2019年第4期西南公路
高速公路智慧云收费管理平台设计与应用实践
许富泉1 彭思嘉2 尧 敏3
（1．江西省高速公路联网管理中心抚州分中心 江西抚州 344099；
2．江西省交通运输厅信息中心 江西南昌 330036；3．江西省高速公路联网管理中心 江西南昌 330002））
【摘 要】随着全国ETC联网的实现，ETC具有“电子支付+不停车通行”的优势，但ETC的办理和初始安装相对复杂、ETC充值等问题，导致ETC车辆总体占比较低。随着移动互联网和电子技术的发展，非现金支付应用已经非常广泛，将成为大势所趋。为满足更广大高速公路用户便捷出行和提高收费站通行提速、成本降低、管理增效。江西高速结合自身管理要求，探索高速公路出行新模式，运用云计费、云支付、云认证等技术建成一套“在线化、去现金化、无人化”的智慧云收费管理平台。本文主要对智慧云收费管理平台的架构、功能、核心技术及应用效果进行介绍。
【关键词】高速公路；云计费；云支付；云认证查询
【中图分类号】U412.36 【文献标识码】A
0 引 言
用户体验的总体建设目标。
随着全国ETC联网的实现，ETC以它独特的“电子支付+不停车通行”的便捷优势，得到了很多高速公路用户的青睐，但ETC的办理和初始安装相对复杂，需要用户、车辆、办理人员同时在场，ETC卡充值从一定程度上也制约了ETC用户的发展。基于移动支付的个人付费手段日趋成熟，支付平台与付费方式多样化，个人消费中的非现金支付比例逐年大幅增长，特别是交通领域非现金支付已经成为用户消费的重要需求。江西省高速公路智慧云收费管理平台建设通过对现有高速公路通行费支付方式的补充和完善，移动支付与ETC相结合的创新思路，充分发挥二者的优势，创新高速公路收费业务模式，向用户提供多种便捷的非现金支付方式，满足用户支付多样性的需求，加快信息技术与交通运输深度融合；另外，提高收费站管理效率、降低管理成本，逐步实现高速公路收费站无人值守的模式，为社会公众提供更便捷有效的高速公路通行服务，达到加强管理水平、优化服务质量和提升
1 传统收费业务平台
传统收费业务平台由“省收费中心-收费分中心-收费站-车道”组成，支付方式单一，收费效率低下，不能满足公众快捷出行需求。目前，高速公路收费方式有两种：
（1）基于IC卡的人工半自动化收费方式（MTC），人工半自动化的基本流程为“人工判型自动判型、入口人工发卡（或自助发卡）、摄像机抓拍车牌号、出口验卡、验车牌、计算通行费、人工收费、计算机管理、视频监视、检测器校核”。作为现金支付方式的MTC需要大量收费人员，发放回收IC卡，人力成本高，车辆通行速度较慢，需进行现金核对，管理成本高。
（2）基于RFID技术的电子不停车收费方式（ETC），不停车ETC基本流程为“ETC路侧单元天线RSU与车载单元OBU信息进行通信，得出车型、出入口、时间等信息，无需停车就能自动完成出入口信息读写和缴费”。但ETC的办理和初始安
【收稿日期】2019-12-19
【作者简介】许富泉（1979-），男，江西抚州人，本科，助理工程师，主要从事高速公路ETC推广方面的工作。
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西南公路
装相对复杂，需要用户、车辆、办理人员同时在场，导致ETC车辆总体占比较低。
当前江西省高速公路收费，MTC车道车辆比例达到80%以上，ETC用户增长量面临瓶颈，ETC用户增长率降低，MTC车道收费效率低下，图1为传统收费业务平台机构图。
核心清算平台运营支撑平台赣通卡清算平台省（交易流水）（运营规程）（非现金）其它业务平台联网管区域/路段区域/路段区域/路段理分中心分中心分中心…区域/路段区域/路段分中心分中心中心收费站…高清卡口ETC…收费站标识点MTC车道…ETC车道…移动终端MTC车道…ETC车道…移动终端重大节假重大节假便携机/手重大节假重大节假便携机/手日免费日免费持机/PAD日免费日免费持机/PAD图1 传统收费业务平台机构图
