智能交通中高速公路收費系統的設計及應用研究

段昕

中鐵長江交通設計集團有限公司 重慶 401121

1 高速公路收費系統的內容

高速公路發展具備體系性，收費系統占據舉足輕重的位置，同時專業范疇波及范圍較廣，整體高速公路收費系統構造比較煩瑣，關系到通信、計算機和交通工程等多個專業領域。通過不同收費方式，繁衍出多個收費系統，比如封鎖式、敞開式、混合式收費等方式，駕駛人員可以通過現金、儲蓄卡、微信、支付寶、信用卡等多種方式進行繳費。從實際出發，高速公路收費系統運用成效比較好，完備自動化水平高、適用性好、安全性強以及波及面比較廣等優點。收費站工作效率的提升對現今高速公路收費系統有著極高的條件，對此具備自動化服務標準要求極其嚴格，達成高效益的智能聯網管制，并具有調整高速公路道路通行情況的能力，從而提升行車不堵交通的問題，這些就是收費系統設計的基礎[1]。

2 智能交通

2.1 智能交通發展概況

中國的智能交通從20世紀開始，走了一條具有中國特色也是對于我們現在發展巨大作用的道路。智能交通在中國發展是從20世紀90年代開始的，在2000年之前是理念認知和基本框架的建立。90年代末期科技部立項兩個課題，《中國智能交通技術體系框架研究》和《中國智能交通體系標準框架體系研究》，這兩個框架體系奠定了我們國家未來智能交通發展的重要基礎。就2000年“十五”期間，是智能交通很重要的發展起步階段，當時國家科技園計劃12個科技項目，對智能交通關鍵技術研究進行支持，圍繞智能化交通管理公用信息平臺、智能化公交等進行一系列的建設項目，形成我們國家智能交通發展重要基礎。從2000年開始到現在22年，中國智能交通發展與國際交往合作非常密切。交通部推動全國取消高速公路省界收費站，以及四部委推動城市道路交通文明暢通提升行動計劃都是息息相關的。經過22年的發展，中國智能交通建設形成一批具有重要影響的，而且在國際也是具有標志意義的典型應用系統，同時在智能交通技術和應用發展過程中，我國形成了智能交通產業，圍繞公路、鐵路、民航、城市交通各領域，開發了一系列產品裝備基本形成研究規劃、設計咨詢、系統集成、專項產品提供和增值運營服務這樣四維的產業生態系統。

2.2 智能交通發展成就

我國智能交通發展建設從應用服務方向講，主要分為3個方面，智能化管理、智能化服務、智能化決策支持。如果按照各個行業的進程來講城市交通智能化管理服務方面體會更深。全國高速公路的收費、通信、監控系統完全覆蓋，同時我們國家公路主要節點都建立了卡口系統，對路況狀態、運行基本情況和過往車輛進行全程記錄。交通運輸部積極推進智慧公路的建設，將公路基礎設施的智能化走向新的階段，鐵路智能化運營也是發展迅速，鐵路信息化基礎比較好，建設完成全國鐵路運營管理的智能化調度系統，每天全國在線運行將近5000對旅客列車，這一系統規模和效率都是非常大的。

2.3 智能交通創新提升

目前技術的變革正在推動整個交通運輸系統的轉型和變革，新的技術不光帶來新的理念和新的服務模式、新的概念，智能交通正在處于新業態、新模式轉化過程中產業在不斷提升。面向公共服務的更多移動互聯應用服務會越來越普及，產業轉型也就是智能交通產業開始轉型，在智能交通產業體系已經不單獨是原來傳統交通背景的公司，很多互聯網公司也積極進來。面向公眾出行服務智能化的手段改進，車聯網和網聯化的基礎設施發展未來肯定是大方向，未來道路的智慧化和交通設施智能化的服務是一個非常重要的方向。

