随着计算机技术的发展，计算机网络已渗透到整个社会的各个领域和各个方面。计算机网络利用通信线路，将分散在各地并具有独立功能的多个计算机系统连接起来，按照网络协议进行通信，实现资源共享。由于收费路段的分散性、信息采集的实时性、数据的准确性和系统的安全性这些特点，使得计算机网络在收费系统中显得非．常重要。本文就是依据数据通汛和网络的特点，介绍了在高速公路收费系统中的一种应用方案。

    1 不停车收费(ETC)系统简介

    不停车收费系统(ETC系统)是20世纪80年代末在国外兴起的一种先进的电子自动收费系统。与原来的收费系统相比，有诸如节约能源、减少污染、降低车道磨损、杜绝票款流失、减少车辆延误、提高通行能力和服务水平等优点。因此这将是未来收费系统的发展趋势，具有极其广阔的应用前景。ETC系统包括AVI(Automatic Vehicle Identification，自动车辆识别)系统、计算机网络、监控系统和车道系统4个部分。

    2 高速公路收费系统中计算机网络特点

    计算机网络的主要特点是：用通信信道把拥有信息、硬件资源的计算机相互连接起来，共享网上的各种资源。在高速公路收费系统中他具有以下几方面的特点：

    高速文件系统

    在局域网中，工作站对服务器文件系统的访问最频繁，在高速公路不停车收费系统中采用如目录RASH查找法、磁头电梯式寻道法、磁盘CACHE、FAT索引等，加快文件访问速度，使该网络在速度上具有明显优势。

    硬件适应性强 他兼容多种网络接口适配器，用户可根据实际情况的需要选择不同的网络拓扑结构、不同的传输速度和不同的传输介质。

    三级容错和四种安全机制

    该网络提供了热修复与写后读校验、磁盘镜像与硬盘双工和双服务器备份三级容错，入网限制、用户权限、受托权限及文件和目录属性四种安全机制，大大提高了系统的安全性、有效地防止对数据和文件的窃取和破坏。文件服务器和打印服务器可以用微型计算机来承担。

    3 高速公路计算机网络系统

    计算机网络按节点分布地理范围的不同，一般可分为局域网(LAN)、广域网(WAN)和网间网(Internet)。根据网络概念，ETC网络分为3个部分，即收费站点局域网、各个管理处局域网和(全省、几个省或全国)广域网。图1是收费系统网络结构图。

    3.1 网络结构选择

    我们选择当今最流行的客户机／服务器结构，该结构的主要优点有：

    可减少编程、调试和维护的工作量，从而降低系统成本；通过合理分布客户机服务器两端功能，可提高系统整体功能；允许在同一客户机上运行不同计算机平台上的多个用户；当用户的需求发生变化时，很容易地扩充应用系统的功能；提高工作效率，加强收费管理。

    3.2 收费站网络结构

    由于收费站的各个车道与收费站距离不超过1 km，可以将车道计算机和站级计算机用局域网方式进行连接。收费站计算机网络采用星型拓扑结构，车道计算机、管理计算机通过Hub与服务器相连，管理计算机较多时，可通过集线器扩展。

    3.3 高速公路不停车收费体系计算机网络的建立

    不停车电子收费的计算机网络系统可以通过在收费站建立局域网，各收费站局域网主机通过Modem连入公用电话网，从而形成电子收费系统的广域网实现，也可经路由器连入X.25，ISDN等公用网络。网络拓扑图如图2所示。

    在收费站局域网中，由于要求工作站实时传送过车记录，对数据的传送量和传送速度的要求是比较高的，因此建议局域网采用10 M光缆HUB连接各个工作站上的光网卡，其全部通信设备和网络设备均采用光缆连接。

    收费系统的网络操作系统采用Windows NT 4.0中文版，工作站操作系统采用Windows 95／98，以保证从车道控制机到收费管理中心工作站都有统一32位平台和Windows操作界面，工作站网络软件采用Mircosoft完全兼容的软件。

