高速公路ETC电子收费系统的技术研究

　　摘要：电子不停车(电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection，简称 ETC)作为智能交通系统(ITS)的重要内容，是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费系统，特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用，被我国列为研究开发的目标。本文介绍了高速公路ETC电子收费系统的工作原理、 系统构成、 系统功能及其工作流程， 提出了电子收费系统的优缺点，探讨了电子收费系统发展亟待解决的问题。

　　关键词：高速公路;ETC电子收费系统;技术研究

　　Abstract: Electronic don't stop (Electronic no parking charge system (Electronic Toll Collection, hereinafter referred to as ETC) as intelligent transportation system (ITS), is the important content of the international development and promotion are trying to a used for highway, bridge and tunnel Electronic automatic fee system, particularly suitable for in highway or busy traffic bridge the environment in China, was listed as the objective of the development of research. This paper introduces highway ETC Electronic Toll system the working principle, system structure, system function and ITS working process, put forward the Electronic charging system, probes into the advantages and disadvantages of Electronic charging system development issues that need to be resolved.

　　Key Words: highways; and electronic charging system ETC; technology research

　　中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

　　随着国民经济的发展，道路运行车辆逐渐增加和高速公路网络的逐渐形成，停车收费已经对高速公路营运产生了负面的影响，收费站的瓶颈现象已经在我国一些地区造成缴费车辆堵塞， 影响了车辆的运行速度。解决这一问题的有效途径是采用ETC ( 电子不停车收费) 技术。电子不停车(电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection，简称 ETC)作为智能交通系统(ITS)的重要内容，是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费系统，特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用，被我国列为研究开发的目标。在传统采用车道隔离措施下的不停车收费系统， 通常称为单车道不停车收费系统， 在无车道隔离情况下的自由交通流下的不停车收费系统， 通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费， 可以允许车辆高速通过， 大大提高公路的通行能力; 公路收费走向电子化， 可降低收费管理的成本， 有利于提高车辆的营运效益， 同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外， 不停车收费系统对于城市来说， 不仅仅是一项先进收费技术，还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。

　　1、电子不停车系统概述

　　ETC系统是通过远距离、 非接触射频识别技术(RFID )采集信息，实现车辆在快速移动状态下自动识别收费的自动化管理 ETC系统特点：不停车、 无人操作、 无现金交易。 RFID系统包括电子标签、 阅读器和天线三部分：电子标签(TAG射频卡)，安装于车载单元(OBU )上，由耦合元件及芯片组成。 标签含内置天线，用于和射频天线间进行通信，每个标签具有惟一电子编码(EPC)，其具有智能读写和加密通信的功能，通过无线电波与读写设备进行数据交换;二是阅读器，也称读写器，读取(在读写卡中还可以写入)标签信息，用于主机和电子标签间的数据传送;三是天线即路侧单元RSU，在标签和读写器间传递射频信号。 完整的RFID应用系统还包括： RFID管理软件(又称中间件，屏蔽 RFID设备的多样性和复杂性，为后台业务系统提供强大支撑);系统硬件及应用软件(记录数据、 实现管理功能等)。

　　2、ETC电子收费系统工作原理

　　ETC电子收费系统主要利用车辆自动识别技术， 通过路侧车道或门架上控制系统的信号发射与接收装置 ( RSU ) 识别车辆上的车载单元(OBU)的 “电子标签” ， ETC车道计算机根据 “电子标签” 中存储的信息识别出车辆的基本信息， 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、ETC电子收费系统构成

　　ETC电子收费系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。根据分工的不同，系统又可分为前台系统和后台系统两大部分。前台主要通过ETC收费车道系统实现不停车收费。 ETC车道设备主要由天线、 天线控制器、 触发线圈、 抓拍线圈、 落杆线圈、 自动栏杆机、通行信号灯、 闪光报警器、 车道计算机、 车道控制器、 费额显示器 (带余额显示功能) 、 车道摄像机、 字符叠加器、 雾灯、 车牌识别系统等组成。后台系统由收费站管理子系统、 ETC管理中心和专业银行组成， 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电子收费系统与联网收费系统的数据处理工作。 ETC管理中心是ETC系统的最高管理层， 既要进行收费信息与数据的处理和交换， 又要行使必要的管理职能。 后台系统根据收到的数据文件在公路公司和用户之间进行交易、 拆帐和财务结算， 配有多台功能强大的计算机， 完成系统中各种数据、 图像的采集和处理。

