淺談高速公路自動(dòng)化收費(fèi)系統(tǒng)車道控制器的原理和應(yīng)用

宮德源 遼寧省交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心 遼寧大連 116600

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

一、高速公路自動(dòng)化收費(fèi)系統(tǒng)車道控制器的功能

高速公路自動(dòng)化收費(fèi)系統(tǒng)是由收費(fèi)中心、收費(fèi)分中心、收費(fèi)站以及收費(fèi)車道四個(gè)部分組成，屬于一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而車道控制器是該系統(tǒng)當(dāng)中的最底層部分，也是收費(fèi)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(fèi)亭當(dāng)中，主要功能是用于公路收費(fèi)站收費(fèi)車道，完成對(duì)車道設(shè)備的控制和狀態(tài)采集，同時(shí)提供給收費(fèi)操作界面，記錄收費(fèi)過(guò)程的原始數(shù)據(jù)并通過(guò)通訊線路上報(bào)上級(jí)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(jī)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(jì)算機(jī)、外接板、電源等設(shè)備。車道控制器的外形是由一個(gè)長(zhǎng)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(tái)工業(yè)級(jí)多媒體計(jì)算機(jī)為核心部位，來(lái)負(fù)責(zé)車道控制器的運(yùn)行。在內(nèi)部核心的中心，還有一個(gè)絕對(duì)穩(wěn)定的低能耗模板和CPU主板，正是因?yàn)橛羞@些核心部件構(gòu)成，才能夠保障收費(fèi)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)于技術(shù)柜的發(fā)展也作出了更高層次的升級(jí)優(yōu)化，這樣就能夠高效保障技術(shù)柜各個(gè)核心部位與外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效連接，為技術(shù)柜的穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在技術(shù)柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系中，還有一個(gè)核心部位是工控機(jī)密內(nèi)核，就是在一個(gè)密封的金屬盒中。這個(gè)金屬盒是直接對(duì)視頻捕捉卡、網(wǎng)卡、顯卡等進(jìn)行內(nèi)置，能夠保障其長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。然后在其內(nèi)部設(shè)置一個(gè)強(qiáng)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(yùn)行。此外還設(shè)置了防震動(dòng)設(shè)備，避免各個(gè)元件受到震動(dòng)的影響。

工控機(jī)與外圍設(shè)備之間數(shù)據(jù)信息主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的串口來(lái)接受、分析以及歸納，因此在工控機(jī)內(nèi)部會(huì)安裝MOXA串口擴(kuò)展卡，串口擴(kuò)展卡是直接與串口連接板連接，這樣就能夠滿足收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)備連接以及系統(tǒng)擴(kuò)展的基本需求。通過(guò)串口進(jìn)行通訊的設(shè)備有收費(fèi)鍵盤、收發(fā)卡機(jī)、票據(jù)打印機(jī)、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(jī)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(guò)低或者操作失誤的情況時(shí)，處理器板就可以借助微處理器的功能，來(lái)重啟系統(tǒng)。

車道攝像機(jī)的視頻信號(hào)主要是通過(guò)工控機(jī)內(nèi)部的視頻捕捉卡來(lái)將相關(guān)數(shù)據(jù)信息輸入到工控機(jī)內(nèi)部，然后在經(jīng)由車道收費(fèi)軟件根據(jù)相應(yīng)的操作流程，對(duì)車輛檢測(cè)器的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行圖像抓拍管控。選用了工業(yè)級(jí)圖像采集卡，抓拍圖像穩(wěn)定清晰。工控機(jī)的電源是由24V的變壓器來(lái)給予電源供給，這種電源是來(lái)自RFI的工業(yè)電源。

車道控制器的整體設(shè)計(jì)是非?？茖W(xué)合理的，不僅實(shí)現(xiàn)了分體式安裝以及模擬化設(shè)計(jì)，而且對(duì)于內(nèi)部的各個(gè)功能都實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展強(qiáng)化。車道控制器采用了優(yōu)良的軸流風(fēng)機(jī)散熱設(shè)計(jì)，外箱采用了網(wǎng)絡(luò)機(jī)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(diǎn)。

三、高速公路自動(dòng)化收費(fèi)系統(tǒng)車道控制器的應(yīng)用

（一）日常維護(hù)工作

車道控制器雖然是高速公路自動(dòng)化收費(fèi)系統(tǒng)的最底層系統(tǒng)，但是也是非常重要的一個(gè)系統(tǒng)。因此在日常的應(yīng)用過(guò)程中，就要做好維修養(yǎng)護(hù)工作。這樣才能促使車道控制器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，提高其使用壽命，確保其收集的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性和可靠性，提高其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

在日常的維護(hù)工作中，首先需要對(duì)車道控制器內(nèi)部的各種線纜連接進(jìn)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(jī)的風(fēng)扇設(shè)備進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)定期檢查，并且要做到及時(shí)維修和除塵措施，一旦發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重的風(fēng)扇設(shè)備，就要及時(shí)進(jìn)行更換。最后要對(duì)車道控制器以及內(nèi)部各個(gè)設(shè)備的灰塵進(jìn)行清掃，要認(rèn)真仔細(xì)，才能保障車道控制器正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）故障判斷方法

首先是對(duì)收費(fèi)鍵盤的故障判斷以及維修養(yǎng)護(hù)，在工作完成之后，就要定期檢查控制器操作系統(tǒng)有無(wú)任何故障或者出現(xiàn)死機(jī)的情況。一旦發(fā)現(xiàn)有死機(jī)的情況出現(xiàn)，就需要進(jìn)行重新啟動(dòng)，促使其正常運(yùn)行。如果死機(jī)情況排除之后，就需要對(duì)收費(fèi)鍵盤中的串口通訊電纜進(jìn)行故障檢查，這時(shí)就要對(duì)串口通訊電纜進(jìn)行重新拔插，如果出現(xiàn)蜂鳴聲，則表示收費(fèi)鍵盤供電正常。當(dāng)排除串口通訊電纜沒(méi)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(kuò)展卡存在故障，這時(shí)需要更換設(shè)備。

其次是對(duì)收發(fā)卡機(jī)進(jìn)行故障判斷以及維修養(yǎng)護(hù)，當(dāng)收發(fā)卡機(jī)出現(xiàn)卡住并且產(chǎn)生了通訊故障警告，就應(yīng)當(dāng)先判斷是否通訊電纜的連接出現(xiàn)松動(dòng)情況。這時(shí)就應(yīng)當(dāng)將通訊電纜重新拔插，如果恢復(fù)正常的運(yùn)行，則表示供電電源沒(méi)有問(wèn)題。接下來(lái)就需要對(duì)電源保險(xiǎn)絲和變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障檢查，可以采用更換電源保險(xiǎn)絲和重新啟動(dòng)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(kuò)展卡。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，在整個(gè)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)當(dāng)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(wú)法保障其正常穩(wěn)定運(yùn)行，因此就需要不斷優(yōu)化完善，才能提高運(yùn)行質(zhì)量和效率。