车速里程表的工作原理及速比的计算方法论文（汇编）

第一篇：车速里程表的工作原理及速比的计算方法论文

车速里程表与水温表一起,成为汽车用组合仪表上最重要的两个仪表。车速里程表有机械式和电子式两种，右图所示为磁感应式车速里程表的结构简图，它由车速表和里程表两部份组成。

一、车速里程表的结构及工作原理

（一）机械式车速里程表

车速表主要由与主动轴固定在一起的U形永久磁铁、带有转轴与指针6的铝罩、罩壳、固定在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。主动轴由变速器或分动器传动蜗杆经软轴驱动。

不工作时，盘形弹簧4使指针6处于刻度盘的零位。当汽车行驶时，变速箱上蜗轮组件中的蜗杆带动里程表软轴旋转，再由软轴带动主动轴旋转，从而使主动轴上的永久磁铁1跟着旋转。由于蜗杆与软轴及车速里程表主动轴紧密连接在一起，它们的转速相同。永久磁铁的磁力线在铝罩上产生涡流，涡流产生的磁场与旋转的永久磁铁磁场相互作用产生转矩，使铝罩克服盘形弹簧的弹力向永久磁铁1旋转的方向旋转，直至与盘形弹簧弹力相平衡。车速越高，永久磁铁1旋转越快，转矩越大，使铝罩2带动指针6偏转的角度越大，车速的指示值越高。

里程表由蜗轮蜗杆机构和数字轮组成。汽车行驶时，主动轴经3对蜗轮蜗杆驱动里程表最右边的第一数字轮，使第一数字轮上和数字显示1/10Km。从第一数字轮向左，每两个相邻的数字轮之间,又通过本身的内齿和进位数字轮传动齿轮，形成1：10的传动比。当第一数字轮转动一周，由9转到0时，由内传动齿拔动左侧第二个数字轮转动1/10圈，形成1Km数递增；当第二数字轮转动一周，由9转到0时，其左侧第三个数字轮转动1/10，以10Km数递增。其余数字轮由低位到高位的显示，计数方式均依次类推，即可显示汽车行驶里程数。

（二）电子式车速里程表

车速表由车速传感器（安装在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上，有光电耦合式和磁电式）、微机处理系统和显示器组成。由传感器传来的光电脉冲或磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速。里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。

二、组合仪表速比的计算方法

（一）速比的定义

对机械式或传感器安装在变速器上的蜗轮组件的车速表来说，所指示车速与变速器蜗杆的转速之比即为速比。例如，车速表上的读数为60Km/h之时,变速器蜗杆的转速为36000r/h，则仪表速比为60：3600=1：600。也就是说，当车速表上的读数显示为1Km/h之时，变速箱蜗杆的转速必须为600r/h。

（二）求组合仪表的理论速比

理想状态下，即车速表上显示的读数与实测速度相等的情况下，所计算出来的速比称为理论速比，其计算公式为K=1：［（k1/k2）×1000/（2πR）］,K为理论速比，k1为后桥主减速比，k2为变速箱蜗轮组件的传动比，R为轮胎的滚动半径。以下举一个例子来说明如何计算组合仪表的理论速比：

某轿车相关参数为：后桥主减速比5.125，变速箱蜗轮组件的传动比（即蜗轮转速与蜗杆转速之间的比值）14/3，轮胎型号为165/70R13LT8PR90/88Q，查《汽车标准汇编第五卷转向车轮其它》中的《GB/T2978-1997轿车轮胎系列》得轮胎滚动半径为273mm=0.273m。K=1：［(k1/k2)×1000/(2πR)］=1：［（5.125/(14/3)）×1000/(2×3.14×0.273)］=1:640.6,该速比即为所求的理论速比。

（三）求组合仪表的实际速比

如果按照理论速比来设计组合仪表，车速表往往会出现速度超差的现象，导致实测速度V2大于车速表读数V1，这是安全法规所不允许的。根据《GB7258-20004机动车安全运行技术条件》中的4.12条，车速表指示车速V1（单位：Km/h）与实测车速V2（单位：Km/h）之间应符合下列关系式：0≤V1-V2≤(V2/10)+4，由此公式可得符合条件的实测速度值如下表所示：

