沈大高速收费系统

高速公路收费方式涉及到车型的分类、通行介质、通行费的计算、付款方式和停车/不停车收费等因素。根据收费人员参与收费过程的多少，收费方式可分为人工收费、半自动收费、全自动收费形式；从用户（驾驶员）的角度来分，可分为停车收费和不停车收费方式。

计算机技术的广泛应用正在使我们的收费系统由传统的人工方式向自动化方式转变，计算机收费系统解决了传统的人工收费中存在的许多问题，大大减少了通行费流失，能够快速、准确、全面地查询和统计各种收费数据，降低了收费人员的劳动强度，方便了用户，使高速公路的管理更加合理、更加科学。

2004年重新调整后的沈大高速收费系统全面应用了计算机技术，实现了半自动收费方式。本文从当前收费系统的自动化现状入手,了解其优点和不足，结合原有强大的软、硬件系统基础，提高其自动化程度，减少人工干预，使车辆通行收费站速度提升，方便用户、减少漏洞、便于管理。

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目 录

第一章 引言

1.1 高速公路收费系统的背景.......................1 1.2 当前沈大高速收费系统构成.........................1 1.2.1 系统总览.....................................1 1.2.2 收费站计算机系统.............................2 1.2.3 当前收费系统的主要技术IC卡..................3 1.3 本课题概述.......................................3 第二章 高速公路自动化收费系统现状分析

2.1 当前系统存在的不足...............................5 2.2 系统优化后的益处.................................6 2.3 国内其它比较先进的做法...........................7 2.4 可行性分析结论...................................7 第三章 高速公路自动化收费系统的总体设计

3.1 沈大高速公路原有车道设备简介.....................8 3.2 系统优化需新增加的主要设备.......................10 3.3 车辆分型.........................................11 3.4 车道收费系统软件新增功能.........................12 3.5 车道软件界面.....................................13 3.6 收费员专用键盘...................................14 3.7 操作流程详解.....................................16 3.8 系统总体要求.....................................21 3.9 系统平台环境.....................................22 3.9.1操作系统......................................22

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3.9.2数据库管理系统...............................22 第四章 自动化收费系统优化的详细方案

4.1 收费管理系统的划分...............................24 4.2 自动化系统的模块设计.............................25 4.3 实现自动化系统优化的关键部分.....................25 4.4 系统可靠性和安全性...............................26 4.5 数据安全和备份...................................26 结束语...............................................27 参考文献.............................................28

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第一章 引 言

1.1 高速公路收费系统的背景

随着我国经济的快速发展，高速公路的建设得到了突飞猛进的发展。高速公路收费作为高速公路管理系统的一部分，收费系统要求严谨，防止通行费流失，方便用户。

沈大高速公路始建于1984年，1990完工，是长距离双向四车道收费性高速公路。初始其收费方式完全是人工收费，这种方式漏洞大，通行费流失严重，管理难度大。为了适应发展需求，2002年封闭改造，2004年开通。不仅加宽、平整路面，还延线铺设了光纤，并引进了法国GEA车道软件收费管理系统，它是以“非接触式IC卡”为通行介质的计算机收费管理信息系统。系统采用半自动收费方式，即入口人工判别车型，发放一张写有入口信息的“非接触式IC卡”，出口人工核对车型，收回IC卡，收取通行费，放行车辆。这是一种人工判别车型、检测器自动计数、计算机管理信息、计算机图像监视的封闭式收费系统。

1.2 当前沈大高速收费系统构成

1.2.1 系统总览

沈大高速公路收费系统由收费中心（CDP）、收费分中心（SUB-centre）、收费站构成三级计算机局域网，系统包含一个收费中心、二十多个收费分中心。系统构成简图如图1-1。

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高速局 收费总中心 收费站

管理处 收费分总中心 管理处 收费分总中心 收费站 收费站 收费站 出口车道X01 入口车道E01 图1—1沈大高速系统构成简图

1.2.2 收费站计算机系统

沈大高速收费系统在收费站级由收费站计算机服务器（SRV）、收费业务管理工作站（OPE）、实时监控工作站（TCO）、财务管理工作站（TOD/CCM/IOU）、图像稽查工作站（WEB）、入口车道（ENTRY）、出口车道（EXIT）、数字硬盘录像机（DVR）等构成收费站计算机局域网如图1-2。 OPE工作站 TCO工作站 稽查工作站 TOD/CCM/ 硬盘录像机 出口车道 入口车道 站服务器及数据库

