高速公路通信收费系统解决方案样本.doc

目 录
第一章 需求分析 6
1、概述 6
1.1 高速公路交通工程机电系统构成 6
1.2 管理层次 6
1.3系统界面划分 7
2、收费系统 8
2.1概述 8
2.2收费总中心业务 10
2.3 收费中心业务 10
2.4收费分中心业务 11
2.5收费站业务 11
2.6车道收费流程 12
2.7数据信息流程 14
2.8通行券与票证发行、配给和管理 15
2.9通行费清算 17
2.10系统性能规定 18
3、监控系统 19
3.1监控系统目的 19
3.2中央监控系统 19
3.3外场监控系统 20
3.4系统运营流程 21
3.5系统性能规定 21
4、通信系统 21
4.1数据通信需求 21
4.2话音通信需求 22
4.3视频图像传播需求 22
4.4多媒体业务传播需求 23
4.5管理需求 23
4.6系统性能规定 23
第二章 收费系统功能分析及方案设计 24
1、收费业务解决量分析 24
2、收费系记录算机硬件架构 25
2.1车道计算机系统 25
2.2收费站计算机硬件系统 25
2.3收费分中心／中心计算机硬件系统 26
2.4收费总中心计算机硬件系统 27
3、计算机软件系统 28
3.1软件性能需求 28
3.2操作系统 28
3.3数据库管理系统 29
第三章监控系统功能分析及方案设计 29
1、监控中心 29
1.1计算机系统 29
1.2闭路电视系统 32
2、外场设备 32
2.1车辆检测器 32
2.2气象检测器 33
2.3可变限速标志 33
2.4可变情报板 33
2.5 CCTV外场设施 34
3、监控系统特点 34
第四章通信系统功能分析及方案设计 34
1、光纤传播系统 35
2、程控数-T-互换系统 36
2.1系统构成 36
2.2中继方式及接口等 37
3、紧急电话系统 37
4、指令电话系统 38
5、ATM传播系统 38
5.1构造 38
5.2通信总中心 39
5.3通信中心 40
5.4通信分中心及通信站 40
6、图像传播系统 41
7、通信电源系统 42
8、网络管理系统 42
8.1配备管理 43
8.2数据收集、存储和记录 43
8.3网络性能管理 43
8.4网络费用管理 44
9、通信系统特点 44

前言
交通运送业是国民经济中具备全局性和先导性基本产业。高速公路作为当代化交通基本设施，以其通行能力大、行车速度高明显特点，成为适应当代化产业构造发展需要骨干运送方式和重要运送通道，挣脱了以往公路运送在综合运送体系中只具备短途、零散、中转接卸功能附属地位，使汽车运送灵活、机动、“门到门”优势得到了充分发挥。
高速公路作为当代化公路运送基本设施，其产生和发展是国民经济发展必然成果。20世纪80年代，国内高速公路建设开始起步，建设步伐日益加快。1988年10月31日，沪嘉高速公路竣工通车，使中华人民共和国大陆高速公路实现了零突破o 1991 年，全长375公里沈大高速公路建成通车，拉开了国内修建高原则、长距离高速公路序幕。随后几年间，广佛、西临、京津塘、京石、济青、广深、成渝、太旧、沪宁、杭甬等数条高速公路相继建成投入营运。按照交通部制定规划，到20世纪末国内要重点完毕国家主干线中“两纵两横”即同江—三亚、北京—珠海、连云港—霍尔果斯、上海—成都4条主干线以及北京—上海、北京—沈阳和重庆—北海出海通道3条重要路段建设。这7条路总长约1.8万公里，其中高速公路近8000公里，占47%。形成贯穿国内东西、南北迅速公路运送通道，公路空间布局发生主线性变化，一种公路主骨架雏形在960万平方公里中华人民共和国版图上呈井字形展开。