为了安全起见，必须选定一个实际速比，使V2＜V1，且符合《GB7258-20004机动车安全运行技术条件》。此处，选定一个速比K1，使仪表读数为100Km/h之时，实测速度为95Km/h。由V1/V2=K1/K得，K1=K（V1/V2）=（1/640.6）(100/95)≈1:609，当仪表读数V1=40Km/h,实测车速V2=V1K/K1=40×（1/640.6）/(1/609)≈38(Km/h)，同理可算出当仪表读数V1分别为60Km/h，80Km/h，120Km/h，实测速度V2分别为57Km/h，76.1Km/h,114.1Km/h。可见所选实际速比K1符合法规要求,可作为该款轿车的组合仪表的速比。当然，也可选其它速比，但根据所选速比计算出的实测车速要在上表的范围之内。

参考文献

[1]蔡兴旺主编．汽车构造与原理（下册）[M]．北京：机械工业出版社，2004.

第二篇：基因工程论文：基因工程原理及进展

基因工程原理及进展

【摘要】

基因工程技术是一项正在蓬勃发展的技术，它将给人类社会带来一场深刻的变革，我们有必要了解基因工程的概念、原理、技术程序，以及基因工程在农业、工业、医药等方面的应用和进展情况。

[关键词]

基因工程 原理 技术程序 应用进展

人类之所以不同于其他动物，是因为人类可以改造自然，使人类与大自然和谐相处。生物工程是运用现代生物科学的理论和方法，按照人类的需要改造和设计生物的结构和功能，以便更经济、更有效、更大规模地生产人类所需要的物质和产品的技术，它包括基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶和发酵工程。其中基因工程是在遗传物质的分子水平上改造和设计生物的结构和功能的技术，是一项正在蓬勃发展的技术，它将给人类社会带来一场深刻的变革。

首先，让我们来了解一下基因工程的基本原理及技术程序。基因工程的基本原理是在体外将不同来源的DNA进行剪切和重组，形成镶嵌DNA分子，然后将之导入宿主细胞，使其扩增表达，从而使宿主细胞获得新的遗传特性，形成新的基因产物。它有3个基本的步骤：①从合适材料分离或制备目的基因或DNA片段。②目的基因或DNA片段与载体连接作成重组DNA分子。③重组DNA分子引入宿主细胞，在其中扩增和表达。不同种类生物的生物学特性不同，其基因工程在操作上和具体技术上必然有所差异，但技术核心都是DNA的重组，即利用一系列的DNA限制性内切酶、连接酶等分子手术工具，在某种生物DNA链上切下某个目标基因或特殊的DNA片段，然后根据设计要求，将其接合到受体生物DNA链上。一个完整的用于生产生产目的的基因工程技术程序包括的基本内容有：①外源目标基因的分离、克隆以及目标基因的结构与功能研究。②适合转移、表达载体的构建或目标基因的表达调控结构重组。③外源基因的导入。④外源基因在宿主基因组上的整合、表达及检测与转基因生物的筛选。⑤外源基因表达产物的生理功能的检定。⑥转基因新品系的选育和建立以及转基因新品系的效益分析。⑦生态与进化安全保障机制的建立。⑧消费安全评价。

一、外源目标基因的分离、克隆及功能结构分析

获得合乎人类某种需要的目标基因是开展一项基因工程的前提和全部工作的核心，基因工程的第一步就是获得目标基因。目前人们已经能够通过多种途径和方法来获取目标基因，比如从构建的基因文库中调取和筛选目标基因，通过化学方法合成已知核苷酸序列的目标基因，以及通过逆转录酶用mRNA为模板合成目标基因等。

