【正文】 目 錄第一章 需求分析 6概述 6 高速公路交通工程機電系統(tǒng)的構(gòu)成 6 管理層次 6 7收費系統(tǒng) 8 8 10 收費中心業(yè)務(wù) 10 11 11 12 1配給和管理 15 17 18監(jiān)控系統(tǒng) 19 19 19 20 21 21通信系統(tǒng) 21 21 22 22 23 23 23第二章 收費系統(tǒng)功能分析及方案設(shè)計 24收費業(yè)務(wù)處理量分析 24收費系統(tǒng)計算機硬件架構(gòu) 25 25 25／中心計算機硬件系統(tǒng) 26 27計算機軟件系統(tǒng) 28 28 28 29第三章監(jiān)控系統(tǒng)功能分析及方案設(shè)計 29監(jiān)控中心 29 29 32外場設(shè)備 32 32 33 33 33 CCTV外場設(shè)施 34監(jiān)控系統(tǒng)特點 34第四章通信系統(tǒng)功能分析及方案設(shè)計 34光纖傳輸系統(tǒng) 35程控數(shù)T交換系統(tǒng) 36 36 37緊急電話系統(tǒng) 37指令電話系統(tǒng) 38ATM傳輸系統(tǒng) 38 38 39 40 40圖像傳輸系統(tǒng) 41通信電源系統(tǒng) 42網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 42 4存儲和統(tǒng)計 43 43 44通信系統(tǒng)特點 44前言 交通運輸業(yè)是國民經(jīng)濟中具有全局性和先導(dǎo)性的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。高速公路作為現(xiàn)代化交通基礎(chǔ)設(shè)施，以其通行能力大、行車速度高的顯著特點，成為適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展需要的骨干運輸方式和重要運輸通道，擺脫了以往公路運輸在綜合運輸體系中只具有短途、零散、中轉(zhuǎn)接卸功能的附屬地位，使汽車運輸靈活、機動、“門到門”的優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮。 高速公路作為現(xiàn)代化的公路運輸基礎(chǔ)設(shè)施，其產(chǎn)生和發(fā)展是國民經(jīng)濟發(fā)展的必然結(jié)果。20世紀80年代，我國高速公路建設(shè)開始起步，建設(shè)步伐日益加快。1988年10月31日，滬嘉高速公路的竣工通車，使中國大陸高速公路實現(xiàn)了零的突破o 1991 年，全長375公里的沈大高速公路的建成通車，拉開了我國修建高標準、長距離高速公路的序幕。隨后的幾年間，廣佛、西臨、京津塘、京石、濟青、廣深、成渝、太舊、滬寧、杭甬等數(shù)條高速公路相繼建成投入營運。按照交通部制定的規(guī)劃，到20世紀末我國要重點完成國家主干線中“兩縱兩橫”即同江—三亞、北京—珠海、連云港—霍爾果斯、上?！啥?條主干線以及北京—上海、北京—沈陽和重慶—北海出海通道3條重要路段的建設(shè)。，其中高速公路近8000公里，占47%。形成貫穿我國東西、南北的快速公路運輸通道，公路的空間布局發(fā)生根本性的變化，一個公路主骨架雛形在960萬平方公里的中國版圖上呈井字形展開。 在21世紀初葉，我國將再用20年左右的時間，“五縱七橫”12條國道主干線公路系統(tǒng)。“五縱”路線是：同江—三亞(含長春—琿春支線)；北京—福州(含天津—塘沽支線和泰安—淮陰連接線)；北京—珠海；二連浩特—河口；重慶—湛江。“七橫”路線是：綏芬河—滿州里；丹東—拉薩(含天津—唐山支線)；青島—銀川；連云港—霍爾果斯；上?！啥?含萬縣—南充—成都支線)；上?！瘥?含寧波—杭州—南 京支線)；衡陽—昆明(含南寧—友誼關(guān)支線)。