在21世纪初叶，国内将再用左右时间，建成总长3.5万公里“五纵七横”12条国道主干线公路系统。“五纵”路线是：同江—三亚(含长春—珲春支线)；北京—福州(含天津—塘沽支线和泰安—淮阴连接线)；北京—珠海；二连浩特—河口；重庆—湛江。“七横”路线是：绥芬河—满州里；丹东—拉萨(含天津—唐山支线)；青岛—银川；连云港—霍尔果斯；上海—成都(含万县—南充—成都支线)；上海—瑞丽(含宁波—杭州—南 京支线)；衡阳—昆明(含南宁—情谊关支线)。这一巨型国道主干线公路系统将连接全国既有467个都市中203个，覆盖约6亿人口。其中，涉及连接全国所有100万人口以上特大都市和93%50万人口以上大都市。这样，在大都市间、省际间、区域间即可形成400公里—500公里当天来回、800公里—1000公里当天直达大通过能力当代化高速公路网络。
为更好地支持中华人民共和国高速公路建设，仅在此提出关于高速公路机电工程全面解决方案，旨在协助及支持与高速公路机电工程有关各业主、顾客单位、建设单位、设计单位、监理单位等将信息技术进一步进一步地应用于高速公路机电工程中，以使高速公路机电工程在高速公路使用、维护、管理中发挥更大作用，创造更大效益。

第一章 需求分析
1、概述
1.1 高速公路交通工程机电系统构成
高速公路交通工程机电系统由收费系统、监控系统和通信系统构成。
收费系统对道路使用者按既定费率征收通行费，以回收道路建设投资。
监控系统对道路交通状况进行监视、检测和控制，保证车辆运营畅通、减少交通事故、减少事故危害性。
通信系统为收费和监控系统提供信息传播通道。
1.2 管理层次
就整个高速公路交通工程机电系统而言，可分为如下几种管理层次。
1)收费站、通信站；
2)管理分中心(含收费分中心、监控分中心、通信分中心)；
3)管理中心(含收费中心、监控中心、通信中心)；
4)管理总中心(含收费总中心、监控总中心、通信总中心)。
就详细高速公路机电系统而言，视系统大小可采用两级、三级或四级管理层次。普通来说，里程短、收费站数量少高速公路采用收费站(通信站)和管理中心两级管理；里程较长、收费站数量多高速公路采用收费站(通信站)、管理分中心和管理中心三级管理；而涉及两条及两条以上高速公路采用四级管理。
1.3系统界面划分
收费、监控和通信系统互相作用、互相牵连，在高速公路机电系统建设中，为明确责任，规范管理(特别对于不同系统由不同承包商承建状况)，各系统间必要有明确界面划分。
不同高速公路机电系统界面划分也许大同小异，普通按如下方式进行。
1.3.1收费系统与通信系统界面划分
1) 在收费站内，收费系统与通信系统视频图像传播界面在光配线架处，光配线架由通信系统负责；数据传播界面在以太网互换机处，以太网互换机由收费系统负责。
2) 对于管理分中心、中心和总中心，通信系统与收费系统数字传播界面在路由器处，路由器由收费系统负责；视频传播界面在光配线架处，光配线架由通信系统负责。
1.3.2监控系统与通信系统界面划分
1) 通信系统为监控系统外场设备提供图像、数据及语音信息传播用主干线电缆，对于监控外场设备，监控系统与通信系统界面在MODEM处，MODEM设备属监控系统。
2) 对于监控分中心与外场设备通信，监控系统与通信系统数字传播界面在MODEM处，MODEM属监控系统；对监控分中心、中心和总中心之间数据传播，监控系统与通信系统界面在以太网互换机处，以太网互换机由监控系统负责，图像传播界面在光配线架处，光配线架由通信系统负责。
3) 对于紧急电话系统，监控与通信系统界面为紧急电话控制台与监控分中心以太网互换机连接线处，紧急电话控制台属通信系统，以太网互换机属监控系统。
1.3.3监控系统与收费系统界面划分
监控系统与收费系统连接重要是监控分中心与收费分中心连接，收费分中心计算机为监控分中心提供接口，以便将收费车道分车型交通流等数据传播至监控分中心计算机系统。两系统界面在收费分中心以太网互换机与监控分中心以太网互换机连接线处，传播电缆由监控系统负责。
1.3.4机电工程系统与土建、房建、供电专业界面划分
土建专业负责横穿过路钢管、路肩手孔等。
房建专业提供预留壁槽、电缆爬架、预留管箱、机房电源和接地母线端子等。
供电专业提供三个系统所用交流电源，与通信系统分界面在通信机房交流配电盘外线端子；与收费、监控系统分界面在每个机房内，供电专业将线路引入机房，由收费、监控系统提供专用配电盘并安装；此外供电专业与监控系统外场设备供电界面设在各变电站交流配电屏上，供电专业为监控外场设备供电预留用电负荷和空气开关。
