不停車電子收費系統(tǒng)的構(gòu)成及工作流程

不停車電子收費系統(tǒng)的構(gòu)成及工作流程1．不停車電子收費系統(tǒng)構(gòu)成

主要由前臺ETC車道設(shè)備、后臺計算機管理系統(tǒng)及車載電子標(biāo)簽三個部分組成。(1)前臺ETC車道設(shè)備

是以車道控制計算機為核心，其他輔助設(shè)備包括微波天線、車道線圈、車輛檢測器、高速自動欄桿、費額顯示器、通行信號燈、報警器等。車道計算機判別通過不停車電子收費車道的各種車輛的通行憑證、車輛進(jìn)出口地址和時間，計算本次通行費額，并核查通過車輛的合法性，作出原始記錄，并整理成數(shù)據(jù)文件傳送給后臺計算機管理系統(tǒng)。(2)后臺計算機管理系統(tǒng)

實際上是一個計算機網(wǎng)絡(luò)，包括客戶服務(wù)系統(tǒng)、結(jié)算系統(tǒng)和銀行管理系統(tǒng)等。主要工作包括車載電子標(biāo)簽的發(fā)行管理、前臺收費數(shù)據(jù)接收、處理、結(jié)算及道路運營管理等。(3)車載電子標(biāo)簽

是由發(fā)行單位安裝在車輛儀表臺上或擋風(fēng)玻璃上的微波裝置。使用前，由電子標(biāo)簽發(fā)行中心將車輛的有關(guān)信息數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽，發(fā)放給客戶。所有發(fā)出的電子標(biāo)簽，在電子標(biāo)簽發(fā)行中心均建有檔案。

現(xiàn)以收費站不停車電子收費方式為例，說明一次不停車收費的交易過程。ETC車道人口：

收費車道人口處設(shè)置不停車電子收費車道標(biāo)志和通行信號燈，在ETC車道，埋設(shè)兩個車輛檢測線圈。當(dāng)車輛駛?cè)隕TC車道，進(jìn)入第一個線圈工作區(qū)后，線圈檢測器發(fā)出信號，激活天線(讀寫器)進(jìn)入工作狀態(tài)。車輛進(jìn)入通信區(qū)后，車載電子標(biāo)簽與安裝在該車道的天線以微波通訊方式進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換。車載電子標(biāo)簽將車輛信息傳給車道天線，再由天線轉(zhuǎn)發(fā)給車道計算機進(jìn)行核查。車道計算機核查車牌照號、車型信息等數(shù)據(jù)，同時向車載電子標(biāo)簽寫入車輛入口信息。如為有效合法電子標(biāo)簽，自動欄桿抬起，車輛放行。當(dāng)車輛通過第二個線圈后，自動欄桿落下，車道計算機將交易數(shù)據(jù)上傳至后臺計算機系統(tǒng)。如果進(jìn)入車道的車輛為非法無效電子標(biāo)簽或是無電子標(biāo)簽的誤入車輛，自動欄桿不抬起，攔截非法車輛，并發(fā)出聲光警報，現(xiàn)場稽查人員將對其進(jìn)行處理。ETC車道出口：

當(dāng)車輛駛?cè)隕TC出口車道時，與入口車道的數(shù)據(jù)交換過程相同，車道計算機系統(tǒng)根據(jù)電子標(biāo)簽存儲的車輛入口信息，判別車輛合法與否，計算收費金額，從其賬戶上扣除本次應(yīng)繳數(shù)額，并記錄交易數(shù)據(jù)，上傳后臺計算機管理系統(tǒng)，與此同時費額顯示器顯示通行費數(shù)額及車輛有關(guān)信息。如為非法車輛，人工干預(yù)程度與人口相同，同時，對違章車輛進(jìn)行圖像抓拍存檔備查。當(dāng)正常使用該ETC出口車道的車輛駛出第二個線圈時，自動欄桿落下，費額顯示器顯示的內(nèi)容也被清除。

