淺談高速公路自動化收費系統(tǒng)車道控制器的原理和應(yīng)用

宮德源

【摘要】：隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市化建設(shè)的進一步加快，高速公路等基礎(chǔ)建設(shè)也在逐漸完善。高速公路不僅是連接城市的重要紐帶，更是國民經(jīng)濟的重要組成部分。因此就要采用更加科學(xué)合理的車道控制器來優(yōu)化完善高速公路自動化收費系統(tǒng)，才能確保高速公路的通暢無阻，提高國民經(jīng)濟收益。本文對高速公路自動化收費系統(tǒng)當中的車道控制器功能、原理、故障判斷以及維護方法進行了詳細分析。

【關(guān)鍵詞】：高速公路 自動化收費系統(tǒng) 車道控制器

引言：在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，自動化收費系統(tǒng)已經(jīng)被普遍應(yīng)用在高速公路當中，并且取得了良好的成效。作為自動化收費系統(tǒng)的車道控制器部分，更要不斷完善和優(yōu)化，為整個收費系統(tǒng)的安全穩(wěn)定打下堅實的基礎(chǔ)。

一、高速公路自動化收費系統(tǒng)車道控制器的功能

高速公路自動化收費系統(tǒng)是由收費中心、收費分中心、收費站以及收費車道四個部分組成，屬于一種計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而車道控制器是該系統(tǒng)當中的最底層部分，也是收費系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的采集部分。車道控制器一般情況下處于車道的收費亭當中，主要功能是用于公路收費站收費車道，完成對車道設(shè)備的控制和狀態(tài)采集，同時提供給收費操作界面，記錄收費過程的原始數(shù)據(jù)并通過通訊線路上報上級管理設(shè)備。不僅提供了完整的設(shè)備編程開發(fā)軟件，還采用了立式三開門機箱，接線端子縱向排列，視線良好。

二、內(nèi)部構(gòu)造以及原理

車道控制器的內(nèi)部構(gòu)造是多路串口連接板、計算機、外接板、電源等設(shè)備。車道控制器的外形是由一個長為120cm，寬為100cm，高為20cm的金屬盒子構(gòu)成，通常情況下也被稱之為技術(shù)柜。車道控制器的內(nèi)部是一臺工業(yè)級多媒體計算機為核心部位，來負責(zé)車道控制器的運行。在內(nèi)部核心的中心，還有一個絕對穩(wěn)定的低能耗模板和CPU主板，正是因為有這些核心部件構(gòu)成，才能夠保障收費系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。隨著我國科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對于技術(shù)柜的發(fā)展也作出了更高層次的升級優(yōu)化，這樣就能夠高效保障技術(shù)柜各個核心部位與外部設(shè)備實現(xiàn)有效連接，為技術(shù)柜的穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)。在技術(shù)柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系中，還有一個核心部位是工控機密內(nèi)核，就是在一個密封的金屬盒中。這個金屬盒是直接對視頻捕捉卡、網(wǎng)卡、顯卡等進行內(nèi)置，能夠保障其長期穩(wěn)定工作。然后在其內(nèi)部設(shè)置一個強力穩(wěn)定的通風(fēng)設(shè)備，這樣就能夠避免灰塵堆積而影響其正常運行。此外還設(shè)置了防震動設(shè)備，避免各個元件受到震動的影響。

工控機與外圍設(shè)備之間數(shù)據(jù)信息主要是通過計算機的串口來接受、分析以及歸納，因此在工控機內(nèi)部會安裝MOXA串口擴展卡，串口擴展卡是直接與串口連接板連接，這樣就能夠滿足收費系統(tǒng)設(shè)備連接以及系統(tǒng)擴展的基本需求。通過串口進行通訊的設(shè)備有收費鍵盤、收發(fā)卡機、票據(jù)打印機、處理器板等。處理器板在技術(shù)柜的右側(cè)方，處理器結(jié)構(gòu)為ST10/C163微處理器，不僅管控著多路連接板與工控機之間的通訊聯(lián)系，還能給處理監(jiān)控電路等數(shù)據(jù)信息。如果出現(xiàn)電壓過低或者操作失誤的情況時，處理器板就可以借助微處理器的功能，來重啟系統(tǒng)。

