智能交通系統(tǒng)中高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

姜建康

（河北省高速公路石黃管理處，河北 石家莊 050000）

0 引言

在高速公路收費(fèi)管理中，為了提高管理工作的效率，避免撕票收費(fèi)出現(xiàn)的弊端，必須根據(jù)具體工作的需要開發(fā)和設(shè)計出相應(yīng)的管理系統(tǒng)。本文介紹了一種智能收費(fèi)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，并將其運(yùn)用到收費(fèi)管理的實(shí)際工作當(dāng)中，希望能夠?yàn)楦咚俟返氖召M(fèi)管理工作提供借鑒和參考。

1 高速公路智能收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 硬件設(shè)計

硬件設(shè)計主要包括功能不同的子系統(tǒng)設(shè)計。在收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，處于最上層的是清算中心子系統(tǒng)，下面一層是收費(fèi)中心子系統(tǒng)，由收費(fèi)中心控制和管理著不同的收費(fèi)站，每個收費(fèi)站子系統(tǒng)控制著多個入口車道和出口車道。由入口車道進(jìn)來的車輛向收費(fèi)站繳費(fèi)，再反饋給收費(fèi)中心，最后提交給清算中心進(jìn)行清算[1]。這些系統(tǒng)各自組成一個局域網(wǎng)，然后通過廣域網(wǎng)連接起來。每個子系統(tǒng)都由服務(wù)器、客戶機(jī)、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。而收費(fèi)車道又包括開關(guān)輸入卡，開關(guān)輸出卡，圖像捕獲卡，多串口卡，通過這些子系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)和工作，實(shí)現(xiàn)對收費(fèi)的管理和控制。

1.2 軟件設(shè)計

1.2.1 IC卡的分類設(shè)計

IC卡主要包括以下五種不同類別的卡。

（1）儲值卡

為用戶所有并保管，卡上有電子錢包，并有一定數(shù)額的錢，用戶在卡發(fā)放處購買和充值之后就能使用。

（2）通行卡

為高速公路IC卡發(fā)行管理中心所有，入口發(fā)卡，出口收回，只作為車輛通行的憑證，不發(fā)放給任何用戶。

（3）優(yōu)惠卡

由高速公路管理中心所有，并發(fā)放給用戶，持卡的用戶在規(guī)定的時間和路段按折扣收取通行費(fèi)，范圍之外則需要足額繳納通行費(fèi)。

（4）身份卡

職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成并非一朝一夕，應(yīng)在每一門專業(yè)課程當(dāng)中滲入職業(yè)素養(yǎng)，不論是在某一個知識點(diǎn)的講解中，還是在每一個教學(xué)方法使用的過程中，都可以穿插相應(yīng)的內(nèi)容，讓學(xué)生習(xí)以為常的接受到職業(yè)素養(yǎng)的知識。學(xué)生入校后即對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)的介紹和職業(yè)的前景，在職業(yè)滲透中，讓學(xué)生了解自己以后就業(yè)的企業(yè)需求，更好的讓學(xué)生體會到素養(yǎng)的重要性。

為高速公路管理系統(tǒng)所有，包括收費(fèi)員、系統(tǒng)維護(hù)員、收費(fèi)站值班員的身份卡，系統(tǒng)操作員卡。

（5）密匙卡

為高速公路管理中心所有，存放授權(quán)密匙和系統(tǒng)密匙。

1.2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

在整個收費(fèi)系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括車道收費(fèi)、收費(fèi)站、收費(fèi)中心、清算中心子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的組成和功能差不多，每個子系統(tǒng)又由不同的模塊組成，具體來說，主要包括八個模塊。在實(shí)際運(yùn)行中，不同的模塊發(fā)揮著各自的作用，促進(jìn)整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行和工作。

