探析高速公路收费系统的设计及其实现

刘海波

【摘 要】随着社会的发展和进步,高速公路成为一种重要的基础设施,以其众多的优点在国民经济发展中发挥了重要作用,其优点主要表现在安全舒适、通行能力强以及行车速度快等,同时也为人们的出行提供了极大的方便.但是高速公路的造价以及后期维护费用相对比较高,并在使用过程中高速公路收费系统也存在一定问题,严重影响到高速公路的正常运行,需要科学合理的设计高速公路收费系统,从而更好的服务于社会.基于此,本论述首先对高速公路收费系统进行介绍,并指出设计原则,接着对收费系统设计及其实现进行详细分析,从而为实际应用提供必要参考. 【期刊名称】《甘肃科技纵横》 【年(卷),期】2018(047)001 【总页数】3页(P14-16)

【关键词】高速公路;收费系统;设计 【作 者】刘海波

【作者单位】甘肃紫光智能交通与控制技术有限公司,甘肃 兰州 730010 【正文语种】中 文

【中图分类】U495;TP391.9

在日常使用过程当中,高速公路给人们的出行带来了极大的方便,这使其得到了更多人的重视。为了能够使高速公路的运转能够得到有效保证,不仅要做好道路建设,同

时高效可靠的收费系统也是必不可少的。但是在实际应用过程中,高速公路收费系统逐渐呈现出一些缺点,严重影响到车辆的正常行驶以及人们的正常出行。大量的实践证实,通过优化高速公路收费系统能够有效避免部分问题,为此,对高速公路收费系统的设计及其实现进行研究具有重要意义。 1 高速公路收费系统简述

在高速公路建设当中,收费系统在其组成当中占据着重要位置,同时涉及到的专业领域也比较多,主要包括计算机、通信以及交通工程等。根据收费方式的不同,高速公路收费系统可以分为封闭式、开放式、均一式以及混合式收费,交费时可以通过储蓄卡或者是现金等多种方式来完成付费。就当前实际情况来说,所应用的收费系统具有自动化程度高、稳定性强、实用性好以及适用范围广等优点[1]。高速公路收费系统结构见图1所示。 图1 高速公路收费系统结构

从我国公路收费情况来看,一些高速公路是通过贷款等形式建设的,因此需要设置收费系统,提高收费系统效率,对减少高峰期大面积拥堵等现象和降低成本具有重要作用。因此,研发高速公路收费系统具有重要意义,下面对系统设计原则进行分析。 2 高速公路收费系统0计原则

设计高速公路收费系统时,应该遵循的原则是真正实现收费系统自动化服务以及联网管理,并且能够对高速道路的通行状况进行有效改善,从而真正保障道路系统的高效运行。另外,在系统设计过程当中,还应当使各个子系统同应用模型之间结合更加紧密。同时,还应该尽可能的确保系统中数据真实可靠,这样才能够确保系统收费和计费工作的正常开展,使系统具备突发事件处理能力以及容错能力,从而进一步保障系统稳定性[2]。

使用过程中如果要对收费系统进一步改造,应该确保改造前后的高速公路收费系统之间能够有效融合,这样才能够实现多种收费形式,满足不同用户在使用高速公路过

程中对收费系统的相关要求,确保高速公路收费系统具有较广泛的适应性。除此之外,在对高速公路收费系统进行设计时,还应该应用安全性以及稳定性相对比较强的非接触式IC卡技术,这样才能够紧密结合用户实际需求,将高速公路收费系统的安全性和扩展性进一步提高。

3 高速公路收费系统组合收费技术介绍

高速公路建设成本费用高,建立收费系统能够回收成本,促进我国交通业良性发展。目前,在高速公路收费系统中,ETC技术比较先进,能够为高速公路收费系统的发展提供有效支持。ETC技术是指不停车电子收费系统,是世界上目前最先进的收费设备。需要在车上安装ETC车载器,高速公路设置专门的ETC车道,车从ETC车道经过时不用停车,系统自动采用电子付费的形式进行扣费。该技术的主要原理是:安装在车上的电子标签能够与ETC车道发送的微波信号进行通信,从而进行信息传输,并且通过互联网技术与银行后台相联接,达到不停车即可收费的目的,给高速公路收费带来了便捷,减少了工作人员的工作量,同时确保了高速公路的畅通[3]。

但是全面实施ETC技术还存在一定的困难,因此,目前最常用的收费系统采用的是组合式收费技术,以非接触式IC卡收费系统为基础,采用双界面CPU卡作为非现金支付卡,结合车载微波通信技术,实现现金、非现金、ETC电子收费等多种收费方式。 这种组合收费技术具有以下优点:（1）能够最大限度地利用资源,实现多种技术组合收费;（2）降低ETC实施的难度,组合收费富有弹性,试点处容易实施;（3）提高人工收费效率,降低管理成本;（4）具有高安全性,符合金融规范要求。 4 高速公路收费系统的0计及实现 4.1 收费系统组件的0计及实现

