二义性路径计算和规划

1、湖南高速二义性路径设计与系统构建401概述 4011项目概述 随着我国高速公路的不断发展，目前我国已形成了密布的高速公路交通网。为了降低高速公路运营成本，联网收费对机电系统建设的要求越来越高。目前，在部分高速公路比较发达的省份，已基本实现了高速公路全省联网收费。我省高速公路联网收费路段之间己取消了部分收费站，达到了节约运营成本、统一管理的较高水平。高速公路联网收费一方面减少了通行车辆的交费次数，提高了通行能力，另一方面由于减少了收费站建设和收费人员的聘用、培训，使业主方降低了运营成本，具有可观的经济效益。然而，对于进行联网的高速公路网来说，不可避免的存在高速公路环网情况，从而出现车辆从A点到B

2、点存在两条或两条以上的路径可选择通行的情况，即：路径二义性问题。目前我省高速公路网已经形成了邵永、长株、衡邵、潭衡西四个环网。根据2013年9月的湖南省“十二五”高速公路网规划(修编)，我省高速公路网的环网将会随着路网的不断扩大而倍增，形成“七纵九横三环”的复杂路网格局，丽路径识别是联网收费中与多义性路径相关的收费和通行费拆分的联网核心技术工作，由于路况、大修、事故，车主意愿等原因，车辆没有经过最短路径，而选择氏度相近其他路径通过的情况发生比较普遍，所以必须通过路径识别系统为实际路径拆账和收费提供解决的途径。同时，由于经营性高速公路越来越多，业主更关注通行费征收、拆账准确性等关乎自身利益的问题

3、。因此，对路径识别提出更高的要求。 目前我省采用车牌识别技术解决路径识别问题，截止2014年1月，我省已经形成了19个环网： 第一个环网：由京港澳高速、长沙绕城高(西北)速构成的环网： 第二个环网：由京港澳高速、长永高速、长沙绕城高速构成的环网； 第三个环网：由京港澳高速、长永高速、机场高速、长沙绕城高速构成的环网； 第四个环网：由京港澳高速、机场高速、长株高速、长沙绕城高速构成的环网； 第五个环网：由京港澳高速、长株高速、长沙绕城高速、醴潭高速构成的环网； 第六个环网：由京港澳高速、长沙绕城高速、长潭西高速、醴潭高速构成的环网； 第七个环网：由长沙绕城高速、长株高速、长永高速、浏醴高速、醴潭

4、高速构成的环网； 第八个环网：由京港澳高速、衡炎高速、醴茶高速、醴潭高速构成的环网；第九个环网：由京港澳高速、潭邵高速、潭衡高速、衡大高速、南岳高速构成的环网；第十个环网：由京港澳高速、南岳高速、衡大高速构成的环网；第十一个环网：由潭邵高速、衡邵高速、潭衡高速构成的环网：第十二个环网：由邵永高速、潭邵高速、衡邵高速、潭衡高速构成的环网：第十三个环网：由京港澳高速、衡枣高速、衡大高速、潭衡高速构成的环网：第十四个环网：由京港澳高速、衡枣高速、衡桂高速、郴宁高速构成的环网；第十五个环网：由衡桂高速、衡枣高速、永蓝高速、郴宁高速构成的环网；第十六个环网：由京港澳高速、郴宁高速、桂I临高速、宜凤高速构

5、成的环网；第十七个环网：由长常高速、常吉高速、吉怀高速、邵怀高速、谭邵构成的环网。 第十八个环网：由常张高速、张花高速、常吉高速构成的环网；第十九个环网：由常张高速、醴常高速、常德北外环构成的环网。随着高速公路环网的增加，路径识别系统的建设应紧跟步伐。4012工程内容本项目主要内容如下：(1)路径识别数据中心：路径识别系统实现联网的工程内容，包括路径识别系统省中心设施的完善工作、路径识别系统相关软件的开发及应用工作等； (2)路径识别配套软件：数据传输保障软件，用以传输路径识信息数据； (3)路径识别点：根据湖南省高速公路路径识别系统规划和湖南省高速公路路径识别系统技术要求独立完成的工程内容，

6、包括识别点的外场设施建设及机房硬件设施建设等； (4)附属设施：包括供电设施、防雷接地、线缆、机柜等。本项目的设计范围包括：湖南省路径识别数据中心完善、已开通还贷性路段6个识别点；对于已开通经营性路段和计划开通路段的路径识别点，其识别点的建设由相关路段自行实施；湖南省路径识别数据中心费用由各路段进行分摊。本项目路径识别点一览表序号路段性质拟建识别点个数所属路段备注1已开通还贷性路段1长沙全潮潭局堤长湘高速21吉首至怀化高速31常德全张冢界向理41浏阳至醴陵高速 51湘潭至邵阳高速61韶山高速序号路段性质拟建识别点个数所属路段备注小计6注：以上还贷性路段的6个路径识别点所有工程均含在本工程范围。

