基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究

第一篇：基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究

基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究 摘要：随着我国交通事业的大力发展，高速公路电子不停车收费系统设计的关键技术进行分析，为其设计提供理论性支持。进而结合国内外对于ETC系统的实际应用情况，对高速公路电子不停车收费系统进行设计，从系统架构、各类软件模块的处理流程，以及界面和数据库的建立等各方面进行探讨，以期对促进该收费系统的进一步完善有所启示。关键词：高速公路；电子不停车收费系统；设计 1 前言

我国社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐的提高，私家车也逐渐的增多，人们进入了汽车时代，高速公路上的车流量也越来越严峻。目前我国高速公路收费主要采取半人工半自动模式，在高峰期不利于车辆的管理，影响高速公路畅通性，不停车收费系统的应用，能够提高公路管理水平，增强高速收费的便捷性以及快速性，保证了公路的畅通，对处理与管理高速公路相关问题有很重要的意义。高速公路电子不停车收费系统的关键技术分析 2.1 Client/Serve（rC/S）架构技术

C/S 架构主要指的是服务器和客户端的架构，主要为软件系统的体系架构，结合其应用可将两端硬件环境优势进行充分的应用，进而可将系统通讯开销降低。应用该技术主要优 点在于促进客户端计算机处理能力的充分发挥，并可将大多的工作经过客户端处理之后，进而再将其交给服务器进行处理，可较大的提升客户端的应用速度。C/S 架构的操作和界面可实现多样化的应用，并且可保证其安全性，还可进行多层认证。但同时其应用也存在一定的缺陷，相对而言其适用面较窄，而且一般不能够在局域网当中应用；用户群较为固定，其程序需经过安装才可应用，对于不可知的用户一般不适用。另外，还表现为较高的维护成本。2.2 数据库技术

数据库作为信息系统当中的核心技术，为一类软件科学。具体而言，其主要分为 SQL Server 数据库和 Oracle 数据库。前者为一类与服务器和客户相联系的数据库管理系统。通常客户属于的任何系统组件，能够通过其他的系统组件获取资源或是服务，服务器为组织、数据项和演示等的对象集合，其主要的目的是提供相应的服务，除物理数据不能够实现直接访问之外，其他的数据均需通过服务器访问；后者为美国甲骨文公司所提供的软件产品，为目前应用较为广泛的客户/服务器体系结构中的数据库之一。

2.3 车型自动识别技术

自动车型识别技术的应用，可识别出不同的车型，可辅助收费系统进行正确的判断。通常情况下，该技术主要通过可测量各类车型的物理特征的传感器组成。可对车辆的重量、大小、轴型和轮胎等进行自动识别，其主要的设备包括轨道接触器、动态称重装置和电感环线圈等。结合我国采用高速公路电子不停车收费系统的省份分析，其设计主要是结合各省的车型分类标准进行，需要用户办理电子标签，并在此过程中，将座位数、车型和尺寸等均记录到 OBU 当中，进而在车辆的适当位置进行 OBU 的安装，当该车辆经过设有高速公路电子不停车收费系统的车道时，其系统能够通过 OBU 确定相应的收费标准。2.4 车辆检测技术

高速公路电子不停车收费系统的应用，通常是在车道的出口和入口处设置相应的地感线圈，进而自动检测离开或进入 ETC 车道的车辆。传统 ETC 的设计，其第一个线圈属于触发线圈；第二个线圈为抓拍线圈；第三个线圈属于落杆线圈。ETC 四线圈的应用为传统设计的优化，主要是在触发线圈后增加线圈，可通过线圈判断出车辆的列队情况，识别出正在交易的车辆，有效的避开了其他车辆的干扰，同时还能够将已经退出 ETC 系统的车辆信息删除，实现了 ETC 系统的智能化应用。3 高速公路电子不停车收费系统（ETC）的设计 3.1 ETC 系统的架构设计

本次设计中所采用的架构为 C/S 架构的，其系统主要组成包括收费站、分中心和省中心三部分组成，并且各部分均构成相应的局域网，设置有相对应的数据库服务器。并将车道设置收费站进行数据采集的前端，促使其在完成相应的数据采集之后，可将业务数据实时传送到收费站的服务器，待收费站处理完相应的数据之后，应用传输中间件将处理好的数据传送给省中心和分中心。该系统的硬件组成主要包括车道控制器、工控机、触发线圈、车辆检测器、微波读写控制器、抓拍摄像机和声光报警器等。在各设备的连接应用过程当中。车道计算机的连接主要结合 RS232 串行微波读写控制器和电缆线实现。而微波天线和电子标签之间的信息交互作用主要通过 ETC 车道的相应软件系统进行控制。车道计算机则主要是由车道控制器，进而实现与高速挡车器、车道通行灯、费用显示器和车辆检测器等的连接，并且 ETC 车道软件对其运行进行控制。

3.2 ETC 系统功能模块的划分

ETC 系统的功能模块主要组成包括数据通信、车道前端、ETC 管理和车道监视四部分。车道前端主要处理相应的车道交易，并控制和检测车道的外部设备，同时还需抓拍过往的车 辆，并将其图像保存。数据通信的功能主要是进行参数下载，以及上传对应的收费数据。而车辆模块主要在于对收费情况，以及车辆的设备状况进行监视。ETC 的管理职责主要是对其数据进行统计、查询和稽核等。3.3 系统模块的设计

3.3.1 入口处 OBU 的处理

在系统模块的设计中，应注重入口处 OBU 的处理。其主要是将设有电子标签的车辆的入口信息进行写入操作，并且还能够自动生成入口处过车交易的明细记录。在具体的操作过程中，应注意关键步骤的实施。①应对 OBU 的有效性进行判定。在应用过程中，系统能够将 OBU 在二次发行时所携带的信息读取出，并将省联网中心所给出的时间与 OBU 自身启用的时间进行比较，进而对 OBU 读取时间的有效性进行判断。其中所读取的 OBU 的自带信息主要包括 OBU 的有效时间、车型和 OBU 的编号等；②应注重 OBU 卡当中基本文件的读取，以及其有效性的判断，其中需要读取的基本文件包括卡类型、卡网络号、有效时间、卡编号等。而 OBU 卡有效性的判断的流程图见图 2。

图 1 OBU 卡有效性判断的流程图

最后为入口信息的写入，以及相应交易明细的形成。在进行相应写入信息的操作当中，需写入的数据主要包括自动识别车牌的、收费站的编号、车辆的类型、车辆通过的时间和入口的状态标识等。同时，在完成相应的交易之后，并在高速档杆器将杆抬起之前，应将所生成的交易明细记录通过实时上传的方式，促使其到达收费站的服务器当中。而入口处的交易明细主要包括入口的通过时间、操作员、车道号、车型、终端机的编码、收费站的名称和终端的交易序号等。3.3.2 车道异常的处理

在车道异常的处理中：①需做出无电子标签的判断。在应用开始之后，若是无电子标签，声光报警将会提升不存在电子标签，之后值班人员应让车辆通过 MTC 车道，之后进行下一辆车的处理，无效电子标签的处理同以上相同。此外，还包括无 CPU 卡判断、无效 CPU 卡的识别和无效入口信息的识别等，其处理流程均大同小异；②为与车干搅方面的处理，若是发生两辆车干搅的其区域设有天线，并且天线所检测到的OBU 属于后一辆车。将会导致未进行正常流产处理的车辆被放行，但经处理的车辆无法通过，为防止该类情况的发生，应设置相应的处理流产；③为双通信区域当中切换流程的设计，其设计主要在于预防同车出现干搅的问题发生。在其设计过程中，可结合双通信区域模式的应用，避免在同一区域同时有两辆车通过，其设计除添加区域切换流流程之外，其设计和单通信区域大致相同。除以上的设计之外，为完善高速公路电子不停车收费系统，还应进行数据库的设计和界面的设计，进而提升其实用性。

另外，还应注重与车干搅的处理。为避免处于天线区域中的两辆车发生混淆，应对其区域中的车进行判断，若是发现跟车应停止相应操作并进行处理。同时还应注重数据的上传，将车道产生的车辆图片、信息、异常处理和收费流水等数据上传到收费站的服务器中。4 结束语

在我国社会经济的不断发展，以及交通运输系统的不断完善之下，高科技的、智能化和信息化的高速公路运营管理的应用，对于满足社会经济的发展需求具有重要的作用。为此，为促进高速公路电子不停车收费系统的进一步完善，还需结合各省的具体情况进行设计。参考文献

[1]韩 鹰.高速公路计算机收费系统的设计[J].电脑开发与应用，2012，3（4）：189~190.[2]张 勇，周跃华，赵 蕊.高速公路电子不停车收费系统（ETC）节能 分析探讨[J].交通节能与环保，2011，2（3）：134~135.[3]张方方.设置 ETC 车道的高速 公 路 收 费 站 车 道 规 模 确 定 方 法 探 讨[J].上海公路，2013，6（2）：157~158.