3 高速公路收費系統設計

3.1 收費方式

根據現階段統計，ETC通行效率是人工車道的五倍，在2019年年底才大規模推廣，主要是交通部發布推進公告，明確表示2019年取消省級收費站之后，在2019年12月底ETC使用效率達到90%以上，所有人工收費車道支持移動支付等電子收費方式。全國ETC都必須不低于5%優惠活動，現在比較普遍小車是95折優惠，大車是85折優惠，有些地方優惠會額外多一些。ETC具有三個種類，按照歸類和需求分為儲值卡是銀行最早推行的，現在比較少用了，它的本質就像手機號一樣，給你的愛車辦理一張卡片需要往里面充值才能使用，通行時當場扣費，一旦出現余額不足也是無法通行的，信用卡就是給ETC辦理一張關聯的卡片，扣費都會記到信用卡里面，記賬卡有點類似信用卡，它和信用卡不一樣在于不需要在辦理一張信用卡，記賬卡是綁定已有銀行賬戶，它是延遲幾天扣費。ETC辦理渠道主要是線上和線下，線下主要是各大銀行機構、ETC管理機構、ETC辦理攤位，這種就是方便快捷的。線上方式適合宅家人群，通過微信、支付寶、官方小程序來進行辦理。總的來說，ETC不但是對車主還是高速公路管理人員都是有不錯效率提升的。

3.2 閉路電視監視

閉路電視監控系統可以通過視頻監控的手段，來更加直觀的采集到區域現場的情況，獲得現場數據，并把它傳輸到監控室，實時的直觀的了解現場情況。

3.3 高速公路收費系統采用傳統分散式

收費站管理體系、收費站分中心系統、省中心拆賬系統共同組成。形成收費站-分中心-省中心3種管理模式。車道與收費站之間形成區域網，收費站與收費中心、收費分中心與收費拆賬之間專用速率64Kb/s的DDN線路進行通信。

3.4 計算機系統

計算機系統是由硬件及軟件組成，并且把軟件部分進一步劃分為系統軟件和應用軟件兩個部分，這兩種簡單的劃分并不能直接體現出軟件和硬件之間的邏輯關系，可以通過簡單的層次結構來描述邏輯關系。在計算機系統層次結構當中，是對計算機系統進行了抽象，把一個非常復雜的計算機系統用一個簡單的層次結構進行表述，可以通過分層實現復雜的計算機系統。一個系統可以通過不同角度進行抽象。根據計算機發展，最早出現的語言是機器語言。

通過收費員終端設備位置合理擺放在操作臺上，驅動接口板、車輛檢測器等設備，均放在操作臺下面，通過控制柜側面的端子排與外部設備連接，控制柜門上鎖，為了預防非維修人員接觸車道收費系統關鍵設備。在以上硬件均具備統一環境下，車道收費系統軟件的開發，每次均精確記錄收費大數據網，對收費員在操作的過程中“手把手教學”，并具備明確的提示功能，以此記錄收費員上班期間更改車型的操作次數。

3.5 服務器

服務器主要功能是進行存儲每天收費站的新數據庫和處理收費站數據，數據庫編制觸發器和預定義存儲的過程，當每天新的收費數據納入數據庫或對數據庫進行修正、刪除時，數據庫的觸發器會自動更新相關數據，保障收費數據庫統一性和完整性。

3.6 輔助系統

輔助系統是保障收費系統正常運營配套設備，包含內部對講、電力供給、設備保護等多個方面。

3.7 IC卡發放制度

說起IC卡，相信大家都有IC卡使用經歷，抵御日益增長的欺詐風險以及行業應用的需求，銀行IC卡取代傳統的磁條銀行卡，國內的銀行都符合PBOC標準金融IC卡。IC卡發放與管理均屬于收費系統軟件設計的一種方式，目前國家通行的IC卡有5種：第一個是儲值卡，開發用戶可以向卡內存儲一定相應的金額，充值之后就可以正常使用；第二個是通信卡，對用戶進行一次性發放，在入口發放，出口繳費，可以作為車輛通行證件，不是發給個人；第三種是優惠卡，通過銀行或高速公路管理者進行發放，在一定的期限之間以折扣的方式進行優惠；第四種是身份卡，所有收費站操作人員在操作系統時的一種收費方式；第五種是密匙卡，是負責存放密匙。IC卡作用的不同，收費站人員通過辨識來第一時間進行繳費，在我國大部分收費站都均有體現，通過IC卡的發放、管理，可以判斷出高速公路在一定路段的平均通行車輛。

