年收入统计数据。6、收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传辖区内的小时、日、周、 旬、月、年IC卡流通统计数据。7、收费总中心定时下传清帐结果数据。2.5 通行券与票证的发行、配给和管理在这里以使用最普遍的 IC 卡为例，说明其发行配给和管理。收费系统 IC 卡有通行卡、公务卡、身份卡和管理卡。IC卡的发行包括从采购、接收、主密钥卡生成、应用卡初始化等基本环节。IC购买后，接收IC卡的序列号等到标志应由计算机IC卡数据库管理进行 管理。IC卡发行前应确定系统主密钥，由发卡系统创建系统全部密钥卡和IC卡访 问密钥。系统主密钥创建后存放在专用密钥箱中，该密钥箱由总中心负责人保管。 系统密钥卡分为发行卡密钥卡，应用密钥卡和测试密钥卡三种。系统密钥卡创建 须由发卡中心发卡负责人由发卡中心发卡负责人进行保管。IC卡初始化的类型为：应用卡和系统卡，IC卡初始化流程如下：1) 递交