传统收费业务平台已经不能适应联网收费技术的发展，为了适应新发展形势下的收费业务需求，江西省高速公路需在已实施的传统收费业务平台系统基础上，结合现有收费现状与未来发展趋势，构建一个在线化、去现金化、无人化的开放式智慧云收费管理平台系统。
2 智慧云平台系统设计
2.1 系统总体设计2.1.1 设计思路
智慧云收费管理平台以强化信息技术运用，抓好业务流程设计为指导思路，依托云服务、云存储、移动支付、自助缴费等技术，结合实际业务流程将流程规范化，在建立云收费体系基础上，针对当前收费模式单一、数据共享不及时等问题，开展相关系统建设与数据传输机制建设，重点建立完善统一的数据传输标准体系、建立在线化计费系统，适度开展互联网用户服务。2.1.2 智慧云平台逻辑架构
江西省高速智慧云收费管理平台总体分为IT基础设施、应用支撑、数据资源、数据接口、数据交换、应用系统六大逻辑部分（如图2所示）。
（1）IT基础设施：包括系统运行所需基础网络设备、安全设备、服务器、存储设备、车道设备等。72
图2 智慧云平台逻辑架构图
（2）应用支撑：主要包括操作系统、中间件系统（包括Web中间件、消息中间件等）、数据库系统、各类系统终端设备等，用于支撑系统运行的各类支撑性软硬件平台。
（3）数据资源：根据业务类型分为车辆通行数据，支付交易数据，车辆及客户信息数据，系统参数及名单数据。
（4）数据接口：是系统建设的关键内容，可分为计费服务接口、支付服务接口、认证服务接口、查询服务接口、客户车辆服务接口及其它公共服务接口。
（5）数据交换：主要通过建设数据传输服务、数据处理服务及前置数据系统来提升数据交换、传输的及时性与稳定性。
（6）应用系统：分别包括云收费平台、云支付平台、认证查询系统、出行服务系统、风险控制系统、车道自助缴费系统等。2.1.3 智慧云收费管理平台拓扑架构
为保证云收费平台数据交互的及时性以及安全性，在深入调研的基础上，设计了一套网络结构，如图3所示。
（1）云平台可以通过内部通讯链路和运营商4G网络接入；
（2）在线计费是由车道发起计费请求，经过收费站代理转发至云端计费服务，由云端进行在线计费。当收费站与云之间出现通信故障时，计费服务降级为站级边缘计费，当车道与收费站之间通信
许富泉，彭思嘉，尧敏：高速公路智慧云收费管理平台设计与应用实践
图3 智慧云收费管理平台拓扑结构
出现故障时，车道采用离线计费。
（3）云平台承载了核心的计费、支付、认证等服务，并且对云系统中产生的每个操作和每笔交易进行记录、跟踪与管理，云提供了更准确、更高效、更安全的收费服务。
（4）依托云技术对现有的预约不停车移动支付、ETC无卡不停车收费、停车自足缴费等收费模式进行升级改造。2.2 系统功能设计
智慧云收费管理平台按系统层级划分为云平台系统、站级服务系统、车道系统三部分。2.2.1 云平台系统
主要功能模块为云收费、云支付、云认证、云安全等，实现了在线计费、在线支付、在线名单核验，同时实现收费参数在线管理，流水记录、交易信息在线化查询等功能。
（1）云收费平台主要功能是计费管理、收费数据管理、收费参数管理以及接口服务等功能；云支付平台主要是提供支付交易管理，交易对账管理，安全支付管理，以及接口服务等功能；云认证服务：主要用途是核准系统支付规则，同时也可以通过认证查询系统进行相关支付规则的管理，认证包含车型信息、入口信息、名单信息、通行信息等；云安全服务通过名单管理实现系统支付风险控制，以及对于支付风险数据的检测。
（2）云支付平台主要是提供支付交易管理，
交易对账管理，安全支付管理，以及接口服务等功能。
（3）云论证查询平台支持芝麻信用认证，通过调用第三方支付平台接口，启动芝麻信用认证2.2.2 站级服务系统