車道攝像機的視頻信號主要是通過工控機內(nèi)部的視頻捕捉卡來將相關(guān)數(shù)據(jù)信息輸入到工控機內(nèi)部，然后在經(jīng)由車道收費軟件根據(jù)相應(yīng)的操作流程，對車輛檢測器的數(shù)據(jù)信息進行圖像抓拍管控。選用了工業(yè)級圖像采集卡，抓拍圖像穩(wěn)定清晰。工控機的電源是由24V的變壓器來給予電源供給，這種電源是來自RFI的工業(yè)電源。

車道控制器的整體設(shè)計是非?？茖W(xué)合理的，不僅實現(xiàn)了分體式安裝以及模擬化設(shè)計，而且對于內(nèi)部的各個功能都實現(xiàn)了擴展強化。車道控制器采用了優(yōu)良的軸流風(fēng)機散熱設(shè)計，外箱采用了網(wǎng)絡(luò)機柜結(jié)構(gòu)形成了良好的上下循環(huán)風(fēng)道，能夠保障足夠的換氣流量。此外還采用了不銹鋼材質(zhì)，促使熱量迅速發(fā)展，具有防腐蝕和防水的優(yōu)點。

三、高速公路自動化收費系統(tǒng)車道控制器的應(yīng)用

（一）日常維護工作

車道控制器雖然是高速公路自動化收費系統(tǒng)的最底層系統(tǒng)，但是也是非常重要的一個系統(tǒng)。因此在日常的應(yīng)用過程中，就要做好維修養(yǎng)護工作。這樣才能促使車道控制器長期穩(wěn)定運行，提高其使用壽命，確保其收集的數(shù)據(jù)信息準確性和可靠性，提高其社會效益和經(jīng)濟效益。

在日常的維護工作中，首先需要對車道控制器內(nèi)部的各種線纜連接進行牢固定期檢查。其次需要車道控制器的風(fēng)扇以及工控機的風(fēng)扇設(shè)備進行正常運轉(zhuǎn)定期檢查，并且要做到及時維修和除塵措施，一旦發(fā)現(xiàn)磨損嚴重的風(fēng)扇設(shè)備，就要及時進行更換。最后要對車道控制器以及內(nèi)部各個設(shè)備的灰塵進行清掃，要認真仔細，才能保障車道控制器正常穩(wěn)定運行。

（二）故障判斷方法

首先是對收費鍵盤的故障判斷以及維修養(yǎng)護，在工作完成之后，就要定期檢查控制器操作系統(tǒng)有無任何故障或者出現(xiàn)死機的情況。一旦發(fā)現(xiàn)有死機的情況出現(xiàn)，就需要進行重新啟動，促使其正常運行。如果死機情況排除之后，就需要對收費鍵盤中的串口通訊電纜進行故障檢查，這時就要對串口通訊電纜進行重新拔插，如果出現(xiàn)蜂鳴聲，則表示收費鍵盤供電正常。當排除串口通訊電纜沒有故障之后，就要檢查鍵盤端口的通訊指示燈是否正常，如果出現(xiàn)發(fā)射燈亮?xí)r而接收燈不亮的情況，或者發(fā)射燈和接收燈都不亮的情況下，則表示串口連接板或者串口擴展卡存在故障，這時需要更換設(shè)備。

其次是對收發(fā)卡機進行故障判斷以及維修養(yǎng)護，當收發(fā)卡機出現(xiàn)卡住并且產(chǎn)生了通訊故障警告，就應(yīng)當先判斷是否通訊電纜的連接出現(xiàn)松動情況。這時就應(yīng)當將通訊電纜重新拔插，如果恢復(fù)正常的運行，則表示供電電源沒有問題。接下來就需要對電源保險絲和變壓器的運行狀態(tài)進行故障檢查，可以采用更換電源保險絲和重新啟動變壓器，然后觀察串口連接板的指示燈，如果指示燈不亮則表示出現(xiàn)故障，就需要更換串口連接板和串口擴展卡。

結(jié)語：綜上所述，在整個高速公路收費系統(tǒng)當中，車道控制器不僅是最基層的系統(tǒng)，還是較為重要的系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)備無法保障其正常穩(wěn)定運行，因此就需要不斷優(yōu)化完善，才能提高運行質(zhì)量和效率。