2、收费系统
2.1概述
2.1.1收费制式及方式
当前高速公路收费普通采用封闭收费制式，即：进入公路网行驶车辆,在入口领取记录有其行驶特性信息通行券，出口交回通行券并按其行驶里程及车型交纳通行费。为精确收费，防止通行券流失，在进出高速公路所有主线和匝道处都设有收费站，对有闭合环路且高接高立交为互通式高速公路网，为了精确收费，应设立标车辆行驶途径识站。
国内高速公路大都采用半自动收费方式，即收费员人工鉴别车型、发通行券、收通行券、收费，计算机对收费信息进行校验和管理，闭路电视系统监视。随着智能运送技术发展，国内某些高速公路某些收费车道采用了全自动电子收费方式，某些都市道路和桥梁收费也已采用了电子收费。但由于电子收费系统建设费用高，通行费支付、闯关车辆追踪困难， 当前世界上仅有一条高速公路全路采用电子收费。
2.1.2通行券
作为高速公路收费通行券信息记录载体有纸质通行券(打印票、条形码)、磁性通行券(磁票、磁卡)和IC卡等。
纸质通行券由于设备便宜，有相称一某些高速公路在使用。纸质通行券最大缺陷是容易伪造。
当前有京津塘、环胶州湾和广州北环高速公路等使磁性通行券。磁性通行券读写设备复杂，价格和运营费用高，维护量大，磁卡记录没有安全保障，磁卡自身易受电磁等影响。
IC卡可重复性使用，具备较强保密能力，解决效率高，设备价格较低，使用成本低，维护量小。而IC卡家族中非接触IC卡解决时间短特点使得国内许多封闭式收费高速公路采用非接触工C卡作为通行券。详细说采非接触IC卡具备如下优势：
1)安全性高
非接触IC卡从多方面实行其安全保密方略，卡内有严密访问控制方略，可以控制卡内不同区域存取特性，其安全性比磁卡高得多。
2)可靠性高，寿命长
IC卡防磁、防一定强度静电，抗干扰能力强。普通至少可重复读写十万次以上，可以节约大量运营成本。 IC卡读写器具比磁卡读写器具简朴可靠，造价便宜，容易推广，维护以便。
3)数据互换时间短，存储量大
采用非接触式射频技术进行数据互换缩短了卡片操作时间，提高了收费车道通行能力；非接触IC卡存储容量高达1024字节，可满足各种应用。
2.1.3付款方式
当前高速公路收缴通行费付款方式以钞票为主，随着交通量增长，以及金融系统金卡工程逐渐普及，将储值卡作为通行券和付款手段是一种趋势(不断车收费是预付方式一种)，从而形成以钞票和储值卡并行通行费付款方式。
2.2收费总中心业务
收费总中心是收费系统最高管理机构，其重要业务如下：
1) 接受、显示和存储下级管理单位(收费站、收费分中心和收费中心)上传数据信息和图像信息；
2) 对整个收费系统运转状况进行监督稽查和记录，并定期生成报表；
3) 下发系统运营参数；
4) 管理系统运营所需各种票证；
5) 对通行费进行拆帐和清算，通过银行划拨资金。
依照工作性质，收费总中心可分为三某些：
1) 清算中心：负责全省清帐结算、帐务分割；
2) 发卡中心：负责IC卡发行、调配及寻常管理；
3) 业务管理中心：负责收费管理、收费稽查、票证调配等。
2.3 收费中心业务
对于两级和三级管理层次收费系统，收费中心均是整个系统最高管理机构，由于不涉及通行费拆分问题，收费中心要承担除了管理总中心清算业务(即收费总中心第5)项)以外所有业务。
对于四级管理层次收费系统，收费中心负责管理其管辖区域内即某路段管理处收费业务，重要涉及
1) 接受收费总中心下发清帐成果、系统运营参数；
2) 接受、显示和存储下级管理单位(收费站、收费分中心)上传数据信息和图像信息；
3) 向收费总中心上老式计数据；
4) 向下级管理单位(收费站、收费分中心)下发系统运营参数；
5) 对其管辖范畴内收费系统运转状况进行监督稽查和记录，并定期生成报表；
6) 管理收费系统运营所需各种票证、通行券。
2.4收费分中心业务
收费分中心是处在收费中心和收费站之间一层管理机构，其业务与收费中心
相类似，只是管辖范畴较小，其重要业务为：