（1）IC卡發(fā)放

能夠?qū)崿F(xiàn)對IC卡數(shù)據(jù)的管理，將IC卡進(jìn)行初始化，使其具有配發(fā)功能，對于儲值卡還應(yīng)該讓其具有儲值功能。設(shè)定卡號，并在卡上印上序列號，同時修改卡片檔案庫，使卡片處于初始化狀態(tài)，并建立和管理內(nèi)部密匙，包括密匙設(shè)置、權(quán)限管理、密匙下載。

主要的功能包括IC卡配發(fā)、儲備、調(diào)配。在配發(fā)IC卡的時候，要根據(jù)車流量來確定通行券的需求量，將初始化的IC卡設(shè)置成通行券形式，同時記錄卡型、卡號、發(fā)卡時間等信息。按照高速公路車輛的日平均流量給運(yùn)營公司配發(fā)通行券，然后再分發(fā)給不同的收費(fèi)站，以方便車輛通行管理[2]。在儲備卡的時候，要考慮車輛的通行量，一般儲備卡的數(shù)量為出入口總線及匝道24h通行車輛的1.5倍，這樣能夠保證充足的卡儲備，不會出現(xiàn)卡儲備不足而影響對通行車輛的管理。在IC卡調(diào)配的時候，管理中心需要跟蹤監(jiān)測通行券的流量和流向，收費(fèi)站也要監(jiān)測通行券的收發(fā)情況，當(dāng)IC卡儲量少于分配量的40%，或者多于分配量的60%，則需要對卡儲量進(jìn)行調(diào)配，以確保各收費(fèi)站有適量的卡，滿足收費(fèi)管理的需要。

（3）票據(jù)管理

包括入口的手撕通行券和出口的收費(fèi)憑證，系統(tǒng)的票據(jù)管理模塊主要是對這兩種票據(jù)實(shí)行管理，確保整個系統(tǒng)更好的運(yùn)行和工作，實(shí)現(xiàn)對車輛通行的有效管理。

（4）收費(fèi)結(jié)算

根據(jù)出口的收費(fèi)情況，按照路段、車型等情況，對班次、日、月、年車輛通行情況進(jìn)行匯總和打印處理，通過匯總這些情況，能夠掌握該路段車輛通行的具體情況，從而為采取管理措施、提高管理水平提供依據(jù)。

（5）運(yùn)營管理

對各個收費(fèi)站的運(yùn)營情況進(jìn)行管理，包括車流量、車型等等，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)對車輛通行情況進(jìn)行匯總，為采取相應(yīng)的管理措施提供數(shù)據(jù)支持。

（6）入口、出口車道模塊

該模塊的功能是實(shí)現(xiàn)對車輛進(jìn)出的管理，為車輛的進(jìn)出創(chuàng)造有利條件。

（7）清算管理

采用的是聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的制度，只有在出口才對所有車輛收費(fèi)，入口和整個路途中沒有向車輛收費(fèi)任何費(fèi)用，這樣在實(shí)際工作中，必須將出口所收的費(fèi)按照行駛的路段和費(fèi)率分給各公司，由清算管理模塊完成該項任務(wù)，從而對車輛進(jìn)行合理收費(fèi)[3]。

（8）稽查管理

為了確保系統(tǒng)合理運(yùn)行，規(guī)范管理工作，進(jìn)行稽查管理是必要的。該模塊的主要任務(wù)是，定期或者不定期對收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行稽查處理，具體的工作內(nèi)容包括：免費(fèi)車處理，特殊事件處理，數(shù)據(jù)不一致處理，并詢查在收費(fèi)中有沒有舞弊行為，確保各收費(fèi)站、各工作人員按照規(guī)定進(jìn)行收費(fèi)管理，整個收費(fèi)管理工作處于良好的工作狀態(tài)。

