高速公路在国家交通运输体系中具有重要地位，随着经济发展，高速公路运输行业迅猛发展，目前我国高速公路突破10万公里。中国国民经济持续发展，汽车保有量快速提高，客、货运输量等指标均保持较快增长，为如此庞大的高速公路行业发展营造了良好的外部环境。

　　庞大的高速公路需要巨大的建设和运营维护费用，费用主要来自于收取使用高速公路车辆的高速公路过路费。过路费的收缴一般都是由收费站统一进行，在车辆必经的通道上设置道闸，在收费入口记录后对车辆进行放行，在收费出口处，结算缴费后进行放行，即收费系统主要由收费入口和收费出口组成，下面分别对收费系统的收费入口和收费出口工作原理进行分析，并根据工作过程指出需要解决的问题：

　　一、收费入口

　　收费入口通常设立在车辆刚刚进入高速公路的位置，有人工发卡、自动发卡机发卡、ETC三种方式，三种方式工作流程基本相同，下面主要以人工收费方式进行分析说明，收费入口主要包括车辆驶入检测模块、车道监控模块、车牌识别模块、道闸模块、软件控制模块等5个部分组成。

　　（一）车辆驶入检测模块：在有车辆驶入收费入口时，该模块可以给车牌识别仪和车道计算机发送一个开关量信号，用于启动车辆的入口工作程序，该模块一般由地感线圈和车检器构成(部分现场车道受限也有采用红外对射或光栅实现的，基本检测原理相同)。

　　（二）车道监控模块：该模块包括车道监控摄像机和图像采集卡，用于给软件控制模块提供本车道的实时录像画面。

　　（三）车牌识别模块：一般包括车牌识别摄像机和车牌识别仪，有些应用现场需要配独立的补光灯。该模块用于给软件控制模块提供车牌识别结果和车辆图片等相关信息，供软件控制模块使用，国家交通部标准要求该模块的车牌正确识别率要在97%以上，目前较好的车牌识别算法一般可以在99%。

　　（四）道闸模块：根据软件控制模块的信息控制道闸杆的抬起和落下，使车道处于通行或禁止通信状态。

　　（五）软件控制模块：该模块为系统的核心控制部分，一般采用一台计算机或同类设备构成(存放在收费亭内)，与收费监控中心联网。用于接收车辆驶入检测模块的车辆驶入信息，同时接收车牌识别模块提供的车牌识别结果和图片，接收车道监控模块提供的实时录像，根据相关信息，由收费员进行发卡，同时给道闸模块提供控制命令信息。上传刚刚通过的车辆的相关信息到收费监控中心

车辆首先经过预先铺设好的地感线圈，此时地感线圈产生过车信号，经车检器处理，将过车信号以开关量的形式分别传给车牌识别仪和车道计算机，此时车牌识别仪进行车牌识别，将识别结果信息和车辆图片通过网口传给车道计算机，此时车道计算机将收到的识别结果直接在收费软件界面上显示。此时车辆继续前行，到达收费亭，收费亭内的收费人员通过查看车道监控相机上的实时录像，比对车牌识别结果是否正确，如果不正确将手动修改，车牌识别结果与车辆实际信息相符后，收费员将给车辆发卡(此卡作为收费出口的收费依据)，同时，通过车道计算机软件控制道闸开杆，让车辆通过，车辆通过后，将道闸杆关闭，等待下一辆车驶入后重复上述过程。

二、收费出口

收费出口通常设立在车辆驶离高速公路的位置，有人工收费和ETC扣费两种方式，两种方式工作流程基本相同，下面以人工收费方式进行分析说明。

收费出口工作过程与收费入口类似，主要是将入口发卡过程替换为收卡计费并收费过程，主要包括车辆驶入检测模块、车道监控模块、计重模块、车牌识别模块、道闸模块、软件控制模块等6个部分组成。

（一）车辆驶入检测模块：在有车辆驶入收费出口时，该模块可以给车牌识别仪和车道计算机发送一个开关量信号，用于启动车辆的出口工作程序，该模块一般由地感线圈和车检器构成(部分现场车道受限也有采用红外对射或光栅实现的，基本检测原理相同)。

（二）车道监控模块：该模块包括车道监控摄像机和图像采集卡，用于给软件控制模块提供本车道的实时录像画面。

（三）车牌识别模块：一般包括车牌识别摄像机和车牌识别仪(有些应用现场需要配独立的补光灯)。该模块用于给软件控制模块提供车牌识别结果和车辆图片等相关信息，供软件控制模块使用。

（四）计重模块：计重模块通常也称作地秤，用于给经过的大型货车称重，给车道计算机提供车辆的重量信息，因为高速收费数量与车辆的重量有关，重量越重的车辆所需要交纳的高速费也越多。

（五）道闸模块：根据软件控制模块的信息控制道闸杆的抬起和落下，使车道处于通行或禁止通信状态。

（六）软件控制模块：该模块为系统的核心控制部分，一般采用一台计算机或同类设备构成(存放在收费亭内)，与收费监控中心联网。用于接收车辆驶入检测模块的车辆驶入信息，同时接收车牌识别模块提供的车牌识别结果和图片，接收车道监控模块提供的实时录像，根据相关信息，由收费员进行收费确认，同时给道闸模块提供控制命令信息。上传刚刚通过的车辆的相关信息到收费监控中心。

车辆首先经过预先铺设好的地感线圈，此时地感线圈产生过车信号，经车检器处理，将过车信号以开关量的形式分别传给车牌识别仪和车道计算机，此时车牌识别仪进行车牌识别，将识别结果信息和车辆图片通过网口传给车道计算机，此时车道计算机将收到的识别结果直接在收费软件界面上显示。此时车辆继续前行，经过计重模块计重后到达收费亭，收费亭内的收费人员收回车辆在入口取得的收费卡，经过读卡，获取车辆入口信息，通过查看车道监控相机上的实时录像，比对车牌识别结果是否正确，如果不正确将手动修改，车牌识别结果与车辆实际信息相符后，再确认车辆的车型信息，通过输入车辆的车型信息，配合入口信息和重量信息，软件自动计算出车辆需要交费金额，收费员依据软件显示缴费金额收费后打印发票给缴费车辆，同时，通过车道计算机软件控制道闸开杆，让车辆通过，车辆通过后，将道闸杆关闭，等待下一辆车驶入后重复上述过程。

三、需要解决的问题

（一）车牌识别率问题 目前国家标准要求车牌识别率大于97%，该识别率是指剔除污损和遮挡车牌后的识别率，而实际应用现场中，很多车辆存在污损和遮挡的问题，如何对污损和部分遮挡的车牌进行识别，提高车牌识别准确率一直是车牌识别厂商在探索的技术领域。

（二）环境对摄像机的影响 因为车道监控相机和车牌识别相机都是在户外环境下工作，需要适应风、霜、雪、雨、雾、强顺光、强逆光的环境变化，往往在恶劣环境下相机拍摄的录像和图片质量会受到一定的影响，这也是摄像机厂商需要解决的问题之一。

（三）车检器调节问题 收费站多采用线圈触发模式，车检器一般存在灵敏度调试问题，如果灵敏度高，会出现误触发，在灵敏度低的情况下，会出现漏车(即过车不触发)，同时，绝大部分车检器都存在大型车多次触发问题，即同一辆大车经过时产生多个触发信号，在大车货较多的现场，该问题尤为突出，需要车检器厂商进行解决。