1)接受收费中心下发清帐成果、系统运营参数；
2)接受、显示和存储收费站上传数据信息和图像信息；
3)向收费中心上老式计数据；
4)向收费站下发系统运营参数；
5)对其管辖范畴内收费系统运转状况进行监督稽查和记录，并定期生成报表；
6)管理所属收费系统运营所需各种票证、通行券。
2.5收费站业务
2.5.1原始收费数据采集和记录
1)收费站实时收集每一辆车收费数据，并储存到数据库中
2)对原始收费数据进行记录并形成如下报表：
u 收费员班次报表
u 收费员对帐表
u 通行费收入记录报表
u 交通流记录报表
u 通行券记录平衡报表
u 欠收款、特殊解决、设备状况等报表
2.5.2收费监视
收费站通过计算机系统和闭路电视系统对如下状况进行实时监视：
1)车辆通过车道图像信息；
2)收费员收费操作行为和安全状况图像信息；
3)广场交通流图像信息；
4)收费站运营管理图像信息。
2.5.3收费员班次管理
收费班次是指收费员从开始进入收费亭进行业务操作到结束一段持续时间班次管理重要有如下内容：
1) 记录、核查每个收费员在收费班次中应收金额、实收金额
2) 记录、核查每个收费员在收费班次中应收通行券、实收通行券
3) 产生收费员对帐表和班次结算表
2.5.4数据上传下达
1) 收费站分别向收费分中心和收费总中心上传每辆车收费数据。
2) 收费站向收费分中心上传图像监视信息。
3) 向各车道下发时钟、费率、黑名单等信息。
4) 接受总中心、分中心下发时钟、费率、黑名单等信息。
5) 接受各收费车道上传车辆收费数字信息和图像监视信息。
2.5.5票证、通行券管理
详见2．8
2.6车道收费流程
本节所描述车道收费流程合用于封闭收费制式半自动收费状况。
2.6.1入口车道收费流程
1) 车辆驶入收费车道。
2) 车辆通过收费车道第一种车辆检测器，启动车道控制器抓拍一帧图像，并将其数字化。
3) 判断车辆类型：普通车辆、公务车辆、免费车辆、紧急车辆。
4) 若是普通车辆：
(1)收费员对车型进行分类后，通过键盘输入车道控制器。
(2)若使用非储值通行券，收费员将存有入口车道收费站代码、收费员代码、车型分类、时间等关于数据通行券(如：IC卡)发给驾驶员；
若使用储值通行券，一方面核查该储值通行券与否已被登录在黑名单上；是则收费员采用特殊办法(没收该通行券并告知收费站管理人员前来解决)；不是，则进行正常读写操作，余款局限性应告知驾驶员，然后将通行券还给使用者。
(3) 转8).
5) 若是公务车
(1)收费员收取公务车通行券
(2)读出通行券关于数据
(3)判断通行券上所记录车辆信息(车牌号、车型等)与来车实际状况相符则与否
(4)状况相符，收费员可确认来车为公务车，转8)；
不相符，按普通车辆收费，转4)。
6) 若是免费车辆(军车和警车等国家规定免费车辆)
不进行发通行券等操作，直接予以放行，转8)。
7) 若是紧急车辆(需进入高速公路执行紧急事务车辆，如工程抢险车、救护车、消防车等)
不进行发通行券等操作，直接予以放行，转8)。
8) 收费员确认操作。
9) 车道通行灯由当前红灯转为绿灯。
10)自动栏杆抬起。
11)车辆通过车道上第二个环行线圈检测器。
12)车道通行灯绿灯灭，红灯亮。
13)本次收费操作所有原始数据上传至收费站。
2.6.2出口收费流程
1)车辆驶入收费车道。
2)车辆通过收费车道第一种车辆检测器，启动车道控制器抓拍一帧图像，并将其数字化。
3)判断车辆类型：普通车辆、公务车辆、免费车辆、紧急车辆
4)若是普通车辆：
(1)收费员对车型进行分类后，通过键盘输入车道控制器。
(2)收费员收取驾驶员储值卡通行券，读取数据。
(3)判断入口、出口车型分类与否一致。
(4)若一致，则车道控制器依照由通行券数据自动计算通行费。
若不一致，以出口收费员判断为准，车道控制器以出口车道拟定车型结合由工C卡读取其他数据计算车辆通行费。
(5) 向收费员显示费额，同步在费额显示屏上向驾驶员显示应付金额、车型，转(6)；对于储值卡还应显示卡上剩余金额，转(7)。