第二篇：贵州省高速公路电子不停车收费系统(ETC)推广问卷调查

贵州省高速公路电子不停车收费系统（ETC）推广问卷调查表

1、你了解高速公路电子不停车收费系统（ETC）吗？

A、知道B、知道一些C、不知道

答案：

2、ETC系统是一种用于高速公路的电子收费系统。使用该系统，车主只要在汽车挡风玻璃内侧上安装电子标签（OBU）内装入我省工行发行的“牡丹交通卡”并预存费用，通过收费站时，走专设的ETC车道，无须停车，过路费将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。在我国已经推广有近10年时间，如果贵州省高速公路收费实行ETC系统你愿意接受吗？

A、愿意B、愿意，但担心电子结账出错C、不愿意

答案：

3、你一年自己开车走高速公路多少次？

A、5次以下B、6~12次C、13~36次D、36~50次E、50次以上

答案：

4、通过我省高速公路收费站时，你觉得人工收费要等候的时间长吗？

A、车很多，等候缴费通过的时间太长B、平常时车不多，但节假日等候的时间有点长C、车不多，等候缴费时间不长

答案：

5、2010年11月初贵州省工行发行了“牡丹交通卡”，该卡除具有普通银行卡（信用卡）使用功能外，同时还有高速公路ETC通行卡、交通违章处理等功能。你有没有办理牡丹交通卡？

A、已经办理B、目前还没有办理，但愿意办理C、不愿办理

答案：

6、要实现通过收费站时不停车，过路费将从卡中自动扣除，客户需要在车上安装一套电子标签（OBU），目前贵州省推出电子标签（OBU）的价格为370元/套，你能接受吗？

A、可以接受B、价格太高，不能接受C、如果价格优惠一点，可以接受

D、需要自己出钱装电子标签，根本不考虑

答案：

6、如果安装一套电子标签的价格为370元/套，过路费有95折~98折优惠，你愿意安装吗？

A、愿意B、不愿意C、如果有更多的优惠政策，愿意安装

答案：

如果选C，你希望得到更多的优惠是指：

7、安装一套电子标签的价格是多少你愿意接受？

A、300元以内B、200元以内C、100元以内

答案：

8、目前我省已经在贵阳北、云关、龙洞堡机场、遵义、安顺东、凯里东、都匀北7个收费站共设置了14条ETC车道，如果你是ETC用户希望全省高速公路有ETC车道收费站的覆盖率达到什么水平？

A、所有收费站都设有ETC车道B、覆盖率达到60%以上C、覆盖率达到40%以上

答案：

第三篇：ETC不停车收费系统解决方案

ETC 不停车收费系统解决方案

ETC不停车收费系统

电话：

解决方案

I

***

目录

第1章

1.1 1.2 第2章

2.1 2.2 2.3 2.4 第3章

3.1 3.2 3.3 第4章

4.1 4.2 4.3 第5章

5.1 5.2 5.3 ETC不停车收费系统总述..........................................................................1 需求概述..............................................................................................1 系统总体建设目标和系统指标..............................................................4 ETC不停车收费系统整体框架...................................................................7 ETC不停车收费总体说明......................................................................7 车道子系统..........................................................................................8 收费站子系统.......................................................................................9 路段收费分中心子系统.........................................................................9 ETC不停车收费系统详述........................................................................11 收费站子系统.....................................................................................11 收费车道子系统.................................................................................19 发卡子系统........................................................................................29 ETC不停车收费系统关键产品说明..........................................................30 路侧设备RSU.....................................................................................30 车载设备OBU....................................................................................33 车道控制器........................................................................................35 ETC不停车收费系统优势及特色.............................................................38 通讯集成优势.....................................................................................38 通讯系统优势.....................................................................................38 通讯产品优势.....................................................................................39 第1章 ETC不停车收费系统总述

1.1 需求概述

1.1.1 应用场景描述

随着国民经济快速发展，我国综合国力不断增强，交通基础建设大为改善，尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成。截至到2005年底，我国高速公路里程己达4.1万公里，为交通事业跨越式发展奠定了坚实的基础，在某种程度上缓解了交通在经济建设中的瓶颈制约作用。但是，随着经济的持续快速增长，路网通过能力日益满足不了交通量增长的需要，交通拥挤，阻塞现象日趋严重，交通污染和事故越来越引起社会普遍的关注，交通问题仍十分突出。如广佛高速路，自建成通车后的6年间，交通量增加了5倍，原来的四车道己经饱和、正准备扩展为六车道。然而，持续不断的交通增长需求显然不能由无止境的车道扩展来满足。

国内外实践经验证明，一个国家当交通发展到一定程度，再单纯依靠修建道路设施来解决交通拥挤问题，不仅受投资等诸多条件的制约，而且效果也是有限的。如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。

经过长期和广泛的研究，各发达国家已从主要依靠修建更多的公路，扩大路网规模来解决不断增长的交通需求，转移到用高技术来改造现有公路运输系统及管理体系，从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质量的目的。日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同所面临的交通问题，竞相投入大量资金和人力，开始大规模进行公路交通运输智能化的研究实验。起初，称为智能车辆公路系统(Intelligent Vehicle-Highway Systems IVHS)，进行公路功能和车辆智能化的研究。随着研究的不断深入，系统功能扩展到公路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个公路交通运输现代化的智能交通系统(Intelligent Transportation System ITS)。

ETC特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费，一方面，可以允许车辆高速通过（几十公里以至一百多公里），与传统的人工收费8秒出票相比较，不停车收费大大加快了高速公路收费道口的通行能力，据测算，较人工收费道口，ETC车道通行能力将提高4~6倍，可减少车辆在收费口因交费、找零等动作

而引起的排队等候。另一方面，也使公路收费走向电子化，可降低车辆管理的成本，有利于提高车辆的营运效益，同时也大幅度降低收费口的噪声水平和废气排放，并可以杜绝少数不法的收费员贪污路费、减少国家损失，与原来的人工收费和人工电脑收费方式相比，实行不停车收费后具有明显优势，不仅极大的改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，更为主要的是将大大提高过路桥收费效率。

1.1.2 ETC系统建设的优势

ETC技术特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用，传统的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：在无车道隔离的分车道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。实施不停车收费将彻底改变目前半自动收费过程中的弊端。由于不需要停车交费，当交通量较大时，不会产生收费站前车辆排队等候的现象，减少了车辆延误；由于无需人工参与和无现金交易，可完全避免收费过程中的舞弊和贪污现象；同时也能解决由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。电子收费系统在国外被广泛地应用于开放式的收费站，国内目前部分省市的高速公路已有所实施。电子收费系统代表当今最先进的收费技术，也是未来发展的方向，有着广阔的发展前景。

（1）实施ETC系统可以提升高速形象

ETC系统实现了不停车收费，解决了因人工停车收费造成的排队塞车现象；用户得到更快的通关速度和全新的收费体验，恢复了高速公路本应具有的高速、快捷形象，降低了政府和公路部门的压力。

（2）ETC不停车收费相较于MTC收费系统使得交通更加安全

收费站的设置在相当程度上影响了交通安全，在收费区常出现交通事故主要有追尾、侧撞、撞物等类型。引起追尾事故的主要原因是车辆行驶速度过快，驾驶判断失误至使预留的刹车距离不足撞收费站前的排队车辆；驾驶员为寻求空闲的收费车道、最小的排队长度或选择一个特定的收费方式而变换车道是侧撞事故的起因；收费站的设置给驾驶操作增加了难度，因为操作不当撞上收费亭等固定物。影响收费区交通安全的主要因素有：收费车道收费型式配置、车辆加速度、通过速度、车道数及跨车道车流量。ETC系统的实施使得这些因素发生变化，收费区的交通安全状况也将随之变化，ETC系统对交通安全的影响主要体现在如下几个方面：

①ETC车辆加速度及通过速度的发生变化，追尾事故数相应减少； ②在ETC专用车道上驾驶员操作相对简化，使撞物的可能性减小。（3）ETC可以节省投资运营成本

在收费运营方面人工收费系统存在如下弊端：

①收费营运效率低：据交通部及一些公路主管部门的有关资料统计，目前公路收费的总额只占应收总额的70%左右，有相当一部分流失，给国家和公路经营管理单位造成了极大损失；

②人工收费需要更多的人力付出及运营管理费用。

③为了提高收费站的通行能力，使其能承受路段的车流量，收费车道往往多于路段的车道数，不仅要投入更多的成本，还要占用更多的土地资源。

实施了ETC系统后，投资成本及运营费用将发生相应变化，运营效率也将得到提高，主要表现为：

①收费效率的提高：现代化的技术使收费运营管理进一步规范化，可以允许车辆高速通过（几十公里以至100多公里），与传统的人工收费8秒出票相比较，不停车收费大大加快了高速公路收费道口的通行能力，据测算，较人工收费车道，ETC车道通行能力将提高4~6倍，可减少车辆在收费口因交费、找零等动作而引起的排队等候，减少了收费金额的流失，由于无需人工参与和无现金交易，杜绝了收费人员错收、漏收、收取假币现象，同时解决了个别收费人员的营私舞弊行为。

②运营费用的变化：ETC系统实施后，减少了人工车收费车道数目，减少了人力投入，相应地减少了人员的工资，行政办公的结构将相应发生变化，以计算机网络为主的信息化管理提高了效率；ETC系统可以自动判断车型完成收费，收费无需人工干预，实现了收费站的无人值守，降低政府和公路部门的管理成本；但也可能引起费用的增加：ETC设施的价格相对昂贵，其维护及维修费用相应会较高，但是设施质量提高有可能会减少维修的次数。

③投资成本的变化：相对人工收费言ETC系统需要相对昂贵的投资，但系统实施后，收费站的通行能力增加（一般ETC车道的通行能力是MTC车道的3~5倍），相应地可减少部分收费车道，从而减少了新建设施的成本，同时也节约了土地资源。

(4)ETC系统更加环保节能

机动车是大气污染的移动发生源，其排放的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、铅化物和颗粒物质是造成大气污染的主要原因之一。此外，机动车的运行需要消耗燃料，又造成大量的能源消耗。车辆的油耗与排放与车辆的运行状态密切相关，由于停车收费使得收费站处的车辆处于加减速或怠速状态，车辆发动机处于慢速或空转状态，根据车辆的燃油消耗特性，在此状态下发动机的燃油耗量增加，废气排放量也就相应增加，由此加剧了大气污染。

ETC系统的实施，使得交通流运行状况得到改善，车辆在收费物的停车次数减少，排队等待的时间就明显缩短，无疑减少了车辆的油耗与排放，解决了收费站附近由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。

1.2 系统总体建设目标和系统指标

1.2.1 系统总体建设目标

 支持ETC/MTC一键切换

本系统兼容ETC与MTC系统，为车道子系统提供支持，轻松实现两种收费方式间的一键切换，在识读设备出现故障、MTC车道拥堵以致阻塞ETC车道或者客户有其它需求的时候，可以实现ETC与MTC收费方式间的实时切换，保证系统的安全稳定运行，最大限度地提高车道的利用率。

