隨著交通運(yùn)輸范圍的不斷擴(kuò)大，當(dāng)前跨省區(qū)間的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)路段越來越多，這就需要一種適應(yīng)范圍更廣，便于跨區(qū)段收費(fèi)執(zhí)行的自動(dòng)化交通電子收費(fèi)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)高效率的收費(fèi)工作。與傳統(tǒng)的MTC收費(fèi)形式相比，ETC收費(fèi)具有多方面的優(yōu)勢(shì)，其智能自動(dòng)化水平更高，具有較快信息處理速度和準(zhǔn)確性。在我國通信技術(shù)及ETC跨省收費(fèi)技術(shù)不斷完善的背景下,ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)長處將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，能夠?qū)⑵浔旧淼撵`活性和可擴(kuò)展性的優(yōu)勢(shì)更為明顯的發(fā)揮出來，發(fā)揮出在高速公路收費(fèi)管理中應(yīng)有作用，全面提高我國的道路運(yùn)輸管理水平。

　　《電子科學(xué)技術(shù)》期刊的創(chuàng)辦，期望為更好地推動(dòng)我國電子 信息產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展，促進(jìn)我國信息化和工業(yè)化的深度融合，提供一個(gè)嶄新的電子科技學(xué)術(shù)交流平臺(tái)。本刊主要面向電子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的有關(guān)行業(yè)主管部門、相關(guān) 電子信息企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高等院校的專家、工程技術(shù)人員、科研人員和研究生，提供電子科學(xué)技術(shù)的前沿技術(shù)探索、科技成果展示、創(chuàng)新理論與實(shí)踐的交流平臺(tái)和 研究陣地。辦刊宗旨是：探索電子科學(xué)技術(shù)最前沿，交流電子科學(xué)技術(shù)新成果，促進(jìn)電子信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

　　摘要:隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的全面進(jìn)步，區(qū)域間的人員往來和物資運(yùn)輸日益頻繁，這使得交通運(yùn)輸管理行業(yè)面臨著巨大的發(fā)展機(jī)遇。ETC電子收費(fèi)技術(shù)在計(jì)算機(jī)、自動(dòng)識(shí)別、信息通訊等現(xiàn)代技術(shù)的支持下得以實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)置的微波天線對(duì)車輛安裝的電子標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)信息交換，實(shí)現(xiàn)了無需停車即可收取通行費(fèi)用的效果，在實(shí)際應(yīng)用中收到了較好的效果。當(dāng)前，這一技術(shù)主要存在著跟車干擾、貨車適應(yīng)性能差、失誤性報(bào)警以及設(shè)施成本較高等問題，同時(shí)在跨省區(qū)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和密鑰體系等環(huán)節(jié)也存在這不足，這些都是限制這一技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的重要因素，研究分析解決這些問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　關(guān)鍵詞:高速公路;ETC電子收費(fèi)系統(tǒng);工作原理;應(yīng)用實(shí)例

　　0引言

　　飛速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和企業(yè)生產(chǎn)效能，不斷攀升的道路車輛通行量，對(duì)我國的交通運(yùn)輸行業(yè)提出了更高的要求，道路建設(shè)和交通運(yùn)輸管理部門都在尋求著運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)不斷完善的方法。隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)里程的不斷增加，車輛擁堵及環(huán)境污染等現(xiàn)象在高速公路收費(fèi)站逐漸加劇。作為一項(xiàng)智能交通電子系統(tǒng)，高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)囊括了無線通信、圖像識(shí)別、自動(dòng)控制、傳感技術(shù)及信息化處理等多項(xiàng)高新技術(shù)，代表了高速公路收費(fèi)管理未來的發(fā)展方向。由于無需將車輛停下進(jìn)行繳費(fèi)，這極大的提升了車輛通過高速公路的時(shí)間，環(huán)節(jié)了擁堵現(xiàn)象，控制了燃油消耗及尾氣排放，有效改善了高速公路的交通問題得。

　　1高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)

　　ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的主要原理是通過其系統(tǒng)在行車道路或門架上設(shè)置的微波天線對(duì)車輛中電子標(biāo)簽信息進(jìn)行采集，在管理終端計(jì)算機(jī)的幫助下對(duì)采集到的信息進(jìn)行識(shí)別，從而通過數(shù)據(jù)的處理實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)動(dòng)作，免去了人工收繳費(fèi)用的環(huán)節(jié)。全自動(dòng)化、非現(xiàn)金交易及信息容量大是ETC電子收費(fèi)方式的突出特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的MTC收費(fèi)方式比，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的不同之處可可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面:

