高速公路路徑識別設計及應用

盧楨

摘 要：分析了高速公路環網中路徑二義性問題，提出了有效解決環網中路徑二義性問題的措施。通過四個層級構建全省路徑識別網，以實現車牌識別路徑信息采集等多項核心業務的功能。闡述了路徑識別技術的構架，指出未來發展路徑識別技術的方向，給運營方帶來較大的經濟效益。

關鍵詞：高速公路；路徑識別；設計；交通網

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0041-02

隨著我國高速公路的不斷發展，已形成了密布的高速公路交通網。為了降低高速公路的運營成本，聯網收費對機電系統建設的要求越來越高。高速公路聯網收費，一方面，減少了通行車輛的交費次數，提高了通行能力；另一方面，減少了收費站建設和收費人員的聘用、培訓等相關費用，降低了運營成本，具有可觀的經濟效益。目前，在部分高速公路比較發達的省份已基本實現了高速公路全省聯網收費。湖南省高速公路除了少數路段外，均采用聯網收費的方式，不僅節約了運營成本，還提高了管理水平。

然而，對聯網的高速公路網來說，有時會存在高速公路環網的情況，這樣就會出現車輛從A點到B點存在兩條或兩條以上可選擇路徑通行的情況，即路徑二義性問題。根據《湖南省“十二五”高速公路網規劃》要求，湖南省高速公路網的環網將會隨著路網的不斷擴大而增加，路徑識別將是聯網收費的關鍵性技術。同時，由于經營性高速公路越來越多，業主更關注通行費征收、拆賬準確性等關乎自身利益的問題，而二義性路徑問題則是一個日漸凸顯的技術難題。目前，我省采用車牌識別技術解決路徑識別問題。

1 經濟分析

通過對京珠高速公路聯網區域形成環網以來的整體情況進行抽樣、估算，由統計數據可知，按最短路徑收費將流失掉總收費額的3.59%，在京珠區域約2 190萬/月。從收費額的角度看，流失度相當龐大，也就是說路徑識別項目（第一部分）的建設資金投入可以在三個月內回收。聯網業主對此相當期待，因為按實際路徑收費將涉及更有效、更嚴密的聯網管理，如果能調動聯網業主運營管理的積極性，將會為整體聯網行業管理帶來強有力的保障。

高速公路路徑識別的建設可以有效解決上述路段所形成的環網中存在的路徑二義性問題。在存在拆分、二義性情況的路段安裝、設置識別點，利用路徑識別數據采集系統、時鐘同步系統、省中心數據處理系統、路徑識別及配套軟件等對車輛識別信息進行處理、整合，使之能夠精確匹配出車輛的完整路徑信息。系統在響應速度、峰值處理能力、數據傳輸完整性等方面應完全滿足按實際路徑收費的需求，不能出現車輛交費時間延長的情況。同時，該系統應能準確拆分各個路段的收費額，并且提供收費額拆分信息查詢服務，以滿足各個路段業主對收費額拆分信息查詢的需求。按省中心、分中心、收費站、車道等四個層級構建全省路徑識別網，分別實現車牌識別路徑信息采集、傳輸和處理，構建全省動態路徑信息；實現路徑匹配、完整動態路徑信息查詢下發、收費交易額拆分、動態超時判斷、預警、交易稽查、信息發布、車牌唯一性校驗等核心業務功能。構建省中心數據備份與恢復體系，實現車輛路徑識別信息、路徑匹配信息、交易拆分信息等關鍵信息的可靠備份和異常恢復，可以保證數據的安全和系統的穩定運行。

2 系統設計

2.1 系統組網

湖南省高速公路路徑識別系統屬于收費計算機網絡的一部分，該網絡為一個獨立的廣域網系統，網絡構成分為三級：第一級為湖南省收費中心局域網，第二級為收費分中心局域網，第三級為收費站局域網。各級局域網之間通過通信系統提供的數據通道形成廣域網，各局域網內部采用星型結構，收費計算機網絡總的拓撲結構為樹型+星型的復合型結構。為了保證數據傳輸的可靠性，將VPN作為備份傳輸線路。

如圖1所示，該系統分為省中心、分中心和收費站三級部署。其中，收費站系統包括車道設備。服務器包括：省中心服務器11臺、分中心服務器26臺、識別點/收費站服務器59臺。交換機包括：省中心三層千兆交換機2臺、分中心二層前兆交換機6臺、識別點/收費站二層千兆交換機100臺。VPN網關包括：省中心VPN接入路由2臺、分中心VPN接入路由6臺、識別點/收費站VPN接入路由112臺。防火墻包括：省中心防火墻2臺、分中心防火墻13臺。

2.2 存儲容量估算

根據湖南高速公路系統對目前運行數據和設計指標的統計、分析，當前業務處理和數據量評估的關鍵業務指標如表1所示。

根據目前運行系統的主要關鍵業務指標來進行評估和預測，得到的評估數據如表2所示。

業務在數據庫中存放，部分字段需要索引，這樣就會導致存儲增大，評估按1.7的膨脹率計算。交易量按每年5%的增長率計算，由此可知，增長率=（1+8%）20=2.65.

