電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述1ETC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖象識(shí)別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)需停車(chē)既可自動(dòng)收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)，所以本文主要針對(duì)此類(lèi)系統(tǒng)進(jìn)行綜述。

不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)路邊車(chē)道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收裝置（稱(chēng)為路邊讀寫(xiě)設(shè)備，簡(jiǎn)稱(chēng)RSE），識(shí)別車(chē)輛上設(shè)備（稱(chēng)為車(chē)載器，簡(jiǎn)稱(chēng)OBU）內(nèi)特有編碼，判別車(chē)型，計(jì)算通行費(fèi)用，并自動(dòng)從車(chē)輛用戶(hù)的專(zhuān)用帳戶(hù)中扣除通行費(fèi)。對(duì)使用ETC車(chē)道的未安裝車(chē)載器或車(chē)載器無(wú)效的車(chē)輛，則視作違章車(chē)輛，實(shí)施圖象抓拍和識(shí)別，會(huì)同交警部門(mén)事后處理。

與傳統(tǒng)人工收費(fèi)（ManualTollCollection，簡(jiǎn)稱(chēng)MTC）方式不同，ETC帶來(lái)的好處有:無(wú)需收費(fèi)廣場(chǎng)，節(jié)省收費(fèi)站的占地面積；節(jié)省能源消耗，減少停車(chē)時(shí)的廢氣排放和對(duì)城市環(huán)境的污染；降低車(chē)輛部件損耗；減少收費(fèi)人員，降低收費(fèi)管理單位的管理成本；實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理，提高收費(fèi)管理單位的管理水平；對(duì)因缺乏收費(fèi)廣場(chǎng)而無(wú)條件實(shí)施停車(chē)收費(fèi)的場(chǎng)合，有實(shí)施收費(fèi)的可能；無(wú)需排隊(duì)停車(chē)，可節(jié)省出行人的時(shí)間等；避免因停車(chē)收費(fèi)而造成收費(fèi)口堵塞，形成新的瓶頸等。

ETC系統(tǒng)按收費(fèi)站收費(fèi)方式，可分為開(kāi)放式和封閉式；按收費(fèi)站車(chē)道配置，可分為ETC專(zhuān)用車(chē)道、MTC車(chē)道和ETC/MTC混合車(chē)道三類(lèi)。鑒于我國(guó)道路實(shí)際情況，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，ETC和MTC將共存。示意圖：ETC專(zhuān)用車(chē)道（左）和ETC/MTC混合車(chē)道（右）

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2ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)制定

不停車(chē)收費(fèi)的車(chē)道控制系統(tǒng)包括以下三大關(guān)鍵子系統(tǒng)：

車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（AVI）：主要由車(chē)載設(shè)備(OBU)和路邊設(shè)備(RSE)組成，兩者通過(guò)短程通信DSRC完成路邊設(shè)備對(duì)車(chē)載設(shè)備信息的一次讀寫(xiě)，即完成收(付)費(fèi)交易所必須的信息交換手續(xù)。目前用于ETC的短程通信主要是微波和紅外兩種方式，由于技術(shù)發(fā)展歷史的原因，微波方式的ETC已成為各國(guó)DSRC的主流。自動(dòng)車(chē)型分類(lèi)技術(shù)（AVC）：在ETC車(chē)道安裝車(chē)型傳感器測(cè)定和判斷車(chē)輛的車(chē)型，以便按照車(chē)型實(shí)施收費(fèi)。也有簡(jiǎn)單的方式，即通過(guò)讀取車(chē)載器中車(chē)型的信息。

違章車(chē)輛抓拍技術(shù)（VEC）：主要由數(shù)碼照相機(jī)、圖象傳輸設(shè)備、車(chē)輛牌照自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等組成。對(duì)不安裝車(chē)載設(shè)備OBU的車(chē)輛用數(shù)碼相機(jī)實(shí)施抓拍措施，并傳輸?shù)绞召M(fèi)中心，通過(guò)車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別違章車(chē)輛的車(chē)主，實(shí)施通行費(fèi)的補(bǔ)收手續(xù)。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1992年設(shè)立了TC204技術(shù)委員會(huì)，從事ITS標(biāo)準(zhǔn)的制定。TC204技術(shù)委員會(huì)下設(shè)16個(gè)工作組，其中第5工作組（WG5）負(fù)責(zé)收費(fèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，第15工作組（WG15）負(fù)責(zé)DSRC標(biāo)準(zhǔn)的制定。國(guó)際電信組織無(wú)線(xiàn)電總會(huì)（ITU-Radio）的第8研究組（SG8）負(fù)責(zé)無(wú)線(xiàn)電頻率資源的分配，其下設(shè)的工作組WP8A已在1999年2月19日舉行的日內(nèi)瓦會(huì)議上通過(guò)了提案，同意了日本5.8GHz全雙工主動(dòng)式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利5.8GHz（全）雙工被動(dòng)式三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)，接著1999年11月底ITU-R/SG8在日內(nèi)瓦會(huì)議上又進(jìn)行表決并通過(guò)上述三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)。201*年，5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認(rèn)的用于ETC的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史的原因和各國(guó)國(guó)情的不同，目前國(guó)際上形成了以歐洲、北美為代表的5.8GHz被動(dòng)式和以日本為代表的5.8GHz主動(dòng)式兩種DSRC通信標(biāo)準(zhǔn)；我國(guó)于201*年公布了《關(guān)于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》（信部無(wú)[201*]277號(hào)），也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。3ETC系統(tǒng)及其應(yīng)用對(duì)比分析