3.8 車道同步自由收費

車道同步自由收費技術也可以域名為多車道自由便道收費系統，在高速公路車輛均可隨意便道通行，判斷車輛是否有壓實線、超速、別車等一系列行為，向中央控制器反饋信息，從而進行收取相應的罰款，安裝電子車牌的車輛經過中央控制器區域后，第一時間會在MLFF系統與車內OBU達成信息雙向流，最終完成數據收集，定位車輛通行時的狀況，自動觸發拍照設備進行拍照，精準識別車牌號，將車輛對比圖上傳APP軟件上，在無人高速公路收費系統設計上起著有效快速高效率的作用，改變以往傳統收費的方式，提升高速公路的運用能力[2]。

3.9 收費系統安全性

高速公路收費系統安全設計的途中，用戶通過標識來進行窗口登入，正確輸入用戶名和密碼才能正常使用，用戶輸入次數僅有三次，在這三次內輸入不準確的話，將自動鎖住并無法登入。其次，收費系統設計時要設計用戶權限，這樣保障用戶訪問的權限，也避免非法登入。用戶通過合法的方式登入進系統里，可以通過強制性的手段來保障用戶賬戶安全。對于收費系統權限要進一步劃分，通過使用者和管理者進行劃分，不同的賬戶功能不同，登入之后操作也具有一定的差異性[3]。

4 高速公路ETC收費系統應用探討

4.1 ETC收費系統應用優勢

ETC電子收費系統的應用計算精準率極高，通過高速收費站的時候節約排隊時間，減少二氧化碳污染自然環境，節省排隊時產生的油耗。全自動電子收費系統是智能交通服務宗旨的一部分，全自動化電子收費系統，使公路收費邁向無紙質收費單據、無現金化管理，從本質上杜絕拒收票據的流失現狀，解決高速公路收費財務管理混淆問題。ETC主推記賬卡，駕駛人員不需要到固定的網點進行充錢，無須擔心卡內余額不足導致無法通過收費站，還可以開具網上發票。現在各大銀行辦理ETC都是免費的，絕大多數銀行都對辦理ETC的用戶采取優惠活動。

4.2 ETC收費系統應用缺點

ETC電子收費系統優勢比較明顯，但是也存在一些弊端。在用戶辦理完ETC之后，出行次數少，在用戶出行是使用ETC繳費時，收費比過路費還要高。辦理ETC的費用大概在200-350元不等，但是由于用戶一年僅出行一兩回來說，這樣ETC使用率比較低，使用戶辦理ETC積極性不高。辦理ETC時，不僅需要用戶身份證件、駕駛證和行駛證，還要攜帶本年度車輛險單據。必須是用戶本人自己去銀行辦理銀行卡，大體說比較麻煩。

4.3 完善ETC電子收費系統

結合ETC電子收費系統的特點，收費系統運用的環節中要解決硬件設備的配套裝置問題，硬核制定合理運行方案，根據具體方案來解決通信保障系統。要對ETC電子收費系統進行廣大推廣宣傳，將ETC電子收費的優勢告知戶主，觸動用戶自愿進行辦理ETC收費系統，使得ETC覆蓋面有序發展，達到解決高速公路收費站堵車的現象，節省高速公路收費系統公用資源，ETC電子收費系統得到有利持續運轉。

5 結束語

當今公路建筑經濟的迅速發展，對于高速公路收費系統的技術要求精益求精，人工收費已經不適應當今社會經濟發展需求，高速公路收費系統的發展對我國起到嚴重遏制的影響。對于智能化技術發展的不斷深入，給公民提供安全舒適、便利的服務，深入智慧化交通制度，提升高速公路收費系統繳費的速度，就要抓住收費系統設計理念，配合以人為本的原則，減少收費站員工的工作壓力，從而促進我國高速公路收費系統的技術可持續發展性。