高速公路联网收费系统功能分析及关键问题研究.pdf
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1、哈尔滨工程大学 硕士学位论文 高速公路联网收费系统功能分析及关键问题研究 姓名:王海龙 申请学位级别:硕士 专业:计算机技术 指导教师:张万松 201106 黑龙江省高速公路联网收费系统设计及改进 摘要 在过去的二十年,我国公路建设尤其是高速公路建设得到迅猛发展,到现在全国已 经建成了6 5 万多公里的高速公路。黑龙江省经过多年的建设,和最近三年公路建设决 战,建设成了一环五射的高速公路网,总通车里程也超过了4 0 0 0 多公里j 要实现高速 公路的现代化管理,提高效率,就需要建立高度智能的、自动化的综合管理体系,研究 和建设高速公路联网收费系统就势在必行。 本文对国内外高速公路收费系统现状
2、进行了简单介绍,对联网收费基础理论进行了 详细的阐述,对建立联网收费系统的必然性与可行性进行了论证和深入的研究。在此基 础上,又研究了黑龙江省联网收费系统的总体需求、总体结构,并从收费基础设施、收 费网络、通信系统、收费结算系统、数据库系统等方面进行了高速公路联网收费系统的 功能分析。通过公路路网路径识别、车辆计重收费、海量多媒体数据数据传输、简化工 作程序、增加车辆黑名单、车牌号管理等关键问题的研究,对联网收费系统进行了改进。 经过实际使用效果明显,给工作带来方便,提高了工作效率。 黑龙江省高速公路网络,通过实施联网收费系统,建立高度自动化的收费管理方式, 使黑龙江省高速公路管理迈向科学、高
3、效、现代化水平,极大地发挥了整个高速公路网 的经济效益,通过加强管理树立了文明服务形象,也产生巨大的社会效益。 关键词:高速公路;联网收费;功能分析;数据库技术 黑龙江省高速公路联网收费系统设计及改进 A b s t r a c t I nt h ep a s tt w od e c a d e s ,C h i n a Sh i g h w a ys y s t e md e v e l o p e dr a p i d l y ,o v e r6 5 ,0 0 0 k i l o m e t e r so fh i g h w a yh a v eb e e nb u i l d i n
4、ga f t e ry e a r so fc o n s t r u c t i o ni nH e i l o n g ji a n g P r o v i n c ee s p e c i a l l yi nt h ef i n a lt h r e ey e a r s ,t h en e t w o r k 埘mf i v eh i g h w a y ss c a t t e ra r o u n dt h e c e n t e rp o i n t t h et o t a lm i l e a g ei sm o r et h a n4 , 0 0 0k i l o m e
5、 t e r s Aw e l lm a n a g e ds y s t e mi s c r u c i a lf o rt h ee n t i r eh i g h w a yn e t w o r k , a n dt h et o l ls y s t e mi st h em o s ti m p o r t a n te l e m e n t a m o n g a 1 1 T h i sr e p o r tw i l la n a l y s tt h ei s s u e sa n da l s ow o u l dp r o v i d eb e t t e rs o
6、 l u t i o n st ot h e t o l ls y s t e m Am o d e m ,e f f i c i e n t ,i n t e l l i g e n ta n df u l l ya u t o m a t e ds y s t e mw i l lb ep r e s e n t e d I nt h i sa r t i c l et h eh i g h w a yi n t e r c o n n e c t i o ns y s t e mo nt h ec u r r e n ts i t u a t i o na th o m ea n d a
7、 b r o a di si n t r o d u c e d ,t h eb a s i ct h e o r yo fi n t e r c o n n e c t i o nc h a r g e si sd e t a i l e d ,t h en e c e s s i t yt o e s t a b l i s hi n t e r c o n n e c t i o nc h a r g e sa n df e a s i b i l i t yo ft h es y s t e mi sd e m o n s t r a t e da n di n - d e p t h
8、 r e s e a r c h e d O nt h i sb a s i s ,t h eo v e r a l ld e m a n df o ri n t e r c o n n e c t i o nc h a r g es y s t e m ,t h eo v e r a l l s t r u c t u r ei nt h eH e i l o n g j i a n gP r o v i n c ei sr e s e a r c h e d ,a n dt h ef u n c t i o n a la n a l y s i so fh i g h w a y i n
