ETC工作原理及技術(shù)

摘要：電子不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)是一種先進(jìn)的電子收費(fèi)技術(shù)方式，文章介紹了電子不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)的研究及發(fā)展應(yīng)用情況，并針對(duì)實(shí)際實(shí)施中遇到的問(wèn)題，

提出了具體的研究?jī)?nèi)容及實(shí)施方案，為電子不停車(chē)技術(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：；ETC；電子；停車(chē)收費(fèi)；發(fā)展應(yīng)用；標(biāo)準(zhǔn)

1、介紹

ETC技術(shù)在80年代開(kāi)始興起，90年代在世界各地使用，受到各國(guó)政府

和企業(yè)的廣泛重視，世界許多著名公司，如Amtech、TI、Boash、Hitachi、Toyota等均競(jìng)相研制。因此ETC技術(shù)發(fā)展很快

1.系統(tǒng)概念

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（ElectronicTollCollection,簡(jiǎn)稱(chēng)ETC）是國(guó)際上正在努力開(kāi)發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費(fèi)系統(tǒng),它的最大特點(diǎn)是不停車(chē)收費(fèi),即車(chē)輛可以以相當(dāng)高的速度通過(guò)收費(fèi)口,無(wú)須在收費(fèi)站前減速和停車(chē)交費(fèi)。采用不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng),可以使公路收費(fèi)走向無(wú)紙化、無(wú)現(xiàn)金化管理,可以從根本上杜絕收費(fèi)票款的流失現(xiàn)象,解決公路收費(fèi)中的財(cái)務(wù)管理混亂問(wèn)題。另外,實(shí)施不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)還可以節(jié)約基建費(fèi)用和管理費(fèi)用。

ETC系統(tǒng)是ITS領(lǐng)域中的一個(gè)重要方面。由于它涉及交通基礎(chǔ)設(shè)施投資的回收，又是緩解收費(fèi)站交通堵塞“瓶頸”的有效手段，減少了環(huán)境污染，所以各國(guó)都把不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)作為ITS領(lǐng)域最先投入應(yīng)用的系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)。我國(guó)交通部門(mén)已經(jīng)把不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用列為我國(guó)ITS領(lǐng)域首先啟動(dòng)的項(xiàng)目，并在“十五”期間列入交通科技的技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)之一。

和傳統(tǒng)的收費(fèi)系統(tǒng)相比，ETC系統(tǒng)具有更高的通行能力，更少的基建投入，更低的日常運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，更好的服務(wù)水平,更好的發(fā)展趨勢(shì)。ETC系統(tǒng)是將來(lái)公路收費(fèi)的大勢(shì)所趨，它在國(guó)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也正逐步開(kāi)展。它高速便捷的特點(diǎn)，在給廣大車(chē)主帶來(lái)更多方便的同時(shí)，還給道路管理單位帶來(lái)更多的資金收益，是利國(guó)、利民，適合社會(huì)發(fā)展，適應(yīng)未來(lái)科技發(fā)展的新時(shí)代產(chǎn)品。

ETC系統(tǒng)按收費(fèi)站收費(fèi)方式，可分為開(kāi)放式和封閉式；按收費(fèi)站車(chē)道配置，可分為ETC專(zhuān)用車(chē)道、MTC車(chē)道和ETC/MTC混合車(chē)道三類(lèi)。鑒于我國(guó)道路實(shí)際情況，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，ETC和MTC將共存。

2.系統(tǒng)原理

ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖象識(shí)別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)需停車(chē)既可自動(dòng)收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)。

不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)路邊車(chē)道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收裝置（稱(chēng)為路邊讀寫(xiě)設(shè)備，簡(jiǎn)稱(chēng)RSE），識(shí)別車(chē)輛上設(shè)備（稱(chēng)為車(chē)載器，簡(jiǎn)稱(chēng)OBU）內(nèi)特有編碼，判別車(chē)型，計(jì)算通行費(fèi)用，并自動(dòng)從車(chē)輛用戶(hù)的專(zhuān)用帳戶(hù)中扣除通行費(fèi)。對(duì)使用ETC車(chē)道的未安裝車(chē)載器或車(chē)載器無(wú)效的車(chē)輛，則視作違章車(chē)輛，實(shí)施圖象抓拍和識(shí)別，會(huì)同交警部門(mén)事后處理。3.系統(tǒng)構(gòu)成