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本科生課程論文

論文題目電子不停車收費系統(tǒng)研究

學(xué)生專業(yè)班級學(xué)生姓名（學(xué)號）指導(dǎo)教師

完成時間

201*年11月28日

目錄

摘要1前言2一、電子收費系統(tǒng)概況2（一）引言2（二）電子收費系統(tǒng)的發(fā)展歷史21.歐洲國家32.日本和新加坡33.美國4（三）我國不停車收費系統(tǒng)的現(xiàn)狀4（四）研究意義4二、ETC電子收費系統(tǒng)工作原理5三、ETC電子收費系統(tǒng)構(gòu)成5四、ETC電子收費系統(tǒng)功能6五、ETC電子收費系統(tǒng)工作流程6六、結(jié)論7參考文獻(xiàn)8

電子不停車收費系統(tǒng)研究

【摘要】在我國隨著用戶擁有車輛的增多，高速公路的交通擁堵情況也越來越嚴(yán)重，迫切需要尋找快捷的收費方式解決收費站收費效率低的現(xiàn)狀。電子不停車收費系統(tǒng)已經(jīng)成了目前世界上最先進(jìn)的路橋收費方式，電子不停車收費系統(tǒng)通過電子自動收費的技術(shù)手段，提高了公路的交通能力、車輛運行效率、降低了油耗和車輛損耗，減少了尾氣排放，達(dá)到了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的。因此研究高速公路電子不停車收費系統(tǒng)成了目前國內(nèi)外交通行業(yè)的熱點，文章就電子不停車收費系統(tǒng)的概況、原理、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)功能、工作流程等進(jìn)行了具體分析。

【關(guān)鍵詞】高速公路電子收費系統(tǒng)ETC

前言

一、電子收費系統(tǒng)的概況（一）引言

電子不停車收費系統(tǒng)（ETC，ElectronicTollCollectionSystem）是智能交通系統(tǒng)中一個重要的研究領(lǐng)域和應(yīng)用環(huán)節(jié)，通過電子自動收費的技術(shù)手段，提高了公路的交通能力、車輛運行效率、降低了油耗和車輛損耗，減少了尾氣排放，達(dá)到了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的。是世界上所有工業(yè)發(fā)達(dá)國家解決大交通量收費道路停車收費擁堵現(xiàn)象和提高服務(wù)水平的手段之一，在我國ETC收費已經(jīng)有了小部分的實踐，能否進(jìn)一步實施對全國來說具有非常重要的意義。

在智能交通系統(tǒng)中，電子收費(ETC)是相當(dāng)重要的一環(huán)。90年代起，我國交通部展開了一系列的電子收費項目組織和研究工作。目前多個示范點的工程已經(jīng)開始了試運行。這些工程基本都是采用了國外的車輛識別技術(shù)和DSRC短程通訊手段，所以也稱為ETCbasedonDSRC，即基于OSRC的不停車收費系統(tǒng)。這種技術(shù)方式經(jīng)過國外的多個系統(tǒng)測試，已經(jīng)比較成熟。但基于DSRC技術(shù)的收費站點建造昂貴，同時這種收費方式在我國隨著區(qū)域性收費轉(zhuǎn)向聯(lián)網(wǎng)收費的過程中也存在著一定的問題。在這種情況下，歐洲首先提出了基于GPS一CN的不停車收費系統(tǒng)，并在少數(shù)幾個國家進(jìn)行了實驗。而這種新的不停車收費系統(tǒng)的產(chǎn)生是有其技術(shù)背景的。

隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的智能交通系統(tǒng)(ITS)中運用無線通信技術(shù)進(jìn)行車輛的調(diào)度、監(jiān)控、防盜等各種服務(wù)。現(xiàn)在第三代無線移動通信技術(shù)已付諸于商用，其高速率的數(shù)據(jù)通信能力在智能交通系統(tǒng)的有著更廣闊的應(yīng)用前景，因此，目前世界各國都對此進(jìn)行了大量的研究。同時，全球定位技術(shù)(GpS)在交通系統(tǒng)中的使用也越來越普及，特別是在日本、美國和歐洲;我們國家也已經(jīng)出現(xiàn)了比較成熟的產(chǎn)品，在相關(guān)政策的支持下，各地的車載定位和導(dǎo)航裝置也在逐漸增加。在這種情況下，采用無線移動通信系統(tǒng)和全球定位技術(shù)相結(jié)合的電子收費方式也漸漸進(jìn)入了人們的視線。

