浅析高速公路ETC不停车收费系统

2012-09-06 00:54刘传江
城市建设理论研究 2012年22期
关键词:电子标签收费站车道

刘传江

【摘要】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。本文具体分析了高速公路ETC不停车收费系统。

【关键词】高速公路ETC不停车收费系统

中图分类号:U412.36+6文献标识码:A 文章编号:

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。

一、ETC系统简介

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,是国际上正努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子自动收费系统。该系统利用车辆自动识别(简称AVI)技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯,进行车辆自动识别和有关收费数据的交换,通过计算机网路进行收费数据的处理,实现不停车自动收费的全电子收费系统。

管理中心、收费系统以及车道系统构成了ETC 系统。按照不同的分工,ETC 系统还能够分成前台(车道系统与收费系统构成前台部分)与后台(其是管理中心)两部分。前台部分实现判别过往车辆车型、采集并解决收费信息以及抓拍与处理违章车辆的图像等功能。而收费信息同数据的处理与交换,同时实现必要的管理职能是后台部分的职责。

ETC 收费系统主要由车道控制器、路侧检制单元(RSU)和车载电子标签(OBU)等组成。

ETC 车道系统主要由ETC 天线、车道控制器、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器等组成。

二、电子不停车系统的工作原理

现以封闭式公路为例,说明电子收费系统的工作过程车主到发行部门。(可以就在高速公路的入口,也可以在其他地方;可以由高速公路管理部门管理,也可以与其他信用卡一样由银行进行管理)购置电子标签,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,并在数据库中存人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上述车主、车辆信息输入收费计算机系统。车主将标识卡固定在车内即可。

当车辆进入ETC 车道时,压到埋入地下的线圈,启动读写天线;入口安装的读写天线与安装在汽车挡风玻璃上的电子标签进行通信,判别电子标签的有效性,有效则进行交易,根据车辆的行驶里程和费率从车主的账号中扣除通行费,如果持无效标识卡、费率不足或无卡车辆,则报警并保持车道封闭,直到车辆离开检测线圈;如交易成功,车道控制栏杆抬起车道交通信号灯变绿,费额显示器上显示交易信息;车辆通过抓拍线圈时,系统进行图像抓拍,字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中;车辆通过落杆线圈后,栏杆自动回落,车道通信灯变红;系统保存交易信息,并上传至收费站服务器,一个收费流程完成,等待下一车辆进入。

三、ETC 处理流程

车主到客户服务中心或代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。

四、ETC 应用的关键要点

1、技术标准与兼容性。目前ETC 子系统(车辆识别子系统、通信收费子系统和车载设备等涉及众多新技术和设备供应商)使用标准不统一,造成不同地区系统或设备生产商隔阂化,不能有效互联互通。实现技术标准化是ETC 产业规模化应用的前提。

2、大区域网络联结。网络部分是ETC 收费站的桥梁,只有采用覆盖全国高速公路收费站口网络,才能使ETC 在全国范围内得以推广。目前国内很多高速公路系统还不具备大范围区域网,更不用说全国联网能力。随着移动通讯事业普及,移动运营商也具备成熟费用管理机制的优势,可在ETC 信息传输中结合GSM网络和现有高速公路通信设备进行组网。

3、二义性路径识别。大量路网连接形成多路径,即车辆从路网内甲地行驶到乙地往往存在多条可选路径,产生二义性路径识别问题。目前国内主要按照最短路径原则,采用模糊逼近真实的概率统计方法进行车辆通行费拆分计算。随着路网结构复杂度增加,模糊逼近处理难度加大,研究二义性路径识别是有效推行ETC 电子收费的关键之一。

4、用户信息安全。RFID数据安全性是一个引人瞩目的话题。电子标签中保存了一些数据,涉及隐私保护。电子标签数据的读取是由阅读器发射无线射频触发,只要阅读器的发射频率相同,应答器即标签就会做出相同反应,传输相同的数据。目前采用的加密方式,还不能在非正常状态界面中给出警告信息,并对监控系统进行调控,同时采集到的数据还不能转换成一种直观、易于为用户接受的形式显示出来,此类课题有待进一步开发研究。

5、ETC 大范围推广。ETC 系统规模较大,一次性投资高,建设周期长,大多数出、入口收费站交通量小,车道数量少,单独辟出一条专用ETC 车道利用率不高。各收费站缺乏备份ETC 车道,收费系统的可靠性将无法得到保障。由于实施ETC 收费可能导致收费员下岗问题和并未明显体会到的经济效益,大多数公司实施ETC 收费的热情还不够,深化物流行业体制改革是鼓励ETC 建设和市场推广的路径之一。

总之,从长期的角度看,ETC技术除了服务于电子收费外,很有潜力扩展到加油、停车、门禁、无人控制等领域。随着国际社会ITS研究开发的进展和我国不停车收费系统建设的迅速兴起,必将形成一个规模庞大的市场和产业机会。不停车收费系统采用IC卡作为数据交换的载体,也使得“金卡工程”有了新的应用领域。只要不断对技术难点进行攻关、对社会环境进行培育,ETC技术在智能交通系统领域就能充分发挥其独特的作用和优势。

参考文献:

[1] 陈洪,奚志勇. 不停车收费系统(ETC)关键技术应用研究(2)[J]. 上海公路, 2009,(02) .

[2] 陈洪,奚志勇. 不停车收费系统(ETC)关键技术应用研究(1)[J]. 上海公路, 2009,(01) .

[3] 王瑛,张辉宜,金仁才. 高速公路不停车收费系统研究[J]. 中国无线电, 2009,(06) .

[4] 李实永. RFID在高速公路不停车收费系统中的应用[J]. 机电工程技术, 2006,(03) .

[5] 王瑛,张辉宜,金仁才. 高速公路不停车收费系统及其研究进展[J]. 计算机与信息技术, 2009,(06) .

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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