 支持ETC/MTC组合式收费模式

本系统兼容为车道子系统提供组合式收费的支持，支持ETC双界面卡用户的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的满足不同用户的要求。电子标签采用双片式（电子标签+双界面卡）。将双界面卡插入ETC电子标签中可以实现不停车通过ETC专用车道，使用双界面卡采用普通刷卡方式可以通过人工收费车道。组合收费模式可以很好的适应国内路网复杂、多数入口和出口收费站车流量小、车道少的现状。

 具备完备的安全体系

安全体系包括交易安全和数据安全。ETC系统具备严密的密钥体系，密钥由上级管理部门分发，分多个等级，高一等级的密钥只用于保护下一等级的密钥，最低等级的密钥应用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等终端应用介质中。采用3DES加密技术，密钥验证符合金融交易安全的要求，一般包括内部认证、外部认证等认证过程。数据安全包括数据存储的安全和数据传输的安全，通过采用访问控制、认证、机密控制、数据完整性控制等措施来保证数据存储和传输的安全。MTC系统除了技术上的保障之外，还有严格的管理制度，有效的保障了系统的安全。

 网络化系统

网络化系统保证了信息的及时传递和更新，在网络正常的情况下，路段控制中心能够将系统定义的黑灰名单及时传递到各个收费站出入口，实施对欠费车辆的告警提示，对不法车辆进行拦截或报警等操作。能够将各种费率表及时下发至各个收费站点，能够及时了解整个路网的动态信息，及时发现路网的拥塞或其他异常情况，进行动态路由。

1.2.2 1.2.2系统综合指标

1.2.2.1系统指标

1.数据传输性能：在网络正常的情况下，收费站实时（至多为0.5s）收集所辖车道产生的收费数据；

2.运营参数下发性能：在网络正常的情况下，收费站下发系统参数至车道平均等待时间至多为60s；

3.收费监控性能：在网络正常的情况下，车道操作信息实时（至多为1s）上传至收费站；

4.通行券不可读（坏卡）/超时/车牌查询性能：在网络正常的情况下，收费站对通行券不可读（坏卡）/超时/车牌查询平均等待时间至多为1s；

5.数据库备份性能：在正常情况下，应支持在线数据备份与离线数据备份，备份一个2G的数据库，时间至多为60min；

6.灵活性：通过对参数的设置，使收费站系统能够适应不同的业务管理需求； 7.安全性：具备完备的分布式多层安全保障体系，有严格的用户权限管理、安全认证机制确保数据不被非法访问；

1.2.2.2可靠性指标

1、MTBF：100,000小时

在网络故障时（超过24h），有完备的备用数据传输方案，保证数据及时上传至收费站，同时保证数据的完整性、一致性、真实性、不可抵赖性和安全性不受破坏；

1.2.2.3系统应用范围

特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。

第2章 ETC不停车收费系统整体框架

2.1 ETC不停车收费总体说明

路段收费分中心子系统发卡子系统收费站子系统车道子系统单业主系统组成

图 2-1 收费站子系统在收费系统中的位置

高速公路收费系统组成最基础的是单业主的运营模式。从结构上划分，主要由车道子系统、收费站子系统、路段收费分中心子系统和发卡子系统组成。

高速公路收费系统主要由车道子系统、收费站子系统、路段收费分中心子系统（管理中心子系统）和发卡子系统组成。收费站子系统是联网收费的重要部分，是联网收费最基础的管理单元。该子系统向上的接口是路段收费分中心子系统，向下的接口是车道子系统。

收费站子系统要求能够对本站的收费车道实时监控，对所有车道收费数据进行汇总和统计，并整理上传到路段收费分中心；接收路段收费分中心下发的费率表等系统参数，并下发至车道；提供报表服务，及时享用数据结果。

2.2 车道子系统

在ETC系统中，从功能上来说，各车道是完成车辆通关的基本配置，所有车道子系统通过收费站连接到路段收费分中心中心组成一个大的网络，车道子系统还可以分解成多个单元，但因为多个单元配合才能完成相应功能，故这里抽象到车道为止，抽象如图 2-2所示：

接入收费站OBE数据采集卡C摄像机RSU车辆检测器车道计算机道闸车辆检测器控制器车道

图 2-2 车道子系统

车道子系统主要包括底层应用单元（车道计算机）、车道控制单元（控制器（广义的控制机包括工控机）、车辆检测器、道闸）、图像采集单元（摄像机、视频采集卡）、显示告警单元（车道通行灯、声光报警装置、车道显示屏）、射频识别单元（RSE和OBE）

车道子系统主要实现的功能如下：  车辆自动识别  车辆自动收费

 控制道闸、通行灯以示通行或放行  对当前车辆进行抓拍  对非正常车辆进行告警 2.3 收费站子系统

报警装置OMC服务器数据库应用服务器收费站监控中心

图 2-3 收费站子系统

收费站子系统主要包括工控机、报警装置和服务器硬件。收费站子系统主要实现的功能如下：  接收各车道上传的交易数据  将数据上传至路段收费分中心  实时监控车道状况

 对车道及收费站的系统参数进行配置  提供查询及报表等服务

2.4 路段收费分中心子系统

监控终端OMC服务器数据库应用服务器路段收费分中心

图 2-4 路段收费分中心子系统

路段收费分中心子系统主要包括工控机和服务器硬件，实现的主要功能如下：  接收来自各收费站的数据信息，维护总的数据库

 提供查询及报表、打印等多种服务  管理代码、费率、密钥等信息

通过internet/专线连接到各服务网点，维护发卡数据（单业主）。第3章 ETC不停车收费系统详述

3.1 收费站子系统

3.1.1

应用场景描述

在整个高速公路联网收费系统中，收费站系统位于ETC车道系统和路段收费分中心系统之间。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的设备进行实时监控，当设备发生异常情况时，及时报警，使得故障得到及时的处理。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的收费交易情况进行实时监控，当发现交易异常时，及时进行处理。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的收费交易数据、抓拍图像进行审核稽查，可以提高收费管理的力度。  报表定义灵活、快捷，既能满足标准中规定的报表格式，又允许用户自定义格式。收费站系统可以将上层管理中心的参数（费率表、灰/黑名单等）及时转发到下属的车道系统。 收费站系统中的通信子系统既可以和ETC车道系统通信，又可以和MTC车道系统通信，可以屏蔽ETC车道系统和MTC车道系统的差异，起到数据融合的作用。  收费站系统具有完备的权限管理功能，能够严格控制操作人员的操作权限。软件接口具有开放性，软件通信接口采用通用的接口协议（例如Socket、SOAP协议等等），很容易和其他的同构或者异构系统进行数据通信，具有兼容性和开放性的特点。

3.1.2

收费站网络结构图

报警装置OMC服务器数据库应用服务器收费站监控中心

图 3.5 收费站网络结构图

收费站的网络设备包括：收费站服务器（安装收费站服务器软件）、ETC收费管理计算机（安装收费站客户端软件）、交换机、激光打印机（打印报表）。

3.1.3

软件结构

ETC车车车车车车车ETC车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车 图 3.6 软件结构

从软件结构角度讲，收费站系统分为6个子系统，分别是ETC车道管理子系统、ETC车道监控子系统、告警子系统、系统管理子系统、查询统计子系统、数据通信管理子系统。

3.1.4

功能描述

3.1.4.1 ETC车道管理子系统(1)添加车道

向收费站系统注册ETC车道。注册的ETC车道信息包括：车道ID、车道IP地址、车道类型（入口/出口）等信息。

(2)删除车道

将一个停止使用的车道进行删除操作。

(3)查看车道

查看已经添加到收费站系统的所有车道信息。

3.1.4.2 ETC车道监控子系统(1)监控ETC车道交易情况

收费站系统可以实时显示站内各ETC车道的车辆收费情况。具体监控信息包括：车道号、当前车辆的抓拍图像、车型、车牌号、收费金额、电子标签类型、电子标签号等信息。

收费站系统可以对车道系统的工作流程进度的实时、动态监控。

(2)监控ETC车道的设备状况

收费站系统可以实时显示站内各车道的设备状态情况。

车道设备包括：RSU、栏杆、通行灯、雨棚灯、雾灯、费额显示器、车道摄像机、视频采集卡、车辆检测器（连接触发线圈、抓拍线圈和落杆线圈）。

设备状态情况能够用模拟图显示出来。

RSU、费额显示器、视频采集卡、车辆检测器和车道摄像机的状态有正常和异常两种状态；栏杆有打开和关闭两种状态；通行灯（还有雨棚灯、雾灯）有允许通行、禁止通行和关闭三种状态。

(3)监控ETC车道的状态

收费站系统可以实时显示车道的状态。

具体监视信息包括：车道ID、车道名称、IP地址、类型（入口/出口）、状态（开启/关闭）、链路状态（连接/断开）。

(4)收费审核/稽查

1)稽核操作员通过收费站的审核/稽查系统，可以对收费车道产生的原始过车记录、系统抓拍车辆图片以及车道监控员登记的特殊事件进行稽核。

稽核功能具体包括：入/出口车道收费交易的稽核、车辆入口图像查询、冲岗车黑名单录入。

3.1.4.3 告警子系统

告警子系统针对的是ETC车道监控子系统，是对ETC车道监控子系统出现的异常情况进行告警。而对于系统操作异常产生的告警，比如操作人员误操作、非法操作等，是在日志管理功能中实现的。