二、构建能在受体生物细胞中表达的重组目标基因

要使一个外源目标基因能整合到受体细胞的基因组中并能在整合后在受体基因组的调控下有效地转录和翻译，就必须事先对目标基因的功能结构用DNA重组技术进行适当的修饰，也就是将目标基因与一种特别的DNA分子重组，这种特别的DNA分子称为基因载体，目前所用的载体主要有以下几类：质粒、λ噬菌体、柯斯质粒、病毒载体、YAC载体等，各类载体具有独特的生物学特性，可用于不同的目标基因。

三、外源重组目标基因的导入

将重组的外源目标基因转入到宿主细胞中的过程称为基因导入或基因转移。接受外源基因的细胞称为受体细胞。由于受体生物学特征的不同以及基因工程目的不同，外源基因导入的方法也不同，有的是用载体导入，有的是直接用物理的方法导入。目前使用的有转化、转染、电穿孔导入法、基因枪射入法、显微注射法、脂质体介导法等，向细菌等微生物中导入外源目标基因常用质粒转化和噬菌体转染方法；向植物细胞中导入外源基因常用基因枪注入法和Ti质粒导入法；能由原生质体再生出植株的植物细胞还可以用电穿孔导入法及脂质体融合法；动物的受精卵一般通过人工显微镜注射法导入外源基因；动物的体细胞可用电穿孔法和病毒转染法导入外源基因，但对用于生产目的的基因工程常常避免用病毒转染法。

四、转基因细胞或个体的鉴别和筛选

在对宿主的细胞进行了外源目标基因导入处理以后，有些细胞可能并没有外源基因的进入，另有一些细胞可能在外源基因进入后因各种原因而不能使外源基因表达，因此必须对被进行了基因转移处理的细胞或个体进行鉴别，以筛选出导入外源目标基因的转基因细胞或个体。鉴别和筛选转基因生物一般在两个层面上进行：一是检测目标基因是否表达，二是检测目标基因是否整合到了宿主的染色体上和能否稳定传代。表达检测的方法主要有转录产物的印迹杂交法、免疫印迹检测法、免疫组织化学检测法等。整合检测可通过DNA分子杂交来确定。

五、转基因品系的效益分析。

一个生产性能优越的转基因品系，首要的条件是目标基因的表达产物必须有正常的生理功能，另一个必要标志是其目标基因必须有适度的高效表达特性和可持续生产能力。

六、生态与进化安全保障

由于转基因生物与其他生物一样具有可遗传、易扩散及自主的特性，而且人类对生命、生态系统、生物的演化实际上还知之甚少，对不同物种间基因的人工组合，外源基因对受体生物进化的可能影响，转基因生物对生态系统的长期影响等都无法进行评估，因此如果人们不事先采取控制措施，转基因生物一旦进入到自然环境中就可能打破生态平衡，破坏生态环境和自然种质资源。对转基因生物的控制措施有物理的方法和生物的方法：物理的方法就是通过各种严格的管理措施和物理屏障尽量使转基因生物不能从实验室逃逸进入到自然环境里去；生物的方法一般就是造成转基因生物与非转基因生物之间的生殖隔离，如利用三倍体不育的特性将用于生产的转基因动物或植物变成三倍体等。

七、消费安全评价

（一）消费安全评价一般要考虑以下一些主要的方面：①导入外源目标基因本身编码的产物是否安全。②外源目标基因是否稳定。③使用的载体是否安全。④使用的报道基因（就是能产生很容易观察的性状的基因）是否会产生有害物质。⑤外源基因导入后是否会诱导受体生物产生新的有害遗传性状或不利于健康的成分。为了保护人类的健康，许多国家都已通过立法或其他形式对转基因产品进行消费安全评价和严格的管理，对进口转基因食品严格限制。

（二）让我们来了解一下基因工程在农业、工业及环境保护、医药、食品等方面的应用。随着生命科学和基因工程技术的进一步发展和完善，越来越多以基因工程改良的植物、动物和微生物品种已经或将要应用于社会生产。农业生产的方式必将发生重大的改变，农产品的产量和质量将大幅度提高；许多高耗能、高污染的化工产业将可能被低耗能、低污染的基因工程产业所取代；经过人工改良的动物、植物和微生物将不但能高效而清洁地生产出医药化工所能生产的药品和试剂，还能生产出医药化工所不能生产的效力强大、作用专一的特殊药品；人体器官培养将成为产业，器官移植将成为临床常规等。