收費站、分中心、省中心系統存儲容量需求計算如下所示。

3 結束語

收費系統改造和路徑識別系統的建立解決了實際收費路徑所需的路徑查詢服務、時鐘同步、業務稽核等問題，為實際路徑收費打下了堅實的基礎。采用實際路徑收費可以減少通行費的流失，減少因通行費分配而產生的糾紛等現象。它的使用展現了各路段業主收益的公平性，滿足了各業主特別是經營性路段業主的要求。通過該項目的建設，配合車道車牌識別系統，可以實現“出口調入口圖像、車道防換卡”等功能，可以對車輛倒卡、套牌等情況進行實時稽查，實現防止車輛作弊的功能。該項目從各識別點到省中心建立可靠的數據傳輸支撐網絡，收實時上傳費數據。同時，依托高性能的拆賬運算能力，為通行費的實時拆分打下基礎。

參考文獻

[1]方偉，李云，劉暢.淺談湖南省高速公路路徑識別技術[J].湖南交通科技，2010（03）.

[2]閆旭.貴州高速公路通行卡監管系統方案[J].中國水運（下半月），2012（09）.

[3]鄧宏.湖南高速公路應急管理工作實踐與思考[J].湖南交通科技，2012（01）.

〔編輯：白潔〕

摘 要：分析了高速公路環網中路徑二義性問題，提出了有效解決環網中路徑二義性問題的措施。通過四個層級構建全省路徑識別網，以實現車牌識別路徑信息采集等多項核心業務的功能。闡述了路徑識別技術的構架，指出未來發展路徑識別技術的方向，給運營方帶來較大的經濟效益。

關鍵詞：高速公路；路徑識別；設計；交通網

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0041-02

隨著我國高速公路的不斷發展，已形成了密布的高速公路交通網。為了降低高速公路的運營成本，聯網收費對機電系統建設的要求越來越高。高速公路聯網收費，一方面，減少了通行車輛的交費次數，提高了通行能力；另一方面，減少了收費站建設和收費人員的聘用、培訓等相關費用，降低了運營成本，具有可觀的經濟效益。目前，在部分高速公路比較發達的省份已基本實現了高速公路全省聯網收費。湖南省高速公路除了少數路段外，均采用聯網收費的方式，不僅節約了運營成本，還提高了管理水平。

然而，對聯網的高速公路網來說，有時會存在高速公路環網的情況，這樣就會出現車輛從A點到B點存在兩條或兩條以上可選擇路徑通行的情況，即路徑二義性問題。根據《湖南省“十二五”高速公路網規劃》要求，湖南省高速公路網的環網將會隨著路網的不斷擴大而增加，路徑識別將是聯網收費的關鍵性技術。同時，由于經營性高速公路越來越多，業主更關注通行費征收、拆賬準確性等關乎自身利益的問題，而二義性路徑問題則是一個日漸凸顯的技術難題。目前，我省采用車牌識別技術解決路徑識別問題。

1 經濟分析

通過對京珠高速公路聯網區域形成環網以來的整體情況進行抽樣、估算，由統計數據可知，按最短路徑收費將流失掉總收費額的3.59%，在京珠區域約2 190萬/月。從收費額的角度看，流失度相當龐大，也就是說路徑識別項目（第一部分）的建設資金投入可以在三個月內回收。聯網業主對此相當期待，因為按實際路徑收費將涉及更有效、更嚴密的聯網管理，如果能調動聯網業主運營管理的積極性，將會為整體聯網行業管理帶來強有力的保障。

高速公路路徑識別的建設可以有效解決上述路段所形成的環網中存在的路徑二義性問題。在存在拆分、二義性情況的路段安裝、設置識別點，利用路徑識別數據采集系統、時鐘同步系統、省中心數據處理系統、路徑識別及配套軟件等對車輛識別信息進行處理、整合，使之能夠精確匹配出車輛的完整路徑信息。系統在響應速度、峰值處理能力、數據傳輸完整性等方面應完全滿足按實際路徑收費的需求，不能出現車輛交費時間延長的情況。同時，該系統應能準確拆分各個路段的收費額，并且提供收費額拆分信息查詢服務，以滿足各個路段業主對收費額拆分信息查詢的需求。按省中心、分中心、收費站、車道等四個層級構建全省路徑識別網，分別實現車牌識別路徑信息采集、傳輸和處理，構建全省動態路徑信息；實現路徑匹配、完整動態路徑信息查詢下發、收費交易額拆分、動態超時判斷、預警、交易稽查、信息發布、車牌唯一性校驗等核心業務功能。構建省中心數據備份與恢復體系，實現車輛路徑識別信息、路徑匹配信息、交易拆分信息等關鍵信息的可靠備份和異常恢復，可以保證數據的安全和系統的穩定運行。