(1)告警级别

告警级别有4种：紧急、主要、次要、提示。

(2)告警类型

ETC车道交易告警类型有6种：系统信息验证失败、车辆信息验证失败、ICC信息验证失败、黑名单告警信息、RSU/OBU操作告警、车道计算机反应超时。

ETC车道设备告警类型有5种：I/O卡操作告警、车道设备（包括栏杆、通行灯、雨棚灯、雾灯）操作告警、图像采集告警、费额显示器告警、字符叠加器告警。

(3)告警查询

交易告警的查询内容包括：告警类型、告警级别、告警描述、告警时间、告警位置（指车道ID）、备注。

(4)告警监控

监控子系统监控到的异常情况，会在告警监控窗口中实时显示出来，以提醒相关人员进行处理。

告警形式：在监控窗口显示告警的文字或者图像信息，同时根据告警级别的不同，会有不同的声音提示。

3.1.4.4系统管理子系统(1)人员管理

人员管理指对收费站的操作人员和车道的操作人员的管理。具体包括人员的增加、删除、修改、查询功能，能根据需要进行操作人员的密码修改和设置功能。

(2)数据库管理

系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份、灾难恢复等。具体如下：   数据库参数配置：系统支持对数据库参数进行配置，如数据库名称、路径等。数据库备份：系统能按照设定的周期进行备份，并支持手动备份，包括备份周期、备份路径的设定以及磁盘空间不足时的处理策略设置，并支持数据恢复。备份策略支持全备份和差分备份。 数据库灾难恢复：数据库发生灾难性错误时，可将数据库恢复到某个时间点备份的数据库。

(3)权限管理

收费站系统通过“操作人员—角色—操作权限”的对应关系，提供了完备的权限管理机制。管理员可以对收费站系统的操作人员、下属车道系统的操作人员进行权限分配操作。

操作权限包含只读和读写两种属性，具有读写权限的操作人员可以进行权限范围内的系统参数的设置和更改。

所有操作人员都可以更改自己账号的登录密码。

(4)日志管理

日志管理功能可对收费站系统的日志进行记录和查询。

日志记录：收费站系统自动记录操作人员操作日志，日志内容包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常。

日志查询：操作人员可以对日志进行查询。

3.1.4.5查询统计子系统

以下的查询统计都支持对结果的打印功能。

(1)查询

 灰/黑名单车辆查询

查询的内容包括：CPU卡内部编号、车牌号、卡片路网编号、灰/黑名单生成时间、类型（黑名单和灰名单两种类型）、灰/黑名单生成原因。

 费率表查询

查询的内容包括：费率表版本号、入口收费站、出口收费站、车型、收费里程（km）、收费金额（元）。 车型分类编号查询

查询车型分类编号和车型分类名称。 车种分类编号查询

查询车种分类编号和车种分类名称。车种包括普通车、公务车、军警车、紧急车、免费车、车队。 业务数据查看

可以查看的业务数据包括：卡片类型、协约类型、合同版本表、服务提供商、路段编码、收费站编码。

入/出口车道交易记录查询

对于入口车道，“出口信息、交易金额”等信息都显示“无”。

(2)统计报表

报表格式和交通部制定的《收费公路联网收费技术要求》的附录五中的附件A“均一制、开放式、混合式收费系统报表格式”一致。

报表的内容包括：    收费情况统计：按车型、车种分类，按小时段、日、月、年分类； 车流量统计：按车型、车种分类，按小时、日、月、年分类； 特殊车辆统计：包含在“按车种分类的车流量统计”之中。

报表格式支持用户自定义设计，既可以满足标准，又可以满足客户的个性化需要。 数据通信管理子系统

数据通信管理子系统向上负责和路段收费分中心的数据同步通信，向下负责和车道系统的数据同步通信。

软件通信接口支持各种通用的接口协议（如Socket、SOAP协议等等），很容易和其他的同构/异构系统进行数据通信。3.1.4.6与车道系统同步数据(1)向车道系统下发数据

如果车道系统设置的时间服务器是收费站服务器，则车道系统定期从收费站系统接收同步时钟。

(2)从车道系统接收数据

从车道接收的数据包括：入/出口车道收费交易记录、车辆交易告警信息、设备告警信息、设备状态信息、车辆交易处理过程信息、上下班登记表。

其中，入/出口车道收费交易记录包括：车道ID、卡号、卡类型、入口收费站名称、入口日期时间、出口收费站名出、出口（交易）日期时间、出口车道类型（封闭式/开放式）、交易金额、卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、交易状态（成功/失败）、终端机编号、终端机交易序号、交易验证码。

3.1.4.7数据融合

数据融合是指收费站系统将ETC车道上传的数据和MTC车道上传的数据融合在一起，屏蔽掉车道收费类型的差异。收费站系统的数据通信管理子系统将ETC车道系统上报的收费数据和MTC车道系统上报的收费数据的字段合并在一起，取其并集，从而达到数据融合的目的。

(1)与路段收费分中心同步数据

收费站从路段收费分中心接收的数据包括：灰/黑名单车辆表、费率表、车辆类别表、车辆用户类别、服务提供商信息表、协议类型表、合同版本号表、卡片类型表、车道参数表、操作人员信息表、路段编码、站编码。

3.1.4

工作流程

收费站系统的工作流程大部分是软件操作流程，这里仅对一些主要流程作简要描述。

3.1.4.1 车道参数下发流程

收费站系统中的参数一般为自动下发到车道系统，但对于一些特殊情况，如重新安装了车道系统等情况，需要从收费站手工将参数下发到车道。

手工下发参数流程：

1)选择菜单“参数管理->车道参数下发”，弹出车道参数下发界面； 2)选择要下发的参数、车道； 3)确认关闭，返回成功信息。

3.1.4.2 查询统计流程

1)选择查询/统计功能菜单； 2)输入相应查询/统计条件； 3)返回查询/统计结果； 4)查看结果或者打印结果； 5)确认关闭。

3.1.4.3 收费稽核流程

收费稽核流程描述如下： 1)查询稽核内容； 2)进行稽核操作； 3)保存稽核结果。

3.1.4.4 监控流程

收费站监控服务器图 3.4 监控流程

车道计算机

1)车道计算机将交易信息、车道设备状态上报给收费站监控服务器；

2)收费站监控服务器实时显示车道计算机上报的信息，提供友好的用户界面给收费站管理者，如果有异常情况，则收费站监控客户端会发出告警信息。3.2 收费车道子系统

3.2.1

车道子系统特点

1、支持ETC/MTC一键切换

本系统兼容ETC与MTC系统，轻松实现两种收费方式间的一键切换，在识读设备出现故障、MTC车道拥堵以致阻塞ETC车道或者客户有其它需求的时候，可以实现ETC与MTC收费方式间的实时切换，保证系统的安全稳定运行，最大限度地提高车道的利用率。

2、支持ETC/MTC组合式收费模式

本系统兼容ETC系统的双界面卡，可以支持组合收费。支持ETC双界面卡用户的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的满足不同用户的要求。电子标签采用双片式（电子标签+双界面卡）。将双界面卡插入ETC电子标签中可以实现不停车通过ETC专用车道，使用双界面卡采用普通刷卡方式可以通过人工收费车道。组合收费模式可以很好的适应国内路网复杂、多数入口和出口收费站车流量小、车道少的现状。

3、可有效提高道路的通行效率，降低环境污染

在手工收费方式下，收费作业的完成比较耗时，而且效率低。收费车道通行速度慢。当高速公路车流密集时会有通行车辆在收费车道排队等候的情况发生。一方面造成高速公路通行能力大幅下降。另一方面，由于排队等候车辆的鸣笛和频繁启动所引起的有害废气排放，会造成收费车道周围环境的污染。

本系统可有效缩短收费时间，提高公路的通行能力，降低对收费车道周围环境的污染。在MTC方式下，服务时间小于8s（入口）、20s（出口），在ETC方式下，服务时间小于3s。

4、支持非现金付费

本系统可以支持月/年卡、公务卡、预付卡、储值卡、记帐卡等携卡车辆通行，实现电子支付，提高车道通行能力。

5、具备完备的安全体系

安全体系包括交易安全和数据安全。ETC系统具备严密的密钥体系，密钥由上级管理部门分发，分多个等级，高一等级的密钥只用于保护下一等级的密钥，最低等级

的密钥应用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等终端应用介质中。采用3DES加密技术，密钥验证符合金融交易安全的要求，一般包括内部认证、外部认证等认证过程。数据安全包括数据存储的安全和数据传输的安全，通过采用访问控制、认证、机密控制、数据完整性控制等措施来保证数据存储和传输的安全。MTC系统除了技术上的保障之外，还有严格的管理制度，有效的保障了系统的安全。

6、可有效解决跟车问题

当有多个车辆同时进入RSU天线覆盖区域时，将出现跟车问题。本系统很好的解决了跟车问题，保证在跟车的情况下，合法的车辆可以顺利通过ETC车道，并完成收费，而非法的车辆将会被拦截。

7、可有效解决邻道干扰问题

当部署多条ETC车道或携带电子标签的车辆通行ETC车道邻近的MTC车道时，由于天线的覆盖区域重叠，射频信号反射等因素，本车道的RSU可能会接收到邻近车道车辆的信号，造成邻道干扰问题。本系统通过精准的频率控制，使用信道隔离技术，可以有效解决邻道干扰问题。

8、一体化设计，整体解决方案

提供车道子系统完整的软硬件系统集成。

3.2.2

车道子系统组成

在各个设备中，电子标签读写天线（路侧单元RSU）通过网线直接连接到位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由车道控制应用程序直接控制；其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备则通过车道控制器与车道计算机连接，由应用程序控制，视频信号通过字符叠加器叠加过车信息后传至收费站的监视器上。

3.2.3

系统功能

3.2.3.1车辆检测功能

系统能够通过地感线圈检测到进入ETC车道的车辆，对经过车辆进行数量统计。并根据RSU的识别结果判断车辆是否具有电子标签（OBU）。3.2.3.2自动收费处理功能

系统提供自动收费处理功能，在没有工作人员参与的情况下完成收费工作。

当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道入口时，系统会将入口信息写入双界面卡（或高频卡，下同，本系统同时支持双界面卡和高频卡），入口信息包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、入口时间、入口状态标识、车型、车牌号码。

