CN109740775A - 一种高速公路预约通行系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路预约通行系统及其使用方法，该系统由手机应用软件、高速公路管理后台和云平台三个模块组成。手机应用软件是车主和云平台的一个信息交互中介，负责车主与云平台之间的信息传递；高速公路管理后台是高速公路运营方与云平台进行信息交互的中介；云平台是系统实现各类算法的场所。通过移动互联网技术，本发明可以实现车主对高速公路的预约通行，在出行前灵活选择路线，同时还可以在线支付过路费；高速公路运营管理部门可以更加准确地了解车流分布和车辆信息，提前采集车主的预约通行信息，再结合历史数据和预约数据来制定时空优化策略，预先进行主动式交通管理，并提供最佳路线方案给车主选择。

Description

一种高速公路预约通行系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及高速公路收费和管理的技术领域，尤其是指一种高速公路预约通行系统及其使用方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，我国高速公路的通车里程不断增加，2016年底全国高速公路总里程已突破13万公里，位居世界第一。2017年，我国公路事业继续发挥在交通运输发展中的先行作用，基础设施规模不断扩大，新建高速公路里程超过5000公里。但是，由于我国高速公路起步较晚，管理水平仍未成熟。在车流量不断增大、节假日免费通行政策、交通事故、灾害天气等因素的合力作用下，我国高速公路的拥堵问题逐渐恶化。如何避免拥堵是车主和高速公路运营方共同关心的问题，然而，我国高速公路运营管理部门往往只能在拥堵产生后被动地进行分流和疏导，无法避免已产生的拥堵带来的损失。同时，当前市场上普遍的交通类移动应用软件都能提供导航，尤其是高速公路导航功能，但是这些移动软件只能为用户提供多种路线规划，大概的行程时间和实时路况等信息，不能让车主对高速公路进行预约通行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种高速公路预约通行系统及其使用方法，通过移动互联网技术，利用该系统车主可以对高速公路进行预约通行，在出行前灵活选择路线，同时还可以在线支付过路费；高速公路运营管理部门可以更加准确地了解车流分布和车辆信息，提前采集车主的预约通行信息，再结合历史数据和预约数据来制定时空优化策略，预先进行主动式交通管理，并提供最佳路线方案给车主选择。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种高速公路预约通行系统，由手机应用软件、高速公路管理后台和云平台三个模块组成；

所述手机应用软件作为车主和云平台的一个信息交互中介，负责接收车主输出的预约信息，将其封装后传送到云平台，同时也负责将云平台处理后得到的路况、通行费和时空优化策略信息以可视化的形式呈现给车主；所述手机应用软件主要为车主提供预约高速公路和支付的功能，除此之外，还为车主提供了“我的资料”、“订单管理”、“余额查询”、“信息通知”、“设置”和“意见反馈”这六个功能，其中，所述订单管理功能能够让车主方便地整理自己的各种订单，车主的订单共分为三种状态，分别是：已支付状态、已改签状态和已退款状态；

所述高速公路管理后台是高速公路运营方与云平台进行信息交互的中介，负责输入高速公路运营方的各类运营措施(如收费标准、控制策略等)和历史数据，将其封装后传送至云平台，同时也负责作为高速公路运营方对车辆、订单、收费进行管理的后台；所述高速公路管理后台主要包括车辆管理、收费管理和统计分析三大子模块，同时，还提供了下载、购买和技术支持的功能模块；

所述云平台是系统各类算法实现的场所，负责进行拥挤度预评价、通行费计算和时空优化策略的制定。

进一步，在“我的资料”功能界面中，车主能够对个人资料进行修改；在“订单管理”功能界面中，车主能够通过界面上方的四个选项快速归类并浏览各个订单，车主能够查询未使用的订单，并对这些订单进行订单取消或订单变更操作，已完成的订单记录能够让车主清楚的统计自己过去的行程以及花费的金额；在“余额查询”功能界面中，车主能够对账户当前余额进行查询；在“信息通知”功能界面中，高速公路运营管理部门能够在系统上发布通知，并在车主出行订单预约时间段的两个小时前进行提醒；在“设置”功能界面中，车主能够对应用进行外观、字体和语言设置；在“意见反馈”功能界面中，车主能够提供意见，帮助应用更加完善。