7、 4013工程依据 (1) 交通部JTG B012003公路工程技术标准 (2) 交通部D80。2006高速公路交通工程及沿线设施设计规范 (3) 交公路发【2007】358号公路工程基本建设项目设计文件编制办法 (4) JTG B062007公路工程基本建设项目概算预算编制办法 (5) JTG，T B06012007公路工程概算定额 (6) JTG，T B06022007公路工程预算定额 (7)DB 43T 8592014高速公路机电工程概预算编制办法及定额 (8) JTGT B06032007公路工程机械台班费用定额(9) GB1286492012机动车号牌自动识别系统 (10) 收费公路

8、联网收费技术要求(交通部2007年第35号公告)(11) 湖南省高速公路联网收费技术要求(12) 公路工程质量检验评定标准，第二册机电工程(JTG F8022004)(13) 关于明确我省高速公路联网收费中路径识别方式的请求(湘交财会【2009】346号)(14) 关于实施湖南省高速公路路径识别车牌抓拍项目的请示(湘高局办 【2009】512号)(15) 低压配电设计(GBT50054-95)(16) 湖南省高速公路路径识别系统“十二五”规划暨项目库(17) 已批复的相关文件4014工程范围路径识别系统工程至少应包括(但不局限于此)下列项日：路径识别数据中心设备：包括省中心核心路由器、省中心数

9、据库审计系统、省中心运维审计系统、工作站、服务器机柜及必须的附属设备。系统软件：操作系统、数据库管理系统、应用软件及为其安装提供所有必需的接口等。路径识别点：红外高清摄像机、高清识别器、龙门架、红外辅助光源、服务器、工作站、室外稳压器、传输光端机、金属铝板单悬臂标志牌、VPN路由器、防火墙、以太网交换机等；附属设施：包括电源、配电箱、设备保护系统、传输介质(电力电缆、信号电缆、光缆)等。安装材料：各级机构机电设备的安装材料。测试和维修设备。设备制造、运输、安装、调试、试运转工作。备件和工具。培训。提供的文件包括应用软件的源程序、程序清单、各份盘、图纸和资料、备件清单、操作与维修手册等。 路径识

10、别系统软、硬设备在缺陷责任期内的担保。402收费系统计算机网络构成路径识别系统在省高速公路管理局设置路径识别系统数据中心，并设置有数据灾备中心；数据灾备中心用于在数据中心出现无法工作的重大事故时，临时作为数据中心进行路径识别业务的处理。 路径识别系统数据中心和数据灾各中心已建成，本项目仅在省路径识别数据中心增加部分设备，对系统构成不做改动。 4021路径识别网络架构 路径识别系统计算机网络分为两层：第一层为数据中心及灾备中心的计算机局域网；第二层为沿线各识别点局域网，各识别点局域网问没有直接相连的通道。每个识别点均通过通信系统提供的传输通道与局中心和省数据中心构成广域网。数据流向主要为由低向高

11、。整个计算机网络的拓扑结构为树型结构。 要求利用公网作为路径识别系统的备份链路(利用VPN专线数据传输网络)，用来传输路径识别数据。公网备份方案可以根据当地当时所能提供网络资源进行方案调整优化。 4022数据中心及数据备份中心 本项目维持省高速公路监控中心原有的路径识别数据中心及数据各份中心现状，仅在数据中心原有系统的基础上增加审计功能，增加设备为工作站、数据库审计系统、运维审4022，l数据中心现状构成数据中心由数据处理及存储系统、数据中心管理系统、客户服务系统三部分组成。(1)数据处理及存储系统由8套省中心数据服务器，组成2个服务器集群，完成图像数据匹配及路径构建的处理工作：利用3套普通服

12、务器进行交易及查询、拆账、信息调度等业务的处理工作；利用7台服务器分别对14个局所辖路段的车辆信息进行临时存储及调用；所有的路径识别系统数据通过Fc交换机存储于Fc磁盘阵列，并通过备份磁盘阵列对数据进行实时备份。 (2)数据中心管理系统由2套普通服务器进行网管及网络安全的处理；并配置9台工作站对路径识别系统日常业务进行管理；上述服务器及工作站均通过三层以太网交换机与核心以太网交换机相连接。 网络系统管理实现对全省路径识别系统设备统一进行网络管理。即在省数据中心建立一个网络管理中心，负责整个高速公路的路径识别系统网络设备管理。 (3)客户服务系统由1套普通服务器进行对外服务的数据处理与发布；配置

