論文關(guān)鍵詞：高速公路ETC電子收費系統(tǒng)技術(shù)研究

論文摘要：ETC（Electronic Toll Collection）電子收費系統(tǒng)是一個集中了微波無線通信、圖象識別、自動控制、傳感技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)及信息處理等多項高新技術(shù)的智能交通電子系統(tǒng)，通過車載電子標簽自動與安裝在路側(cè)或門架上的微波天線進行信息交換從而實現(xiàn)車輛無需停車即可自動收取道路通行費用。本文重點介紹了高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)功能及其工作流程。

1、引言

隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)收費里程的不斷增長、交通流量的不斷加大，高速公路收費站點車輛擁堵和環(huán)境污染問題日益突出，如何提高疏通能力和車道收費的處理效率迫在眉睫。ETC電子收費系統(tǒng)通過微波無線通信、計算機網(wǎng)絡(luò)及信息處理、圖象識別、傳感技術(shù)、自動控制等多項高新技術(shù)手段，利用車載電子標簽自動與安裝在路側(cè)或門架上的微波天線進行信息交換從而實現(xiàn)車輛無需停車即可自動收取道路通行費用，車輛以不停車方式通過收費站能夠明顯提高收費站的通行能力，減少因排隊、繳費造成的燃油消耗和尾氣排放，極大地改善了高速公路的交通狀況，大大促進高速公路收費管理的發(fā)展。

2、ETC電子收費系統(tǒng)概述

ETC電子收費系統(tǒng)是一個集中了微波無線通信、計算機網(wǎng)絡(luò)及信息處理、圖象識別、傳感技術(shù)、自動控制等多項高新技術(shù)在高速公路收費系統(tǒng)中的應用，實現(xiàn)車輛不停車自動收費的智能交通電子系統(tǒng)。

ETC電子收費方式，具有全自動、快速便捷、非現(xiàn)金交易、大容量等優(yōu)點，它利用車載電子標簽自動與安裝在路側(cè)或門架上的微波天線進行信息交換，控制計算機根據(jù)插入在電子標簽中存儲的信息識別出道路使用者信息，在不需要司機停車和其他收費人員操作的情況下，自動完成收費處理過程。與傳統(tǒng)的MTC系統(tǒng)相比，ETC系統(tǒng)具有以下特點：

(1)有效地提高了收費車道的車輛通行能力，加快了收費速度；(2)減少剎車時造成的機件損耗，降低油耗，減少車輛尾氣污染；(3)一卡通行多個收費站，方便駕車者；(4)系統(tǒng)管理簡單、工作安全可靠；(5)杜絕收費工作中的貪污通行費現(xiàn)象。

3、ETC電子收費系統(tǒng)工作原理

ETC電子收費系統(tǒng)主要利用車輛自動識別技術(shù)，通過路側(cè)車道或門架上控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置（RSU）識別車輛上的車載單元(OBU)的“電子標簽”， ETC車道計算機根據(jù)“電子標簽”中存儲的信息識別出車輛的基本信息，根據(jù)車輛行駛情況從車主的銀行賬號或儲值中扣除通行費。交易成功后，車道欄桿自動抬起，放行車輛；車輛通過后，欄桿自動降下。整個過程不需人工干預，車輛不停車快速通過ETC收費車道。

4、ETC電子收費系統(tǒng)構(gòu)成

ETC電子收費系統(tǒng)主要由ETC收費車道、收費站管理系統(tǒng)、ETC管理中心、專業(yè)銀行及傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)分工的不同，系統(tǒng)又可分為前臺系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)兩大部分。