进一步，所述车辆管理子模块负责对预约车辆出入高速公路进行识别和监控，包括：

车辆识别：以用户车辆的车牌号作为标识码，当车辆到达收费站，收费站上加装的车牌识别装置获得车辆的车牌号，根据车牌号自动查询信息库得到车型和预约时段相关信息；

车辆放行：对信息进行核对，如果信息一致，控制升起栏杆放行车辆；如果不一致，发出报警消息，通知值班人员及时处理；

车辆监控：通过车载信号机和路面定位信号机之间的通讯实时监控车辆的位置，若车辆未按预约路线行走，则给予一定的处罚；

其中，每一项数据都能够自动排序，同时还提供方便的查询功能，管理员能够通过输入具体的订单号、用户手机号或者车牌号来进行精准搜索；

所述收费管理子模块负责对预约信息进行管理，包括：

通过高速公路运营方输入或者云平台运算生成的方式设置通行费计算模型的参数；

储存车主预约生成的账单；

所述收费管理子模块能够让管理员快速并详细地了解每一辆车的费用情况，包括订单号、用户手机号、车牌号、车型、交易完成时间、金额、预约进站时间、进站收费站、出站收费站和订单状态信息，同时，还具有自动排序和搜索查询的功能，相比于车辆管理子模块，管理员能够对更多的数据进行精准搜索；

所述统计分析子模块负责对高速公路的运营情况进行统计分析，包括：

对预约订单、收费情况进行分析，生成各种财务报表；

对交通量数据进行分析，生成并储存OD矩阵；

所述统计分析子模块能够让管理员快速并直观的了解每个收费站正在面临以及将要面对的车流情况，通过折线图、柱状图以及饼状图形式，该统计分析子模块能够帮助管理员了解收费站通过的车流量变化情况、收费站通过的车辆缴费分布情况以及收费站通过的车型种类情况。

一种高速公路预约通行系统的使用方法，具体是：首先，车主登录手机应用软件，输入出行的起点、终点和进站时段；然后系统将出行数据上传至云平台，从高速公路管理后台中调取相应路段和时段的预约数据和历史数据；接着在云平台运行核心算法进行路况预评价、通行费计算和时空优化策略制定；再将算法的运算结果以可视化的形式显示在手机应用软件上提供给车主查看，车主进行出行预约；最后，若车主出行计划未发生改变，车主按照预约方案出行，高速公路管理后台对其出行路线进行监控；若车主出行计划发生变更，车主需要登录手机应用软件进行改签或取消订单操作，对高速公路管理后台中的相关记录进行变更。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、车主可以在了解拟预约时段的拟预约高速公路路况信息后，对高速公路进行预约通行。

2、车主可以在比较系统推荐的路线后，进行灵活选择，同时还可以在线支付过路费。

3、本发明可以让高速公路运营管理部门更加准确地了解高速公路的车流分布和车辆信息。

4、本发明可以让高速公路运营管理部门提前采集到车主的预约通行信息，再结合历史数据和预约数据来制定时空优化策略，预先进行主动式交通管理，可以提供最佳的路线方案给车主选择，同时还能主动有效地缓解交通拥堵。

附图说明

图1是本发明的整体架构示意图。

图2是手机应用软件的主界面。

图3是手机应用软件中设置预约时间的弹窗界面。

图4是手机应用软件为车主提供路线选择的功能界面。

图5是手机应用软件中车主预约成功的确认弹窗界面。

图6是手机应用软件中的支付界面。

图7是手机应用软件中的侧滑功能栏界面。

图8是手机应用软件中的订单管理功能界面。

图9是高速公路运营管理后台的主界面。

图10是高速公路运营管理后台的车辆管理子模块。

图11是高速公路运营管理后台的订单管理子模块。

图12是高速公路运营管理后台的统计分析子模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例所提供的高速公路预约通行系统是由手机应用软件、高速公路管理后台和云平台三个模块组成，实施方式是：首先车主登录手机应用软件，输入出行的起点、终点和进站时段；然后系统将出行数据上传至云平台，从高速公路管理后台中调取相应路段和时段的预约数据和历史数据；接着在云平台运行核心算法进行路况(拥挤度)预评价、通行费计算和时空优化策略制定；再将算法的运算结果以可视化的形式显示在手机应用软件上提供给车主查看，车主进行出行预约；最后，若车主出行计划未发生改变，车主按照预约方案出行，高速公路管理后台对其出行路线进行监控；若车主出行计划发生变更，车主需要登录手机应用软件进行改签或取消订单操作，对高速公路管理后台中的相关记录进行变更。