主要功能为数据传输服务，主要完成与收费站传输的对接，负责接收下级收费站向上传输的流水数据、工班数据、图片数据等，同传输向下级收费站下发各种名单数据、收费基本参数等数据，完成与下级传输的对接。2.2.3 车道系统功能
车道系统包括MTC车道系统、自助缴费车道系统、ETC车道系统。本项目从应用的安全性、配置的灵活性、计费方式、收费的多元化等方面对原MTC车道收费系统功能进行优化改造，并依托智慧云收费平台新建自助缴费车道系统。升级MTC出口车道软件，以支持选择车牌付、移动扫码支付及赣通宝免密付；主要实现自助收卡、刷卡、移动支付缴费及车道通行基本功能。2.3 系统建设核心技术2.3.1 云计费技术
云计费功能主要分为在线计费功能和脱机计费功能。在线计费功能相当于一个的封装模块，只需要将车辆的车型、出入口信息、重量、轴数等信息以参数的形式传入，则在模块内部开始进行通行费计算。具体流程如下：
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（1）调用最新收费基本参数，包括基础费率、免费路段、卡片折扣率等；
（2）根据出入口站、标识站信息确定拆分单元；（3）计算总里程、总收费金额；（4）计算拆分结果、拆分次数。
最终，计费结果、拆分结果通过受理终端反馈给支持在线计费车道端。
脱机计费功能主要实现统一计费、拆分动态库的封装，提供全省高速公路MTC、ETC等车道端使用，该动态库的调用同样以参数传入的形式完成，包括出入口、车型、轴数、车辆总重等，计费完成后提供计费结果，具体流程如下：
（1）调用车道内最新收费基本参数，包括基础费率、免费路段、卡片折扣率等；
（2）根据出口入站、标识站信息确定拆分单元；（3）计算总里程、总收费金额、免收费金额、超限加收等；
（4）计算拆分结果、拆分次数、免拆分结果、免拆分次数。
最终，在车道端系统显示计费结果，并将拆分结果保存在流水中进行上传。2.3.2 云支付平台技术
云支付平台主要是提供支付交易管理，交易对账管理，安全支付管理，以及接口服务等功能。其中每个模块，又拆分成其他子模块，具体功能如图4所示。
支付交易管理
交易对账管理
安全支付管理
接口服务
交易跟踪交易 收费方对账 第三方支付平台
支付服务 支付交易咨询 收费方结算 交易信息咨询服务
账单流水查询 第三方对账 退款交易管理
第三方清算
图4 云支付平台功能图交易跟踪管理：主要包含交易登记、交易动态跟踪及交易状态机的查询功能。
支付交易查询：主要是账户支付交易的查询，支持按账户号、交易时间、车牌号等关键信息关联查询。
账单流水查询：查看账户所关联的第三方支付账户之间的账单流水查询。74
退款交易管理：可针对争议交易进行撤单和退款业务，降低争议交易引起的收费管理问题。
收费方对账：与高速公路的收费方进行收费数据总账核对，并可以进一步核对明细账。
收费方清算：对于核对一致的记录，实现系统自动清算，支持清算数据的查看与导出。
第三方对账：与第三方支付平台进行交易数据核对，核对不一致提供人工调整功能。
第三方清算：根据对账结果生成清算数据，并可以定制系统任务实现自动清算，支持清算数据的查看与导出。
第三方支付管理：支持动态配置支付方式，通过调用第三方支付机构接口，实现扫码支付、免密代扣、申请退款、订单查询等支付服务，操作成功后调用客户服务系统的消息通知服务向移动客户端推送支付消息通知。
支付服务：为受理终端或出行服务系统提供安全支付、退款等功能。
交易信息查询服务：提供交易查询、退款查询、撤单查询等接口。2.3.3 云认证查询系统
认证查询系统的主要用途是核准系统支付规则，同时也可以通过认证查询系统进行相关支付规则的管理。认证查询系统目前由两大模块构成，如图5所示。
信用认证
接口服务
芝麻信用认证