IOU工作站 图1—2站内计算机局域网

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1.2.3 当前收费系统的主要技术IC卡

IC卡是在塑料基片上封装了一块特殊集成电路的电子卡，它具有存储容量大、数据保密性好、抗干扰能力强、存储可靠、读卡设备简单、操作速度快、脱机工作能力强、应用范围广及使用寿命长等优点。沈大高速收费系统采用的非接触式IC卡是在IC卡的基础上，增加了感应天线，通过天线接收由读写器发来电磁波，产生瞬间感应电能来供给芯片工作，帮助芯片完成数据的读取、修改、存储等，并将信息反馈给读写器。按使用类别可以分以下类型：

(1) 通行卡（T-CSC）是车辆通行高速公路的凭证。 (2) 身份卡（Id-CSC）是收费人员在收费系统内上岗工作的

凭证。

(3) 公务卡是高速公路IC卡收费系统中免费通行高速公路

的凭证。

(4) 储值卡是高速公路IC卡收费系统中一种新的付款方式，

刷卡交费，提高通行速度。

1.3 本课题概述

基于目前我国车辆保有率快速增长，高速公路面临的现状和计算机技术日渐发展成熟的有利条件，就迫切需要改进技术，提高车辆通行收费站的速率，减少堵车、堵口现象。本着方便用户原则，“以人为本”、“以车为本”的理念，改进系统，减少漏洞，降低管理成本，提高工作效率。

近几年来，我国的汽车保有量急剧增长，增长速度不次于中国近代的人口增长，给车辆管理部门工作带来了压力。目前国家

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已出台的对人的第二代电子身份证的应用，是个很好的技术革新，使国家的“金盾”系统管理方便快捷。我认为这一技术完全可以应用到车辆的行驶证中，可以在各地交管部门办理车辆行驶证时，额外增加一个电子行驶证，这相当于给车辆也发放个唯一性的“身份证”。

这一技术的应用将会带来众多益处，这也是本课题的设想：我们可以采用目前比较先进的“非接触式IC卡”技术，来制作车辆“身份证”，将车辆的基本信息都储存在卡内。而目前高速公路的原有出、入口收费设备也是针对“非接触式IC卡”而设计的，所以基本上不用怎么改变原有系统就可以直接对车辆“身份证”进行识别了。可以在原有的系统基础上增加软件指令，自动筛选出“身份证”内系统所需的信息，比如：车号、车辆核载重量（货车）或核载客人数（客车）、等参数，再与费率表对照，经过数据库系统的运算进行收取通行无费。省去了人工判别的流程，减少了误差。详情将在后续章节中进行介绍。

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第二章 高速公路自动化收费系统现状分析

2.1 当前系统存在的不足

2004年改造后的沈大高速，尽管在软、硬配备上加大投入力度，设备精良，人员优秀。但其还存在以下几点不足：

(1) 用路人方面。人为丢失卡、倒卡、驳载（长途重车中

途卸载)、头挂分离，U型、J型行驶等逃缴通行费方式 仍然长期存在，给稽查管理工作带来很大压力。 (2) 内部工作人员。部分内部人员利用系统漏洞，私放违冒

优惠、免费车辆，尤其是客车车型随意的降低，减少通 行费等，促使用路人逃费，某取个人利益，损害国家财 产。

以上这些行为很难迅速发现，事后再查，难度加大。 (3) 收费站通行能力。计重收费后，虽然在车辆入口时提升

了一些速度（主要指货车，不用在入口进行称重检测）， 但并没有太大的改变，而“计重”后的出口反而较以前 慢了些，增加了设备，增加了系统的负担，增加程序的 执行步骤，也增加了系统的故障率。目前的车辆的日通 行量也在逐渐增多，尤其是节日、旅游等季节。虽然收 费人员数量比04年刚开通时几乎增长了一倍，但其劳 动强度仍然不减，同时也增加了系统的负荷，使易损件 提前耗损。不仅增加了人的管理费用，还增加了维护费 用，这与创建“经济效益路”的任务目标背道而驰。