(6)收费员收款。
(7)发放收费票据(及储值卡)。
(8)收费员确认付款，转6)。
5) 若是公务车辆、免费车辆、紧急车辆
收费员确认不用收费，直接予以放行，转6)。
6) 车道通行灯由当前红灯转为绿灯。
7) 自动栏杆抬起。
8) 车辆通过车道上第二个环行线圈检测器，车道控制器计数车流量。
9) 自动栏杆悬臂落下，车道通行灯绿灯灭，红灯亮。
10)金额显示屏显示所有还原为0。
11)车道控制器自动将本次收费操作所有原始数据(涉及差额信息)上传至收费站。
2.7数据信息流程
2.7.1信息流程
收费系统信息流程如下图所示。
2.7.2信息分类
按信息传播时间规定可将信息分为实时传播数据和定期传播数据。
1) 实时传播数据
u 车道发生收费交易数据实时上传收费站计算机；
u 收费车道数字化帧图象传站计算机；
u 收费站接受到收费交易数据实时上传总中心计算机；
u 班次结束后班次记录数据实时上传收费站；
u 车道设备故障信息实时上传收费站计算机；
u 收费车道、收费亭、收费广场、收费监控室视频图像实时上传收费站CCTV监控系统；
u 上述视频图像可被上级系统切换监视；
u 收费总中心产生系统运营参数实时下传各级计算机，直至收费车道。系统运营参数涉及：系统时钟、费率表、人员名单、IC卡黑名单等。
2) 定期传播数据
u 收费站、收费分中心定期向上传收费交易数据；
u 收费站、收费分中心、收费中心定期向上一级上传特殊解决数字化帧图像数据；
u 收费站、收费分中心、收费中心定期向上一级上传收费班次记录数据；
u 收费站、收费分中心、收费中心定期向上一级上传收费员对帐数据；
u 收费站、收费分中心、收费中心定期向上一级上传辖区内小时、日、周、旬、月、年交通量记录数据；
u 收费站、收费分中心、收费中心定期向上一级上传辖区内小时、日、周、旬、月、年收入记录数据；
u 收费站、收费分中心、收费中心定期向上一级上传辖区内小时、日、周、旬、月、年IC卡流通记录数据；
u 收费总中心定期下传清帐成果数据。
2.8通行券与票证发行、配给和管理
在这里以使用最普遍IC卡为例，阐明其发行、配给和管理。收费系统IC卡有通行卡、公务卡、身份卡和管理卡。
2.8.1卡发行
IC卡发行涉及从采购、接受、主密钥创立和密钥卡生成、应用卡初始化等基本环节。
IC购买后，所接受IC卡序列号等标志应由计算机IC卡数据库管理程序进行管理。
lC卡发行前应拟定系统主密钥，由发卡系统创立系统所有密钥卡和IC卡访问密钥。系统主密钥创立后存储在专用密钥箱中，该密钥箱由总中心负责人保管。系统密钥卡分为发行卡密钥卡、应用密钥卡和测试密钥卡三种。系统密钥卡创立须由发卡中心发卡负责人或授权操作人员完毕，所创立密钥卡种类及数量须所有登记归档。所创立系统密钥卡由发卡中心发卡负责人进行保管。
IC卡数据格式文献由业主会同IC卡设备提供商和系统集成商共同拟定。IC卡数据格式配备文献创立后，应列入高档安全文献，并在系统内配备操作权限。
lC卡初始化类型为：应用卡(通行卡、人员身份卡)和系统用卡(测试卡)，IC卡初始化流程如下。
1)递交IC卡初始化申请表；
2)收费中心批准申请；
3)发给申请人发卡密钥卡；
4)卡片始初化，登记卡片数量、类型及卡号；
5)交回发卡密钥卡，已初始化卡片交专人管理。
损坏1C卡经收费站确认后，将损坏阐明及原卡，经收费分中心负责人签批后按月上交收费中心，由收费中心统一核销。
2.8.2通行卡
2.8.2.1通行卡数量
为保证系统正常运转，应拟定好通行卡如下参数。由于交通量随时间而变化，通行卡总额及初始分派额应每半年～1年调节一次。
1) 全路通行卡总量：为保证各收费站正常运转，收费站通行卡应有一定冗余，同步要应避免购买过多储备卡导致太大挥霍。
2) 通行卡初始分派涉及收费总中心、中心和分中心备用卡数量、收费站通行卡数量、每班次各入口车道通行卡数量初始分派。
2.8.2.2通行卡监测与调配
1) 收费总中心、中心和分中心通过收费数据对通行卡流向，流量及分布状况进行监测，各收费站监测通行卡发放和回收状况。