這一巨型國道主干線公路系統(tǒng)將連接全國現(xiàn)有467個城市中的203個，覆蓋約6億人口。其中，包括連接全國所有的100萬人口以上的特大城市和93%的50萬人口以上的大城市。這樣，在大城市間、省際間、區(qū)域間即可形成400公里—500公里當日往返、800公里—1000公里當日直達的大通過能力的現(xiàn)代化高速公路網(wǎng)絡(luò)。為更好地支持中國高速公路的建設(shè)，僅在此提出關(guān)于高速公路機電工程的全面解決方案，旨在協(xié)助及支持與高速公路機電工程相關(guān)的各業(yè)主、用戶單位、建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位等將信息技術(shù)進一步深入地應(yīng)用于高速公路機電工程中，以使高速公路機電工程在高速公路的使用、維護、管理中發(fā)揮更大的作用，創(chuàng)造更大的效益。第一章 需求分析 概述 高速公路交通工程機電系統(tǒng)的構(gòu)成 高速公路交通工程機電系統(tǒng)由收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)構(gòu)成。 收費系統(tǒng)對道路的使用者按既定的費率征收通行費，以回收道路建設(shè)投資。 監(jiān)控系統(tǒng)對道路交通狀況進行監(jiān)視、檢測和控制，保證車輛運行暢通、減少交通事故、降低事故的危害性。 通信系統(tǒng)為收費和監(jiān)控系統(tǒng)提供信息傳輸?shù)耐ǖ馈? 管理層次 就整個高速公路交通工程機電系統(tǒng)而言，可分為以下幾個管理層次。 1)收費站、通信站； 2)管理分中心(含收費分中心、監(jiān)控分中心、通信分中心)； 3)管理中心(含收費中心、監(jiān)控中心、通信中心)； 4)管理總中心(含收費總中心、監(jiān)控總中心、通信總中心)。 就具體的高速公路機電系統(tǒng)而言，視系統(tǒng)的大小可采用兩級、三級或四級管理層次。一般來說，里程短、收費站數(shù)量少的高速公路采用收費站(通信站)和管理中心兩級管理；里程較長、收費站數(shù)量多的高速公路采用收費站(通信站)、管理分中心和管理中心三級管理；而涉及兩條及兩條以上高速公路的采用四級管理。 收費、監(jiān)控和通信系統(tǒng)互相作用、互相牽連，在高速公路機電系統(tǒng)建設(shè)中，為明確責任，規(guī)范管理(尤其對于不同系統(tǒng)由不同承包商承建的情況)，各系統(tǒng)間必須有明確的界面劃分。 不同的高速公路機電系統(tǒng)的界面劃分可能大同小異，通常按以下方式進行。 1) 在收費站內(nèi)，收費系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的視頻圖像傳輸界面在光配線架處，光配線架由通信系統(tǒng)負責；數(shù)據(jù)傳輸界面在以太網(wǎng)交換機處，以太網(wǎng)交換機由收費系統(tǒng)負責。2) 對于管理分中心、中心和總中心，通信系統(tǒng)與收費系統(tǒng)的數(shù)字傳輸界面在路由器處，路由器由收費系統(tǒng)負責；視頻傳輸?shù)慕缑嬖诠馀渚€架處，光配線架由通信系統(tǒng)負責。 1) 通信系統(tǒng)為監(jiān)控系統(tǒng)外場設(shè)備提供圖像、數(shù)據(jù)及語音信息傳輸用的主干線電纜，對于監(jiān)控外場設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的界面在MODEM處，MODEM設(shè)備屬監(jiān)控系統(tǒng)。 