组件技术的出现进一步提升了软件系统的可扩展性以及可操作性,其软件组件形式为二进制代码,对其能够进行单独开发以及编制,当开发完所有组件后再对它们进行对应组合,构成一个相对比较完整的系统。如果使用者需求发生变化或者是系统自

身出现变化,这时不需要修改系统中的所有组件,只需要对受到影响的组件进行修改就可以完成一次应用系统的升级。

对于收费系统来说,有效管理以及控制外场当中的各种设备是它的一个重要任务,一旦设备出现变化,就需要重新编译以及修改收费系统。然而这个过程却比较繁琐,如果对这些设备通过组件技术来进行相应接口的制定和通用方法的定义,更换设备时,只需要对相应的组件进行修改即可。

设备系统升级时,也只需要按照所增加的新功能进行接口的增添就可以完成,这样一来操作就十分迅速且方便,提高了工作效率。除此之外,通信作为收费系统的另一个任务,在进行设计时,应该进行通信组件的定义,从而使数据传输工作通过它来完成。 4.2 高速公路收费系统数据库的0计及实现

高速公路收费系统当中,它的中心管理系统就是数据库,其中使用者所使用的数据都是在数据库中进行存储,为此,在设计过程中,确保数据库的安全性、可靠性以及高效性十分必要。在计算机管理信息系统设计当中,数据库设计也是其中一个重要组成部分,其设计质量对管理工作的效率有直接影响。在设计数据库过程中,应该遵循MIS总体信息方案,并且其它的分库应该更好地服务于所支持的管理目录。在设计数据库过程中,还应该弄清布局,理清主次,其中可以采取图2所示的两种数据流形式[4]。

图2 数据流图形式示意图

进一步明确数据库结构,使其更加标准化以及规范化,才能完成交换信息的过程,在设计数据库结构时还应该同国家有关的标准相一致,尤其应该重视编码应用问题。对数据库进行设计时要考虑防止冗余问题,降低储存空间和开发难度,进一步提升收费系统的运行速度。在对数据库进行设计过程中,应该确保数据的一致性以及正确性。MIS中一个数据库会被众多用户共同使用,这样操作就存在并发性,从而对数据的一致性造成一定程度的影响,此时可以通过数据锁的方式进一步确保数据的一致性。

由于是共享数据,还应该考虑使用过程当中的安全性,进行安全机制设定,对于不同的用户来说就有相对应的特定保密机制,从而能够有效的保障用户使用数据库的安全性。

4.3 收费系统的安全性0计及实现

在进行高速公路收费系统安全设计的过程中,可以通过用户标识以及鉴定的形式,在登录窗口用户只有正确输入用户名以及密码才可以正常登录以及使用,提供用户输入的次数为三次,如果在规定的次数内没有输入正确将自动退出。另外,在设计收费系统用户权限时,既要确保用户访问权限,也要避免非法使用者的使用,所有人都需要通过合法的方式登录收费系统,这样可以利用强制手段来进一步确保数据库的安全。另外,对于收费系统的权限还可以进一步细分,分为使用者和管理者,使得不同的用户具有不同的功能,他们登录以后所进行操作的范围也存在差异[5]。 4.4 收费系统各模块功能的细部0计及实现

数据库是高速公路收费系统的核心内容,主要包括录入、查询以及管理数据等相关工作,要想这些功能得以实现都需要以数据库共享作为前提,其中数据录入模块的功能主要是录入报警以及设备维护信息、收费数据等。报表打印模块的主要功能是打印统计报表或者是财务报表,为以后相关内容的查找提供方便。管理模块则是用于校准系统时钟、调整收费费率、查询特殊车辆等。设备驱动模块主要包含摄像机驱动以及打印机驱动等。通讯模块主要负责在数据录入以及系统管理模块之间提供通信通道[6]。

4.5 收费系统的测试与维护

经过长期运行以后,收费系统难免会存在一些问题,经过测试找到存在的问题后要对其进行调试,从而确定问题存在的位置以及原因,然后采取对应措施对其进行修正,同时还应该定期保养维护系统,从而保证系统正常运行,能够真正满足高速公路管理的相关需求。

5 结束语

随着当前公路建设的快速发展,对于高速公路收费系统的要求也在变得日益精细,以往的人工收费形式已经无法适应当前的社会发展需求,甚至对我国高速公路收费系统的发展起到了严重阻碍作用。为此,急需要采取有效措施来改进高速公路收费系统,对其进行科学合理的优化,从而进一步提升其工作效率,并更好地服务于社会。 参考文献:

[1] 孙钦凯.智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实现[J].科学之友,2012（04）:87+90.

[2] 王作成.大数据背景下高速公路收费系统数据分析[J].硅谷,2015,8（04）:237+247.

[3] 蔡桂玲.浅谈如何改进高速公路收费系统[J].鸡西大学学报,2008（03）:82-83. [4] 韩优良.高速公路收费系统设计方案探讨[J].山西建筑,2007,33（25）:313-314. [5] 姜建康.智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实现[J].交通标准化,2014,42（09）:150-152.

[6] 罗志伟.基于高速公路电子不停车收费系统（ETC）与设计的研究[J].通讯世界,2014（03）:25-26.