1．基因工程在农业方面的应用。粮食短缺曾是长期威胁我国人民和世界人民生活的一个最大问题，也仍然是一个没有从根本上解决的问题。我国的杂交水稻技术使水稻的产量有了大幅度的提高，为解决我国和世界粮食问题做出了巨大的贡献。最近我国杂交水稻研究中心的科学家与美国科学家的联合研究发现了一个高光合效率的基因，专家们的分析认为，如果将此高光合效率基因转移到杂交水稻中，则杂交水稻的产量有可能在原有的基础上再提高20%。虫害是降低农作物产量的主要原因之一，全世界每年都因虫害要损失数千亿美元。化学杀虫剂的长期和大量使用已经产生出许多严重的问题，而用基因工程方法培育出的能抗虫害，不需要施用农药，对人、畜食用安全的作物，则不仅能提高种植的经济效益，而且能有效地保护我们的生存环境。我国科研工作者研制的转Bt毒蛋白基因棉花、转Bt毒蛋白基因烟草、水稻、杨树等植物，都有很强的杀虫效果。基因工程在农业方面的应用前景是相当广阔的，除了前面说的增产、抗虫害，还可能培育出能固氮的转基因作物，能抗旱、抗寒的转基因植物等。

2．基因工程在工业及环境保护方面的应用。应用基因工程技术，使植物成为能替代微生物发酵设备的生物反应器，更经济地生产出人类所需要的各种原料已经成为非常具有吸引力的领域。现在已经培育了多种可作为生物反应器的转基因植物，能产生出可分解的塑料原料、石油、工业用脂肪、糖类和酶类等。经典工业所产生废水、废气和废料，以及人民生活所产生的垃圾等各种污染物，已经构成对人类生活和生产活动的严重威胁。环境保护是人类目前面临的与人类前途生死攸关的重大问题。基因重组技术为解决这些问题提供了可能性，通过基因重组，人们可以根据需要将某种微生物的基因转移到另一种微生物中，创造一些对有害物质分解能力更强、更能适应环境要求的新菌种。利用微生物分解各种废弃物的同时能产生出重要的工业原料是转基因微生物应用的一个重点，植物的纤维素和木质素是木材工业中常见的废弃物，人们可利用转基因微生物来分解纤维素，生产工业用的原料，如乙醇等石油化工产品。许多低耗能、少污染的基因工程逐渐取代高耗能、高污染的化工产业已成为一种趋势。

3．基因工程在医药方面的应用。在医药方面，基因工程主要用来生产各种重要的人蛋白药物，迄今为止，人们已经分离和克隆了300多种不同的人用蛋白药物的基因，其中有数十种基因已经在不同的宿主中进行了表达和对其表达产物进行了功能分析和检测，有20多种经批准已经投放市场，如通过转基因微生物生产的干扰素、胰岛素、人和动物用生长激素等。胰岛素是最早通过转基因微生物生产的蛋白药物。人们将编码胰岛素A链和B链的基因编码序列分别克隆到细菌质粒载体上，并都与半乳糖苷酶基因串联在一起。由细菌中分开合成的蛋白质是都连接有半乳糖苷酶的胰岛素A链和B链。纯化和收集合成产物后用溴化氰处理除去半乳糖苷酶，然后再用磺酸处理，就可以使A链和B链通过二硫键连接到一起而组成完整的胰岛素。人们还在尝试用转基因哺乳动物如牛、羊的乳腺作为生物反应器，高效生产人类所需要的蛋白药物。有人还将人的珠蛋白基因的调控区与人的两个1珠蛋白基因和一个珠蛋白基因重组在一起，转移到猪的受精卵中，得到的转基因猪在血液中出现了人的血红蛋白，也许在不久的将来，人们便可以用转基因猪生产的人血红蛋白来辅助输血。猪的各种器官的大小与人类的器官比较一致，有人设想用基因工程的方法改造猪的某些器官的抗