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2.2系统优化后的益处

因为当前收费系统是采用IC卡式的半自动收费方式，相关设备齐全。如果前文提到的车辆行驶证进行电子技术革新后，将会很容易移植到现有的系统中去，这也是实现收费系统优化的必要的前提条件。

车辆的身份卡象人的身份证一样由国家核发，国标统一，避免一些不必要的民事纠纷。车辆的“身份证”应用到高速公路的收费系统中将会减少系统中的很多漏洞：

(1) 入口可以实现无人自动化操作，操作简单、方便用户，

车辆基本可以实现不停车进入高速，大大提高了收费站 的车辆通行能力；而且车型判别准确无误，可以大大减 少因人为原因造成的通行费流失。降低人的劳动强度， 同时也省去不少的管理费用，具有一定的经济价值。 (2) 出口可以配合储值卡实现半人工半自动化操作，较原有

操作流程大为简化，主要功能全部由“IC”卡读写器来 完成，速度快，车辆通行收费口速度也会提升，减少或 避免堵塞车现象。

(3) 原有的通行IC卡仍然保留，只在降级模式（新系统突

发故障等）下使用，一般不用。这样用路人就很难逃缴 通行费，例如针对倒卡、倒车的利用出、入口站的数据 库系统共享与核对等能够立即发现，进行处罚。并在系 统中添加黑名单车辆自动报警功能，违规车辆再次通行 时，也能马上发现，移交相关部门处理。系统的漏洞少 了，管理跟上后，人员优化组合，收费员贪占通行费也 几乎为零。

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2.3 国内其它比较先进的做法

在这方面，目前国内其它比较好的做法是利用高速公路原有车道摄像机设备，运用计算机视觉技术和人工智能技术，采用视频识别和图片识别两种方式，制作出车号自动识别仪器。理论上可以达到90%以上识别率，出、入口自动识别车牌号，配合软件可以实现对黑名单车辆进行报警。但车型无法识别还得需人工判别。

2.4 可行性分析结论

由此可见，车辆电子“身份证”和其相应的读入系统的应用，可以完全自动识别收费系统所需的车辆信息。

（1） 设备简单，技术较成熟，容易实现； （2） 自动化运行，减少漏洞，方便管理；

（3） 节省了人力，仍保留和利用原有系统，具有很大的经

济价值。

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第三章 高速公路自动化收费系统的总体设计

3.1 沈大高速公路原有车道设备简介：

(1) 雨棚信号灯（CSL）及其控制器（CSLC）（出、入口） 雨棚信号灯安装在收费站雨棚上，由其控制器决定，分为手动和遥控两种方式，控制器安装在收费亭内，由收费员控制。绿色箭头表示车道打开，红色叉号表示车道关闭，类似交通红、绿灯。

(2) 车道手动栏杆（MLB）（出、入口）

手动栏杆安装在收费车道的前端，由人工打开和关闭，向用户提示车道的工作状态。

(3) 车道自动栏杆（ALB）（出、入口）

安装在收费车道上的外场设备。当收费员完成车辆交易后，栏杆将自动打开，放行车辆，车辆离开后，自动关闭。由计算机发出指令通过继电器、直流电动机带动栏杆来实现。

(4) 安全报警装置（ASD）（出、入口）

车辆违章离开车道、处理键交易、非授权人员试图登录车道、自动识别黑名单车辆、交易时有其它金属物在线圈的感应范围时，发出声光报警信号。

(5) 收发卡机（CICM）（出收、入发）

收发卡机安装在收费亭内，用来发放和收取通行卡的设备。 (6) 到达线圈(PRL)（出、入口）

到达线圈埋设在车道路面下，对应于收费窗口，用于触发摄像机自动抓拍通行车辆的照片。

(7) 通过线圈(PAL)（出、入口）

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埋设在车道路面下，对应收费车道的自动栏杆，用于控制车道设备工作、通行车辆的计数等。

