高速公路收費系統的設計與應用

張振東

摘 要：高速公路作為交通道路中的重要部分，對我國交通發展有著重要的意義，它的生產與發展對經濟發展有著促進作用。由于高速公路建設費用巨大，因此需要向通過高速公路的用戶收取一定的過路費用。如何實現高速公路收費系統的高效運行，是我們廣大設計工作者需要思考的問題。筆者通過對我國高速公路收費方式分析，探討科學的系統設計與應用。

關鍵詞：高速公路 收費系統 需求分析 設計與應用

中圖分類號：X924 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0047-02

高速公路作為現代化的公路基礎設施，其設計原則秉承著實現高效的公路收費，并實現“高速、舒適、快捷、安全”等設計原則。由于高速公路需要進行后期的維護和修建，且修建與維護的費用是巨大的，再加上傳統的收費系統在收費時存在“收費速度慢、收費人力資源投入大”等問題，需要我們對收費系統進行重新設計，以實現最大效率的收費設計，實現高速公路的高效運轉。該文以我國高速公路收費方式作為探討要點，分析高效的高速公路收費系統設計與應用，希望能為廣大讀者提供具有實效性的幫助。

1 我國高速公路收費方式分析

我國高速公路收費系統的升級換代很快，是隸屬于交通機電系統工程的重要部分。我國高速公路收費系統的收費方式根據人工的參與比例主要有：人工收費、半自動收費以及全自動收費；根據收費方式類型又可以分為均一式收費、開放式收費、封閉式收費以及混合式收費。從我國當前高速公路收費方式現狀分析看來，我國收費的高速公路中，81%的高速公路為混合式收費，即同時含有人工收費窗口車道、半自動收費車道以及ETC收費車道；19%的高速公路收費站只設置有半自動收費車道。

1.1 人工收費

人工收費是高速公路收費方式中最為簡單的收費方式，也是需要人力資源最多的收費方式，這是高速公路收費系統設計最初所使用的收費方式。總的來說，人工收費的優勢在于收費手續簡單，不需要投資過多的基建設備，出現收費問題的幾率比較少。但是由于人工收費的人為因素比重大，缺乏相應的監督手段，經常造成公路費用流失等情況，造成國家經濟損失。與此同時，人工收費進度慢、工作強度大，難免出現收費漏洞，造成交通堵塞等情況。

1.2 半自動收費

針對人工收費出現的問題，我們設計出了半自動收費方式。半自動收費相比人工收費的優勢在于能根據計算機系統對用戶車型、通過高速公路的進出口、車道設備等情況進行匯總分析，分析出來的收費數據顯示在收費工作人員的計算機終端，收費工作人員只需要進行簡單的收費工作就可以了。半自動收費大大填補了人工收費的漏洞，在一定程度上提高了收費效率和收費安全系數。當然，收費工作人員還需要在收費時對用戶信息進行核對，以確保計算機系統分析的數據的正確性，如果出現信息不匹配的情況還需要進行人工更改，減少因為計算機系統分析錯誤出現的收費不合理的問題。

1.3 全自動收費系統

我們又稱之為電子收費方式（ETC），其中ETC收費類型可以分為全自動手法卡和不停出收費方式。ETC收費方式充分運用了電子測控技術，根據電子測控設備和計算機系統對通過車輛進行分析收費。ETC收費系統的優勢在于能夠實現全自動不停車收費，車輛行駛速度達到150 km/h都能實現準確地收費。可以這么說，ETC收費系統是計算機技術、互聯網技術以及電子測控技術全面協調發展的成果。當然，并不是所有的通過車輛都能使用ETC收費系統，通過車輛還需要裝有電子識別卡（識別卡具備車輛信息、車輛高速公路預交費用等等信息），才能實現全自動收費，實現真正的無人工干預的、不停車的自動收費。

2 高速公路收費系統的設計與應用

在該文中，筆者主要介紹高速公路自動收費的設計與應用，該文主要對數據庫的設計與應用、組件設計、功能模塊設計以及收費系統的具體設計與應用進行介紹。

2.1 數據庫設計與應用

實現自動收費計算機系統必須包含有一個完善的數據庫，它是影響收費效率以及收費準確度的重要影響因素。數據庫的設計與應用的參考因素包括如下。

2.1.1 豐富的數據庫系統錄入完善的收費信息

數據庫系統應當錄入完善的收費信息，其中包括收費站員工信息、收費站信息、費率情況、車輛信息、免費車信息、班次信息、報警信息、維修信息、車輛預充值費用等等。數據庫信息是需要不斷豐富的，只有實時更新的數據庫信息，確保數據信息的一致性，才能保證全自動收費的準確度。

2.1.2 數據庫結構要求結構化

高速公路收費系統數據庫儲存有大量的信息，因此要求數據庫的層次化、結構化。數據庫結構化能促進數據處理的標準化，減少計算機系統在數據交換時出現錯誤的幾率，因此數據庫的編碼是特別重要的。一方面，高速公路收費系統數據庫盡量減少數據冗余度，減少不必要信息的儲存，以減少計算機服務器壓力；另一方面，為確保數據庫結構化，應當按照國家標準進行數據庫編碼，可以用“鎖”來確保數據安全。

2.2 組件設計與應用

組件技術是實現高速公路自動收費的前提，可以這么說，沒有組件技術，就難以實現自動收費。組件技術與計算機系統、各功能模塊組成了完善的應用系統，它的主要內容如下。

2.2.1 組件技術設計要求

組件技術設計要求包括系統分析、收費需求分析、組件分析、系統設計以及其他設計情況。當然，組件技術在包含這些內容的前提下，還需要進行組件開發與應用，并在開發完善的前提下進行不斷地測試和部署，以實現組件技術的評價與維護。

組件技術要求需要各種豐富的外接設備，筆者將組件外接設備分成三大類：一是與計算機連接的外接設備（包括費額顯示區、打印機、鼠標、顯示器等等）；二是與I/O控制板連接的外接設備（自動欄桿機、報警器、刷卡機等等）；三是攝像機設備與錄音設備等。

2.2.2 車道收費信息

車道收費信息的構建需要以組件技術為基礎，一般來說，車道收費信息可以分為車道收費系統（收費處）、后臺收費管理系統以及公路處收費系統。3個收費系統是包含與被包含的關系，它們三者之間信息交互是完成收費工作的重要部分。車道收費系統收集通行車輛的信息，并分析收費內容，反饋于后兩者，后兩者從數據庫中核對通行車輛收費信息，再反饋于收費處計算機系統，從而完成準確地收費。其中包括數據庫訪問模塊、串口控制以及I/O組件以及其他信息錄入組件。

3 結語

總的來說，我國高速公路收費系統的完善有利于交通業的發展，如何實現高效的高速公路自動收費，是我們交通部門工作者需要深究的問題。該文從高速公路收費方式的分類出發，分析人工收費、半自動收費以及自動收費的主要內容。在此基礎上，對高速公路收費系統的數據庫設計與應用、組件設計與應用進行探討，分析各要求之間的基本關系和工作內容，以方便我們提出更多科學的改進方法。這要求我們從我國高速公路的發展情況出發，清楚收費系統的工作機制，才能實現更好的設計與應用，為我國公路收費發展奉獻自己的力量。

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