2 系統設計

2.1 系統組網

湖南省高速公路路徑識別系統屬于收費計算機網絡的一部分，該網絡為一個獨立的廣域網系統，網絡構成分為三級：第一級為湖南省收費中心局域網，第二級為收費分中心局域網，第三級為收費站局域網。各級局域網之間通過通信系統提供的數據通道形成廣域網，各局域網內部采用星型結構，收費計算機網絡總的拓撲結構為樹型+星型的復合型結構。為了保證數據傳輸的可靠性，將VPN作為備份傳輸線路。

如圖1所示，該系統分為省中心、分中心和收費站三級部署。其中，收費站系統包括車道設備。服務器包括：省中心服務器11臺、分中心服務器26臺、識別點/收費站服務器59臺。交換機包括：省中心三層千兆交換機2臺、分中心二層前兆交換機6臺、識別點/收費站二層千兆交換機100臺。VPN網關包括：省中心VPN接入路由2臺、分中心VPN接入路由6臺、識別點/收費站VPN接入路由112臺。防火墻包括：省中心防火墻2臺、分中心防火墻13臺。

2.2 存儲容量估算

根據湖南高速公路系統對目前運行數據和設計指標的統計、分析，當前業務處理和數據量評估的關鍵業務指標如表1所示。

根據目前運行系統的主要關鍵業務指標來進行評估和預測，得到的評估數據如表2所示。

業務在數據庫中存放，部分字段需要索引，這樣就會導致存儲增大，評估按1.7的膨脹率計算。交易量按每年5%的增長率計算，由此可知，增長率=（1+8%）20=2.65.

收費站、分中心、省中心系統存儲容量需求計算如下所示。

3 結束語

收費系統改造和路徑識別系統的建立解決了實際收費路徑所需的路徑查詢服務、時鐘同步、業務稽核等問題，為實際路徑收費打下了堅實的基礎。采用實際路徑收費可以減少通行費的流失，減少因通行費分配而產生的糾紛等現象。它的使用展現了各路段業主收益的公平性，滿足了各業主特別是經營性路段業主的要求。通過該項目的建設，配合車道車牌識別系統，可以實現“出口調入口圖像、車道防換卡”等功能，可以對車輛倒卡、套牌等情況進行實時稽查，實現防止車輛作弊的功能。該項目從各識別點到省中心建立可靠的數據傳輸支撐網絡，收實時上傳費數據。同時，依托高性能的拆賬運算能力，為通行費的實時拆分打下基礎。

參考文獻

[1]方偉，李云，劉暢.淺談湖南省高速公路路徑識別技術[J].湖南交通科技，2010（03）.

[2]閆旭.貴州高速公路通行卡監管系統方案[J].中國水運（下半月），2012（09）.

[3]鄧宏.湖南高速公路應急管理工作實踐與思考[J].湖南交通科技，2012（01）.

〔編輯：白潔〕

摘 要：分析了高速公路環網中路徑二義性問題，提出了有效解決環網中路徑二義性問題的措施。通過四個層級構建全省路徑識別網，以實現車牌識別路徑信息采集等多項核心業務的功能。闡述了路徑識別技術的構架，指出未來發展路徑識別技術的方向，給運營方帶來較大的經濟效益。

關鍵詞：高速公路；路徑識別；設計；交通網

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0041-02

隨著我國高速公路的不斷發展，已形成了密布的高速公路交通網。為了降低高速公路的運營成本，聯網收費對機電系統建設的要求越來越高。高速公路聯網收費，一方面，減少了通行車輛的交費次數，提高了通行能力；另一方面，減少了收費站建設和收費人員的聘用、培訓等相關費用，降低了運營成本，具有可觀的經濟效益。目前，在部分高速公路比較發達的省份已基本實現了高速公路全省聯網收費。湖南省高速公路除了少數路段外，均采用聯網收費的方式，不僅節約了運營成本，還提高了管理水平。

然而，對聯網的高速公路網來說，有時會存在高速公路環網的情況，這樣就會出現車輛從A點到B點存在兩條或兩條以上可選擇路徑通行的情況，即路徑二義性問題。根據《湖南省“十二五”高速公路網規劃》要求，湖南省高速公路網的環網將會隨著路網的不斷擴大而增加，路徑識別將是聯網收費的關鍵性技術。同時，由于經營性高速公路越來越多，業主更關注通行費征收、拆賬準確性等關乎自身利益的問題，而二義性路徑問題則是一個日漸凸顯的技術難題。目前，我省采用車牌識別技術解決路徑識別問題。