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)可分為前臺(tái)和后臺(tái)系統(tǒng)：（1）前臺(tái)系統(tǒng)

包括三種核心設(shè)備:車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Au-tomaticVehicleIdentification簡(jiǎn)稱(chēng)AVI)、車(chē)輛自動(dòng)分類(lèi)系統(tǒng)(AutomaticVehicleClassification簡(jiǎn)稱(chēng)AVC)和錄像實(shí)施系統(tǒng)(VideoEnforcementSystem簡(jiǎn)稱(chēng)VES)。車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用無(wú)線調(diào)頻設(shè)備(Ra-dioFrequency)識(shí)別用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)卡(TAG)及其有效性;車(chē)輛自動(dòng)分類(lèi)系統(tǒng)借助傳感器組的信息確定車(chē)輛的收費(fèi)類(lèi)別;錄像實(shí)施系統(tǒng)利用高速圖像處理設(shè)備自動(dòng)俘獲違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼。核心設(shè)備與其他控制設(shè)備共同組成不停車(chē)系統(tǒng)的車(chē)道控制器。

①AVI

AVI分為兩大類(lèi):激光設(shè)備與無(wú)線電調(diào)頻設(shè)備。激光設(shè)備采用條碼技術(shù),掃描貼于車(chē)輛前端的條碼,獲取用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)(ID),缺點(diǎn)是易受環(huán)境條件、距離位置、條碼安裝與完整性等因素的影響。無(wú)線電調(diào)頻設(shè)備采用無(wú)線波來(lái)識(shí)別貼于車(chē)輛前端的用戶(hù)身份標(biāo)識(shí)卡來(lái)識(shí)別用戶(hù)身份,具有更高的可靠性;其中,無(wú)線頻率(RF)常用的頻率是5.8GHz。TAG分為只讀TAG、可讀寫(xiě)TAG、多功能TAG(帶蜂鳴器、無(wú)線電信息收發(fā)等)三大類(lèi)。

②AVC

AVC系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輛的物理特性來(lái)確定車(chē)輛的收費(fèi)類(lèi)別。AVC的物理特性依據(jù)包括∶車(chē)輛的體積、重量、裝載人數(shù)、車(chē)軸或車(chē)輪的數(shù)目、車(chē)輛的用途等等。AVC與一系列的車(chē)道傳感器相連,傳感器的信號(hào)提交事務(wù)處理系統(tǒng)后,由車(chē)輛分類(lèi)單元判定收費(fèi)類(lèi)型。AVC設(shè)備包括∶前置線圈、感應(yīng)踏板、發(fā)射光塔、掃描儀和高速攝像等設(shè)備。

③VES

VES利用光學(xué)字符識(shí)別(OCR)技術(shù)自動(dòng)獲取非法車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼。VES攝錄方式包括照片、錄像帶和數(shù)字影像等等。VES利用模糊識(shí)別技術(shù),借助光學(xué)字符識(shí)別設(shè)備實(shí)現(xiàn)非法用戶(hù)的車(chē)牌號(hào)碼識(shí)別。VES過(guò)程包括∶感應(yīng)觸發(fā)、圖像俘獲、圖像識(shí)別、圖像儲(chǔ)存、圖像處理和圖像刪除等等。關(guān)鍵技術(shù):API編程技術(shù)(控制外部設(shè)備,包括通信卡、DI/DO卡和聲卡);單片機(jī)編程技術(shù);快速查詢(xún)算法;模糊識(shí)別;通信控制和圖像處理。

2）后臺(tái)系統(tǒng)