原特性，以生产出用于人类医疗移植的器官，解决器官来源的问题。我们期待着基因工程能给人类带来更健康的生命、更富足的物质、更舒适的环境。

（三）我们了解一下基因工程的进展状况。基因工程技术是一项正在蓬勃发展的技术，而且也已经取得了许多重要的应用成果，但我们也应该看到，基因工程技术不是一项已经成熟的技术，仍然还很粗糙和原始，在许多方面尚需完善和改进。

1．基因工程在技术上存在一定的不确定性和盲目性。目前的基因工程在技术上有很多的不确定性。这种不确定性表现在两个方面，一是技术方面的不稳定性，二是由于对不同生物的生理特性的了解不很深入，如我们将鱼类抗冻蛋白基因转移到不抗寒的罗非鱼等热带鱼中，虽然抗冻蛋白基因得到表达，但并没有使受体鱼产生预期的抗寒效果。目前我们所进行的基因工程基本上只能对简单的、单基因控制的性状进行设计和改造，操作对象只限于一些比较简单的单因子基因。但生物绝大部分的重要性状是由多个基因共同控制的，对这些多基因控制的性状，现有的基因工程技术几乎仍然是束手无策。我们对活的生物体中基因表达调控的机制知之甚少，有关的知识仅限于对启动子和增强子有所了解，对生物体整体的调节复杂性的认识还刚刚开始。

2．在安全性方面存在着不确定性。对社会大众来说，最主要和最关心的是基因工程的安全性问题，基因工程的安全性问题包括两个方面：一是基因工程产品的消费安全问题，二是转基因生物的生态安全问题。目前用转基因技术生产出来的食品因其成分的某些改变是否会对人类的健康产生不良的影响，这需要实验和时间来验证。有着某种生存优势的转基因生物如果进入到自然生态系统，就有可能排挤自然种群，降低生态系统里物种的多样性，打破生态平衡。

所以我们在大力发展转基因技术的同时，必须高度重视对转基因动物、植物及微生物品种的生物控制和控制技术的研究。在转基因品种的安全性没有进行全面的评估和没有可靠的生物控制措施之前，应严格禁止其进行生产和进入开放的自然生态系统，只有其生态安全性达到了传统育种方法培育的新品种时，或无生殖能力的转基因动物和植物才能允许进入自然界进行生产，也只有这样才是有益于人类和社会进步的。

参考文献：

[1]罗琛主编，生物工程与生命，北京，高等教育出版社，2000。

[2]颜青山主编，洞悉生命的真谛，西安，陕西科学技术出版社，2003，11。

[3]刘祖洞编著，遗传学，北京，高等教育出版社，1991。

[4]王镜岩等主编，生物化学，北京，高等教育出版社，09生物职师班;张超超 2009101343

第三篇：论文 相控阵雷达天线的工作原理及应用

相控阵雷达天线的工作原理及其应用

Xx（鲁东大学 物理学院 09级物理一班 2xxxxxxxxxxxx）

摘要：本文应用惠更斯菲涅耳原理以及平面衍射光栅原理简要的分析了相控阵雷达天线的工作原理，并简要说明了实际相控阵雷达的工作原理及其优点。最后举例说明了相控阵雷达天线的应用。

关键词：相控阵；相位差；天线；

PHased array radar antenna working principle and its applicatio

LuHan

(Lu dong university Physics institute 09 level physics class20092312579)Abstract: this paper applied the huygensI型SAR天线为集中馈电的相控阵（下图）。它工作于C频段，峰值功率为5000W的波导窄片缝隙相控阵天线孔径面积为15m×1.5m, 质量300kg。方位方向上32个数字式铁氧体移相器可灵活地改变天线的波束指向和形状，使RadarsatП的天线阵面采用了T/R组件是一部接受和发射双通道，幅度和相位皆能数字控制的多极化、超分辨成像的固态游园【2】 相控阵微带天线。