目前AVI使用的微波DSRC通信規(guī)約主要存在主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種工作方式，其技術(shù)性能比較如表1：

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就ETC系統(tǒng)應(yīng)用來(lái)看，國(guó)內(nèi)主要以上海和廣東為代表，國(guó)際上以日本、歐美為代表，具體舉例比較如表2：

表2ETC系統(tǒng)應(yīng)用比較

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從系統(tǒng)應(yīng)用來(lái)看，盡管單片式ETC系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品成熟，但與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的收費(fèi)系統(tǒng)是完全隔離的。也就是說(shuō)，如果要使用ETC系統(tǒng)，必須進(jìn)行收費(fèi)站的大規(guī)模改造，投資巨大、建設(shè)周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大。這是經(jīng)濟(jì)并不十分發(fā)達(dá)的我國(guó)，尤其是中西部地區(qū)建設(shè)ETC系統(tǒng)的最大障礙。因此，國(guó)外現(xiàn)有的ETC技術(shù)方案及運(yùn)營(yíng)模式并不適合國(guó)內(nèi)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的客觀(guān)形勢(shì)要求。由于采用高安全性的預(yù)付卡方式開(kāi)展公路收費(fèi)的電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)務(wù)是必然的發(fā)展趨勢(shì)，所以將IC卡技術(shù)和ETC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的兼容，發(fā)揮二者互補(bǔ)作用可能是一個(gè)最佳的選擇。4相關(guān)企業(yè)簡(jiǎn)介

國(guó)內(nèi)企業(yè)：包括廣州市埃特斯通訊設(shè)備有限公司、廣東路路通有限公司、深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司、上海城建（集團(tuán)）公司、北京速通電子科技有限公司、北京紫光捷通科技有限公司、北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司、瑞典康比特(中國(guó))交通系統(tǒng)有限公司、四川新源現(xiàn)代智能科技有限公司等。其中，廣州市埃特斯通訊設(shè)備有限公司研制了兩片式電子標(biāo)簽加雙界面CPU卡電子不停車(chē)收費(fèi)裝置，已廣泛應(yīng)用于廣東省不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)；深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司重點(diǎn)開(kāi)發(fā)以3S（GPS、GIS、RS）和通信技術(shù)為核心、以全國(guó)地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)平臺(tái)的LBS軟件產(chǎn)品和LBS應(yīng)用項(xiàng)目，包括GPS不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)等；上海城建（集團(tuán)）公司設(shè)計(jì)的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在虹橋機(jī)場(chǎng)收費(fèi)口已經(jīng)獲得成功應(yīng)用；北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設(shè)備軟件的技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)和智能交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理等，承擔(dān)了北京市高速公路電子收費(fèi)“一卡通”不停車(chē)收費(fèi)的運(yùn)營(yíng)、管理、服務(wù)。

美國(guó)企業(yè)：包括TransCore公司、AMTECH公司、TI公司、MFS公司等。其中，TransCore公司在收費(fèi)領(lǐng)域的歷史可追溯到上世紀(jì)30年代，其客戶(hù)在美國(guó)占60%以上，是AVI技術(shù)設(shè)計(jì)、集成和維護(hù)的供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)者。

日本企業(yè)：包括TOYOTA汽車(chē)公司、MATSUSHITA電氣公司、NISSAN公司、MITSUBISHI電氣公司等。其中，TOYOTA是ETC讀卡機(jī)的主要制造廠(chǎng)商。