当安装有OBU设备的车辆经过标识站时，系统会将标识站信息写入双界面卡。当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道出口时，系统根据从双界面卡读取的入口信息，查询系统中的费率表，计算出收费额度，将出口信息写入双界面卡并进行扣款操作（如果是储值卡）。出口信息包括：通过网络号、站点号、车道号、时间、出口状态标识、车型、车牌号码。

完成自动收费以后，系统会产生收费记录，记录如下信息：车道序列号、卡编号、卡类型、入口名称、入口日期时间、出口名称、出口（交易）日期时间、出口车道类型、交易金额、双界面卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、终端机编号、终端交易序号、交易验证码。

3.2.3.3设备控制功能

系统能够根据对车辆的收费处理情况正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起下落、雨棚灯的切换、通行信号灯的切换、声光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。

3.2.3.4图像抓拍识别功能

系统对经过ETC车道的当前车辆进行图像抓拍，并将该抓拍图像和处理信息关联后保存以供事后追查。

系统对过车抓拍图像具有车牌识别功能，可以将车牌识别结果与抓拍图像关联后保存，以供事后稽查。

3.2.3.5异常车辆处理功能

系统提供异常车辆处理功能。对于经过ETC车道的异常车辆（未成功进行入口信息写入或出口收费处理的车辆），系统会使自动栏杆保持关闭状态以拦截车辆，同时进行声光报警，提醒工作人员进行处理。

3.2.3.6数据库管理功能

系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份、灾难恢复等。具体如下：

  数据库参数配置：系统支持对数据库参数进行配置，如数据库名称、路径等。数据库备份：系统能按照设定的周期进行备份，并支持手动备份，包括备份周期、备份路径的设定以及磁盘空间不足时的处理策略设置，并支持数据恢复。备份策略支持全备份和差分备份。 数据库灾难恢复：数据库操作发生错误时，可将数据库恢复到某个时间点备份的数据库

3.2.3.7数据同步功能

系统具有数据同步功能，车道服务器可以独立完成一次收费交易，但交易信息可及时同步到收费站系统。系统也可以及时接收收费站下发的运行参数信息。

系统上传的信息包括：原始交易数据、入口车道的过车记录、上下班登记表、设备状态信息、车道处理过程信息等。

接收收费站的下传信息包括：同步时钟、费率表、黑名单、通行卡有效启用日期、OBU有效启用日期、收费站信息表、收费员信息表等。

3.2.3.8日志管理功能

系统具有日志管理功能，可对系统日志进行记录和查询。

 日志记录：本系统自动记录管理人员操作日志和系统运行信息日志，包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常、系统运行中发生的异常等。 日志查询：操作人员可以对日志进行查询，便于系统的维护和事故的追查。3.2.3.9RSU配置功能

系统提供RSU配置功能，可通过专用配置管理工具配置RSU的网络参数、射频参数、业务参数等信息。

网络参数包括RSU的IP地址、子网掩码、车道计算机IP地址和端口、时间服务器IP等信息。

射频参数包括天线功率、调制深度、通信频点等信息。

业务参数包括协议物理层类型、握手命令重传个数、握手命令等待响应时间、ETC交易类型等信息。

3.2.3.10脱机工作功能

系统提供脱机工作功能，当车道系统与收费站的通信出现异常时，系统可降级运行和脱机操作，独立完成对经过车辆的收费处理操作，待网络系统恢复正常后再将交易记录等数据上传给收费站。

3.2.5

ETC车道系统工作流程

开始（车道开启）结束（车道关闭）车辆驶入车道下一辆车进入栏杆关闭，通行信号灯变红RSU和OBE通信副线圈感应到车辆离开验证OBE合法性并交易成功车辆驶离车道主线圈检测到车辆栏杆打开，通行信号灯变绿触发摄相机拍照字符叠加，生成交易记录 图3.5 ETC车辆典型通关流程

ETC车道系统工作流程如下：  首先，车辆进入读写天线覆盖范围，读写天线与车辆上电子标签进行通讯，通过抓拍线圈时如果读写天线仍然没有检测到电子标签，证明车辆没有电子标签，则报警并保持车道关闭；  如果车辆装有电子标签，读写天线和电子标签进行通讯交互，同时判断电子标签的合法性，包括是否含有CPU卡，卡内余额是否充足等，如果标签有效则进行交易，如果标签无效则报警并保持车道关闭；  在车辆触发抓拍线圈时，启动摄像机进行拍照，将车辆拍照信息以及车辆电子标签信息同时保存到车道计算机，并可以进行信息比对，如果抓拍信息与电子标签信息不符则报警；    如果车辆电子标签与车辆拍照信息相符，则通行信号灯变绿，抬起栏杆放行； 车辆通过防砸车线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红；

系统保存交易记录，并将其上传至收费站服务器中，等待下一辆车进入。

TCP/IPRS232RS232RS232TCP/IPTCP/IP费额显示器声光报警器通行信号灯收费站服务器岗亭车道摄像机通信区域抓拍线圈RSU车道控制器防砸车线圈ETC车道岗亭

图3.6 ETC车道系统工作流程 3.2.6

车道子系统软件

ETC软件系统包括车道系统和后台管理系统两大部分。

3.2.6.1车道软件

车道系统包括以下子系统：车辆检测系统、车辆识别系统、计费系统、设备控制系统、图像抓拍系统、通信系统、设备诊断系统。

图3.7 车道控制软件界面

3.2.6.2后台管理软件

后台管理系统则由站监控系统、中心管理系统以及系统接口等部分组成。

图3.8 后台管理系统

3.2.6.3软件特色

系统采用模块化方法设计，结构灵活。在基本配置下，可以灵活增加功能模块，进行多种形式的灵活配置；可以根据路段车流特征、交通管理和不同运营方式的需要，通过软件灵活进行车道类型选择和运营参数配置。同时，为了保证交易数据的上传以便业主及时对数据进行结帐，以及为了及时给车道下发新的运营参数，系统提供了收费站数据库与车道计算机之间通过网外介质上传、下发数据的机制。

3.2.7

车道部署

ETC车道建设部署方式主要有两种方式，一种采用车道中置的方式，对现有人工收费站改动较大，需要大量的土建施工；另一种建设部署方式只需要在现有车道上增加ETC系统中电子标签的读写天线（路侧单元RSU）这样的关键设备，对现有人工收费车道改动相对较小。ETC车道主要包括的设备有电子标签读写天线（路侧单元RSU）、车道通行信号灯、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器、车道摄像机等设备。

3.4.1 ETC车道建设部署方式一

ETC车道建设部署方式一如下图所示：

MTC车道高速公路入口声光告警器通行信号灯摄像机费额显示器L雨棚信号灯ETC车道高速道闸岗亭雨棚信号灯ETC车道RSU地感线圈BMTC车道高速公路出口车道控制器声光告警器通行信号灯摄像机通信区域地感线圈A

车道中置

为了使安装有电子标签的车辆能够方便快捷通过ETC车道，ETC车道一般采取中置设置原则，即将ETC车道设置在中央分隔带两侧的车道。

WETC收费岛加长，栏杆与MTC岛头平齐

ETC收费岛比MTC收费岛长，ETC车道系统自动栏杆机的水平位置与MTC收费岛岛头顶端平齐。在该种布局下，当车辆进入ETC车道出现交易异常后，可以不需要倒车即可顺利驶到右边的MTC收费车道，最大限度地保障了ETC车道的通畅，也避免了许多由于误入车辆带来的麻烦。

栏杆常闭

ETC车道采用栏杆常闭式设计，在目前，栏杆常闭式设计比较符合中国的国情，可有效防止非法车辆的逃费行为。

3.4.2 ETC车道建设部署方式二

ETC车道建设部署方式二如下图所示：

岗亭MTC车道岗亭RSU/雨棚灯ETC车道车道控制器地感线圈通信区域声光告警器车道摄像机费额显示器通行信号灯岗亭通行信号灯声光告警器岗亭车道摄像机车道控制器费额显示器ETC车道通信区域地感线圈RSU/雨棚灯岗亭MTC车道岗亭

ETC车道建设部署方式二

ETC车道建设部署方式二对MTC车道做尽量少的改造，使之应用于ETC收费，车辆进入ETC车道如果自动收费不成功，则人工干预抬杆放行或车辆退出ETC车道进入MTC收费。3.3 发卡子系统

3.3.1 系统组成

发卡子系统布置于各服务网点，包括工控机、OBU发卡器(OBU)、双界面卡发卡器(双界面卡)，在单业主系统中，通过网络连接到路段收费分中心；在联网收费的系统中，发卡子系统通过网络连接到省域或区域收费管理中心（可参考6.6.2架构）。实现的主要功能如下：

 提供OBU和双界面卡的发放以及挂失、解挂、注销和双界面卡的充值等服务 采用C/S结构，连接到中心数据库，不受地域的限制，完全可以在需要的地方设置服务网点。其中OBU和双界面卡的服务又是可以独立的，可以只提供OBU或双界面卡的服务，也可以同时提供两种服务。

第4章 ETC不停车收费系统关键产品说明

在ETC建设过程中，从目前情况来看，一般招标过程采用由集成商来进行投标的形式，一般其利润来源于车道控制器。每个省市一般都有本省市做MTC的软件公司进行ETC车道软件及收费站软件的软件供应商，一般来说，我们只能以设备供应商来参与投标。在少数的几个省市，可能会有我们的车道软件的市场。在这种情况下，在与各地的合作过程中要有正确度市场定位。

4.1 路侧设备RSU

RSU(ZXRIS 8900)通讯可以适用于无防护的一款室外型路侧控制单元。其特点如下：  通过了国家智能交通系统工程技术研究中心对产品的物理层测试、协议和互操作测试，完全符合国家标准；