(8) 收费键盘(KEYBOARD)（出、入口）

收费键盘放在收费亭内的收费桌上，输入车辆信息、付款信息、操作收费车道设备。

(9) 车道技术柜（TC）（出、入口）

技术柜是收费车道的核心设备，安装在收费亭内，由一台工控机及其相关控制板构成，控制收费车道设备，与收费站服务器进行数据交换。

(10) 车道摄像机（CCTV）（出、入口）

安装在车道出、入口处，为车道显示器提供车道实时动态图像，为数字硬盘录像机提供视频信号，当车辆进入到达线圈、收费员完成收费操作时，为车道计算机捕捉车辆照片提供视频信号。

(11) 内部对讲分机（INTERCOM）（出、入口）

内部对讲系统是一个的内部通话系统，用于收费亭内收费人员与站监控员之间通话。

(12) 收费车道显示终端（TERMINAL）（出、入口） 放置在收费操作台上，用来显示车量通过车道的过程、收费员操作过程、设备状态、动态录像。

(13) 车道通行信号灯（出、入口）

用来指示车辆通行状态。交易未完成或无车时是红色，禁止车辆通过；交易完成，由红变绿表示车辆可以通行，车辆驶离后，由绿变红。

(14) 光电分离器（OB）（出口）

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用来为车道计算机提供车辆检测信号，车辆通过在发射器和接收器之间的光束被切断时，发出检测信号，检测光束覆盖整个需要监测的区域。

(15) 费额、重量显示器（TFI）（仅出口）

用于向用户显示车型、应付款、储值卡内剩余金额，货车另增加重量及限重信息。

(16) 动态电子称及其光电分离器（计重收费）（仅出口） 安装在距离出口收费亭大约28米处（沈大高速普通车辆限长28米），针对货车进行称重，并将数据传入车道计算机，导入数据库计算费额，实现货车按吨位合理收费。光电分离器能确保准确快速的分离出每台车辆每个轴的称重数据，车辆只需正常通行检测设备即可。

(17) 票据打印机（仅出口）

票据打印机用来打印通行费，只有使用现金付款时，系统才打印通行费。专用于出口车道。

3.2 系统优化需新增加的主要设备

(1) 收费亭窗口外接式“非接触式IC”卡读入卡机（OCICM）

（出、入口）

用于读入车辆“身份证”的设备，只保留其读入功能，防止对车辆“身份证”的数据破坏。安装于收费窗口外，防撞框架内。形状为长方形，垂直上下各一，方便大、小车高度不同使用。入口将车辆信息读入计算机设备，导入数据库，与自动栏杆配合使用放行车辆；出口自动核对是否与入口数据库一致，正确，收取通行费放行车辆，否则进入黑名单进行上报处理。

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(2) 入口将原有手动栏杆拆除，安装类似于放行车辆的自动

栏杆（ALB）

在收费亭与监控室内安装用于控制此栏杆的电子按钮，默认状态为常开，当车流量稀少时，配合关闭雨棚信号灯，人工判断关闭相应的车道，节省能耗。

3.3 车辆分型

沈大高速公路车辆类型规定参考表如表3-1（车辆收费依据）： 车 型 1型车 车辆特征描述 货车：2吨以下（含2吨） 客车：7座以下（含7座） 2型车 货车：2吨以上，5吨以下（含5吨） 客车：8座以上，19座以下（含19座） 3型车 货车：5吨以上，10吨以下（含10吨） 客车：19座以上，39座以下（含39座） 4型车 货车：10吨以上，15吨以下（含15吨） 客车：39座以上 5型车 货车：15吨以上

表3-1沈大高速公路现行车辆类型参数表

车辆分型在系统中的观察代码范围为：1—20。 通过车辆“身份证”导入车辆参数信息。

(1) 用数字1—5对应轿车或客车车型收费模式。 (2) 用数字6—10对应货车1—5型收费模式。

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(3) 用数字11—15表示特货1—5，为绿色通道/集装箱/标

准罐车中的一种，对应通行费记录的车型是11—15型 车。

(4) 数字16—20为公务卡车、拖车、军警车等其它车辆预留

代码，对应通行费记录的车型是16—20型

3.4 车道收费系统软件新增功能

优化后的自动化收费系统软件是在原有辽宁省计重收费系统软件功能基础上，增加了自动录入车辆信息功能，黑名单车辆自动报警及人工降级模式转换功能，该软件保留了原有的操作流程，只对局部流程进行了修改。