2) 通行卡按收费总中心、中心、分中心和收费站分级调配。
3) 当收费站通行卡数量下降至初始分派量一定比例(如：60%)时，向所在收费分中心申请配卡。收费分中心先在所辖范畴内收费站间进行调配，调配卡可以是收费分中心备用卡，也可以是其所属收费站中，既有通行卡超过初始分派额以上某些。若收费分中心调配发生困难，则向收费中心申请调配。
4) 若收费中心调配发生困难，则向收费总中心申请调配。
5) 通行卡使用到一定期限由发卡中心统一裁减更换。
2.8.2.3公务卡
1) 公务卡发放由发卡中心负责，每张公务卡必要进行登记。
2) 公务卡应规定有效期，有效期满后。顾客到发卡中心重新确认，使卡继续有效。
2.8.2.4身份卡
1) 身份卡由收费中心统一发放，其发放对象为IC卡管理人员，发卡人员和收费员，上述人员凭身份卡进入相应系统进行操作。
2) 所有身份卡应进行登记。
3) 身份卡遗失后必要及时报告主管单位，以便主管单位迅速采用办法，防止她冒用身份卡，以保证系统正常运营。
4)身份卡应规定有效期，有效期满后。顾客到发卡中心重新确认，使卡继续有效。
2.9通行费清算
两条及以上高速公路联网收费时，需要进行通行费清算。高速公路收费清算模式借鉴银行轧差清算、帐务分割解决模式。
2.9.1帐户设立
1) 清算中心在指定银行开设一集中清算帐户，用于存储各路公司清算备付金及核算各路公司备付金上划与下调。
2) 各路公司在清算中心开设清算备付金帐户，用于路公司收费资金寻常清算。
3) 各路公司在清算中心放置备付金。
4) 各收费站在收费总中心(清算中心)指定银行开设存款帐户，用于存储收费金额。
5) 发卡单位在收费总中心(清算中心)指定银行开设存款帐户，用于存储储值卡发卡所得资金，并负责记录清算收费中使用储值卡状况。
2.9.2清算模式
1) 每辆车收费交易数据由收费站实时上传收费总中心。
2) 清算中心依照车辆入出口地址，途径标记，对收费金额进行拆分。
3) 清算系统在规定期间(轧帐时间)，如凌晨交通量最低时段，进行日终结算解决。
4) 清算中心告知银行实行资金划拨。
5) 对帐务解决系统中帐务之间平衡关系进行检查。
6) 形成当天清算解决成果文献以及有关收费数据，发送给各收费中心。
2.10系统性能规定
高速公路收费系统对系统建设性能方面有如下规定。
1) 完善性
收费体系和收费业务计算机管理、图象监视系统应尽量减少通行费漏收和作弊行为。
2) 建设规模适度
符合高速公路道路、交通流特性，与道路其他系统协调一致，与运营管理体制协调一致。
3) 兼顾收费系统开放性和安全保密性
保护投资者利益，做好与金融、电信等有关行业衔接。
4) 可靠性
收费系统具备高可靠性、容错能力和后备功能。在上级机构故障或与其通信中断后或局部故障时，收费站和收费车道仍能完毕收费业务；
5) 技术先进
采用成熟设备和技术，并具备一定技术先进性和可扩充性。
3、监控系统
3.1监控系统目的
高速公路交通状况受交通时空分布特性、气候、道路设计、地形等影响。普通来说，高速公路监控系统需要解决重要问题有三个方面：气候异常、事故和车辆故障、交通拥挤和阻塞。
监控系统由中央监控室和外场设施构成。高速公路监控重要目的如下：
1) 精确记录道路交通数据；
2) 有效监视道路交通、气候状况，及时掌握道路运营状况；
3) 及时发现和解决交通事故，减少交通事故，减少事故严重性；
4) 减少偶发事件、交通事故及恶劣气候对道路交通影响；
5) 当交通量达到饱和时，对交通流进行引导和控制， 以提高道路网通行能力。

3.2中央监控系统
监控总中心、监控中心和监控分中心构成了中央监控系统。
3.2.1监控分中心
监控分中心重要业务如下。
1) 通过通信系统汇集、显示各种外场设施传送来各种(交通量、气象、事故及控制等)数据。
2) 监视高速公路视频监视图像。
3) 接听紧急电话。
4) 将上述数据、图像等信息上传监控中心。
5) 依照各类信息判断交通现况，预测发展趋势，制定控制方案。