（二）電子收費系統(tǒng)的發(fā)展歷史

不停車收費應(yīng)用也有近20年時間，主要應(yīng)用在美國、日本、意大利、法國

及新加坡等國家，由于ETC技術(shù)已有較長的發(fā)展歷史，美國以及歐洲許多國家和地區(qū)的電子收費系統(tǒng)已經(jīng)局部聯(lián)網(wǎng)，并逐步形成規(guī)模效益。（1）歐洲國家

歐洲國家在80年代中期就開始實施電子收費系統(tǒng)（Telepass），它僅能在同一高速公路集團公司的路網(wǎng)中通用，這期間的電子收費系統(tǒng)一般采用第一代只讀車載電子標(biāo)簽，有電子收費系統(tǒng)總處理中心和采用后付款方式。從1990年至1995年底歐洲國家主要實施第二代電子收費系統(tǒng)，其特征是采用歐盟推薦的5.8GHzDSRC頻率和可讀/可寫電子標(biāo)簽。其它典型的項目有葡萄牙的BRISA開放式電子收費系統(tǒng)和意大利米蘭-羅馬高速公路封閉式電子收費系統(tǒng)。意大利在30%的收費站使用不停車收費設(shè)備，該收費方式每分鐘可處理30輛車。意大利AutostradeS.P.A公司的Telepass系統(tǒng)可以認(rèn)為是目前世界上最龐大的不停車收費網(wǎng)絡(luò)，不停車收費交易次數(shù)達(dá)到每日50萬次。電子收費系統(tǒng)在歐洲國家很難被社會普遍接受，主要是人們擔(dān)心隱私問題和可能增加車輛所有者的額外負(fù)擔(dān)。

（2）日本和新加坡

日本從201*年開始，大坂、名古屋等多條高速公路進(jìn)行ETC建設(shè)，共計100多個收費站，400多條ETC車道。日本采取的是接觸式CPU卡加兩片式電子標(biāo)簽和雙ETC天線方案，車道設(shè)雙向打開的高速欄桿，無人值守，具有很高的安全性和車道通行能力，有完善的密鑰擴散機制和電子標(biāo)簽發(fā)行流通體系，但車道系統(tǒng)投資和電子標(biāo)簽的成本都很高。新加坡使用的電子公路收費系統(tǒng)，包含兩道閘門，閘門上裝有閱卡器、天線、感應(yīng)器和自動攝影機等。要進(jìn)入電子系統(tǒng)控制的收費地區(qū)或路段，車輛必須安裝閱卡器，閱卡器因收費標(biāo)準(zhǔn)不同有不同的設(shè)計。車輛進(jìn)入閘門前，駕車人要確保閱卡器附有現(xiàn)金卡，現(xiàn)金卡也有足夠的存儲現(xiàn)金當(dāng)車輛進(jìn)入收費的第一道閘門時，電子系統(tǒng)的天線就會啟動，“審閱”閱卡器的現(xiàn)金卡；車在進(jìn)入收費的第二道閘門時，感應(yīng)器就從閱卡器中扣除規(guī)定的收費；如果沒有閱卡器，或閱卡器的現(xiàn)金卡儲存值不足，攝影機就會自動攝下車輛的牌號，并自動將照片等信息傳到行動中心，執(zhí)法人員就可以追查出違章的車主。目前，不停車電子收費已經(jīng)在新加坡全國推行，成為了居民生活不可分割的部分。

（3）美國

美國是當(dāng)今世界上高速公路最多、設(shè)備最完善、路網(wǎng)最發(fā)達(dá)的國家，也是不停車收費使用最早的國家，最著名的聯(lián)網(wǎng)運行電子收費系統(tǒng)是E-Zpass系統(tǒng)。E-Zpass系統(tǒng)采用專用車道、混合車道兩種模式，都有收費員值班，E-Zpass專用車道規(guī)定了時速不超過5英里的限制，并有相應(yīng)的標(biāo)志牌提示，以便給收費人員和道路使用者確保一個安全的收費環(huán)境。另外，美國基本上是采用開放式收費制式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