收费站软件增加功能如下：

入口车道部分：系统中增加车辆“身份证”识别指令功能，更新黑名单车牌报警功能，和转换人工模式发放原有IC通行卡功能。

出口车道部分：系统中增加车辆“身份证”识别指令功能，更新储值卡消费功能，更新黑名单车牌报警功能，和人工模式收费功能，取消“公务键”。

收费站内收费系统服务器：更新交易信息，对班次结算信息进行了更新，更新费率表的内容，更新公务表内容，增加车牌黑名单的录入和上报功能。

站内管理系统服务器：增加黑名单车辆确认和自动识别报警功能。

新增加采用B/S网络数据库设计的WEB管理系统：WEB系统（WEB），便携收费管理（MVS），路政管理系统（DJC），网上稽查

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系统（CDM）。

3.5 车道软件界面：如图3—1（包括新增部分）

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图3—1计重收费软件出口界面图（入口无称重信息）

① 通道线圈状态图标 ② 自动栏杆状态图标 ③ 抓拍线圈状态图标 ④ 当前车辆重量信息 ⑤ 第二辆车重量信息 ⑥ 第三辆车重量信息 ⑦ 手动栏杆状态图标 ⑧ 上一车辆轴数及总重 ⑨ 读入车辆类型信息（新增）

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⑩ 车辆身份识别参数及图像区（新增） 3.6 收费员专用键盘：如图3—2（包括新增部分）

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注释：

1.取消公务键，改为降级“人工模式”键（新增） 2.将欠款键改为“处理”键（新增）

图3—2原有收费专用键盘图示

键盘功能键说明：

(1) 上、下班键。出口按上班键将收费员本人IC身份牌放

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到读写天线上，提示输入正确的密码，再按“箭头”键， 车道进入工作状态。下班时，先按“叉”键，再按下班 键，车道进入待定状态；入口车道在正常情况下，默认 为自动识别状态，无人操作，自动运行，但在降级模式 下人工操作时仍需做上、下班。

(2) “0—9”数字键、“点”键和“00”键用于在入口操作

时输入车型、选择菜单中的选项和输入数值，点键用于 大件车的车号输入（有时）。

(3) “军警”键只用于军车与车辆 (4) “取消”键用于取消最后一次输入。 (5) “确认”键用于确认最后一次输入。

(6) “模拟”键用于处理拖车/被拖车，更改车型，或在通

行线圈故障的情况下完成交易，也可用于重打印。 (7) “卡箱”键用于通行IC卡箱各种操作和强行取出卡箱，

同时也用于处理无卡、不可读卡、残卡和拿开坏卡的情 况。

(8) “计重”键包括计重所有功能菜单。 (9) “系统”键用于显示系统报警信息。 (10)“↓和↑”用于在菜单选项中上下移动。

(11)“货车”键用于在人工操作输入车型时输入货车车型。 新增部分：

(1) 新增加的“处理”键为系统“欠款”扩展键，配合数字

使用，针对欠款及免费放行的车辆，车辆自身及系统等 原因出现的差错和特殊车辆交易时使用。

(2) 新增加的“人工模式”键，是当自动识别系统未启用或

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有故障时，将改为原有的收费模式键。系统默认为自动 识别模式。

3.7 操作流程详解（参考现有的沈大高速操作流程）

(1) 入口操作流程

原有操作流程（以常规车操作为例）：

当车辆经过“到达线圈”时将触发车道摄像机抓拍车头图像； 1) 人工判断输入车型；（小车/客车输入1—4型，货车输入 货车1—货车5型）

2) 提前目测输入车牌号的后三位数字；

3) 确认车型和车牌号；（按一下专用键盘确认键）

4) 手动从卡箱内滑出一张通行IC卡，滑到天线位置自动写

入车辆信息和入口站信息；

5) 再次按“确认”键控制自动栏杆抬起；

6) 将写入数据的IC卡交由司机，车辆驶离车道，栏杆落下，

系统等待下一台车的操作。 优化后操作流程： 常规车辆：

当车辆经过“到达线圈”时将触发车道摄像机抓拍车头图像； 1) 同时司机将车辆电子行驶证IC卡靠近收费亭外相应高度 的读写器上，听到“嘀”声后，自动栏杆抬起；

2) 车辆可以驶离收费车道，离开“通过线圈”后，自动栏 杆落下。一杆一车，自动控制，实现无人操作。

紧急通行的车辆：由于入口收费亭内无人操作，对于紧急键操作的车辆，在监控室操作台上设有数个相应车道的紧急键按

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钮，仅对入口自动栏杆有效。紧急键车辆包括：省交通厅辽A09***车辆或由其带队的车队、武装警备车辆及其所带车队、成建制军车车队5台以上、正在执行任务的消防车及救护车。