收費(fèi)系統(tǒng)的后臺(tái)系統(tǒng)工作任務(wù)主要為向客戶(hù)發(fā)售車(chē)載標(biāo)識(shí)卡,并做標(biāo)識(shí)卡的初始化;接受客戶(hù)補(bǔ)交金額和查詢(xún);接收前臺(tái)收費(fèi)數(shù)據(jù)文件;交易和結(jié)算;向前臺(tái)和客戶(hù)發(fā)送補(bǔ)交金額的黑名單指令和信息;存儲(chǔ)、管理抓拍圖像等。

它主要包括如下系統(tǒng):計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、道路運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、結(jié)算中心管理系統(tǒng)、客戶(hù)服務(wù)中心管理系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)。實(shí)際上是一個(gè)具有財(cái)務(wù)結(jié)算性質(zhì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)通過(guò)各個(gè)終端的工作,將數(shù)據(jù)文件迅速可靠地傳送,利用專(zhuān)用軟件正確地完成全部工作。

4.ETC系統(tǒng)的類(lèi)型

ETC系統(tǒng)可分為收費(fèi)站電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)和自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。（1）收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)一般采取混合收費(fèi)方式,既有不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道,又保留半自動(dòng)收費(fèi)車(chē)道。其主要特征為:

①與半自動(dòng)收費(fèi)車(chē)道并列設(shè)置。在收費(fèi)車(chē)道中,根據(jù)使用情況開(kāi)設(shè)部分ETC專(zhuān)用收費(fèi)車(chē)道;

②車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)車(chē)道的車(chē)速較低,通常為30km/h一50km/h,通過(guò)率為600輛/h一1000輛/h;

③在車(chē)道出口端設(shè)置自動(dòng)欄桿,以防無(wú)卡車(chē)輛通過(guò)。

收費(fèi)車(chē)道入口設(shè)置不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道標(biāo)志和信號(hào)燈。由于車(chē)輛密度不大,天線并不連續(xù)工作,無(wú)車(chē)輛通過(guò)時(shí),天線處于休眠狀態(tài)。在天線輻射區(qū)外的車(chē)道,埋設(shè)一個(gè)環(huán)行線圈,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入線圈工作區(qū)時(shí),線圈發(fā)出信號(hào),激活天線進(jìn)入工作狀態(tài)。車(chē)輛進(jìn)入通信區(qū),通過(guò)微波天線,車(chē)載標(biāo)識(shí)卡響應(yīng)天線的詢(xún)問(wèn)信息,將客戶(hù)身份與車(chē)型代碼上傳給車(chē)道天線,由天線轉(zhuǎn)送給車(chē)道控制機(jī)進(jìn)行核查,如為有效合法卡,車(chē)道放行,信號(hào)燈變綠,如果進(jìn)一步交換信息,讀寫(xiě)數(shù)據(jù),可繼續(xù)通信,直到收費(fèi)過(guò)程結(jié)束,如果進(jìn)入車(chē)道的車(chē)輛為非法無(wú)效卡車(chē),或是無(wú)標(biāo)識(shí)卡的車(chē)輛,車(chē)道控制機(jī)將根據(jù)天線傳送的信息,指令自動(dòng)欄桿關(guān)閉,攔截非法車(chē)輛,并發(fā)出聲光警報(bào),現(xiàn)場(chǎng)人員將對(duì)其進(jìn)行處理。車(chē)道控制機(jī)將收集到的數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和清算等,并將需要發(fā)布的結(jié)果下傳車(chē)道。

這種方式適用于不停車(chē)收費(fèi)用戶(hù)在所有繳費(fèi)用戶(hù)中并非多數(shù)的情況。（2）自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在道路主線上每隔一定里程設(shè)置一個(gè)橫跨道路上空的龍門(mén)架,架上安裝不停車(chē)收費(fèi)設(shè)備,實(shí)施分段開(kāi)放式不停車(chē)收費(fèi)。車(chē)輛無(wú)須減速,以正常行駛速度完成收費(fèi)工作。其主要特征為:

①無(wú)收費(fèi)島、亭之類(lèi)設(shè)施;