6) 对各外场设施进行控制。
7) 数据记录、查询、存储、备份，图像存储，制作、打印各类报表。
8) 对控制方案做出可信服评价，提供方案改进根据。
9) 执行监控中心下达指令。
3.2.2监控中心
监控中心重要业务如下。
1) 执行监控总中心下达指令。
2) 通过通信系统汇集并显示各监控分中心传送来各种数据并上传监控总中心。
3) 切换监视管辖路段视频监视图像。
4) 依照各监控分中心提供各类信息制定控制方案。
5) 对各监控分中心进行协调控制。
6) 收回或返还监控分中心对外场设备控制权。
7) 完毕工作数据备份、记录，制作、打印各类报表。
8) 定期对控制方案做评价，改进方案。
3.1.3监控总中心
监控总中心重要业务如下。
1) 通过通信系统汇集并显示各监控中心传送来各种数据。
2) 切换监视高速公路视频监视图像。
3) 依照各监控中心提供各类信息制定控制方案。
4) 对各监控中心进行协调控制。
5) 下达调度指挥命令。
6) 发布信息。
7) 完毕工作数据备份、记录，制作、打印各类报表。
8) 定期对控制方案做评价，改进方案。
3.3外场监控系统
高速公路监控系统外场设施可分为两类。
1) 信息收集设施，如车辆检测器、气象检测器、紧急电话、巡逻车、摄像机等，此类设施重要任务是采集交通、气象和事故信息。
2) 信息发布设施，如可变情报板、可变限速标志等，此类设施依照中央监控系统指令进行信息发布。
交通控制有人工和自动两种控制方式，人工控制权优先于自动控制权，监控中心控制权优先于监控分中心。
3.4系统运营流程
监控系统信息流程如下图所示
3.5系统性能规定
l) 监控系统应及时收集道路运营、车辆运营、气象等信息；
2) 系统能对高速公路应能实现全程、实时、不间断监控；
3) 系统应具备自我诊断功能；
4) 系统设备应具备一定冗余设立，以保证系统可靠、安全。
4、通信系统
通信系统为高速公路全线运营管理及监控、收费系统数据传播、视频信息传播、和话音信息传播提供不间断通信条件。
4.1数据通信需求
按数据作用及所属系统，可将需通信系统传播数据分为收费数据和监控数据。
按数据发送和接受者管理层次，可将需通信系统传播数据分为如下几类。
l 收费站——管理分中心
l 收费站——管理总中心
l 监控外场设施——管理分中心
l 管理分中心——管理中心
l 管理中心——管理总中心
按数据传播频率，可将需通信系统传播数据分为经常性和非经常性传播数据。经常性传播数据分为如下三类。
1) 收费站向管理总中心传播出入口收费车道收集每辆车收费信息；
2) 监控外场设备向监控分中心传播交通、气候及设备状况信息，监控分中心给外场设备发出指令和控制信息；
3) 管理分中心、管理中心与管理总中心之间为保证数据完整性和实现其他功能而互相传播大批量数据；
非经常性传播数据分为二某些：
1) 收费系统从总中心、中心、分中心、收费站逐级下传系统运营参数(时钟、费率表、人员名单、黑名单等)；
2) 通信系统内部需传播系统参数，涉及时间同步信息等。
4.2话音通信需求
高速公路话音通信重要有两个某些。
1) 高速公路各管理机构，从管理总中心、中心、分中心到收费站业务电话通信需求。业务电话使用方式应同普通电话相似或类似，话音清晰可辨，没有明显延迟。
2) 高速公路沿线紧急电话通信需求。
4.3视频图像传播需求
经通信系统传播图像应清晰、平滑，不能存在明显延迟、拖动和抖动。各种终端点看同一路监控图像时，不会互相干扰。
需通信系统提供视频图像传播通路重要有如下几某些o
1) 收费系统
(1) 收费分中心切换监视所辖收费站广场、车道、收费亭和收费站视频监视图像。
(2) 收费中心切换监视所辖收费分中心视频监视图像及收费站广场、车道、收费亭和收费站视频监视图像。
(3) 收费总中心切换监视收费分中心、中心视频监视图像及收费站广场、车道、收费亭和收费站视频监视图像。
2) 监控系统
(1) 监控分中心监视在道路沿线布设交通监控摄像机图像。
(2) 监控中心切换监视所辖各监控分中心监视图像、道路交通监控摄像机图像。