(2) 出口操作流程

原有操作流程（以常规车操作为例）：

当车辆经过“到达线圈”时将触发车道摄像机抓拍车头图像； 1) 人工判断输入车型；（小车/客车输入1—4型，货车输入 货车1—货车5型）

2) 提前目测输入车牌号的后三位数字； 3) 选择车种； 4) 按确认键；

5) 读取该车上交的通行IC卡；

6) 确认付款方式及金额（小车/客车按车型计算通行费，货 车按重量及行驶距离计算通行费）；

7) 按“确认”打印通行（除现金用户其它没有） 自动栏杆抬起；

8) 车辆驶离收费出口车道；

9) 自动栏杆落下，系统进入等待状态。 优化后操作流程： 常规车辆：

当车辆经过“到达线圈”时将触发车道摄像机抓拍车头图像； 1) 同时司机将车辆电子行驶证IC卡靠近收费亭外相应高度 的读写器上，听到“嘀”声；

2) 确认付款方式及金额（小车/客车按车型计算通行费，货

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车按重量及行驶距离计算通行费）；

3) 按“确认”打印通行（除现金用户其它没有） 自动栏杆抬起；

4) 车辆驶离收费出口车道；

5) 自动栏杆落下，系统进入等待状态。

持有储值卡、月卡或公务卡的车辆经过“到达线圈”时将触发车道摄像机抓拍车头图像，同时司机将车辆电子行驶证IC卡靠近收费亭外相应高度的读写器上，听到“嘀”声后，费额显示器显示相应的信息，再将所持有相应IC卡放到读写器上刷一下，自动栏杆抬起，车辆可以驶离收费车道，离开“光电感应器”后，自动栏杆落下。一杆一车，自动控制，勿需人工操作。

特殊车辆交易（包括运输集装箱、绿色通道、危险品标准罐、拖车、军警等车辆）前面流程也同上，当出现费额信息时，由收费员按1次“确认”键确认车辆信息，按时令的相关规定进行优惠或免费后再一次按“确认”键栏杆抬起，车辆离开。

紧急放行的车辆，收费员按有关规定迅速核实后，手动按一次“紧急键”，栏杆抬起，车辆离开后，需再按一次“紧急键”，栏杆落下。

车辆驶入车道 司机 发放该车IC卡 车道计算机处理 车辆数据 站内服务器数据库 按规定人工输入口 入车型、车号

图3—3原有操作流程入口数据流程图

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将含有该车信司机 息的IC卡交出 出口 车辆数据 核对后算出费额 出口站内服务器 数据库 共享 核对 入口站内服务器 数据库 读出IC卡 车道计算机处理 收费放行 车辆驶入车道 自动栏杆抬起车辆离开 车辆数据 站内服务器数据库 图3—4原有操作流程出口数据流程图

读取车辆“身份 证”自动获取信息 入口

车道计算机处理 图3—5优化后操作流程入口数据流程图

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读取车辆“身份确认金额 证”自动获取信收费放行 收费员 车道计算机处理 司机 息

车辆数据 核对后算出费额 共享 核对 入口站内服务器 数据库 出口站内服务器 数据库 图3—6优化后操作流程出口数据流程图

通过对原有操作流程图3—3、图3—4与优化后的操作流程图3—5、图3—6的比较，我们可以清晰的看出优化后的操作简化了流程步骤，节省人力、节省时间，的确提高了系统的自动化程度。