 基于ISO和CEN规定的5.8GHz微波专用短程通讯（DSRC）技术，符合DSRC国际技术标准，具有良好的互换性和兼容性；

 内置PSAM模块，在线密钥计算与认证，确保数据安全，基于多重DES或RSA加密技术，防止链路窃听与数据破解；

 支持高安全性电子钱包交易方式，符合PBOC2.0规范；  先进的防碰撞技术，支持多OBU交易；

 可存储交易信息大于8000条，支持程序远程更新，支持交易数据下载；  军工级的天线设计水平，保证了更窄的波瓣角和更高的增益；  天线与控制单元一体化设计，结构紧凑，业内体积最小，安装便捷；  兼容单片/两片式电子标签；

 安装方式灵活，水平/垂直方向可旋转，多自由度可调，支持顶挂、侧挂和壁挂，可调角度范围为0～90°，便于现场调测；

 可配置天线工作方式，发射功率动态可调，可根据现场环境实现自动定标，便于规划调整和覆盖优化；

 良好的热设计及智能温度控制系统，可保证产品在超低温启动及运行、高温运行等方面特性良好；

 可远程配置工作频点，使用频道隔离技术，频点精准；

 水平半功率波瓣角度小，邻道泄漏功率比高于标准要求，有利于克服邻道干扰；  内置电源适配器，支持交流直接输入，动态范围85~300VAC；  高可靠性，在室外无需任何防雨、防尘设施，防护等级达到IP65；  全室外设备，全天候工作，高强度防雷设计，可以承受强雷电袭击；

 RSU与车道软件之间的通信接口支持最新国家标准，与其它厂家的车道软件通信时可灵活定制通信接口，并可提供整套软件开发包。

技术参数如下： 1.机械特性

1)尺寸：296×199×57mm（一体机）

2)重量：2.5kg

3)外壳材料：底壳：铸铝

表壳：ABS+PC 4)安装位置：龙门架、悬臂、立柱 5)安装方式：顶挂、侧挂、壁挂 2.微波链路特性

1)调制方式：ASK 2)编码方式：FM0 3)工作频率：上行5.790/5.800GHz

下行5.830/5.840GHz 4)通讯速率：上行512kbps

下行256kbps

5)通讯距离：0~30m（可调）6)发射功率：≤33dBm 7)天线极化：右旋圆极化 8)接收灵敏度：≤-80dBm 9)接收带宽：﹤5MHz 10)天线半功率角：水平半功率波瓣宽度小于20°

垂直半功率波瓣宽度小于38°

3.电气及应用特性

1)电源：额定220VAC/110VAC

动态85~300VAC 2)PSAM卡：规格：ISO 7816

通讯速率：56kbps 3)外部接口：10/100M FE

RS485/RS232 4)典型交易时间：＜230ms

5)电气接口：7路干节点，输入/输出可配 4.环境参数

1)工作温度：-40～+75℃ 2)存储温度：-40～+85℃ 3)相对湿度：4％～95％ 4)防护等级：IP65 5)可靠性：MTBF>100,000小时 6)静电：

接触放电：6KV 空气放电：8KV 性能判据：Class B 7)工作寿命：>15年 4.2 车载设备OBU

 完全符合国家标准

 通过国家智能交通系统工程技术研究中心对产品的物理层测试、协议和互操作测试  人性化设计

 外观小巧时尚  轻触式余额查询按钮

 中文LCD、蜂鸣及LED同时提供，以便于交易提示及电池低压告警  多种外壳颜色可选，以满足使用者的个性化需求

 支持实时显示电子钱包余额、交易结果、读写工作状态等指示信息  识别稳定可靠

 OBU接收灵敏度高，设计时充分考虑了防爆膜的影响，保证识别稳定可靠  大范围的方向适应性，适合于不同安装角度和位置  低功耗设计

 免维护时间可达5年  高抗振性

 充分考虑挡风玻璃弧度，可适用于各类车型  超强3M双面胶固定，安装方便且牢固  高数据可靠性

 机械防拆设计，保护用户数据，非法拆卸时，OBU即时失效并具有报警指示信息

 支持全系统密钥控制及加解密处理

 OBU可大量存储必要的信息，可采用DSRC方式读出  良好的兼容性

 完全按照国家标准设计，可兼容任何符合国家标准的RSU  支持各种类型的逻辑加密卡

 支持接触式/非接触式两种方式读写双界面CPU卡

 CPU卡支持记账卡和电子钱包功能，电子钱包交易符合中国人民银行颁布的《中国金融集成电路（IC）卡规范》

 良好的易用性

 独有的数据导入/导出功能，支持ICC数据导入/导出  支持程序在线更新  支持交易数据下载 技术参数如下： 1.机械特性

1)尺寸：85×65×20mm 2)重量：100g 3)外壳材料：ABS+PC 4)安装位置：汽车挡风玻璃内侧

5)安装方式：超强3M双面胶固定，防拆卸开关 2.微波链路特性

1)调制方式：ASK 2)编码方式：FM0 3)工作频率：上行5.790/5.800GHz

下行5.830/5.840GHz 4)唤醒时间：≤1ms 5)唤醒灵敏度：≤-40dBm 6)接收灵敏度：≤-50dBm 7)通讯速率：上行512kbps

下行256kbps 8)天线极化：线极化 3.电气及应用特性

1)功耗：≤5µA（静态电流）

≤25mA（工作电流）

2)通讯接口：DSRC（空口）

UART（mini USB接口）

3)典型交易时间：＜230ms 4)存储容量：用户存储区>4kB 5)MMI应用界面：LCD显示

蜂鸣器提示

LED状态提示

6)电池寿命：3.6V/1300mAh锂电

工作寿命大于5年

4.环境参数

1)工作温度：-25～+70℃ 2)存储温度：-40～+85℃ 3)相对湿度：5％～95％ 4)可靠性：MTBF>100,000小时 5)静电：

接触放电：6KV 空气放电：8KV 性能判据：Class B 6)免维护时间：>5年

4.3 车道控制器

智能化车道控制器产品可以实现简单便捷的车道系统集成。该产品具有以下特点：  具有中央处理单元；

 具有LCD触摸屏，可实现人机界面操作，可独立控制外设，可观察外设工作状态；

 具有丰富的通讯接口，包括1路网口，可实现设备联网；3路RS232接口，控制RS232串口设备；

 具有丰富的外设控制接口，包括6路光电隔离输入、6路继电器强电输出、4路继电器开关量输出。可以独立控制雨棚灯、通行信号灯、雾灯、电动栏杆机等；

 内部集成高分辨率视频采集功能模块，具有视频输入、输出接口，可实现视频采集功能。在分辨率为768×576以上、32位真彩色模式下捕获的时速为100公里/小时的动态车辆图像，可清晰辨认出车牌；

 内部集成字符叠加功能模块，具有视频叠加图像功能，并可通过网口和视频口输出叠加图像；

 内部集成车辆检测功能模块，可实现6通道车辆检测功能；

 检测器计数误差小于1×10-4  检测车速可达100公里/小时  车道宽度：3.0～4.0米；  检测器可以通过触摸屏复位；  检测频率：触摸屏操作，4级可调  检测灵敏度：触摸屏操作，8级可调

 内部集成符合ISO14443协议的高频读卡器模块，可实现人员鉴权功能；  具有配电模块，可实现RSU、电动栏杆机、费额显示器、摄像机等的供电保护和控制功能。 防护等级：IP53；  工作温度：-15℃~50℃；  储存温度：-30℃~60℃；

 相对湿度:0~95%、无冷凝水的情况下能够正常工作；  MTBF大于20000小时；  MTTR小于0.5小时。

第5章 ETC不停车收费系统优势及特色

5.1 通讯集成优势

通讯可以提供全套的解决方案，从硬件设备（路侧单元RSU、车载单元OBU、车道控制器）到车道控制软件、收费站系统软件以及远程操作维护平台全套解决方案，实现了软硬件的无缝连接，真正实现了收费系统的集成，避免了不同厂家之间产品繁琐的对接问题，同时系统的运行更加稳定，控制更加准确合理，实现真正无人职守。

通讯致力于有效整合各类公司资源，实现ETC系统和公司的传输、数据、监控以及接入产品的集成，提供高速公路信息化的整体解决方案，提供端到端的集成方案和完善的一站式服务，一揽子的工程实施方案，为客户带来放心满意的服务质量。

5.2 通讯系统优势

5.3.1 ETC/MTC一键切换

由于通讯能够很好的解决邻道干扰问题，其专有技术可以保证ETC/MTC快速一键切换，灵活配置车道的收费模式，加快了响应速度。另外，当所有车道都安装了ETC系统之后，业主可以自由选择车道的工作方式，即哪个车道采用ETC收费，哪个车道采用MTC收费，增加了配置的灵活性。

ETC/MTC的区别仅仅局限于交易层次，对于ETC/MTC收费站能够完全统一，ETC/MTC系统采用统一数据库上传数据，保证数据不丢失。通讯作为无线通讯的专家，可以将收费站员工的管理纳入其中，包括：系统权限管理、考勤、门禁等管理，功能更加强大，管理更加便捷。

5.3.2 跟车干扰的解决

跟车是目前遇到的棘手问题，很多厂家由于产品质量和性能问题，不能有效解决。个别厂家宣称通过“双天线”方式可以解决跟车干扰问题，其实不然，所谓的“双天线”方案不过是在系统实际应用中，由于设备性能问题，经常导致OBU与RSU交易时间过长，在单天线覆盖区域内无法正常完成整个交易流程，结果出现车辆速度稍快的情况下交易失败，车辆无法正常通过收费站的问题。基于以上情况，只能通过增加天线，以此增加覆盖来保证交易区域的扩大，保证交易流程的完成。

解决跟车干扰的问题，其根本在于解决路侧设备RSU的覆盖区域的连续与稳定，同时解决车载单元OBU的一致性，克服了这样两个问题，基本可以保证先进入交易区域的车辆首先进行交易，后进入交易区域的车辆后进行交易，从而解决跟车干扰问题。