2) 對于監(jiān)控分中心與外場設(shè)備的通信，監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的數(shù)字傳輸界面在MODEM處，MODEM屬監(jiān)控系統(tǒng)；對監(jiān)控分中心、中心和總中心之間的數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的界面在以太網(wǎng)交換機處，以太網(wǎng)交換機由監(jiān)控系統(tǒng)負責，圖像傳輸界面在光配線架處，光配線架由通信系統(tǒng)負責。 3) 對于緊急電話系統(tǒng)，監(jiān)控與通信系統(tǒng)的界面為緊急電話控制臺與監(jiān)控分中心以太網(wǎng)交換機的連接線處，緊急電話控制臺屬通信系統(tǒng)，以太網(wǎng)交換機屬監(jiān)控系統(tǒng)。 監(jiān)控系統(tǒng)與收費系統(tǒng)的連接主要是監(jiān)控分中心與收費分中心的連接，收費分中心計算機為監(jiān)控分中心提供接口，以便將收費車道的分車型交通流等數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控分中心計算機系統(tǒng)。兩系統(tǒng)的界面在收費分中心以太網(wǎng)交換機與監(jiān)控分中心以太網(wǎng)交換機的連接線處，傳輸電纜由監(jiān)控系統(tǒng)負責。、房建、供電專業(yè)界面劃分 土建專業(yè)負責橫穿過路鋼管、路肩手孔等。 房建專業(yè)提供預(yù)留壁槽、電纜爬架、預(yù)留管箱、機房電源和接地母線端子等。供電專業(yè)提供三個系統(tǒng)所用的交流電源，與通信系統(tǒng)的分界面在通信機房的交流配電盤的外線端子；與收費、監(jiān)控系統(tǒng)的分界面在每個機房內(nèi)，供電專業(yè)將線路引入機房，由收費、監(jiān)控系統(tǒng)提供專用的配電盤并安裝；另外供電專業(yè)與監(jiān)控系統(tǒng)外場設(shè)備供電的界面設(shè)在各變電站的交流配電屏上，供電專業(yè)為監(jiān)控外場設(shè)備供電預(yù)留用電負荷和空氣開關(guān)。 收費系統(tǒng) 目前高速公路收費一般采用封閉收費制式，即：進入公路網(wǎng)行駛的車輛,在入口領(lǐng)取記錄有其行駛特征信息的通行券，出口交回通行券并按其行駛里程及車型交納通行費。為準確收費，防止通行券流失，在進出高速公路的所有主線和匝道處都設(shè)有收費站，對有閉合環(huán)路且高接高立交為互通式的高速公路網(wǎng)，為了準確收費，應(yīng)設(shè)置標車輛行駛路徑識站。 國內(nèi)高速公路大都采用半自動收費方式，即收費員人工判別車型、發(fā)通行券、收通行券、收費，計算機對收費信息進行校驗和管理，閉路電視系統(tǒng)監(jiān)視。隨著智能運輸技術(shù)的發(fā)展，我國某些高速公路的部分收費車道采用了全自動的電子收費方式，某些城市道路和橋梁收費也已采用了電子收費。但由于電子收費系統(tǒng)建設(shè)費用高，通行費支付、闖關(guān)車輛追蹤困難， 目前世界上僅有一條高速公路全路采用電子收費。 作為高速公路收費通行券的信息記錄載體有紙質(zhì)通行券(打印票、條形碼)、磁性通行券(磁票、磁卡)和IC卡等。紙質(zhì)通行券由于設(shè)備廉價，有相當一部分高速公路在使用。紙質(zhì)通行券的最大缺點是容易偽造。目前有京津塘、環(huán)膠州灣和廣州北環(huán)高速公路等使磁性通行券。磁性通行券讀寫設(shè)備復(fù)雜，價格和運行費用高，維護量大，磁卡記錄沒有安全保障，磁卡本身易受電磁等影響。IC卡可重復(fù)性使用，具有較強的保密能力，處理效率高，設(shè)備價格較低，使用成本低，維護量小。而IC卡家族中的非接觸IC卡處理時間短的特點使得國內(nèi)的許多封閉式收費高速公路采用非接觸工C卡作為通行券。具體說采非接觸IC卡具有以下優(yōu)勢： 1)安全性高非接觸IC卡從多方面實施其安全保密策略，卡內(nèi)有嚴密的訪問控制策略，可以控制卡內(nèi)不同區(qū)域的存取特性，其安全性比磁卡高得多。