　　(1)收費(fèi)速度得到全面的加快，有效提升了高速公路車輛通行能力。

　　(2) 減少高速公路車輛通行中停車起步動(dòng)作，避免了車輛元件損耗，車輛油耗和尾氣排放進(jìn)一步得到控制。

　　3)實(shí)現(xiàn)收費(fèi)動(dòng)作在不同繳費(fèi)點(diǎn)同時(shí)適用的目的，車輛通行費(fèi)用繳納快速便捷。

　　4)避免了收費(fèi)工作中可能出現(xiàn)的管理人員私拿通行費(fèi)的情況。

　　2高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的組成

　　現(xiàn)階段，在我國廣泛應(yīng)用的ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)，通常由前臺(tái)系統(tǒng)和后臺(tái)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)工程包含ETC收費(fèi)車道、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、ETC管理中心、專業(yè)銀行以及傳輸網(wǎng)絡(luò)等幾個(gè)方面軟硬件設(shè)施構(gòu)成。在具體分工方面這些組成部分各司其職，協(xié)同合作。

　　2.1前臺(tái)系統(tǒng)

　　前臺(tái)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)的重要環(huán)節(jié)，這一功能由ETC收費(fèi)車道系統(tǒng)的應(yīng)用完成。ETC車道的構(gòu)成部分包括:天線、控制器、觸發(fā)線圈、抓拍線圈、自動(dòng)欄桿機(jī)、通行信號(hào)燈、控制器、攝像機(jī)、余額顯示器、字符疊加器及車牌識(shí)別系統(tǒng)等。可以說，前臺(tái)系統(tǒng)囊括了ETC收費(fèi)系統(tǒng)的全部基本硬件，是集停車放行、車輛探測(cè)、數(shù)據(jù)采集、信息處理于一體的控制系統(tǒng)。

　　2.2后臺(tái)系統(tǒng)

　　收費(fèi)站管理子系統(tǒng)、ETC管理中心及專業(yè)銀行構(gòu)成了ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)中的后臺(tái)系統(tǒng)，這三大組成部分負(fù)責(zé)系統(tǒng)后臺(tái)ETC交易數(shù)據(jù)處理，管理運(yùn)營參數(shù)，監(jiān)控運(yùn)行系統(tǒng)，在站級(jí)實(shí)現(xiàn)了ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理工作，作為ETC系統(tǒng)的最高管理層,ETC管理中心的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容包括處理交通收費(fèi)信息及數(shù)據(jù)和高速公路。高速公路ETC收費(fèi)的后臺(tái)系統(tǒng)的交易、拆賬及財(cái)務(wù)結(jié)算，是通過公路公司與用戶之間的數(shù)據(jù)文件接收而進(jìn)行，配備的高性能計(jì)算機(jī)保證了系統(tǒng)中內(nèi)數(shù)據(jù)、圖像采集及處理的有效性。

　　3高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的使用功能

　　(1) 探測(cè)車輛的駛?cè)爰榜偝鲞^程，計(jì)算行車通過數(shù)量，傳送車輛通行檢測(cè)結(jié)果。完成車輛識(shí)別的部分內(nèi)容，判斷通過車輛是否安裝電子標(biāo)簽。

　　2) 抓拍實(shí)時(shí)圖像，進(jìn)行車牌識(shí)別。在車輛通過車道時(shí)，對(duì)車輛圖像進(jìn)行抓拍以及車牌號(hào)碼識(shí)別通過抓拍裝備實(shí)現(xiàn)，同時(shí)保存獲得的信息。

　　3) 車輛進(jìn)入高速公路的入口站點(diǎn)和通行車型信息等在入口車道處錄入，當(dāng)車輛行至出口車道時(shí)，車輛通行費(fèi)的計(jì)算依據(jù)相應(yīng)采集信息進(jìn)行自動(dòng)核對(duì)后完成。

　　4) ETC車道內(nèi)的車輛控制設(shè)備動(dòng)作由計(jì)算機(jī)完成，這些控制動(dòng)作主要包括對(duì)升起欄桿、調(diào)整信號(hào)燈、開關(guān)報(bào)警器以及顯示器費(fèi)用顯示等。

　　5) 高效交換車道與收費(fèi)站之間的數(shù)據(jù)信息。主要交換信息包括:收費(fèi)站下達(dá)信息的接收、速通卡原始通行費(fèi)數(shù)據(jù)的上傳以及入口車道的通行信息等。

　　6)車輛通行至ETC車道時(shí)，若其存在異常情況，車道系統(tǒng)將予以攔截，不對(duì)該車輛進(jìn)行自動(dòng)放行，需要在收費(fèi)站工作人員的引導(dǎo)下，通過MTC車道進(jìn)行通行。