Radarsat-I 的天线阵面

五、结束语

相控阵雷达是当今最先进的军事技术之一，在某种程度上来说它影响了当今新军事技术革命的发展方向。虽然存在一些不足之处，但我们有理由坚信：随着科学技术的进步，建立在物理基石上的相控阵雷达将会得到不断的完善。在未来，不论是军事斗争上还是民用事业上，相控阵雷达必定会发挥它不可替代的巨大作用。参考文献：

【1】相控阵雷达技术 张光义、赵玉洁 编著

【2】相控阵雷达天线 束咸荣、何炳发、高铁 著

【3】光学教程 第四版 姚启钧 原著 华东师大光学教材编写组改编

第四篇：传感器原理及工作过程

传感器原理及工作过程

在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器;在轴上固定着：(1)能源环形变压器的次级线圈，(2)信号环形变压器初级线圈，(3)轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着：

（1)激磁电路，(2)能源环形变压器的初级线圈(输入)，(3)信号环形变压器次级线圈(输出)，(4)信号处理电路

五 工作过程

向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生４００Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±５V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源;由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.５v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。

本传感器输出的频率信号在零点时为10kHz.正向旋转满量程时为15KHz.反向旋转满量程时为5KHz。即满量程变量为5000个数/每秒。转速测量采用光电齿轮或者磁电齿轮的测量方法，轴每旋转一周可产生60个脉冲，高速或中速采样时可以用测频的方法，低速采样时可以用测周期的方法。本传感器精度可达±0.2%～±0.5%（F?S）。由于传感器输出为频率信号，所以无需AD转换即可直接送至计算机进行数据处理。

第五篇：ETC工作原理及技术

摘要：电子不停车收费技术是一种先进的电子收费技术方式，文章介绍 了电子不停车收费技术的研究及发展应用情况，并针对实际实施中遇到的问题，提出了具体的研究内容及实施方案，为电子不停车技术的应用提供 依据。

关键词：；ETC；电子；停车收费；发展应用 ；标准

1、介绍

ETC技术在80年代开始兴起，90年代在世界各地使用，受到各国政府和企业的广泛重视，世界许多著名公司，如Amtech、TI、Boash、Hitachi、Toyota等均竞相研制。因此ETC技术发展很快

1.系统概念

电子不停车收费系统（Electronic Toll Collection,简称ETC）是国际上正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统,它的最大特点是不停车收费,即车辆可以以相当高的速度通过收费口,无须在收费站前减速和停车交费。采用不停车收费系统,可以使公路收费走向无纸化、无现金化管理,可以从根本上杜绝收费票款的流失现象,解决公路收费中的财务管理混乱问题。另外,实施不停车收费系统还可以节约基建费用和管理费用。

ETC系统是ITS领域中的一个重要方面。由于它涉及交通基础设施投资的回收，又是缓解收费站交通堵塞“瓶颈”的有效手段，减少了环境污染，所以各国都把不停车收费系统作为ITS领域最先投入应用的系统来开发。我国交通部门已经把不停车收费系统的开发和应用列为我国ITS领域首先启动的项目，并在“十五”期间列入交通科技的技术创新重点之一。

和传统的收费系统相比，ETC系统具有更高的通行能力，更少的基建投入，更低的日常运营费用，更好的服务水平,更好的发展趋势。ETC系统是将来公路收费的大势所趋，它在国外已经广泛应用，在国内的应用也正逐步开展。它高速便捷的特点，在给广大车主带来更多方便的同时，还给道路管理单位带来更多的资金收益，是利国、利民，适合社会发展，适应未来科技发展的新时代产品。

ETC系统按收费站收费方式，可分为开放式和封闭式；按收费站车道配置，可分为ETC专用车道、MTC车道和ETC/MTC混合车道三类。鉴于我国道路实际情况，在较长的一段时间内，ETC和MTC将共存。

2.系统原理

ETC系统是利用微波（或红外或射频）技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高新技术的设备和软件（包括管理）所组成的先进系统，以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。目前，大多数ETC系统均采用微波技术。