(3) 总中心切换监视各监控中心和分中心监视图像、道路交通监控摄像机图像。
4.4多媒体业务传播需求
通信系统要考虑为此后各种网络服务(会议电视、电子邮件、WWW等)提供传播通道。
4.5管理需求
网络管理应涉及如下内容。
1) 全网网络配备管理。
2) 故障监控管理和解决。
3) 网络性能监控。
4) 记费管理和安全管理。
5) 实时显示全网拓扑构造、电路连接状况及网路运营状况。
4.6系统性能规定
1) 可扩展性
通信系统应为将来高速公路管理、监控数据量激增留出余量。重要骨干网络互换机应具备足够大互换能力和端口密度，其互换能力、接口模块应具备灵活扩展能力。
2) 稳定性
车辆昼夜通行高速公路规定其计费、监控、管理工作每天24小时不能间断，因而通信系统应具备全年度、全天候持续工作能力。骨干网络互换设备应工作稳定可靠，电源、模块具备冗余配备，一种器件失效不会影响整机正常工作。接口模块可以热拔插，能不断电完毕故障器件更换。
3) 备份
应考虑运用公用数据网(如ISDN、X.25、FR等)建立数据通信备份线路，运用无线通信平台(如800M集群通信)建立话音备份线路。
第二章 收费系统功能分析及方案设计
1、收费业务解决量分析
高峰小时出入收费车道车辆数可以按下表计算。
入口车辆数/车道
出口车辆数/车道
360辆
150辆
收费站按收费车道数量可分为如下几类。
收费站分类
收费车道数量
第一类
1~6
第二类
7~14
第三类
15~24
第四类
24以上
若收费站出入口车道数相似，按每辆车1K字节业务数字信息数据量，30K字节数字化图像数据量计算，不同类型收费站高峰小时数据量如下。
收费站分类
业务数据量
图像数据量
总计
第一类
360~1530
15300~91800
15660~93330
第二类
1890~3570
107100~214200
108990~217770
第三类
3930~6120
229500~367200
233430~373320
第四类
＞6480
＞382500
＞388980
详细分析如下：
（1）一种收费分中心普通管理2~9个收费站，按一种收费站平均管理6条车道计算，收费分中心可分为如下几类。
收费分中心
收费站数量
业务数据量/高
图像数据量/高峰
总计
分类

峰小时
小时

第一类
1~4
1530~6120
45900~183600
47430~189720
第二类
5~9
7650~13770
229500~413400
899640~1542240
第三类
＞
＞13770
＞413100
＞426870

2、收费系记录算机硬件架构
依照如上收费业务解决量分析过程，普通高速公路交通工程收费系记录算机管理系统构造分为五级：总中心计算机系统、中心计算机系统、分中心计算机系统、收费站计算机系统和车道控制机，它们构成总中心局域网、中心局域网、分中心局域网、收费站局域网四级局域网，其中收费站局域网由收费站计算机系统和车道控制机构成。各级计算机网络之间通过通信系统实现数据传播。
2.1车道计算机系统
收费车道计算机系统由车道控制机和车道集线器构成。车道控制器重要功能是控制车道外围设备，收集原始数据，记录操作流程，与收费站计算机系统进行数据通信。
2.2收费站计算机硬件系统
收费站计算机系统由服务器和工作站等构成，工作站依照需要可以有不同配备，如上收费业务解决量分析及收费系记录算机硬件架构，普通来说配备及功能如下。
2.21服务器
运营后台程序和数据库等软件，重要功能为24小时接受、保存收费业务数据，向收费总中心和收费分中心上传收费业务数据和汇总数据，并响应对收费站数据库查询解决。
收费站服务器是原始收费数据最低层解决和存储计算机，应有很高可靠性与安全性。
站服务器可采用运营0S／400操作系统工BMAS／400或运营Windows NT操作系统IBMNetFinity系列服务器，可增长RA工D磁盘系统、冗余电源等各种增长可靠性配备或配备双机系统以进一步增长系统可靠性。