基于5.8G自由流分段收费系统设计

庄成桂

摘 要：全国高速公路路网四通八达，纵横交错，现各省之间通过省界站收费，影响通行效率，为实现全国联网，撤消省界站并确保通行效率，交通部提出通过电子不停车快捷收费（ETC）、辅以车牌图像识别、多种支付手段融合应用的技术路径来实现高速公路收费，本文着重阐述了基于5.8G自由流分段收费系统设计与实现，以及系统的主要功能。

关键词：ETC  5.8G;自由流;分段收费

1.前言

根据部路网中心取消省界站，实现全国联网的技术方案。全国联网的总体技术思路：1） ETC车辆：采用自由流ETC+车牌识别技术;2）MTC车辆：采用5.8G CPC卡作为通行介质+车牌识别。基于上述思路，本文研究设计一种基于5.8G的自由流分段收费系统，ETC车辆采用5.8G自由流分段收费，即在高速公路收费站间设立ETC门架的自由流收费系统，车辆经过该点时进行一次收费;非ETC车辆采用5.8GHz复合通行卡（CPC卡）作为通行介质、采用自由流分段计费，即在车辆通过ETC门架时将分段计费金额写入CPC卡，当车辆离开高速时使用现金或非现金支付方式一次性收费。同时，系统需记录交易流水，汇报天线、车牌识别仪、机柜等主要设备工作状态，由于系统需要在无人条件下长期运行，系统的稳定性需求极为强烈。

2.业务流程

5.8G自由流分段收费，指在高速公路两个收费站间的断面上，安装横跨公路的龙门架。在龙门加上方架设微波读写天线、车牌识别仪，对于ETC车辆，系统读取OBU中的车辆信息、依据本路段费率计算费额;对于CPC卡车辆，系统通过CPC卡的车辆信息，计算通行费并写入CPC卡中，作为出口的收费依据，并形成通行记录。

2.1路网入口

在车辆进入路网入口，对于ETC车辆，已通过一车一标签实现OBU与车辆信息绑定，系统将车辆入口信息写入安装在电子标签中的CUP卡中;對于非ETC车辆，通过入口判断将车型、车牌等车辆相关信息写入CPC卡。

2.2路上行驶

车辆高速行驶通过5.8G自由流分段收费系统，系统对ETC车辆分路段计费、扣费，MTC车辆分路段计费。对OBU车辆，读取OBU信息、车牌识别、计费/扣费生成交易流水及图像流水;对于CPC卡车辆，读CPC卡信息、车牌识别，将计费额写入CPC卡内，并生成交易流水;对于无介质车辆，车牌识别生成图像流水。

2.3、路网出口

在车辆进入路网出口，对于ETC车辆采用记账形式扣费;对于非ETC车辆，在出口调用省级计费服务或CPC卡的计费信息进行现场缴费，可支持现金、ETC用户卡、移动支付等多种支付方式。

3.系统设计

3.1 车道布局

如上图3-1所示：高速公路原则上在每个互通立交、入/出口之间均设立5.8G自由流分段收费系统，在双向六车道情况下，RSU及高清车牌视频识别设备采用顶挂方式安置在龙门架上，在路侧或门架上安装集成车道工控机、天线控制器、交换机、防雷器、UPS后备电源等设备的室外机柜方式进行布设。RSU天线按车道数进行设置;高清车牌视频识别设备需兼顾车辆车头、车尾车牌、车速等信息识别，按车道数进行双向设置在公路主断面上架设一个龙门架;在每一方向的每一条车道上各安装一个RSU天线;每一台天线交易区（阴影部分）覆盖一条车道，椭圆的长度在15m左右;当同一方向有多个车道时，需要安装多台天线。省界ETC门架须在每个方向前后各设置两排，互为冗余;非省界ETC门架设置单排门架，应考虑关键设备、应用软件、供电与通讯的冗余备份。

3.2 设备连接架构

58G自由流分段收费系统的设备连接图如下：

一个完整的自由流分段收费点称为全幅自由流收费点，包含上行、下行两套系统;单独的上行或下行系统称为半幅自由流收费点，每个半幅自由流收费点配置一台工控机，工控机通过交换机与外部网络连接。在半幅自由流收费点，按照实际车道数量，每条车道配备一台RSU和两个车牌识别仪，每台RSU和车牌识别仪都通过网络与工控机连接。

3.3 5.8标识系统架构

5.8G自由流分段收费系统涉及到的软件对象有：数据库、监控程序、稽查程序、数据服务程序、自由流收费门架程序、MySQL数据库、远程升级程序、网络守护程序、RSU天线程序、升级服务器，系统架构图如图3.2所示。

4.系统功能规划

5.8G自由流分段收费系统功能包括自由流交易、车辆图像采集、设备状态采集和数据处理四大功能模块。其中自由流交易包括：ETC交易处理、CPC交易处理、费率计算、生成通行记录;车辆图像采集包括：抓拍图像、生成图像流水、叠加数据、生成车辆合计数;设备状态采集包括设备状态获取、软件状态监测、数据状态监测及自检更新;数据处理包括：接收下发参数、上传数据处理、数据统计及数据去重。

5.总结

本文通过分析5.8G自由流分段收费系统的业务流程，阐述了系统的总体设计，包括车道布局、设备连接架构及系统架构设计，并对系统功能进行了规则分析。

参考文献：

[1]郭子英. 取消高速公路省界收费站相关技术探讨[J].中国交通信息化. 2018（09）

[2]刘睿健. 消界去站论“自由”——高速公路取消省界收费站背景下自由流收费探讨[J]. 中国交通信息产业. 2009（02）