高速公路收费站收费系统改造

作者：叶文裕，杨松，王微微，陈约含（浙江省交通投资集团有限公司浙南板块）

摘要：本文结合浙江省浙南板块取消高速公路省界收费站工程项目及2020年以来收费网络运行的实际情况，对于收费站收费系统的保障进行有针对性的分析并提出系统改造方案。收费站收费网络是高速公路实行收费的最基础网络，车辆进入高速和驶离高速的记录都是通过收费站网络写入并上传相关上级网络中心进行存储处理，并收取车辆通行费用，这足以说明收费站收费网络的重要性。收费站收费网络发生故障会影响车辆上下该收费站，进一步影响高速公路路网该节点的正常运行。此外，取消高速公路省界收费站后，收费站收费网络加入了主线门架网络，若发生故障会导致车辆路径信息缺失，进而影响通行费的计算。为此，本文针对撤站后收费站收费系统保障进行探索。

一收费站收费网络现状

在新模式下，收费站收费网络可按照功能划分为三个部分：收费站车道收费网络、收费站机房收费网络、主线门架收费网络。改造前的收费网络示意如图1所示。

图1 改造前的收费网络示意图

（一）收费站车道收费网络

沿用原来的收费车道网络系统，使用一台二层网络交换机把所有车道网络设备都汇集到这台交换机后再通过光缆与机房交换机相联。存在的问题：一旦车道交换机发生故障或机房通信光缆发生故障，会导致所有车道断网从而影响收费系统的正常数据交换，进而影响高速公路的正常营运收费。自2020年1月1日起，全国高速公路实行自由流收费模式后，车道收费系统要求在线与交通运输部收费中心联网认证PSAM卡（用户身份）的合法性，通过验证后才能进入收费系统开展收费业务。

（二）收费站机房收费网络

在取消省界收费站工程中只设计了一台三层交换机，把所有网络设备都汇集到这台交换机后再通过站里的通信系统与上级网络系统进行数据交换。同时，接入4G网络，当有线网络通信故障时，自动切换到4G网络，作为备用网络。存在的问题：当机房三层交换机发生故障时，会导致有线网络和无线网络都不能进行数据交换，从而影响车道收费业务的正常开展。

（三）主线门架收费网络

主线门架是取消省界收费站实行自由流收费模式新增的收费系统设备，主要由5.8GHz专用短程通信天线、卡口视频抓拍系统、设备机箱等组成，双向门架通过异缆组环方式汇聚到一台门架以太网交换机上。门架天线、卡口视频抓拍系统、机箱内工控机数据都汇集到这台交换机上，再通过收费站总交换机上传数据。存在的问题：与收费站交换机相联的门架交换机的重要性是显而易见的。一旦该交换机出现故障就会导致相关联的门架设备处于断网状态，影响路过这些门架的车辆信息上传至收费系统，可能导致通行费的损失（当车辆通过该门架而没有写卡成功的车辆在出口时拟合实际路径可能会不成功，只能通过兜底费率进行收费，即按照车辆可能通行的最低费率进行收费）。

二收费网络改造

基于以上分析可见，收费网络存在较大的安全隐患，因此，浙南板块立即组织技术力量对收费网络进行改造。收费网络改造示意如图2所示，改造方案如下表所示。

图2 改造后的收费网络示意图

三收费系统供电改造

电源供电是维持设备正常运行的前提条件，设备一旦失去电源，就会处于瘫痪状态。因此，保障收费系统正常供电十分重要。浙南板块原收费系统供电关键在于保障车道收费系统供电，随着取消高速公路省界收费站工程的顺利完成，全国联网收费系统正式并入“一张网”运行，收费模式的改变导致收费流程结构发生了变化：收费站要保证收费业务正常，则必须确保收费监控室的网络设备供电正常，即保障收费链路的联通才能保障高速公路收费业务正常运行，这对收费站供电系统保障提出了更高要求。下面以娄桥收费站系统改造为例加以说明，娄桥收费站收费系统改造后供电系统示意如图3所示。

图3 娄桥收费站收费系统改造后供电系统示意图

收费站收费系统供电主要改造内容如下：（1）将原先只有一路供电的设备改为两路供电；（2）将其中一路供电（含站级网络设备的）改为市电（柴发机组）、UPS可切换；（3）将车道交换机柜拉进两路UPS电源，可切换给车道交换机供电；（4）车道移动小柴发电机应急时接入，可同时给各车道及收费车道交换机应急供电。这样可以在各种情况下根据实际情况切入市电（柴发机组）、UPS、移动小柴发电机等电源供相应设备使用。收费网络设备供电顺序如图4所示。

四结束语

收费站收费系统依然是现阶段取消省界收费站实现电子不停车收费的重要一环，在实现高速公路自由流方面发挥着至关重要的作用，而保障收费站收费系统的正常稳定运行十分重要。目前，收费站收费系统仍有改进空间，如把PSAM卡认证系统下移至收费站，或只在第一次使用该PSAM卡时与交通运输部收费中心联网进行认证，通过后，下次再使用时在本地验证即可，当然这牵涉到许多收费网络安全问题，需要慎重考虑。

参考文献

[1] 佘俊.取消高速公路省界收费站中高清识别与视频监控的应用[J].中国交通信息化,2020(5):92-95.

[2] 浙江省深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站联网收费系统建设改造总体技术要求[S].

（原文刊载于2021年第3期《中国交通信息化》）