　　4、ETC电子收费系统功能

　　(1)探测车辆的驶出、 驶离并对车辆进行计数， 传送检测结果。 结合车辆识别， 可判断车辆是否有电子标签 (O B U) ; (2)具有实时图像抓拍和车牌识别功能。 当车辆通过车道时， 抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存， 识别车牌号码并保存; (3)在人口车道将人口收费站、车型等信息写入苏通卡信息; 在出口车道， 更具车辆经过的人口收费站、 费率等计算通行费金额; (4)根据车道计算机控制指令正确控制车道设备动作， 包括自动栏杆的升起、 通行信号灯的切换、 报警器的开关、 费额显示器的显示、 大棚灯的切换等; (5)完成车道和收费站之间的数据交换。 包括接收收费站下达的信息、 上传苏通卡原始通行费数据、 人口车道的过车信息等; (6)如果车辆通过ETC车道时出现异常， 车到系统将拦截该车车辆不允许通行， 系统不再对该车辆进行出路， 由收费站工作人员引导至隔壁的MTC车道。

　　5、ETC 处理流程

　　车主到客户服务中心或办理机构购置车载电子标签，交纳储值，由发行系统向电子标签输入车辆识别码(ID)与密码，并在数据库中存入该车辆的全部有关信息(如识别码 、车牌号、 车型、 颜色、 储值、 车主姓名、电话等)。 发行系统通过通信网将车主、 车辆信息输入收费计算机系统。标识卡贴在车内前窗玻璃上，当车辆进入 ETC收费车道处于天线发射区时，处在休眠状态的电子标签受到微波激励后苏醒，开始工作，并以微波方式发出电子标签代码和车型代码;天线接收确认电子标签有效后，读出车型代码以及其他识别代码和时间，传送给车道控制器，车道控制器将数据存储并转送收费结算中心。 如无效卡或无卡车辆在收费车道上冲卡，天线在确认无效性的同时，启动快速自动栏杆，关闭收费车道，并启动逃费抓拍摄像机将逃费冲卡车辆图像进行抓拍，并将抓拍图像及无效代码和冲卡时间一并传送给车道控制机记录在案，事后依法处理。 收费结算中心与管理银行收到汇总收费信息后，从各个用户账号中，扣除通行费和算出金额，拨入相应公司账号。 银行实时核对用户账号金额，余额低于预定的临界阈值时及时通知用户补交金额，若继续使用其将被划归无效电子标签，编入黑名单并通知各收费站 收费结算中心设有用户服务机构，向用户出售识别卡、 补收金额和接待客户查询。 系统后台拥有一套金融运行规则和计算机网络及数据库支持，用于处理事后收费等事项，用户也可通过网络、 短信或电话客服进行查询。

　　6、　电子收费系统的优缺点

　　6.1　电子收费系统的优点

　　( 1) 不受人为干扰,能减少错误的出现; ( 2) 从根本上解决票款流失问题;( 3) 能显著提高收费站的通行能力;( 4) 能明显消除车辆由于在收费站减速、 怠速、 加速等尾气排放所产生的环境污染问题;( 5) 可提高驾驶员的舒适性;( 6) 可减少收费站管理人员的费用;( 7) 可采集车辆OD 数据等;( 8) 能充分发挥高速公路快速、 高效、 畅通等功能。

　　6. 2　电子收费系统的缺点

　　( 1) 一次性投资较大, 并且如果出现逃费或欠款现象,处理起来较为繁琐;( 2) 车道设备配置较昂贵, 如红外或微波的发射和接收设备、 车道控制器、 可变情报板、 摄像机等。

　　7、　电子收费系统发展亟待解决的问题

　　电子收费系统作为一项新兴的应用技术, 其研究正越来越深入,目前应解决的关键技术是: 车辆自动识别技术与收费系统安全技术。车辆自动识别技术是电子收费系统的核心技术,车辆自动识别就是利用相关技术把通过某地点的车辆身份自动地识别出来, 包括车辆型号、 车牌号码、 车主资料等信息。 目前车辆自动识别技术主要分为五种:感应线圈式、 微波式、 光学式、 声波式、 GPS 式, 其中微波式车辆自动识别技术在国内外应用较为广泛。

　　实现电子收费, 要求收费系统具有很高的安全性,要保证一车一卡, 具有唯一性, 。车辆的开户、 销户、 挂失等均由统一的管理部门负责; 收费管理中心与银行或收费公司之间以加密方式进行信息传递。电子收费系统如果进一步应用,必须综合考虑以下问题：

　　( 1) 与车辆管理机构的工作有机结合。( 2) 收费信息与监控信息的有机结合, 实现收费与监控联动;( 3) 从深层次上对数据进行挖掘处理;

　　随着我国高速公路的进一步发展,省际联网正日益走上议事日程, 电子收费系统也必然会得到更快、 更迅猛的发展。

　　参考文献：

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