(3) 大件车出、入口管理。在高速沿线设立大件证代办点（大

件车比较集中的管理处辖区），办理时发放给用户一张 防伪的证明和记录车辆（车号、轴数、厂牌型号、参数、 颜色）、出发地、目的地及所运输货物（包括外廓形状、 尺寸、重量等）的详细信息的“IC”卡，并登录到B/S 模式的网络数据库中，在各收费站监控室WEB管理系 统中的路政管理系统（DJC）里有专门的大件车管理系 统（MPS）。出入口均需3名以上人员进行详细核查对照， 检查车辆、货物及行驶线路（点对点）是否与证件相符，

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并在站监控室读入IC卡信息进行网上核查记录。最后 按优化后系统的常规操作允许通行或收费放行，其中若 出现不符则任何人不得私自放行车辆，需移交各管理处 的路政部门进行处理。

特殊车辆交易、紧急放行的车辆及运输大件车辆，收费员需用内部对讲通知监控室人员，留有记录备查和进行网上批注。

3.8 系统总体要求

高速公路收费系统是为现代化管理而开发的一个基于客户机服务器体系的网络应用数据库系统, 它必须是一个具有先进性、实用性、安全性的系统。因此, 高速公路对该系统有以下要求：

(1) 自动化程度要高，流程简化，提高站通行能力，适应新

的环境变化，提升通行速度。

(2) 收费站、分中心能显示当班上岗的全部收费员,或某个

站上岗的收费员、监控管理人员。

(3) 管理处分中心能查询或打印各个站下岗收费员收费资

料, 同时能够加入各个站、中心财务管理系统与绩效工 资挂钩。

(4) 收费站、分中心能够随时统计出各站通行费的收入和票

据的使用情况并能对各站、各车道的通行费收入和车流 量进行实时观察及所有车辆交易信息及图像的保留尤 其是特殊车辆的交易。便于备查。

(5) 数据传输过程中确保收费金额资料的绝对安全和精确。

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3.9 系统平台环境 3.9.1 操作系统

保持原有的软、硬件系统不变，此次优化后，占用系统资源极少，其仍采用Windows 2000作为收费站网络操作和收费终端的系统平台。

Windows 2000是一个多处理、多任务、多线程、多结构的网络操作系统，构筑于可靠的、安全的内核体系结构之上。其特点如下：

(1) 具有多任务、完全的32位支持的内置网络； (2) 融网络操作系统和多任务操作系统于一体； (3) 可以跨越多种硬件平台；

(4) 易使用，易操作，图形视窗用户界面；

(5) 采用了高可靠性的群集技术，支持大型SMP服务器，支

持大型消耗内存的应用程序；

3.9.2 数据库管理系统

数据库管理是整个系统中最重要的部分，所以选择好数据库管理系统是非常重要的。采用微软SQL SERVER 2000（用于收费系统）主数据库与B/S（用于WEB管理系统）辅助数据库，利用其自身工具可以建立符合系统需要的数据库结构。收费站数据库管理系统是运行在收费站服务器上。SQL SERVER 2000有以下特点：

(1) 提供多种维护数据完整性的手段，性价比高； (2) 与Windows2000操作系统整合性好； (3) 支持大规模应用；

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(4) 基于客户机/服务器结构，整体性能大幅提高； (5) 提供自动锁功能及三级身份和权限认证，安全性高； (6) 方便而灵活的备份和恢复方法。 B/S有以下特点：

(1) B/S的结构是：浏览器/服务器端；

(2) B/S的结构通常也叫瘦客户端，B/S的程序大部分功能

都要在服务器端实现，客户端只用来做辅助的控制功 能。

(3) B/S应用程序最近大受欢迎，因为B/S的程序直接部署

安装在服务器上。用户只需要有浏览器，并知道网址就 可以使用程序。客户端不必做任何配置和安装，即可使 用应用程序。

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第四章 自动化收费系统优化的详细方案

4.1 收费管理系统的划分 顶 高速公路信息管理系统 收费管理系统 设备工程管理系统 路收人 政费事 管稽管 理查理 系系系 统 统 统 收费站管理系统 底

抽象 第0层 第1层 工会组织管理系统 财务管理系统 办室管理系统 第2层 第3层 监控系统 收费系统 财会系统 第4层 图4—1沈大高速公路信息管理系统机构划分层次图

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具体

图4—1为沈大高速公路信息管理系统机构划分层次图，收费管理系统设计采用自项向下，由抽象到具体的逐层分步式设计，如上图，层次分明，涵盖面广。由于系统比较庞大、复杂，而现有系统开发也比较成熟。因此，本文只从单个收费站的自动化系统入手，着重介绍出、入口车道收费软件的优化部分。