车型信息查询入口信息查询名单认证服务车辆通行信息查询第三方车牌付服务
图5 认证查询系统示意图
芝麻信用认证：目前系统支持芝麻信用认证，通过调用第三方支付平台接口，启动芝麻信用认
证。
车型信息查询服务：通过与车辆信息平台进行对接，收集车辆基本信息，提供统一的在线车型信息认证服务，为其他相关系统提供车辆信息的数据支撑。
许富泉，彭思嘉，尧敏：高速公路智慧云收费管理平台设计与应用实践
入口信息查询服务：调用云收费平台流水查询接口，提供按车牌或卡号的收费站入口信息查询验证服务，供车辆在收费站出口通行时的信息验证。
名单认证服务：调用风险控制系统名单查询接口，提供名单认证服务。
车辆通行信息查询服务：查询车辆开通的车牌付方式。主要包含免密支付渠道、先行后付服务开通情况等。
第三方车牌付服务：指非系统内认定的第三方车牌付平台交互车辆信息，用于确认是否可以放行车辆。
2.3.4 参数处理技术
参数处理主要包括将入库、缓存以及生成文件。其中入库是云、收费站、车道三级最主要的处理方式，参数服务提供灵活的并发写数据模式，可大大提升写数据的效率。收费参数主要包括黑名单参数、标识站参数、其他参数（机构编码、车型编码、收费费率等），收费参数的管理需完成对最新参数的更新、下发、版本管理、下发状态监控等功能，可兼容全省高速公路各类型收费站、车道的参数管理，如不停车移动支付车道、停车自助缴费车道、普通MTC车道、普通ETC车道等。参数服务的工作模块分为探测模块、提取模块和监控模块。具体参数服务流程如图6所示。
图6 参数服务流程图
其中：
（1）下级参数服务定时报送本地的参数版本，报送频度可根据参数类型进行配置。
（2）上级参数服务接收到报送的参数版本后，与本地参数版本进行比对，如果版本一致则终止流程，否则继续流程。
（3）上级分析存在版本差异时则进行参数版本通知，通知中包含参数版本差异记录、版本类型以及参数提取方式。
（4）下级收到参数版本通知后，根据参数更新需求和提取方式选择最优下载方案，将参数文件下载到本地。
（5）解析参数文件并处理。
2.3.5 集群负载
云端收费服务采用分布式部署模式，通过在不同网络节点上进行系统冗余部署与冗余运行，再通过收费站代理服务进行负载转发，提高云服务的透明化。
2.3.6 自助缴费
自助缴费车道系统主要实现在高速公路出口车道通过自助缴费一体终端机实现车主停车后的自助缴费，可支持微信、支付宝的扫码支付或刷ETC卡支付，车主支付完成后栏杆自动抬起，并自动打印通行费。
2.3.7 智慧云平台的优势
相对于传统收费业务平台，智慧云平台有以下
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优势。一是有利于提高高速公路车辆通行费结算速度和通行效率。二是有利于实现增收堵漏、精准收费拆账，减少人员数量。三是有利于提高智能化管理水平、降低运营成本。四是提供多元化支付方式，提升出行服务水平。五是有利于拓宽收费公路开具的收费方式。
3 应用情况
3.1 车道系统功能升级3.1.1 MTC车道系统升级
车辆驶入MTC车道，系统进行车牌识别，通过云收费平台查询该车辆是否为合法车辆，黑名单车辆按名单车辆流程处理；车辆身份验证通过，系统根据收费员人工判型结果及在云收费平台获取的入口信息或卡中的入口信息向云收费平台发送计费请求，费率计算；云收费平台将计费结果返回给车道收费系统，进行支付处理，支付方式有现金、刷预付卡、扫码支付、车牌付、赣通宝免密支付；支付完成后系统打印票据（仅限现金、扫码支付、车牌付）；预付卡支付、刷预付卡后扫码支付、赣通宝免密支付的用户可在10个工作日内通过交通部服务平台（票根APP）开具通行费电子普通。
3.1.2 新建自助缴费车道系统