2)可靠性高，壽命長IC卡防磁、防一定強度的靜電，抗干擾能力強。一般至少可重復(fù)讀寫十萬次以上，可以節(jié)省大量的運營成本。 IC卡的讀寫器具比磁卡的讀寫器具簡單可靠，造價便宜，容易推廣，維護方便。3)數(shù)據(jù)交換時間短，存儲量大采用非接觸式射頻技術(shù)進行數(shù)據(jù)交換縮短了卡片操作時間，提高了收費車道的通行能力；非接觸IC卡存儲容量高達1024字節(jié)，可滿足多種應(yīng)用。目前高速公路收繳通行費的付款方式以現(xiàn)金為主，隨著交通量的增加，以及金融系統(tǒng)的金卡工程逐漸普及，將儲值卡作為通行券和付款手段是一種趨勢(不停車收費是預(yù)付方式的一種)，從而形成以現(xiàn)金和儲值卡并行的通行費付款方式。收費總中心是收費系統(tǒng)的最高管理機構(gòu)，其主要業(yè)務(wù)如下：1) 接收、顯示和存儲下級管理單位(收費站、收費分中心和收費中心)上傳的數(shù)據(jù)信息和圖像信息； 2) 對整個收費系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)督稽查和統(tǒng)計，并定期生成報表； 3) 下發(fā)系統(tǒng)運行的參數(shù)； 4) 管理系統(tǒng)運行所需的各種票證； 5) 對通行費進行拆帳和清算，通過銀行劃撥資金。 根據(jù)工作性質(zhì)，收費總中心可分為三部分： 1) 清算中心：負責全省的清帳結(jié)算、帳務(wù)分割； 2) 發(fā)卡中心：負責IC卡發(fā)行、調(diào)配及日常管理； 3) 業(yè)務(wù)管理中心：負責收費管理、收費稽查、票證調(diào)配等。 收費中心業(yè)務(wù) 對于兩級和三級管理層次的收費系統(tǒng)，收費中心均是整個系統(tǒng)的最高管理機構(gòu)，由于不涉及通行費的拆分問題，收費中心要承擔除了管理總中心的清算業(yè)務(wù)(即收費總中心第5)項)以外的所有業(yè)務(wù)。 對于四級管理層次的收費系統(tǒng)，收費中心負責管理其管轄區(qū)域內(nèi)即某路段管理處的收費業(yè)務(wù)，主要包括 1) 接收收費總中心下發(fā)的清帳結(jié)果、系統(tǒng)運行參數(shù)； 2) 接收、顯示和存儲下級管理單位(收費站、收費分中心)上傳的數(shù)據(jù)信息和圖像信息； 3) 向收費總中心上傳統(tǒng)計數(shù)據(jù)； 4) 向下級管理單位(收費站、收費分中心)下發(fā)系統(tǒng)運行參數(shù)； 5) 對其管轄范圍內(nèi)的收費系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)督稽查和統(tǒng)計，并定期生成報表；6) 管理收費系統(tǒng)運行所需的各種票證、通行券。 收費分中心是處于收費中心和收費站之間的一層管理機構(gòu)，其業(yè)務(wù)與收費中心 相類似，只是管轄的范圍較小，其主要業(yè)務(wù)為： 1)接收收費中心下發(fā)的清帳結(jié)果、系統(tǒng)運行參數(shù)； 2)接收、顯示和存儲收費站上傳的數(shù)據(jù)信息和圖像信息； 3)向收費中心上傳統(tǒng)計數(shù)據(jù)； 4)向收費站下發(fā)系統(tǒng)運行參數(shù)； 5)對其管轄范圍內(nèi)的收費系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)督稽查和統(tǒng)計，并定期生成報表； 6)管理所屬收費系統(tǒng)運行所需的各種票證、通行券。 1)收費站實時搜集每一輛車的收費數(shù)據(jù)，并儲存到數(shù)據(jù)庫中 2)對原始收費數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計并形成以下報表：u 收費員班次報表u 收費員