9、t e r c o n n e c t i o ns y s t e mi sr e s e a r c h e do nt h ea s p e c t so ft h ei n f r a s t r u c t u r ef r o mt h ef e e s , c h a r g e sn e t w o r k s ,c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m s ,i n t e r c o r m e c t i o np a y m e n ts y s t e m s ,d a t a b a s e s y s t e m s T h e
10、i n t e r c o n n e e t i o ns y s t e mh a sb e e ni m p r o v e db ya d d r e s s i n gt h ef o l l o w i n gi s s u e s : t h ei d e n t i f i c a t i o no fr o a dp a t h , v e h i c l ew e i g h tf e e s ,m u l t i m e d i at r a n s m i s s i o no fm a s sd a t a , S t r e a m l i n ew o r kp
11、r o c e s s e sa n di n c r e a s et h eb l a c kv e h i c l e ,l i c e n s ep l a t en u m b e rm a n a g e m e n t O b v i o u se f f e c ti sr e c e i v e di na c t u a lu s e ;i tf a c i l i t a t e dw o r ka n di m p r o v e dw o r k e f f i c i e n c y T h r o u g ht h ei n t e r c o n n e c t
12、 i n gt o l ls y s t e mo fH e i l o n g ji a n gP r o v i n c e T h i ss y s t e mw i l l u n d e rah i g h l ya u t o m a t e dm a n a g e m e n t A ne f f i c i e n Lm o d e ma n de c o n o m i cs y s t e mw i l lb r i n g f i n a n c i a lb e n e f i ta n ds o c i a lr e s p o n s i b i l i t yt
13、 ot h eh i g h w a yn e t w o r ka n dt h ee n t i r es o c i a l i t y K e y w o r d s :H i g h w a y ;I n t e r c o r m e c t i o nc h a r g e s ;f u n c t i o n a la n a l y s i s ;D a t a b a s eT e c h n o l o g y 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 高速公路联网收费的背景 近年来国家对公路基础设施建设持续加大,尤其侧重于高速公路的建设,经过几十 年的建设,我们国家的高速公路
14、网络已经初具规模,各省、自治区、各地方也都已经形 成了自己的高速公路网络。建设完成高速公路网络后,怎样使用高速公路,怎样管理高 速公路,怎样提高效率发挥最大效益,怎样解决出现的新困难? 是我们当前的研究课题。 我们国家建设高速公路都是齐头并进,在各省各地区各地方都是独立开工,自己干 自己的,全国全省都没有统一的标准和要求,各地区、路段都是从自己的角度出发设计 和实施交通工程机电系统,因此形成许多不利局面主要表现在: 1 、各地区各路段都要设置收费站,导致站点设置不合理,重复设置浪费资金,增 加了运营成本,并且车辆行驶在高速公路需多次停车交费,大大地降低了高速公路的服 务水平。 2 、整个高速公
15、路监控系统不能形成一体,各个地方各个路段的监控自成一体相互 沟通联系不畅,不能及时有效地发现、及时有效控制相邻路段路况发生的险情( 例如路 桥损坏、交通事故、自然灾害) ,不能及时有效地进行疏导导致出现重大事故。 3 、整个高速公路网没有规范信息传输,通信网络、通信管道也没有统一标准,不 能连接或连接不畅或不能达到合理配置,从而使整个系统的使用效率大大降低。 在整个高速公路网进行联网收费管理,可以使高速公路基础设施建设进行的更好, 可以使高速公路更畅通更快捷,可以使服务质量和管理水平显著地提高,也可以提高效 率,也必将发挥巨大的经济效益和社会效益。 1 2 高速联网收费系统的国内外研究状况 高
16、速公路运输是西方发达国家陆路运输的主要方式,在经济发展的过程中起着十分 重要的作用 t l 。公路运输方式具有灵活、快捷、安全,与其它运输方式连接方便,覆盖 面广,可以做到f - I N 门运输,但是它也有局限性,就是工程项目多、占用土地多、质量 要求高、投资金额大、资金回收期长。因此,无论在国内外,怎么样有效地使用高速公 路,提高效率,怎么样建立高效的收费系统以迅速回笼资金,都是高速公路管理部门决 策、建设所考虑的主要问题。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 1 2 1 国外高速公路收费系统现状 目前,全世界高速公路通车总里程超过T 2 3 万公里【2 1 。美国的高速公路总里程为8 8 万公里,