通讯路侧设备RSU通讯区域可以精确控制在5~8米的范围内，同时车载单元OBU一致性很高，可以达到±1db，唤醒时间小于1ms，从根本上降低了跟车干扰发生的几率。

5.3.3 邻道干扰的解决

邻道干扰问题是目前常见的问题，由于某些厂家的技术能力限制，设计的天线方向性不好，水平波瓣角大，有的甚至大于35°，加之OBU温漂严重，且系统宽带接收，因此造成邻道干扰严重。通讯路侧设备RSU达到军工级的天线设计水平，水平波瓣角小于19°，邻道泄漏功率比高，OBU的车载单元温漂小，能够准确接收该车道频段的信号。

5.3 通讯产品优势

5.4.1 良好高低温性能

通讯通过专有技术保证了设备具有良好的高低温性能，OBU可稳定工作在-35°到70°的环境，路侧设备RSU保证在-40°低温下能够正常工作，另外，工业级的器件保证了其在70°的高温下也能正常的工作，无论严寒酷暑，设备都可以安全可靠的应用于大江南北。

5.4.2 OBU低温漂设计

专有技术保证OBU温漂在工作温度内（-35°到70°）低于20ppm，避免由于频偏引起的通讯不可靠，并且大大降低了邻道干扰问题的产生。

5.4.3 OBU独特的唤醒方式

OBU的唤醒方式业内大部分厂家采用的是全部断电的方式，导致唤醒时间高达50~80ms，而通讯采用了半休眠的唤醒方式，即OBU休眠期间保存了部分器件的工作状态，类似于笔记本的休眠状态，使得OBU唤醒时间小于1ms，有效降低了整体交易时间以及发生跟车干扰的39

几率。

5.4.4 OBU 高一致性

强大的研发能力、规范标准的生产流程保证了设备的质量和可靠性，保证了产品的高一致性，OBU的高一致性，即控制在±1db，相当于通讯距离最多相差1米，同时OBU的通讯交易灵敏度远高于唤醒灵敏度，使得OBU一旦被路侧设备唤醒必然能够进行准确的交易通讯，大大降低了跟车干扰发生的几率。

5.4.5 OBU误唤醒概率低

在实际应用中发现，个别厂家的设备由于接收带宽比较宽，滤波不好或根本没有滤波，受到无线信号的影响严重，在手机通讯基站下经常会被误唤醒导致电池消耗严重。我司采用专有技术，保证了OBU接收带宽处于一个很窄的范围，对其它频段具有很好的抑制作用，像手机、基站信号等不会影响OBU被误唤醒，更加节电。加之我司的天线水平波瓣角小，邻道泄漏功率比高，防止了邻道信号对OBU的误唤醒。

5.4.6 RSU一体化设计

RSU采用独特的一体化设计，其整体体积大小仅相当于同类产品的三分之一，重量更是同类产品的五分之一，成为业界体积最小，质量最轻的一款路侧设备，安装维护更加方便。由于其数字部分、射频部分、天线一体化，外部只需要提供电源和通讯线即可，方便使用。一体化的另外一大好处是：使得前向、反向差损最小，有效的提高了灵敏度及可靠性。

5.4.7 军工级的天线设计水平

我公司采用的天线堪称业界“最小”，军工级的设计水平保证了更窄的的波瓣角以及更高的增益，天线的一致性好，降低了工程安装时，覆盖范围调节的难度。

精心设计的小于19度的RSU天线水平波瓣角，保证挂高5.5米的情况下，通讯区域可以精确控制在5—8米的范围内，并且通讯区域宽度小于3.3米。邻道泄漏功率比高于标准要求，有效的克服了邻道干扰。

增益为16.2dBi，半功率波束宽度为19度，前后比约29dB，副瓣增益3dBi，副瓣波束宽度为33度。第一零陷增益为-10dBi，零陷波束宽度为22度。

当相邻车道RSU发射频率分别为5.83GHz，5.84GHz，RSU水平间距3.5米，挂高5.5米，下倾角度52度，OBU垂直高度1.5米，上仰角度60度时，本车道与相邻车道信号比较图。

OBU接收到本车到与相邻车道信号比较图

5.4.8 支持网口等多种通讯方式

路侧设备RSU提供多种接口方式，包括网口、RS232/485接口，开关量接口，使用更加

方便，兼容性更强，扩展性更好。相对于业内部分厂家，增加的网口通讯方式更加快速高效，降低了交易时间，同时有利于RSU与其他设备的集成组网以及远程设备监控。

5.4.9 设备防护

RSU采用密闭设计，防护等级达到IP65，即：可以完全防止外物及灰尘的侵入，防止来自各方向由喷射出的水进入,可以无防护的应用于室外 ；同时，设备本身具有防雷板，接口采用光耦隔离技术，可以有效的抗非直击雷，可安全可靠的工作在高速公路收费岛附近环境灰尘密布，气候恶劣的室外环境。

5.4.10 标准化设计

我司设备通过了互联互通测试，完全符合国家标准，具有良好的兼容性和互操作性；RSU与车道软件之间的通信接口支持最新国家标准，与其它厂家的车道软件通信时可灵活定制通信接口，并可提供整套软件开发包。电信级网管系统、产品的灵活架构，保证了国家标准改变时，实现在线升级，郑重承诺我们的产品完全符合最新的国家标准。

5.4.11 高性能车道控制器

自主研发车道控制设备，具有LCD显示屏及触摸屏，方便操作；内置字符叠加器，对相关信息进行叠加；具有配电模块，为车道控制器及外设供电，1个两极空开作为车道控制器的总开关、5个单极空开对车道外设提供220VAC供电，对外提供2路DC12V/1A电源，可提供给亭内摄像机或其它集成车道外部扩展设备；对外提供6路光电隔离型输入接口，10路继电器输出接口，6路地感线圈输入接口；具有车辆检测功能；具有高频读头，能够进行操作前刷卡认证，增加系统安全性；设备可靠性高。

第四篇：高速公路ETC不停车收费系统进入快速发展期

摘 要：etc是一种用于公路、桥隧和其他交通收费的电子自动收费系统。现在etc全国高速公路联网已经完成，它的推广和应用拓展进入快速发展期。

关键词：etc；不停车高速公路收费系统；发展

中图分类号：tp391 文献标识码：a

不停车收费系统（简称etc系统）是通过安装在车辆前端的车载电子标签（obu）和在收费站etc车道上方的微波天线（rsu）之间的微波专用短程通信（dsrc）进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，利用计算机技术、网络技术与银行进行后台结算，实现不停车全自动收费的电子收费系统。整个收费过程中车辆不需要停车进行取卡和缴费，提高了车辆通行效率。它是20世纪90年代后期出现的，目前世界上最先进的收费系统。

我国自1988年建成第一条高速公路以来，高速公路收费一直采用人工收费。20世纪的90年代中期，我国开始引进etc系统。经过交通运输部、各联网省份的共同努力下，2015年9月28日，全国除海南、西藏无收费公路外，全国29个省份已实现etc联网通行。全国联网后，所有etc用户车辆可在全国已联网省份的高速公路etc通道不停车通行，真正做到“一卡在手全国通行”。

一、etc的优势

（一）节约通行时间，提高通行效率

高速公路电子不停车收费（etc）系统和原先的人工收费系统不同，是以ic卡作为数据载体，通过微波专用短程通信方式实现收费计算机与ic卡的远程数据存取功能。不停车收费技术允许车辆高速通过，提高了高速公路通行效率和收费效率，使得收费对于车辆通行的影响程度降到最低。

据统计，普通轿车通过出口收费车道，人工车道缴费通过的平均时间约为14s，采用etc收费系统通过的平均时间小于3s，即每车次可节约11s。通道通行能力是人工通道的5倍以上。也就是说，1条etc车道相当于5条人工收费车道的通行能力，其优势十分明显。投入使用后，可极大缓解目前高速公路收费站区域的拥堵现象，大大提高通行效率。

（二）节约燃油消耗，降低污染排放

实践证明，etc电子不停车收费使得车辆减少了因排队而频繁启动、刹车的次数，还可以明显降低收费区域的噪声污染和废气排放。平均每辆车通过etc车道比通过人工收费车道的油耗节省量为0.0314升/车次。据此估算，我国每年因使用etc一项可节省燃油消耗约为4446万升，平均节约能源费用约为2.9亿元。

由于油耗的节约使车辆降低污染物的排放。据估算，平均每辆车通过etc车道可降低碳氢化合物、一氧化碳、一氧化氮等污染物排放量共5.7g。日本的一项研究结果显示，一辆车使用etc所减少的二氧化碳排放量相当于一棵树的吸收量，从环保意义上说是，给一辆车安装了etc设备，相当于种了一棵树。因此，实施etc对于减少能源消耗，降低环境污染，构建绿色交通将发挥重要的作用。

（三）节约土地资源，降低营运成本

etc系统的使用大大地提高了高速公路收费站通行效率，可减少收费车道的数量，从而缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。收费站规模的缩小节省了土地使用成本、收费站建设成本等建设成本投入，同时也可以减少了收费人员的配置。据估算，改用etc收费后可节约近87%的收费站扩建费用和约20%的人工与服务成本。大大降低了收费公路的建设和运营成本。

二、目前etc存在的问题

（一）etc联网需要进一步完善

etc联网标准执行需要进一步统一和规范。统一车型分类标准是实现全国联网的最基础条件，目前还有部分省份车型分类尚未统一。由于货车实行计重收费，目前尚无etc通道计重收费的国家技术标准，致使货车无法使用etc。

（二）加快推动etc服务体系建设

推广实施etc，建设是关键，服务更重要。进一步统一全国的etc的服务质量与要求，提供跨省服务功能，建立和完善统一的服务规范和监督、投诉制度。加快etc网络服务平台和营业网点建设，积极提供“一站式”服务，通过与第三方服务机构合作等方式，不断增加网点数量，为etc用户提供就近安装和相关服务。