13、1台工作站对其业务进行管理；配置台白助查询平台方便相关单位对路径识别系统数据的查询；上述服务器及工作站均通过三层以太网交换机与核心以太网交换机相连接。 40222灾各中心现状构成 灾备中心由数据处理及存储系统、数据中心管理系统两部分组成。 4023图像、数据实时检索本项目中识别点的图像数据全部存储于数据中心的存储系统中，并经图像数据匹配、路径构建完成后分别将数据发送至车辆所在区域的局数据服务器中，当车辆驶出高速公路时，优先通过局数据服务器调取车辆行驶数据，甭则则通过图像数据匹配服务器进行调取；整个处理过程由信息调度服务器进行数据调取的指向。 4024系统流程 处理流程分为四个部分 第一部分：识

14、别点红外高清摄像机抓拍车辆图像，然后由识别点附近的站服务器生成车牌识别信息，再将车牌识别信息向省中心上传，通过省中心调度响应层传送至数据及图像匹配服务器，经过处理后将车牌信息发送至车牌数据库。 第二部分：路径构建服务器向车牌数据库提取车辆的路径信息，并进行车辆路径构建，同时将构建完成的车辆路径信息发送至所在路段的局数据服务器的路径数据库进行存储。 第三部分：车道级路径匹配服务程序通过省中心调度响应层向局数据服务器申请车辆路径信息，局数据服务器通过路径数据库对车辆的路径信息进行匹配，匹配后的路径信息再下发至车道级。 第四部分：车道级计算出车辆通行费后，将费额信息通过省中心调度响应层发送至拆账数据

15、库，拆账服务器向拆账数据库提取费额信息，并进行拆账，将拆账结果发送至交易数据库。 第五部分：路段业主向省中心进行交易信息查询，通过省中心调度响应层向交易查询服务器进行交易查询服务请求，交易查询服务器向交易数据库提取路段的费额拆账信息，进行统计后通过省中心调度响应层下发至路段业主。 4122系统的设置在主线路段合适位置设置龙门架，龙门架上安装500万像素红外高清摄像机，双向四车道共采用4台摄像机，每方向设置两台采用热备方式工作，布设在龙门架r；双向六车道共采用6台摄像机，每方向设置三台摄像机，其中两台摄像机用_丁行车道采用热各方式工作，另外一台用于应急车道。另外为了提高识别精度，本项目在摄像机安

16、装龙门架上安装红外闪光灯一套。龙门架路侧安装设备柜内二套，内放置光端机、电源稳压器、防雷器、配电箱等。前端图像设备主要是固定在护罩内的红外高清摄像机、镜头和红外补光灯。高清车牌识别器安装在远端的收费站内。红外高清摄像机与AcDc模块安装在护罩里，护罩安装在车道路面的上方，图像的中心点与龙门架的水平距离为35米。红外补光灯安装在摄像机旁边，水平间距小于02米，分别指向23条车道摄像机视野覆盖的区域。红外高清摄像机通过100M网络口传出JPEG帧，信号通过光端机传输到就近收费站，然后数据才进入到高清识别器经过识别处理后，识别结果保存到后台数据库服务器，并通过通信系统传到省中心，省中心配置计算机网络

17、系统包括交换机、服务器、工作站等。为了完成本项目，还需要一些辅助设施包括室外机柜、配电箱、防雷器、双绞线、单模光缆、电缆等。4123车牌识别点设置41231路径识飘站点设置系翻在给出设置原则前，需要定义以下名词。最小环：在联网高速公路路网中，不再包含有其他环网的环。分支点：即收费站或高接高互通。路由里程：在联网高速公路路网中，分支点A到分支点B任意一条路径的主线里程。环内短路径：在高速公路最小环上，从分支点A到分支点B的较短路径。环内长路径：在高速公路最小环上，从分支点A到分支点B的较长路径。竞争性比例：可以与最短路径构成竞争关系的路由里程与最短路径路由里程的最高比值。在湖南省联网高速公路路网

18、中对最小环上的竞争性比例有如下规定：最小环周长大于300公里，竞争性比例为150；大于150公里小于或等于300公里，竞争性比例为200，小于或等于150公里，竞争性比例为300。 竞争性路径：车辆在未被识别点匹配时，正常情况下他有可能行走的路径。 基础识别点：在路径识别系统中，依据识别点设置规则必不可少的识别点，如缺少则会导致整个路径识别系统无法正常工作。理论基础识别点：基础识别点在路径识别系统模型中的理论位置。 辅助识别点：路径识别系统中用于冗余和提高识别精度的识别点，建议在条件允许的情况下可按以下方案来增加辅助识别点：1、建议在不同收费站增加辅助识别点。2、建议辅助识别点和基础识别点在建设路段按最小环内最大设点距离建设。 设置原则如下：最小环上任意两个在环内短路径上没有识别点的分支点，其环内短路径路由里程环周长不大于竞争性比例+l。最小环上任意两个分支点之间环内短路径路由里程(在此环内)如果大于环周长