　　4高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的工作流程

　　下圖1為高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)工作流程圖。

　　圖1高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)工作流程圖

　　1)當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)入通訊范圍后，地下埋設(shè)的觸發(fā)線圈會(huì)予以反應(yīng)，啟動(dòng)前臺(tái)系統(tǒng)的讀寫天線。

　　2) 通過微波信息交換的方式，實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽和讀寫天線的通訊，電子標(biāo)簽內(nèi)的信息包括車輛標(biāo)示和車型代碼等，這部分信息經(jīng)天線接收后，會(huì)在系統(tǒng)形成一個(gè)有效性判斷，當(dāng)電子標(biāo)簽處于有效狀態(tài)時(shí)，能夠繼續(xù)進(jìn)行同行交易，相反則會(huì)封閉車道，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警提示，提醒收費(fèi)人員對(duì)車輛進(jìn)行引導(dǎo)。

　　3)在行車信息檢測(cè)過程中，出現(xiàn)無效卡或無卡車輛時(shí)，則應(yīng)根據(jù)應(yīng)急方案，迅速的啟動(dòng)自動(dòng)攔截欄桿，管理收費(fèi)車道，避免可能出現(xiàn)的高速跟車沖卡等情況。

　　4)數(shù)據(jù)接收成功，完成通行費(fèi)用交易后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)抬起車輛控制欄桿，車輛通行信號(hào)燈則變?yōu)榫G色，車輛的交易信息在費(fèi)額顯示器上進(jìn)行顯示。

　　5) 車輛通過抓拍線圈時(shí)，其圖像信息會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)的抓拍，通過字符疊加器將車輛信息與抓拍圖像進(jìn)行疊加。

　　6) 欄桿在車輛通過落桿線圈后自動(dòng)落下，車輛通行信號(hào)燈由綠變?yōu)榧t色。

　　7)最后，交易信息由系統(tǒng)自動(dòng)保存，上傳至收費(fèi)站服務(wù)器，完成收費(fèi)流程。

　　4高速公路ETC系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

　　4.1應(yīng)用路段

　　本項(xiàng)目位于江西省九江市境內(nèi)，擬建項(xiàng)目是杭州至瑞麗公路在江西境內(nèi)的一段，是江西省“三縱四橫”公路主骨架網(wǎng)中第一橫的一部分，經(jīng)過九江縣、瑞昌市及廬山區(qū)三個(gè)縣市區(qū)。路線起于九江縣的昌九高速公路沙河互通以南約4.35公里處，止于鄂贛兩省的交界的爐下水庫的南邊。

　　4.2系統(tǒng)概況

　　(1)監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控外場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)光端機(jī)傳至收費(fèi)站點(diǎn)后，通過串口網(wǎng)絡(luò)適配器轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，再經(jīng)通信系統(tǒng)上傳監(jiān)控分中心。監(jiān)控圖像經(jīng)視頻光端機(jī)上傳至監(jiān)控分中心，經(jīng)視頻分配器分路后，一路進(jìn)視頻事件檢測(cè)器，另路進(jìn)視頻編碼器組。

　　(2)收費(fèi)系統(tǒng)。收費(fèi)圖像通過視頻光端機(jī)傳至收費(fèi)站點(diǎn)，再視頻編碼，通過通信系統(tǒng)上傳分中心，圖像存儲(chǔ)采用IP-SAN存儲(chǔ)技術(shù)。收費(fèi)分中心、收費(fèi)站路由器具備ADSL功能，以便在通信系統(tǒng)提供的10M鏈路發(fā)生故障時(shí)而導(dǎo)致分中心不能與省收費(fèi)中心相聯(lián)的情況下，借用公網(wǎng)(PSTN)的鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

　　4.3應(yīng)用效果分析

　　該高速公路使用ETC收費(fèi)系統(tǒng)，由站級(jí)子系統(tǒng)和車道級(jí)子系統(tǒng)兩部分完成收費(fèi)工作，其中后臺(tái)的ETC交易數(shù)據(jù)服務(wù)、運(yùn)營參數(shù)管理以及系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控由站級(jí)子系統(tǒng)負(fù)責(zé); ETC車道的電子不停車收費(fèi)由車道級(jí)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)。ETC收費(fèi)技術(shù)的應(yīng)用，不僅使得該公路和站點(diǎn)的整體通行能力有了很大提升，減輕了值勤人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還提升了傳輸速率，提高了工作效率和管理水平，帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為以后類似公路收費(fèi)提供了經(jīng)驗(yàn)。