作者：张卓森
【摘 要】本文结合某高速公路的实际情况,重点分析了ETC车道的工作原理和系统构成。并就ETC系统工作流程和收费系统的特点进行了论述。
【关键词】高速公路;ETC收费系统;通行能力
1 前言
随着改革开放的不断深入,国民经济的快速发展,高速公路的建设正蓬勃开展,通车里程不断增加。截止到2007年底,全国高速公路里程已达到5.4万公里,许多地区路网已基本形成。在“贷款修路”的前提下,必须收费还贷,因此收费是高速公路建成后营运管理的主要工作。现阶段的收费模式基本上是人工收费方式。人工收费方式有许多弊端,主要是:效率低下,造成高速公路营运成本高及收费站交通堵塞和所造成的环境污染问题,可能造成资金流失,同时也给客户带来不便。所以,探索一种先进的收费方式—自动收费是收费技术的发展方向。而不停车电子收费是当前自动收费技术中比较成熟的一种方式[1]。
2 ETC系统简介
ETC系统是利用微波(或红外或射频)技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高新技术设备和软件(包括管理)所组成先进系统,以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。目前,大多数ETC系统均采用微波技术,本文主要针对此类系统进行综述。
3 ETC车道的工作原理和系统构成
某两条高速公路分别由广东省建设公司和江门市地方政府投资建设,全长58公里,全线设置1个主线收费站、6个匝道收费站。自2005年起按照《广东省高速公路联网收费实施方案》要求实行合建合管,并入珠三角区域联网收费。收费制式为“自动+人工”方式,即ETC系统与MTC系统相结合的方式。在设计中,针对广东地区,尤其是珠三角地区的交通状况,对整个路段的交通流进行分析,有选择性对1个主线收费站和3个匝道收费站分别设置一进一出两条ETC车道。本文就该合管路段使用ETC车道两年来的营运情况对ETC车道作简要介绍。
3.1 ETC车道的工作原理
图一所示为ETC车道工作原理示意图。当系统检测到车辆进入ETC车道的时侯,安装在支架上的微波天线与车载单元(OBU)上的“电子标签”自动交换信息,ETC车道计算机根据电子标签中存储的信息识别出车辆信息,根据车辆行驶情况从车主的银行账号或储值中扣除通行费。交易成功后,车道栏杆自动抬起,放行车辆;车辆通过后,栏杆自动降下。整个过程不需人工干预,车辆不停车快速通过ETC收费车道[3]。
3.2 ETC车道系统构成
联网收费是当前收费的主要方式,而ETC系统是联网收费的组成部分。ETC系统包括站级子系统和车道级子系统两部分,其中车道级子系统负责实现ETC车道的电子不停车收费,站级子系统负责后台的ETC交易数据服务、运营参数管理以及系统运行监控,并通过数据接口软件,在站级实现ETC系统与联网收费系统的数据处理工作。
在各个设备中,电子标签读写天线通过RS232串行线直接到位于收费亭的车道计算机上,读写天线与车载电子标签之间的信息交换由应用程序直接控制;其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备通过车道控制器与车道计算机连接;视频信号通过字符叠加器叠加在过车信息后传递到收费站的监视器上。在广东地区,现广泛使用的是两片式电子标签“粤通卡”,该高速公路ETC车道采用的电子标签为“粤通卡”。ETC车道系统构成图如图二所示。
4 ETC系统工作流程和收费系统的特点
4.1 ETC系统工作流程
如图二所示,ETC出口车道的过车流程如下:
1)车辆进入通讯区域时,压到埋入地下的线圈,启动读写天线;
2)读写天线与电子标签进行通信,判别电子标签的有效性,有效则进行交易,无效则报警并保持车道封闭,直到车辆离开检测线圈;
3)如交易成功,车道控制栏杆抬起,车道交通信号灯变绿,费额显示器上显示交易信息;
4)车辆通过抓拍线圈时,系统进行图像抓拍,字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中;
5)车辆通过落杆线圈后,栏杆自动回落,车道通信灯变红;
6)系统保存交易信息,并上传至收费站服务器,一个收费流程完成,等待下一车辆进入。
4.2 ETC收费系统的特点
4.2.1 技术先进
系统采用5.8GHz频段的微波专用短距离通信(DedicatedShort-Range Communication,简称DSRC)技术,采用两片式电子标签作为车载单元(OBU),兼容人工半自动收费和不停车收费,是目前国内外应用较多的收费技术。
4.2.2 安全可靠性高
微波通信采用交通部指定的5.8GHZ频段,CPU卡通过PBOC金融交易安全认证,符合《中国金融集成电路(IC)卡规范》,与中国人民银行金融安全交易标准相兼容,有效保证交易数据的安全性。
4.2.3 收费效率高
单次收费为3秒,每小时可处理1200辆缴费车辆,是人工收费的2-4倍。提高了收费站的通行能力,解决了因人工收费造成排队而引起的交通堵塞、车辆延误、能源消耗和环境污染等问题。
4.2.4 降低营运成本
在运行时无需人工干预、无人值守,最大限度减少营运成本,有效避免了错收、漏收及收费作弊等行为。
4.2.5 适应范围广
本系统适用于封闭式出入口收费站、开放式收费站等,不仅适用于公路收费系统,还适用于停车场、加油站、公路规费的征集、车辆的年审检测等交通管理的一体化服务。
5 结束语
该路段当初设置的四条ETC收费车道技术较先进,安全可靠性高。通过两年多来的统计报表来看,还没发生过大的故障,收费效益大大高于其它人工收费车道,收费车辆等待时间大大低于其它人工收费车道,现在ETC通行车流已占总车流的10%,使用率逐步上升。
随着联网收费路段的增多,ETC收费的优势越来越突出,但其不足之处也显现出来。由于采用短波通信,其传送距离不能太远,而且不能有阻挡物,造成误报警较多,有些车辆需几次进出才能读卡;跟车干扰时有发生;使用率的提高还有待统一电子标签的推广普及。但随着短波通信技术水平的不断提高,其技术日渐成熟和难以比拟的灵活性和可扩展性,其在交通建设领域的应用将会有更加广阔的前景。
参考文献
[1] 谢子亮,张有光,戴陇咸.高速公路车道收费系统通用化设计与实现[J].计算机工程与技术,2003,(23):221-223.
[2] 王震宇.ETC 系统标准化和技术选择[D].西安公路交通大学交通信息工程及控制系,1999.
[3] 郇鹏,张仲义.基于射频技术的高速公路不停车收费系统[J].交通运输系统工程与信息,2004,4(2):121-124.
期刊库（http://www.zgqkk.com），是一个专门从事期刊推广、投稿辅导的网站。
本站提供如何投稿辅导，寻求投稿辅导合作，快速投稿辅导，投稿辅导格式指导等解决方案：省级投稿辅导/国家级投稿辅导/核心期刊投稿辅导//职称投稿辅导。
【免责声明】本文仅代表作者本人观点，与投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站无关。投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站站对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。
646779424(普刊)
913775405(普刊)
867306987(核心)
271374912(核心)