（三）我國不停車收費系統(tǒng)的現(xiàn)狀

我國的電子收費系統(tǒng)從引進(jìn)到實施，經(jīng)過了一段時間的實踐，目前也取得了一定的進(jìn)展。如今國內(nèi)的ETC系統(tǒng)采用的基本都是基于DSRC技術(shù)的不停車收費系統(tǒng)。由于早期的不停車收費系統(tǒng)的引進(jìn)采取公路管理部門自主引進(jìn)的方式，沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個地區(qū)不停車收費系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。至于車道結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控系統(tǒng)等等更是各行其是。至今我國的基于DSRC的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也還在制定和完善中，仍未公布。

如今，我國公路收費系統(tǒng)從各路段獨立收費的狀態(tài)步入了聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一收費、通行費多業(yè)主拆分的時代。在實施區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費的進(jìn)程中，標(biāo)準(zhǔn)的不一致，協(xié)調(diào)上的困難，使我國的不停車收費系統(tǒng)逐漸暴露出了一些問題:

1、各個城市的不停車收費系統(tǒng)需要在地區(qū)內(nèi)得以統(tǒng)一，比如說首先在省的范圍內(nèi)。這就需要擴大規(guī)模，路網(wǎng)規(guī)模的擴大，將導(dǎo)致ETC系統(tǒng)規(guī)模的擴大，使一次性投資增加，周期更長，風(fēng)險更大。

2、現(xiàn)有的不停車收費系統(tǒng)造價比較高，許多關(guān)鍵的設(shè)備需要引進(jìn)。3、國內(nèi)己建的收費站中，大多數(shù)的入口收費站和出口收費站的交通量小，車道數(shù)量少，如果考慮單獨辟出一條專用的ETC車道在建設(shè)上比較困難，在利用率上又不夠經(jīng)濟。

總之，我國的ETC項目進(jìn)展并不順利，有些大項目碰到了很復(fù)雜的協(xié)調(diào)問題，有些項目正式運行后因多種原因無法擴大規(guī)模，用戶群較小。與半自動收費方式相比，電子收費系統(tǒng)的運行市場化特色更濃一些，要求運營公司有很高的商業(yè)運作能力。在現(xiàn)階段，各方面的精力主要集中在人工半自動的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費工作上。

（四）研究意義

電子收費是通過設(shè)置在收費站的天線與通行車輛的車載裝置之間實現(xiàn)通信與數(shù)據(jù)交換，自動接收發(fā)送有關(guān)支付通行費信息的系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)，通行車輛不必在收費站停車?yán)U費即可通過，從而增大了收費站的處理能力。電子收費優(yōu)勢明顯，它將徹底改變目前半自動收費的窘迫現(xiàn)狀。ETC的優(yōu)點是：（1）方便客戶長途旅行（2）提高收費車道通過率（3）提高管理效率（4）費額流失減少（5）節(jié)約能源（6）改善收費站環(huán)境

二、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(biāo)簽”，ETC車道計算機根據(jù)“電子標(biāo)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(yù)，車輛不停車快速通過ETC收費車道。

三、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(fù)責(zé)后臺的ETC交易數(shù)據(jù)服務(wù)、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(jìn)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(jìn)行交易、拆帳和財務(wù)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。

四、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(jìn)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(biāo)簽（OBU）；

(2)具有實時圖像抓拍和車牌識別功能。當(dāng)車輛通過車道時，抓拍設(shè)備自動對車輛圖像進(jìn)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(dá)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(jìn)行出路，由收費站工作人員引導(dǎo)至隔壁的MTC車道。

五、ETC電子收費系統(tǒng)工作流程

（1）當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)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(biāo)簽進(jìn)行通訊，電子標(biāo)簽以微波方式發(fā)出電子標(biāo)簽標(biāo)示和車型代碼，讀寫天線接收并判別電子標(biāo)簽的有效性，如果電子標(biāo)簽有效則進(jìn)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(rèn)無效性的同時，將啟動快速自動欄桿，關(guān)閉收費車道，當(dāng)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(jìn)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(wù)器，一個收費流程完成，等待下一車輛進(jìn)入。

六、結(jié)論

隨著國際社會ITS（智能公路運輸系統(tǒng)IntegretTranfermationSystem簡稱ITS）研究開發(fā)的進(jìn)展和我國不停車收費系統(tǒng)建設(shè)的迅速興起，必將形成一個規(guī)模龐大的市場和產(chǎn)業(yè)機會。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(biāo)準(zhǔn)不完全統(tǒng)一、密鑰體系標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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