本发明实施例具体包括如下主要技术和设计要点：

1)手机应用软件的主要功能设计

本发明实施例中手机应用软件的主界面如图2所示。

1.1)当车主下载安装APP后，首先需要进行注册和登录，具体设计如下：

①车主使用手机号码或者使用微信号或支付宝账号进行注册。

②车主填写真实的个人信息，包括手机号码。

③车主绑定所驾驶车辆的真实车牌号。此时，车主注册完成，

④车主使用手机号码或者通过微信号或支付宝账号登录。

1.2)当车主登录手机应用软件后，应用初始化，根据GPS坐标信息选定收费地区，并建立高速公路路网并实现路况的可视化输出。其中，本产品所述高速公路路网使用不同的颜色显示不同高速公路路段的预约情况(如不拥挤采用绿色，拥挤路段采用红色)。此外，各路段在当前预约量下的费率也将显示在该各路段上，以便车主获取完整的出行信息。为了便于车主对路网进行观察，手机应用软件设置了如下功能按钮：缩放按钮(对高速公路路网进行放大和缩小)、平移按钮(对高速公路路网进行平移)、显示整个路网按钮(将整个路网显示于视图中)。

1.3)当车主进行预约通行时，他首先需要查询路线。车主输入出行的起讫点和进站时段，系统根据基于错峰出行的路线推荐模型进行路线搜索，根据搜索结果在视图中显示当前预约量下所有可行的出行路线并向车主推荐最优出行路线。其中具体设计如下：

①设置“起点”、“终点”、“进站时间”输入框，车主在该处输入出行的起点、终点和进站时间。如图2所示。

②车主点击“搜索”按钮，系统根据车主输入的信息，运行算法为车主搜索当前时段所有可行的出行路线并将线路显示在视图中。如图3所示。

若车主当前输入的出行时段内仍有不拥挤路线，算法运行结果为输入进站时段内的最优可行路线，将搜索结果显示在页面下方(路线名称、时段、拥挤度、出行耗时、费用等)。若车主当前输入的出行时段内没有不拥挤路线，算法运行结果为输入时段附近时段内的较优可行路线，将搜索结果显示在页面下方(路线名称、时段、拥挤度、出行耗时、费用)。

③车主查看任意一条线路的信息，单击该路线，路线的详细信息(路线名称、时段、拥挤度、出行耗时、费用)将会出现在页面下方，如图4所示。

④车主对本产品推荐的路线进行选择(也可自行规划路线)，进行出行路线预约，车主点击选中路线，在弹出的预约成功通知框中选择立即支付，路线选择结果将被提交到系统上。如图5所示。

⑤如果车主对路线或者拥挤情况不满意，可以取消预约。反之，车主可以立即进入支付界面支付预约路段的高速公路过路费。系统会根据费用计算结果，生成账单发送给车主。车主可以根据账单线上缴费，进而完成高速公路的预约及缴费。支付功能的界面除了提供路线时间、所花费金额等信息外，还为车主生成路线缩略图，让车主更直观地了解路线。如图6所示。

产品根据车主选择的路线，综合考虑车主的预计出行里程和车主所选路段出行当日拥挤情况，采用动态的高速公路通行费核算算法进行高速公路通行费用的计算，从而鼓励车主错峰出行。

⑥若车主无法在预约的出行时间使用高速公路且不打算重新预约其他时段，车主可以登录系统进入“我的订单”对订单进行取消，系统将取消订单并将路费的90％退还给车主。

若车主未能在预约的出行时间使用高速公路而又未登录手机应用软件取消订单，系统将自动取消车主订单并将路费的80％退还给车主。(注：此处退款的数额可以根据高速公路运营管理部门的意向进行修改)。

若车主无法在预约的出行时间使用高速公路但希望重新预约其他时段，车主可以登录手机应用软件进入“我的订单”对订单进行变更(即重新进行预约)。系统将优先为此类车主安排预约并将原订单95％的费用转移到变更订单的费用中。(注：此处退款的数额可以根据高速公路运营管理部门的意向进行相应的修改)。

1.4)手机应用软件的其他辅助功能设计

手机应用软件主页面左侧可以向右划出功能页面。侧滑的设计能让车主在大多数情况下都能快速打开手机应用软件的其他功能。功能页面为车主提供了“我的资料”、“订单管理”、“余额查询”、“信息通知”、“设置”和“意见反馈”，共计六个功能。如图7所示。