17、德国的高速公路总里程为1 1 万多公里,加拿大修建了1 6 5 万公里高速公路,中 国已经突破3 万公里。虽然国外有些国家取得资金的方式,不外是通过加大税收,如车 购费、轮胎费和汽油费等,但是对于使用高速公路的的单位和个人来说,收取道路通行 费是回收资金公平合理而又有效的手段。如美国以前规定由国家联邦资助建设的公路项 目,全都不收费,但是建设高速公路的迫切需要,后来又陆续发布了多种筹资修路的方 式,如利用国家政府资金、发行国家、公司债券一起建设和私人投资修建等,以这些方 式修建的高速公路约占全国公路里程8 的可以收费。而日本的高速公路基本都是收费 的,并且收取的道路通行费金额还不低。德国、意大
18、利、法国的高速公路大部分都是收 费公路,只有很少的路线不收费。目前英国、丹麦、瑞士等少数几个欧洲国家的高速公 路目前还都不收费。日本高速公路收费方式分两种:人工收费和磁卡收费。美国高速公 路收费系统有许多,投资金额和收费效率都不一样。每套系统的费用区别很大,收费效 率按每条车道计算,从每小时5 0 0 辆至l J l 8 0 0 辆不等,从人工到智能自动化控制系统都有。 大体上看,经历了几十年的演变,美国高速公路收费系统,越来越多地采用高度智能的 收费系统及财务管理系统,极大地提高了收费工作效率,同时对资料的搜集与处理功能 也完成的很出色,并且能及时地清理和结算财务。无论当前美国使用的收费系统
19、如何形 式多样,都可以分为四大类:即人工收费、统一票证收费、硬币式自动收费和自动车辆 辨认收费等。意大利的高速公路收费系统是世界上最早的采取封闭式联网收费方式的国 家,在不同地区的高速公路行驶时,不用停车来缴费,在内部计算机网络来进行不同业 主之间的结算,可以分三种收费方式:全自动磁卡收费、半自动磁卡收费和全自动不停 车收费。名神高速公路时日本的第一条高速公路,修建于1 9 6 3 年,全长1 9 0 公里,日本 的公路收费站一般采用磁卡式收费。从2 0 0 1 年起,日本几家主要公路公司开始采用E T C 系统,E T C ( E l c c t r o n i cT 0 l lC o l
20、l e c t i o n ) 系统【3 】,就是在当前最先进的,在公路、大桥、隧 道等应用前景广泛的电子化自动收费系统。在这些地方收费时,车辆能和收费站能自动 进行信息交换,信息中心控制计算机能根据车辆使用道路情况,把通行费自动地从车辆 所有者的账号中扣除。如果收费过程不成功,就会拍摄该车辆的牌照,在事后进行处理。 1 2 2 国内高速公路收费系统现状 当前中国所有的高速公路都是收费的,分两类:经营性收费公路和还贷性收费公路, 2 第1 苹绪论 _ _I 置宣暑暑昌| 墨_ 其中占主导地位是还贷性收费公路,高速公路总里程的8 0 都是还贷性收费公路。从发 展上看,中国的高速公路收费系统分为开
21、放式、封闭式和均一式收费。前期发展阶段, 主要采取开放式的收费,目前则以封闭式收费系统为主。当车辆在高速公路上的收费站 缴费时,得提供车辆在高速公路行驶的里程数,要有凭证就是通行券,分两种:一次性 使用和重复性使用。次性使用通行券分:纸质条码、纸质磁性和纸质打印,目前,纸 质条码通行券在我国得到广泛使用。重复性使用通行券分:磁卡、接触式I c 卡和非接触 式I C 卡三种【4 】。我国高速公路收费系统都使用非接触式I C 卡,因为此卡安全性好、操作 简便、使用寿命长。高速公路发展前期采用人工收费,现在主要是半自动收费方式,也 有的地方开始使用自动收费方式,如北京。我国经济高速发展,快速增长的汽
22、车保有量 和交通车流量,高速公路主要的收费方式必将会成为不停车自动收费方式。目前大部分 高速公路都是各省、各地区、各路段单独修建、单独收费,车辆行驶在这样的高速公路 时不得不停车缴费,造成车流堵塞的局面,因此联网收费系统也就在一部分省份开始发 展起来了。 1 3 高速公路联网收费的意义 t , 现在高速公路建设和管理的一个主要形式就是“贷款修路,收费还贷”,因此高速公 路管理的一个重要内容就是收取高速公路通行费。要实现高速公路的现代化管理,提高 效率,就需要建立高度智能的、自动化的综合管理体系,研究和建设高速公路联网收费 系统就势在必行。交通部2 0 0 0 年1 0 月1 日公布实行的高速公
23、路联网收费暂行技术要 求,规定“高速公路应首先实现省内联网收费,逐步实现省际间的联网收费,为全国 联网收费电子货币化做好基础工作”【5 】。实现高速公路联网收费的意义在于: 1 、高速公路联网收费极大地提高了高速公路的管理水平,使车辆通行更快捷,更 节省时间,提高了效率,取得了巨大的经济效益; 2 、高速公路联网收费能够对整个路网进行实时监控,对突发的自然灾害、交通事 故、车流量拥堵以及路况的异常情况作出及时的处理,及时地启动应急预案,减少损失; 3 、高速公路联网收费大大地提高了管理水平,收费站的设置减少了,费用节省了, 运营成本降低了,工作效率得到大幅提高: 4 、高速公路联网收费统一了收
24、费站设置和各种机电设备购置标准,避免重复购置 和配置,节约了大量资金,减少了不必要的浪费,减少了高速公路的运营成本; 5 、高速公路联网收费使高速公路服务质量得到提高,车辆停车缴费时间减少了, 行车时间缩短了,车辆运行更加快捷和安全; 3 哈尔滨工程大学硕士掌位论文 6 、高速公路联网收费使目前收费模式遇到的许多问题得到解决,并且协调好高速 公路收费管理和文明服务关系,对过往的司乘人员做到了热情服务文明收费,在取得经 济效益的同时也产生了巨大的社会效益: 7 、高速公路联网收费系统的实施为智能化电子付费奠定基础,收费车型和付费方 式的统一,奠定了将来应用储值卡电子货币收费的基础。 1 4 黑龙
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