歐洲企業(yè)：包括挪威科瑞（Q-FreeASA）公司、奧地利卡普施（KAPSCHTrafficComAB）公司（原瑞典康比特（CombitechAS）公司）、Kapsch、GEA、CSRoute、Autostrade、FELA、AscomMonetel、Efkon、DaimlerChryslerServicesMobilityManagement、VodafonePilotEntwicklung等。其中，Q-FreeASA是世界領(lǐng)先的提供智能交通系統(tǒng)與收費(fèi)系統(tǒng)全面解決方案的供應(yīng)商，其系統(tǒng)的主要部件包括符合CEN標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽、路邊通訊系統(tǒng)、視頻識(shí)別系統(tǒng)、自動(dòng)車(chē)型分類(lèi)系統(tǒng)和收集和處理信息的中央管理系統(tǒng)。

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淺談ETC電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

摘要：不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（etc）是智能交通（its）的重要組成部分。本文首先引入etc的含義，然后論述該系統(tǒng)的構(gòu)成及工作流程，最后進(jìn)行優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)分析，并得出etc技術(shù)是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)；智能交通；收費(fèi)口；人工收費(fèi)1引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到交通領(lǐng)域。學(xué)科的相互交叉，促進(jìn)了交通技術(shù)的發(fā)展。智能交通（intelligenttransportsystem，簡(jiǎn)稱(chēng)its）概念提出后，各種新型交通設(shè)施應(yīng)運(yùn)而生，大大提高交通管理效率。

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（electronictollcollection，簡(jiǎn)稱(chēng)etc）是its的重要組成部分，在國(guó)際上已得到一定發(fā)展。近年來(lái)，etc受到我國(guó)重視，很多省市在進(jìn)行etc收費(fèi)方式改造，部分地區(qū)已實(shí)現(xiàn)高速公路網(wǎng)上etc系統(tǒng)的初步聯(lián)通。2電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的含義

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（electronictollcollection，簡(jiǎn)稱(chēng)etc）是一種新型收費(fèi)技術(shù)，它利用當(dāng)代先進(jìn)的自動(dòng)車(chē)輛識(shí)別技術(shù)、短程通信技術(shù)、自動(dòng)車(chē)輛分類(lèi)技術(shù)和視頻稽查系統(tǒng)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)自動(dòng)收取道路通行費(fèi)。車(chē)輛達(dá)到收費(fèi)口時(shí)只需保持原有速度或減速，僅需3-5秒就能通過(guò)收費(fèi)道口，大大提高了收費(fèi)口的通過(guò)能力。對(duì)于減少收費(fèi)口擁擠、提高車(chē)輛通行速度有良好效果。

3etc系統(tǒng)構(gòu)成

etc系統(tǒng)主要包括etc收費(fèi)車(chē)道子系統(tǒng)、收費(fèi)站子系統(tǒng)和etc管理中心三部分[1]。3.1etc收費(fèi)車(chē)道子系統(tǒng)

etc收費(fèi)車(chē)道子系統(tǒng)由車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（avi）、自動(dòng)車(chē)型分類(lèi)技術(shù)（avc）和違章車(chē)輛抓拍技術(shù)（ves）三個(gè)子系統(tǒng)組成。avi是etc系統(tǒng)的核心，驗(yàn)證車(chē)輛身份并實(shí)施有關(guān)計(jì)算和控制操作；avc的主要功能是把車(chē)輛分成特定的類(lèi)型，作為計(jì)費(fèi)依據(jù)；ves借助高速攝像機(jī)，對(duì)通過(guò)etc收費(fèi)口的車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)控，防止非etc車(chē)輛不交費(fèi)“闖關(guān)”。3.2收費(fèi)站子系統(tǒng)

收費(fèi)站子系統(tǒng)是整個(gè)etc系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有著重要地位。它為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各種功能的載體。要求具有穩(wěn)定、可靠、連續(xù)運(yùn)行、控制準(zhǔn)確、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。3.3etc管理中心

作為etc系統(tǒng)的最高管理層，etc管理中心既要處理收費(fèi)信息和交換數(shù)據(jù)，又要行使必要的管理職能。它由專(zhuān)營(yíng)公司、收費(fèi)結(jié)算中心和顧客服務(wù)中心三部分組成。4etc系統(tǒng)工作流程

為了使用etc系統(tǒng)，車(chē)主須事先到客戶(hù)服務(wù)中心購(gòu)置車(chē)載電子標(biāo)簽并交納儲(chǔ)值。發(fā)行系統(tǒng)會(huì)在電子標(biāo)簽中存入車(chē)輛識(shí)別碼和密碼，并將該車(chē)輛的全部有關(guān)信息(識(shí)別碼、車(chē)牌號(hào)、顏色、車(chē)型、電話(huà)、

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