4.2 自动化系统的模块设计

原有收费站管理系统由以下四个模块组成: (1) 管理人员登录模块 (2) 收费数据查询模块 (3) 系统参数管理模块

(4) 统计报表打印预览及打印模块

优化后在原有系统参数管理模块中新增加一个车辆自动识别的数据项。

4.3 实现自动化系统优化的关键部分

车辆自动识别数据项由以下几项构成： (1) 卡状态察看

(2) 读入车辆身份卡数据信息及图像信息 (3) 出、入口自动核对数据

(4) 与计重数据表（货车）、车型参数表（轿车、客车）、费

率表等连接运算 (5) 与数据查询模块连接 (6) 数据库维护

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4.4 系统可靠性和安全性

系统增加了车辆自动识别后对系统的可靠性与安全性要求更高，首先对车辆“身份证”外接式IC卡读卡器材质要抗干扰、抗腐蚀能力强，识别精度和真伪判别要求达到100%，还要有适应长时间工作的能力。车辆“身份证”要有仅一次性写入防止更改数据功能即只读防写，以免破坏数据或随意更改内容。对于数据方面的安全性，原有的系统就可以达到要求，不需另加防护。

4.5 数据安全和备份

(1) 车道计算机数据保护。当车道计算机系统故障或通信线

路发生故障，收费站计算机将立即检测出来，并自动停 止车道的系统工作，由监控员用对讲通知收费员停止本 车道的一切操作。

(2) 收费站服务器内数据的保护。收费站服务器不断地将车

道控制器通信缓冲区中的数据转贮到服务器的数据库 中，被上传的数据不立即从车道控制器中删除，只有当 这些数据被转存到数据库中后，车道控制器才删除已上 传的数据。站内服务器中的硬存贮器能够保存当月原始 数据信息，特殊交易和统计类信息将能保存1年以上或 更长。

(3) 可定时或随时进行数据库检测和备份工作。

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结 束 语

高速公路收费自动化是省高速局“四化”内容的首要任务，“安全畅通路”是其管理目标第一目标。本课题考虑其经济效益问题，基本上保持原有系统不变，在收费出、入口上略加更新，增加了车辆“身份证”的自动识别系统。这种“身份证”的识别系统与原有系统的通行“IC”卡原理相同，不会增加系统负担，并且识别率会达到100%，可以完全代替人工操作，真正实现了自动化。只是车辆的电子“身份证”国家还没有出台，因此原有系统仍然全部保留。

随着车辆保有率的逐年上升，近年来车辆盗抢案件日益频繁，大量黑车、套牌车肆意横行，扰乱社会秩序。参考成功推出的“金盾”工程，加上国家当前也正在大力推行各行业的“金卡”工程，相信交通部门也会在不久将实行相应“金卡”工程。

因为知识有限和经验的不足，在程序编程与数据库应用方面，文章有很多不足之处。在以后的工作、学习中，我要弥补不足，保持着严谨、认真的学习态度，逐步完善自己，希望能参与到更多的系统设计中去。

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参 考 文 献

[1] 辽宁省高速公路IC卡收费系统.自动化收费项目组.2004 [2] 王江斌,贾沛.基于Web Services的高速公路联网收费管 理系统.甘肃联合大学学报（自然科学版）2008.03 [3] 计重收费系统操作流程.辽宁省高速公路管理局收费稽查 处.2007.10

[4] 收费系统.基于非接触式IC卡的高速公路收费系统设计. 计算机测量与控制.设计与应用.2009.17(1) [5] 收费稽查工作手册.辽宁省高速公路管理局.2004.07 [6] 黄梯云,李一军.管理信息系统.高等教育出版社.第三

版.2005.03

[7] 田保慧.高速公路计算机收费系统管理软件的开发.2005.05 [8] 刘学寨.高速公路联网收费数据的备份与恢复.2008.03 [9] 李春葆. SQLServer2000应用系统开发教程.清华大学出版

社.2008

[10] 薛质,王轶骏,李建华. Window系统安全原理与技术. 清华

大学出版.2005.08

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