（三）进一步规范etc用户使用

部分etc用户使用不规范造成不良后果。如私自拆卸、不规范安装或部分etc用户没有遵守“一车一标签一卡”的规定，如果车辆上不只安装一套电子标签，会导致重复扣取通行费、干扰etc车道无法正常通行等故障。

以上都是发展中的问题，随着etc推广工作的推进，这些问题将会得到逐步解决。

三、etc应用进入大发展期

随着etc实现全国联网，区域的迅速扩大，用户量高速增长，etc相关的产业规模也在加速发展。

（一）etc交易规模迅速扩大

交通运输部统计数据显示，北京、山东、上海等14个省市etc联网运行从2014年12月26日开通到2015年1月26日短短一个月时间，联网区域内跨省etc交易量高达1000万辆次，交易金额6.5亿元，全国联网运行后，月交易额可能会超过10亿元，保守估计，年交易额也至少会达到百亿规模。反映出人们的跨区域出行需求，同时也彰显出etc联网的巨大社会效益。

（二）etc技术发展带来机遇

etc全国联网将给相关行业带来巨大商机和技术发展机遇，包括自动车辆识别技术、短程通信技术、视频抓拍系统技术、红外分离技术、微波天线技术的进步，etc相关设备，包括工控机、车道控制器、电子标签、微波天线、车辆检测器、抓拍摄像机、费额显示器、自动栏杆、字符叠加器等的研发。据估算，到2020年底，高速公路通车里程将达到16万km，预计将建收费站约7500个，如果按照每个收费站设置两进两出4个etc车道，5年间需要建设etc车道约3万条。按照每条etc车道相关设备投资约为20万～30万元计算，“十三五”期间etc相关设备投资规模为60亿～90亿元。

（三）etc设备消费市场巨大

我国etc发展空间巨大，目前我国etc普及应用率只有10%左右，而日本和韩国etc普及应用程度要远高于我国。韩国约有50%；日本约有80%汽车都装配了etc收费系统。

我们不妨作一个测算：截至2014年年底，我国etc用户超过1000万户，到2015年年底达到2200万户，“十三五”末也就是到2020年，预计全国汽车保有量将达到2亿辆，etc应用率按照30%计算，etc用户至少将达到6000万户。2015～2020年6年增加5000万户，以增加5000万个obu、每个obu按240元算，仅obu一项，就将创造120亿元的商机，平均每年20亿元。如果再加上obu每五年更新一次；再加上围绕etc卡的消费市场和信息服务市场，数字将更大。

（四）etc拓展应用潜力巨大。

在不停车收费的基础上，开展深入地研究，不断拓展etc的应用范围。研究和推进etc在城市停车场管理领域的应用。目前，新加坡100%的停车场都使用了etc技术。京津冀地区已初步选定一批较大的商业区、大型场站进行尝试，持有etc卡的用户进入停车场，系统通过采集电子标签信息和识别车辆号牌就可直接完成收费，省去了停车排队缴费的麻烦，避免了因收费造成停车场出入口车辆滞留。不停车收费系统还可以应用到城市拥堵管理，它可以作为一种经济杠杆，对城市交通流进行调节和管理。

研究etc车载设备前装技术，可考虑将etc车载设备作为汽车标准配置单元，研究探索etc技术和其他智能交通技术的融合，围绕信息共享、信息交换等各环节，开发新的应用系统和应用产品。可以预见，未来etc系统发展，将开拓出更为广阔的应用市场。

（五）etc互联网+服务市场巨大

etc联网是实实在在的庞大的车联网用户群，是会产生生产力和经济效益的网络。etc联网的初衷是实现高速公路的快速便捷收费，但是，如果赋予etc更多的功能如信息播报、有偿信息服务、支付购买等功能；研究etc联名卡、储值卡的支付功能，实现etc用户持卡消费，将其从高速公路消费扩展到停车、餐饮、购物等消费，etc就不仅仅是一个单一的高速公路电子收费系统，会成为一个多功能和多元化的“etc经济圈”，由此也将拓展出更为庞大的市场。

第五篇：浅谈高速公路ETC电子收费系统的技术研究

论文关键词：高速公路 ETC 电子收费系统 技术研究

论文摘要：ETC（Electronic Toll Collection）电子收费系统是一个集中了微波无线通信、图象识别、自动控制、传感技术、计算机网络及信息处理等多项高新技术的智能交通电子系统，通过车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换从而实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用。本文重点介绍了高速公路ETC电子收费系统的工作原理、系统构成、系统功能及其工作流程。

1、引言

随着高速公路联网收费里程的不断增长、交通流量的不断加大，高速公路收费站点车辆拥堵和环境污染问题日益突出，如何提高疏通能力和车道收费的处理效率迫在眉睫。ETC电子收费系统通过微波无线通信、计算机网络及信息处理、图象识别、传感技术、自动控制等多项高新技术手段，利用车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换从而实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用，车辆以不停车方式通过收费站能够明显提高收费站的通行能力，减少因排队、缴费造成的燃油消耗和尾气排放，极大地改善了高速公路的交通状况，大大促进高速公路收费管理的发展。

2、ETC电子收费系统概述

ETC电子收费系统是一个集中了微波无线通信、计算机网络及信息处理、图象识别、传感技术、自动控制等多项高新技术在高速公路收费系统中的应用，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。

ETC电子收费方式，具有全自动、快速便捷、非现金交易、大容量等优点，它利用车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换，控制计算机根据插入在电子标签中存储的信息识别出道路使用者信息，在不需要司机停车和其他收费人员操作的情况下，自动完成收费处理过程。与传统的MTC系统相比，ETC系统具有以下特点：

(1)有效地提高了收费车道的车辆通行能力，加快了收费速度；(2)减少刹车时造成的机件损耗，降低油耗，减少车辆尾气污染；(3)一卡通行多个收费站，方便驾车者；(4)系统管理简单、工作安全可靠；(5)杜绝收费工作中的贪污通行费现象。

3、ETC电子收费系统工作原理

ETC电子收费系统主要利用车辆自动识别技术，通过路侧车道或门架上控制系统的信号发射与接收装置（RSU）识别车辆上的车载单元(OBU)的“电子标签”，ETC车道计算机根据“电子标签”中存储的信息识别出车辆的基本信息，根据车辆行驶情况从车主的银行账号或储值中扣除通行费。交易成功后,车道栏杆自动抬起，放行车辆；车辆通过后，栏杆自动降下。整个过程不需人工干预，车辆不停车快速通过ETC收费车道。

4、ETC电子收费系统构成

ETC电子收费系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。根据分工的不同，系统又可分为前台系统和后台系统两大部分。

前台主要通过ETC收费车道系统实现不停车收费。ETC车道设备主要由天线、天线控制器、触发线圈、抓拍线圈、落杆线圈、自动栏杆机、通行信号灯、闪光报警器、车道计算机、车道控制器、费额显示器（带余额显示功能）、车道摄像机、字符叠加器、雾灯、车牌识别系统等组成。

后台系统由收费站管理子系统、ETC管理中心和专业银行组成，负责后台的ETC交易数据服务、运营参数管理以及系统运行监控，并通过数据接口软件，在站级实现ETC电子收费系统与联网收费系统的数据处理工作。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层，既要进行收费信息与数据的处理和交换，又要行使必要的管理职能。后台系统根据收到的数据文件在公路公司和用户之间进行交易、拆帐和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。

5、ETC电子收费系统功能

(1)探测车辆的驶出、驶离并对车辆进行计数，传送检测结果。结合车辆识别，可判断车辆是否有电子标签（OBU）；(2)具有实时图像抓拍和车牌识别功能。当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存，识别车牌号码并保存；(3)在人口车道将人口收费站、车型等信息写入苏通卡信息；在出口车道，更具车辆经过的人口收费站、费率等计算通行费金额；(4)根据车道计算机控制指令正确控制车道设备动作，包括自动栏杆的升起、通行信号灯的切换、报警器的开关、费额显示器的显示、大棚灯的切换等；(5)完成车道和收费站之间的数据交换。包括接收收费站下达的信息、上传苏通卡原始通行费数据、人口车道的过车信息等；(6)如果车辆通过ETC车道时出现异常，车到系统将拦截该车车辆不允许通行，系统不再对该车辆进行出路，由收费站工作人员引导至隔壁的MTC车道。

6、ETC电子收费系统工作流程

(1)当装有电子标签的车辆进入通讯范围，首先压到埋入地下的触发线圈，启动读写天线；(2)读写天线与电子标签进行通讯，电子标签以微波方式发出电子标签标示和车型代码，读写天线接收并判别电子标签的有效性，如果电子标签有效则进行交易，无效则报警并保持车道封闭，直到车辆离开检测线圈；(3)对于持无效卡或无卡的车辆，若其在收费车道上高速跟车冲卡而过，读写天线在确认无效性的同时，将启动快速自动栏杆，关闭收费车道，当场将冲卡车辆拦截。(4)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；(5)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；(6)车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，车道通行信号灯变红；(7)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。

7、结语

随着联网收费路段的增多，相对于MTC来说，ETC收费的优势越来越突出，但目前的ETC电子收费系统仍然存在通信技术、跟车干扰、货车不适用、误报警、投资成本高等问题，以及相邻省之间ETC技术标准不完全统一、密钥体系标准不同、联网收费运营管理机制不同的问题，随着通信技术和跨省ETC技术的不断提高，ETC电子收费系统必将依靠其难以比拟的灵活性和可扩展性，在高速公路收费管理中得到广泛的推广和应用。

参考文献

[1]王震宇.ETC系统标准化和技术选择[D].西安公路交通大学交通信息工程及控制系,1999.[2]杨详妹等.长三角联网ETC在沪苏浙高速的应用[J].中国交通信息产业,2009(5)：66-70.本论文转载于论文天下：http://www.xiexiebang.com/product.free.10055568.1/