车辆驶入无人值守专用车道，进行车牌识别；通过认证查询系统查询该车辆是否为合法车辆，进行车辆身份验证；如果通过车辆合法验证，则直接进行计费，计费方式通MTC车道系统；根据车牌信息通过云收费平台获取入口信息，如果未获取到入口信息，则发送语音提示，提醒司机将通行卡交回或刷预付卡。若司机交回通行卡且系统未获取到车型信息，系统报警，提醒收费员进行人工判型；若司机刷预付卡，则系统读取卡中车型信息；云收费平台根据车牌号码查询入口流水获取车辆入口信息，根据车牌查询车辆信息平台获取车辆车型信息或自助缴费一体终端机读取通行卡车型、入口信息向云收费平台发送计费请求；云收费平台将计费结果返回给车道收费系统，进行支付处理，支付方式为刷预付卡、扫码、车牌付、赣通宝免密支付；支付完成后系统打印票据（仅限扫码支付、第三方车76
牌付），预付卡支付、刷预付卡后扫码支付、赣通宝免密支付的用户可在10个工作日内通过交通部服务平台（票根APP）开具通行费电子普通；生成出口流水，并抬杆放行。3.1.3 ETC车道系统升级
车辆驶入ETC车道，获取到OBU中车辆信息；通过认证查询系统查询该车辆是否为合法车辆，进行车辆身份验证；车辆验证通过后，通过云收费平台进行计费，并生成出口流水；对于本省储值卡用户，优先从储值卡虚拟账户中扣款，扣款失败采用赣通宝免密支付或转人工车道处理；验证未通过车辆，系统报警，收费员引导车辆转入MTC车道进行“无卡”流程处理。3.2 应用现状
目前，智慧云收费管理平台下的全车型自助缴费车道在瑞寻高速会昌收费站投入试运行，从高速收费部门统计数据显示，通过云计费可以提高计费效率、缩短业务处理时间，解决了大型客车和货车的车型识别和轴型识别的难题，实现了从小客车专用自助缴费车道到全车型自助缴费车道的突破，保证了计费准确性。车道支付方式更加灵活，不仅支持支付宝、微信、银联二维码支付以及银联闪付等常见移动支付方式，同时还支持ETC卡支付以及车牌付（无感支付），支付时间大大缩短，用户体验更好。
图7 智慧云收费管理平台全车型自助缴费车道
3.3 应用效果
江西高速在智慧云收费管理平台应用的这段时期内，在经济效益、管理效益、社会效益三个层面都取得了良好的应用效果。
经济效益层面，实现费率代码快速升级，节省
许富泉，彭思嘉，尧敏：高速公路智慧云收费管理平台设计与应用实践
系统升级实施投入。车道工控机轻量化配置，节省设备升级投入。业务解耦，将计费业务、支付业务上移，简化车道系统复杂度，降低运维成本；为逃漏通行费行为稽查提供全网数据支撑，避免通行费流失。为高速公司带来了显著的经济效益。
管理效益层面，智慧云收费管理平台的使用进一步规范了整个收费流程；加强数据安全管控，防止数据的伪造、仿造及篡改。结合大数据进行路网运营情况对比、分析，提供决策支撑。参数统一跟踪、管控，提升路网运行感知、管理水平。从而提升了公司整体业务管理能力。
社会效益层面，通过智慧云收费管理平台应用，为推进落实相关“互联网+”提供技术支撑。同时，提供多元化支付选择，提升出行服务水平及管理部门形象。提高高速公路通行效率，减轻交通拥堵对民众满意度、资源、环境的负面影响。树立了良好的便民利民的社会良好形象。
4 结 语
云平台建设是未来高速信息化发展的重要基
础，大数据、云计算、物联网都将成为高速发展的核心技术，本文通过设计智慧云收费管理平台将现有收费转变为云端收费的方式，该方法的优势在于将收费业务智能化和流程化，提高了收费工作的效率与安全性，满足路网规模不断扩大及计费模式变化的需要，满足收费业务规则不断升级调整的需要，不但节省投资，降低建设、运维成本，还进一步提升公路服务水平，适应人民日益增长的多元化出行服务要求的需要。为未来数据深度挖掘、综合应用做准备，进一步向社会征信体系、其它相关部门和机构提供服务支撑。
参 考 文 献
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