不停车收费系统通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置（称为路边读写设备，简称RSE），识别车辆上设备（称为车载器，简称OBU）内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用户的专用帐户中扣除通行费。对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。3.系统构成

电子不停车收费系统可分为前台和后台系统：（1）前台系统

包括三种核心设备:车辆自动识别系统(Au-tomatic Vehicle Identification简称AVI)、车辆自动分类系统(Automatic Vehicle Classification简称AVC)和录像实施系统(Video Enforcement System简称VES)。车辆自动识别系统采用无线调频设备(Ra-dio Frequency)识别用户的身份标识卡(TAG)及其有效性;车辆自动分类系统借助传感器组的信息确定车辆的收费类别;录像实施系统利用高速图像处理设备自动俘获违章车辆的车牌号码。核心设备与其他控制设备共同组成不停车系统的车道控制器。

① AVI AVI分为两大类:激光设备与无线电调频设备。激光设备采用条码技术,扫描贴于车辆前端的条码,获取用户的身份标识(ID),缺点是易受环境条件、距离位置、条码安装与完整性等因素的影响。无线电调频设备采用无线波来识别贴于车辆前端的用户身份标识卡来识别用户身份,具有更高的可靠性;其中,无线频率(RF)常用的频率是5.8GHz。TAG分为只读TAG、可读写TAG、多功能TAG(带蜂鸣器、无线电信息收发等)三大类。

② AVC AVC系统根据车辆的物理特性来确定车辆的收费类别。AVC的物理特性依据包括∶车辆的体积、重量、装载人数、车轴或车轮的数目、车辆的用途等等。AVC与一系列的车道传感器相连,传感器的信号提交事务处理系统后,由车辆分类单元判定收费类型。AVC设备包括∶前置线圈、感应踏板、发射光塔、扫描仪和高速摄像等设备。

③ VES VES利用光学字符识别(OCR)技术自动获取非法车辆的车牌号码。VES摄录方式包括照片、录像带和数字影像等等。VES利用模糊识别技术,借助光学字符识别设备实现非法用户的车牌号码识别。VES过程包括∶感应触发、图像俘获、图像识别、图像储存、图像处理和图像删除等等。关键技术: API编程技术(控制外部设备,包括通信卡、DI/DO卡和声卡);单片机编程技术;快速查询算法;模糊识别;通信控制和图像处理。

2）后台系统

收费系统的后台系统工作任务主要为向客户发售车载标识卡,并做标识卡的初始化;接受客户补交金额和查询;接收前台收费数据文件;交易和结算;向前台和客户发送补交金额的黑名单指令和信息;存储、管理抓拍图像等。

它主要包括如下系统:计算机管理系统、道路运营管理系统、结算中心管理系统、客户服务中心管理系统、银行管理系统。实际上是一个具有财务结算性质的计算机网络,网络通过各个终端的工作,将数据文件迅速可靠地传送,利用专用软件正确地完成全部工作。

4.ETC系统的类型

ETC系统可分为收费站电子不停车收费系统和自由流不停车收费系统。（1）收费站不停车收费系统

收费站不停车收费一般采取混合收费方式,既有不停车收费车道,又保留半自动收费车道。其主要特征为: ① 与半自动收费车道并列设置。在收费车道中,根据使用情况开设部分ETC专用收费车道;② 车辆通过收费车道的车速较低,通常为30km/h一50km/h,通过率为600辆/h一1000辆/h;③ 在车道出口端设置自动栏杆,以防无卡车辆通过。

收费车道入口设置不停车收费车道标志和信号灯。由于车辆密度不大,天线并不连续工作,无车辆通过时,天线处于休眠状态。在天线辐射区外的车道,埋设一个环行线圈,当车辆进入线圈工作区时,线圈发出信号,激活天线进入工作状态。车辆进入通信区,通过微波天线,车载标识卡响应天线的询问信息,将客户身份与车型代码上传给车道天线,由天线转送给车道控制机进行核查,如为有效合法卡,车道放行,信号灯变绿,如果进一步交换信息,读写数据,可继续通信,直到收费过程结束,如果进入车道的车辆为非法无效卡车,或是无标识卡的车辆,车道控制机将根据天线传送的信息,指令自动栏杆关闭,拦截非法车辆,并发出声光警报,现场人员将对其进行处理。车道控制机将收集到的数据上传至后台系统,进行数据交换和清算等,并将需要发布的结果下传车道。