①在“我的资料”功能界面中，车主可对个人资料进行修改。

②在“订单管理”功能界面中，车主可以通过界面上方的四个选项快速归类并浏览各个订单。如图8所示。车主可以查询未使用的订单，并可对这些订单进行订单取消或订单变更操作。已完成的订单记录可以让车主清楚的统计自己过去的行程以及花费的金额。

③在“余额查询”功能界面中，车主可对账户当前余额进行查询。

④在“信息通知”功能界面中，高速公路运营管理部门可在系统上发布通知；并在车主出行订单预约时间段的两个小时前进行提醒。

⑤在“设置”功能界面中，车主可以对应用进行外观、字体、语言等设置。

⑥在“意见反馈”功能界面中，车主可以提供意见，帮助应用更加完善。

2)高速公路管理后台的功能设计

本发明实施例中高速公路管理后台的主界面如图9所示。高速公路运营管理部门可以为其员工分配用户名和密码，相应的工作人员输入用户名和密码登录本后台系统。

高速公路运营方的工作人员登录后台管理系统后即可对后台数据进行操作。系统的收费管理模块允许工作人员对高速公路收费的相关事务进行操作，其中的费率管理的部分，高速公路通行费核算算法中需要用到单位费率模型和单位优惠幅度模型，这些模型需要高速公路运营管理部门进行相关参数的设置：首先需要制定相关模型并在后台上输入，然后通过运行算法得到最优结果，输出在后台上，在对其进行审核通过后即可应用到费用计算中。

高速公路管理后台主要包括车辆管理，收费管理和统计分析三大子模块。

2.1)车辆管理子模块负责对预约车辆出入高速公路进行识别和监控，如图10所示，包括以下功能：

①车辆识别：以用户车辆的车牌号作为标识码。当车辆到达收费站，收费站上的加装的车牌识别装置获得车辆的车牌号，根据车牌号自动查询信息库得到车型和预约时段等相关信息；

②车辆放行：对信息进行核对，如果信息一致，控制升起栏杆放行车辆；如果不一致，发出报警消息，通知值班人员及时处理；

③车辆监控：通过车载信号机和路面定位信号机之间的通讯实时监控车辆的位置，若车辆未按预约路线行走，则给予一定的处罚。

其中，每一项数据都可以自动排序，同时还提供了方便的查询功能。管理员可以通过输入具体的订单号、用户手机号或者车牌号来进行精准搜索。

2.2)收费管理子模块负责对预约信息进行管理，如图11所示，包括以下功能：

①通过高速公路运营方输入或者云平台运算生成的方式设置通行费计算模型的参数；

②储存车主预约生成的账单。

收费管理子模块可以让管理员快速并详细地了解每一辆车的费用情况，包括订单号、用户手机号、车牌号、车型、交易完成时间、金额、预约进站时间、进站收费站、出站收费站、订单状态等信息。同时，还具有自动排序和搜索查询的功能。相比于车辆管理子模块，管理员可以对更多的数据进行精准搜索。

2.3)统计分析子模块负责对高速公路的运营情况进行统计分析，如图12所示，包括以下功能：

①对预约订单、收费情况进行分析，生成各种财务报表；

②对交通量数据进行分析，生成并储存OD矩阵。

统计分析子模块可以让管理员快速并直观的了解每个收费站正在面临以及将要面对的车流情况。通过折线图、柱状图以及饼状图等形式，该子模块可以帮助管理员了解收费站通过的车流量变化情况、收费站通过的车辆缴费分布情况以及收费站通过的车型种类情况。

3)云平台的功能设计

云平台是系统各类算法实现的场所，负责进行拥挤度预评价、通行费计算和时空优化策略的制定。可以考虑软件的开发成本、运营维护成本和安全性，采用相应的云平台作为系统的数据处理中心。

综上所述，在采用以上方案后，本发明能为实行高速公路预约通行提供更可靠的基础，有效地推动我国高速公路的发展，具有实际推广价值，值得推广。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高速公路预约通行系统，其特征在于：由手机应用软件、高速公路管理后台和云平台三个模块组成；