前臺主要通過ETC收費車道系統(tǒng)實現(xiàn)不停車收費。ETC車道設(shè)備主要由天線、天線控制器、觸發(fā)線圈、抓拍線圈、落桿線圈、自動欄桿機、通行信號燈、閃光報警器、車道計算機、車道控制器、費額顯示器（帶余額顯示功能）、車道攝像機、字符疊加器、霧燈、車牌識別系統(tǒng)等組成。 后臺系統(tǒng)由收費站管理子系統(tǒng)、ETC管理中心和專業(yè)銀行組成，負責后臺的ETC交易數(shù)據(jù)服務、運營參數(shù)管理以及系統(tǒng)運行監(jiān)控，并通過數(shù)據(jù)接口軟件，在站級實現(xiàn)ETC電子收費系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理工作。ETC管理中心是ETC系統(tǒng)的最高管理層，既要進行收費信息與數(shù)據(jù)的處理和交換，又要行使必要的管理職能。后臺系統(tǒng)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)文件在公路公司和用戶之間進行交易、拆帳和財務結(jié)算，配有多臺功能強大的計算機，完成系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)、圖像的采集和處理。

5、ETC電子收費系統(tǒng)功能

(1)探測車輛的駛出、駛離并對車輛進行計數(shù)，傳送檢測結(jié)果。結(jié)合車輛識別，可判斷車輛是否有電子標簽（OBU）；(2)具有實時圖像抓拍和車牌識別功能。當車輛通過車道時，抓拍設(shè)備自動對車輛圖像進行抓拍并保存，識別車牌號碼并保存；(3)在人口車道將人口收費站、車型等信息寫入蘇通卡信息；在出口車道，更具車輛經(jīng)過的人口收費站、費率等計算通行費金額；(4)根據(jù)車道計算機控制指令正確控制車道設(shè)備動作，包括自動欄桿的升起、通行信號燈的切換、報警器的開關(guān)、費額顯示器的顯示、大棚燈的切換等；(5)完成車道和收費站之間的數(shù)據(jù)交換。包括接收收費站下達的信息、上傳蘇通卡原始通行費數(shù)據(jù)、人口車道的過車信息等；(6)如果車輛通過ETC車道時出現(xiàn)異常，車到系統(tǒng)將攔截該車車輛不允許通行，系統(tǒng)不再對該車輛進行出路，由收費站工作人員引導至隔壁的MTC車道。

6、ETC電子收費系統(tǒng)工作流程

(1)當裝有電子標簽的車輛進入通訊范圍，首先壓到埋入地下的觸發(fā)線圈，啟動讀寫天線；(2)讀寫天線與電子標簽進行通訊，電子標簽以微波方式發(fā)出電子標簽標示和車型代碼，讀寫天線接收并判別電子標簽的有效性，如果電子標簽有效則進行交易，無效則報警并保持車道封閉，直到車輛離開檢測線圈；(3)對于持無效卡或無卡的車輛，若其在收費車道上高速跟車沖卡而過，讀寫天線在確認無效性的同時，將啟動快速自動欄桿，關(guān)閉收費車道，當場將沖卡車輛攔截。(4)如交易成功，車道控制欄桿抬起，車道交通信號燈變綠，費額顯示器上顯示交易信息；(5)車輛通過抓拍線圈時，系統(tǒng)進行圖像抓拍，字符疊加器將過車信息疊加到抓拍圖像中；(6)車輛通過落桿線圈后，欄桿自動回落，車道通行信號燈變紅；(7)系統(tǒng)保存交易信息，并上傳至收費站服務器，一個收費流程完成，等待下一車輛進入。

7、結(jié)語

隨著聯(lián)網(wǎng)收費路段的增多，相對于MTC來說，ETC收費的優(yōu)勢越來越突出，但目前的ETC電子收費系統(tǒng)仍然存在通信技術(shù)、跟車干擾、貨車不適用、誤報警、投資成本高等問題，以及相鄰省之間ETC技術(shù)標準不完全統(tǒng)一、密鑰體系標準不同、聯(lián)網(wǎng)收費運營管理機制不同的問題，隨著通信技術(shù)和跨省ETC技術(shù)的不斷提高，ETC電子收費系統(tǒng)必將依靠其難以比擬的靈活性和可擴展性，在高速公路收費管理中得到廣泛的推廣和應用。

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