    4 高速公路收费系统中数据传输技术和采用的新技术

    4.1 高速公路收费系统中数据传输技术和数据安全性

    高速公路中计算机网络系统的数据库可分为3个级别：车道级库、站级库及中心库。车道级库应实时地上传至站级库，同时车道级库又有图形数据需要处理。站级库也以一定的条件向中心库上传车流量统计报表，财务统计报表日、月、年报表。由于MS SQL Server6.5是分布式管理系统，所以网络的数据传送采用该系统的分布式管理函数实现。站级库的图形数据一般保留在收费站主机上，只供中心库查询。对于数据的远程传送，亦可采用Windows NT的远程访问服务(RAS)功能。该功能主要包括远程访问客户机和服务器，局域网协议，远程该问连接及RAS的安全性策略。服务器安装PPP协议，客户机需安装TCP／IP协议及远程访问软件，通过拨号方式与远程Windows NT RAS服务器连接。

    数据的存储和传送从车道级到中心级都采取了安全措施。在收费车道级，RCC板上的缓冲区可以存放最近10 000个过车记录，这就意味着在连接断开时，RCC可以暂时脱离车道控制机独立工作，等连接接通后，RCC板上的数据又可调入车道控制机进行处理和存储。车道控制机保持有一定数量的过车数据的记录，并且适时地维护硬盘上的文件，删除过期的数据库文件，以保持硬盘的空间余量。数据库系统采用复合主键设置，以满足对表的要求，建立触发器以保证数据的相关完整性和实体完整性，数据库的备份和转储可由MS SQL Server 6.5管理器完成。

    系统设立3个用户级别，即系统管理员、超级用户和普通用户。系统管理员具有全部权利，超级用户只具有全部使用权，普通用户只有部分使用权。

    4.2 高速公路收费系统中采用的新技术

    目前较为先进的电子自动收费系统，都是采用非接触式的射频卡(Radio Frequency Card)，他通过天线方式对卡中的信息进行读写并采用高速率的半双工协议从而实现车辆识别和数据交换，达到车辆的不停车收费。但这类系统均采用的是微波数据传输技术，其存在的问题是由于电磁波的辐射具有穿透能力，其系统常常会受到或产生电磁干扰，各车道之间互相干扰。

    近年来，红外数据传输技术的应用发展迅速，对于一些近距离的数据，采用红外技术成为一种发展趋势。我们也利用红外数据传输技术开发了这套利用红外数据传输技术实现的高速公路不停车收费系统。不停车收费系统采用红外数据传输技术存在很多优越性：

    (1)红外光不具穿透力，不会产生车道间的相互干扰，也不易受外界的电磁干扰。可实行多车道同时收费。
    (2)用红外技术传输数据，应选择适当辐射角的红外发光管，可很好地控制数据的传输，从而很好地保证数据准确快速地传输。 
    (3)用红外光控启动交费动作简便易行可靠，自动化程度高，不失为未来不停车收费系统的最优选择。

    5 计算机网络技术在高速公路收费系统中的应用展望

    随着全国高速公路路网的形成，发展以计算机网络技术为基础的全国性收费管理网络系统势在必行。每辆车都安装无线应答器，应答器内设置与车辆相关的信息。当车辆通过收费站时，应答器接收收费站无线询问器的信号，并发出车辆信息。此信息进入全国的收费网络进行收费处理，实现真正的不停车收费的现代化管理方式。

    6 结语

    随着计算机网络技术的日趋成熟，以及高速公路建设的快速发展，在高速公路的收费系统特别是不停车收费系统中，网络技术的应用将会越来越多。本文综合论述了计算机网络技术与数据通讯技术在交通运输尤其是公路收费系统中的应用，并给出了具体应用的设计方案。在未来社会和科技的发展中，相信这种应用会越来越广泛。作者:郑辉，王水波，张立波 (来源:现代电子技术)