1 經濟分析

通過對京珠高速公路聯網區域形成環網以來的整體情況進行抽樣、估算，由統計數據可知，按最短路徑收費將流失掉總收費額的3.59%，在京珠區域約2 190萬/月。從收費額的角度看，流失度相當龐大，也就是說路徑識別項目（第一部分）的建設資金投入可以在三個月內回收。聯網業主對此相當期待，因為按實際路徑收費將涉及更有效、更嚴密的聯網管理，如果能調動聯網業主運營管理的積極性，將會為整體聯網行業管理帶來強有力的保障。

高速公路路徑識別的建設可以有效解決上述路段所形成的環網中存在的路徑二義性問題。在存在拆分、二義性情況的路段安裝、設置識別點，利用路徑識別數據采集系統、時鐘同步系統、省中心數據處理系統、路徑識別及配套軟件等對車輛識別信息進行處理、整合，使之能夠精確匹配出車輛的完整路徑信息。系統在響應速度、峰值處理能力、數據傳輸完整性等方面應完全滿足按實際路徑收費的需求，不能出現車輛交費時間延長的情況。同時，該系統應能準確拆分各個路段的收費額，并且提供收費額拆分信息查詢服務，以滿足各個路段業主對收費額拆分信息查詢的需求。按省中心、分中心、收費站、車道等四個層級構建全省路徑識別網，分別實現車牌識別路徑信息采集、傳輸和處理，構建全省動態路徑信息；實現路徑匹配、完整動態路徑信息查詢下發、收費交易額拆分、動態超時判斷、預警、交易稽查、信息發布、車牌唯一性校驗等核心業務功能。構建省中心數據備份與恢復體系，實現車輛路徑識別信息、路徑匹配信息、交易拆分信息等關鍵信息的可靠備份和異常恢復，可以保證數據的安全和系統的穩定運行。

2 系統設計

2.1 系統組網

湖南省高速公路路徑識別系統屬于收費計算機網絡的一部分，該網絡為一個獨立的廣域網系統，網絡構成分為三級：第一級為湖南省收費中心局域網，第二級為收費分中心局域網，第三級為收費站局域網。各級局域網之間通過通信系統提供的數據通道形成廣域網，各局域網內部采用星型結構，收費計算機網絡總的拓撲結構為樹型+星型的復合型結構。為了保證數據傳輸的可靠性，將VPN作為備份傳輸線路。

如圖1所示，該系統分為省中心、分中心和收費站三級部署。其中，收費站系統包括車道設備。服務器包括：省中心服務器11臺、分中心服務器26臺、識別點/收費站服務器59臺。交換機包括：省中心三層千兆交換機2臺、分中心二層前兆交換機6臺、識別點/收費站二層千兆交換機100臺。VPN網關包括：省中心VPN接入路由2臺、分中心VPN接入路由6臺、識別點/收費站VPN接入路由112臺。防火墻包括：省中心防火墻2臺、分中心防火墻13臺。

2.2 存儲容量估算

根據湖南高速公路系統對目前運行數據和設計指標的統計、分析，當前業務處理和數據量評估的關鍵業務指標如表1所示。

根據目前運行系統的主要關鍵業務指標來進行評估和預測，得到的評估數據如表2所示。

業務在數據庫中存放，部分字段需要索引，這樣就會導致存儲增大，評估按1.7的膨脹率計算。交易量按每年5%的增長率計算，由此可知，增長率=（1+8%）20=2.65.

收費站、分中心、省中心系統存儲容量需求計算如下所示。

3 結束語

收費系統改造和路徑識別系統的建立解決了實際收費路徑所需的路徑查詢服務、時鐘同步、業務稽核等問題，為實際路徑收費打下了堅實的基礎。采用實際路徑收費可以減少通行費的流失，減少因通行費分配而產生的糾紛等現象。它的使用展現了各路段業主收益的公平性，滿足了各業主特別是經營性路段業主的要求。通過該項目的建設，配合車道車牌識別系統，可以實現“出口調入口圖像、車道防換卡”等功能，可以對車輛倒卡、套牌等情況進行實時稽查，實現防止車輛作弊的功能。該項目從各識別點到省中心建立可靠的數據傳輸支撐網絡，收實時上傳費數據。同時，依托高性能的拆賬運算能力，為通行費的實時拆分打下基礎。

參考文獻

[1]方偉，李云，劉暢.淺談湖南省高速公路路徑識別技術[J].湖南交通科技，2010（03）.

[2]閆旭.貴州高速公路通行卡監管系統方案[J].中國水運（下半月），2012（09）.

[3]鄧宏.湖南高速公路應急管理工作實踐與思考[J].湖南交通科技，2012（01）.

〔編輯：白潔〕