所述手机应用软件作为车主和云平台的一个信息交互中介，负责接收车主输出的预约信息，将其封装后传送到云平台，同时也负责将云平台处理后得到的路况、通行费和时空优化策略信息以可视化的形式呈现给车主；所述手机应用软件主要为车主提供预约高速公路和支付的功能，除此之外，还为车主提供了“我的资料”、“订单管理”、“余额查询”、“信息通知”、“设置”和“意见反馈”这六个功能，其中，所述订单管理功能能够让车主方便地整理自己的各种订单，车主的订单共分为三种状态，分别是：已支付状态、已改签状态和已退款状态；

所述高速公路管理后台是高速公路运营方与云平台进行信息交互的中介，负责输入高速公路运营方的各类运营措施和历史数据，将其封装后传送至云平台，同时也负责作为高速公路运营方对车辆、订单、收费进行管理的后台；所述高速公路管理后台主要包括车辆管理、收费管理和统计分析三大子模块，同时，还提供了下载、购买和技术支持的功能模块；

所述云平台是系统各类算法实现的场所，负责进行拥挤度预评价、通行费计算和时空优化策略的制定。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路预约通行系统，其特征在于：在“我的资料”功能界面中，车主能够对个人资料进行修改；在“订单管理”功能界面中，车主能够通过界面上方的四个选项快速归类并浏览各个订单，车主能够查询未使用的订单，并对这些订单进行订单取消或订单变更操作，已完成的订单记录能够让车主清楚的统计自己过去的行程以及花费的金额；在“余额查询”功能界面中，车主能够对账户当前余额进行查询；在“信息通知”功能界面中，高速公路运营管理部门能够在系统上发布通知，并在车主出行订单预约时间段的两个小时前进行提醒；在“设置”功能界面中，车主能够对应用进行外观、字体和语言设置；在“意见反馈”功能界面中，车主能够提供意见，帮助应用更加完善。

3.根据权利要求1所述的一种高速公路预约通行系统，其特征在于：所述车辆管理子模块负责对预约车辆出入高速公路进行识别和监控，包括：

车辆识别：以用户车辆的车牌号作为标识码，当车辆到达收费站，收费站上加装的车牌识别装置获得车辆的车牌号，根据车牌号自动查询信息库得到车型和预约时段相关信息；

车辆放行：对信息进行核对，如果信息一致，控制升起栏杆放行车辆；如果不一致，发出报警消息，通知值班人员及时处理；

车辆监控：通过车载信号机和路面定位信号机之间的通讯实时监控车辆的位置，若车辆未按预约路线行走，则给予处罚；

其中，每一项数据都能够自动排序，同时还提供方便的查询功能，管理员能够通过输入具体的订单号、用户手机号或者车牌号来进行精准搜索；

所述收费管理子模块负责对预约信息进行管理，包括：

通过高速公路运营方输入或者云平台运算生成的方式设置通行费计算模型的参数；

储存车主预约生成的账单；

所述收费管理子模块能够让管理员快速并详细地了解每一辆车的费用情况，包括订单号、用户手机号、车牌号、车型、交易完成时间、金额、预约进站时间、进站收费站、出站收费站和订单状态信息，同时，还具有自动排序和搜索查询的功能，相比于车辆管理子模块，管理员能够对更多的数据进行精准搜索；

所述统计分析子模块负责对高速公路的运营情况进行统计分析，包括：

对预约订单、收费情况进行分析，生成各种财务报表；

对交通量数据进行分析，生成并储存OD矩阵；

所述统计分析子模块能够让管理员快速并直观的了解每个收费站正在面临以及将要面对的车流情况，通过折线图、柱状图以及饼状图形式，该统计分析子模块能够帮助管理员了解收费站通过的车流量变化情况、收费站通过的车辆缴费分布情况以及收费站通过的车型种类情况。

4.一种权利要求1所述的高速公路预约通行系统的使用方法，其特征在于：首先，车主登录手机应用软件，输入出行的起点、终点和进站时段；然后系统将出行数据上传至云平台，从高速公路管理后台中调取相应路段和时段的预约数据和历史数据；接着在云平台运行核心算法进行路况预评价、通行费计算和时空优化策略制定；再将算法的运算结果以可视化的形式显示在手机应用软件上提供给车主查看，车主进行出行预约；最后，若车主出行计划未发生改变，车主按照预约方案出行，高速公路管理后台对其出行路线进行监控；若车主出行计划发生变更，车主需要登录手机应用软件进行改签或取消订单操作，对高速公路管理后台中的相关记录进行变更。