1.2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計

其主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、收費(fèi)原始數(shù)據(jù)、報表數(shù)據(jù)，而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)又包括費(fèi)率表、員工信息，收費(fèi)原始數(shù)據(jù)包括入出口收費(fèi)數(shù)據(jù)、上下班記錄、票據(jù)、IC卡領(lǐng)用登記、特殊事件處理等等。在日常運(yùn)行和管理工作中，每個系統(tǒng)數(shù)據(jù)詳細(xì)地記錄著相應(yīng)的信息，可為系統(tǒng)管理提供原始的數(shù)據(jù)。

2 高速公路智能收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)包括四級子系統(tǒng)，最上一級是清算中心，中間分別為收費(fèi)中心和收費(fèi)站，最下一級為入口車道和出口車道。這種管理模式每一級數(shù)據(jù)獲得后傳輸至上一級，不僅簡單而且操作方便，容易實(shí)現(xiàn)對收費(fèi)的有效管理，在很多的高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)用的就是該模式。另外還有種模式是，入口車道和出口車道的數(shù)據(jù)同時傳輸至收費(fèi)站和清算中心，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，這樣確保數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中不被任意修改，能夠保證數(shù)據(jù)的客觀性和真實(shí)性[4]。在管理過程中，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況，應(yīng)該以清算中心的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

2.2 車道收費(fèi)子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)收費(fèi)系統(tǒng)的有效管理和控制，車道控制軟件必須滿足實(shí)時、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的要求，系統(tǒng)開發(fā)中采用了VC++6.0編程語言，它包含了代碼優(yōu)化技術(shù)，運(yùn)用該語言開發(fā)出來的程序速度更快，能夠更好地滿足車輛管理實(shí)際工作的需要。

2.3 收費(fèi)站及以上子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的時候，收費(fèi)站及以上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用Informix，它有著顯著的優(yōu)勢和特點(diǎn)，不僅速度快，而且成本低廉，質(zhì)量可靠。在進(jìn)行收費(fèi)管理的時候，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和收費(fèi)原始數(shù)據(jù)要生成報表，并及時反饋給上一級系統(tǒng)。同時，在報表實(shí)現(xiàn)過程中，可采用存儲過程和觸發(fā)器，這樣既有利于快速獲得數(shù)據(jù)，及時查看最新數(shù)據(jù)，還有利于確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高管理工作的效率。另外，在存儲過程中，當(dāng)報表運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)錯誤的時候，只需要調(diào)出SQL語句，查找其中的原因，對SQL語句更正，再重新執(zhí)行存儲過程就行，使用起來十分方便。但是，存儲過程中存在的一些缺點(diǎn)也不容忽視，例如，執(zhí)行時間過長，當(dāng)數(shù)據(jù)過多的時候，往往會出現(xiàn)明顯的延遲現(xiàn)象。另外，數(shù)據(jù)的一致性也相對較差，只有在執(zhí)行存儲過程的時候，才能查看報表，否則結(jié)果會出錯。因此，今后在實(shí)際工作中需要采取措施對此進(jìn)行改進(jìn)，促進(jìn)其更好地發(fā)揮作用。

3 結(jié)語

根據(jù)上述方法和步驟設(shè)計出的智能收費(fèi)管理系統(tǒng)，將其運(yùn)用到高速公路收費(fèi)管理的實(shí)際工作中，各項指標(biāo)都滿足了管理工作的要求，使收費(fèi)管理更加方便快捷，也避免了撕票收費(fèi)問題的出現(xiàn)。該系統(tǒng)不僅提高了收費(fèi)管理的工作效率，也降低了人的工作強(qiáng)度，取得了良好的效益，將來在高速公路收費(fèi)管理實(shí)踐工作中值得進(jìn)一步推廣和運(yùn)用。

[1] 孫欽凱.智能交通系統(tǒng)中高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)之友，2012（4）：87-88.

[2] 孫景軍.高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用與分析[J].廣東科技，2009（2）：170-171.

[3] 成龍，張志超.高速公路智能交通系統(tǒng)（ITS）組成與應(yīng)用[J].價值工程，2011（32）：171.

[4] 弛造.高速公路車道收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].南京：東南大學(xué)，2006.