这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中并非多数的情况。（2）自由流不停车收费系统

自由流不停车收费系统在道路主线上每隔一定里程设置一个横跨道路上空的龙门架,架上安装不停车收费设备,实施分段开放式不停车收费。车辆无须减速,以正常行驶速度完成收费工作。其主要特征为:

① 无收费岛、亭之类设施;

② 进入收费点时无须减速,车辆继续高速行驶;

③ 需要建立一套高精度逃费取证处理系统,现场抓拍捕捉车辆逃费证据,以便于以后依法处理,目前大多采用高速、高分辨率的摄像机对车辆牌照进行抓拍;

④ 在收费点附近,需建造一条与主线平行的普通收费车道,以便对非法无效卡车或无标识卡的车辆收费;

⑤ 车道天线控制器能控制多部天线并行工作,与多辆车载标识卡同时通信。

此系统主要优点为减少收费站建设投资,车速高,无行车延误,车辆通行能力接近2000辆/h。但设备投资大,技术上实现难度也较大,特别是如何防止和遏制逃费车辆是关键技术。这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中已成为大多数的情况。

5.系统工作流程

高速公路收费的特点是不仅要按照车型分类标准收费,而且按照入出口的距离标准进行收费。各种类型的不停车收费系统的收费过程基本相同,其原理是在车辆上安装一种标识卡,在ETC收费车道上安装有车载标识卡的读写设备,当车辆进入ETC收费车道时,标识卡以微波通信方式与该车道的天线进行双向数据交换,从卡上读取车牌照号、车型等数据,如需要也可向车载标识卡上写入信息,系统根据读取的信息,识别车辆合法与否,进行数据处理,计算收费金额,并从其账户上扣除相应金额,记录交易数据,控制车道外部设备等,具体流程为:

（1）后台系统初始化车载标识卡,将车牌照号、车型、收费率等数据写入标识卡,并发放给客户,建立有关客户档案;

（2）车辆进入ETC收费车道,感应天线激活线圈,进而激活微波天线,读取标识卡上的信息,并传送给车道控制机进行核查;

（3）如为合法车辆,则进行收费交易,依据后台系统完成清算,通行灯将会变绿,显示收费额和余额,车辆通过,记录数据;

（4）如为非法车辆,车道控制机触发报警信号,同时控制自动栏杆下落,关闭车道,车道摄像机进行图像抓拍,车辆进行人为处理。

6.技术及其标准化

根据国内外ETC的建设经验, ETC系统的建设首先要作好ETC相关技术与设备标准的选择,在规范、统一的标准平台上进行后台系统的建设。ETC标准化工作是一项综合性的基础工作,是制定ETC技术法规的基础,对促进技术进步,提高总体应用效果,提高社会经济效益具有重要作用。

目前国际上在ETC相关技术与设备标准的研究和制定工作中已取得了显著的成果。国际标准化组织(ISO)第204技术委员会第15工作组负责专用短程通信协议DSRC标准的制定,电子不停车收费系统中车道天线和车载电子标签所采用的通信协议就是DSRC。

7.系统实施效果

与现行的大多数公路收费系统相比,不停车电子收费系统具有以下特点:

(1)系统有效地提高了车道的车辆通过能力,加快了收费速度,提高了公路利用率。

(2)系统从根本上杜绝了收费工作中的贪污作弊现象。

(3)一卡通行多个收费站,方便驾车者。

(4)降低油耗,减少刹车时造成的机件损耗,减少空气和噪声污染。

(5)系统工作安全可靠,管理简单。

(6)为今后的智能车辆公路管理系统打下了良好的技术基础。