②進(jìn)入收費(fèi)點(diǎn)時(shí)無(wú)須減速,車(chē)輛繼續(xù)高速行駛;

③需要建立一套高精度逃費(fèi)取證處理系統(tǒng),現(xiàn)場(chǎng)抓拍捕捉車(chē)輛逃費(fèi)證據(jù),以便于以后依法處理,目前大多采用高速、高分辨率的攝像機(jī)對(duì)車(chē)輛牌照進(jìn)行抓拍;

④在收費(fèi)點(diǎn)附近,需建造一條與主線平行的普通收費(fèi)車(chē)道,以便對(duì)非法無(wú)效卡車(chē)或無(wú)標(biāo)識(shí)卡的車(chē)輛收費(fèi);

⑤車(chē)道天線控制器能控制多部天線并行工作,與多輛車(chē)載標(biāo)識(shí)卡同時(shí)通信。

此系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)為減少收費(fèi)站建設(shè)投資,車(chē)速高,無(wú)行車(chē)延誤,車(chē)輛通行能力接近201*輛/h。但設(shè)備投資大,技術(shù)上實(shí)現(xiàn)難度也較大,特別是如何防止和遏制逃費(fèi)車(chē)輛是關(guān)鍵技術(shù)。這種方式適用于不停車(chē)收費(fèi)用戶(hù)在所有繳費(fèi)用戶(hù)中已成為大多數(shù)的情況。

5.系統(tǒng)工作流程

高速公路收費(fèi)的特點(diǎn)是不僅要按照車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi),而且按照入出口的距離標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)。各種類(lèi)型的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)過(guò)程基本相同,其原理是在車(chē)輛上安裝一種標(biāo)識(shí)卡,在ETC收費(fèi)車(chē)道上安裝有車(chē)載標(biāo)識(shí)卡的讀寫(xiě)設(shè)備,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車(chē)道時(shí),標(biāo)識(shí)卡以微波通信方式與該車(chē)道的天線進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換,從卡上讀取車(chē)牌照號(hào)、車(chē)型等數(shù)據(jù),如需要也可向車(chē)載標(biāo)識(shí)卡上寫(xiě)入信息,系統(tǒng)根據(jù)讀取的信息,識(shí)別車(chē)輛合法與否,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算收費(fèi)金額,并從其賬戶(hù)上扣除相應(yīng)金額,記錄交易數(shù)據(jù),控制車(chē)道外部設(shè)備等,具體流程為:

（1）后臺(tái)系統(tǒng)初始化車(chē)載標(biāo)識(shí)卡,將車(chē)牌照號(hào)、車(chē)型、收費(fèi)率等數(shù)據(jù)寫(xiě)入標(biāo)識(shí)卡,并發(fā)放給客戶(hù),建立有關(guān)客戶(hù)檔案;

（2）車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車(chē)道,感應(yīng)天線激活線圈,進(jìn)而激活微波天線,讀取標(biāo)識(shí)卡上的信息,并傳送給車(chē)道控制機(jī)進(jìn)行核查;

（3）如為合法車(chē)輛,則進(jìn)行收費(fèi)交易,依據(jù)后臺(tái)系統(tǒng)完成清算,通行燈將會(huì)變綠,顯示收費(fèi)額和余額,車(chē)輛通過(guò),記錄數(shù)據(jù);

（4）如為非法車(chē)輛,車(chē)道控制機(jī)觸發(fā)報(bào)警信號(hào),同時(shí)控制自動(dòng)欄桿下落,關(guān)閉車(chē)道,車(chē)道攝像機(jī)進(jìn)行圖像抓拍,車(chē)輛進(jìn)行人為處理。

6.技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)國(guó)內(nèi)外ETC的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),ETC系統(tǒng)的建設(shè)首先要作好ETC相關(guān)技術(shù)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的選擇,在規(guī)范、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上進(jìn)行后臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)。ETC標(biāo)準(zhǔn)化工作是一項(xiàng)綜合性的基礎(chǔ)工作,是制定ETC技術(shù)法規(guī)的基礎(chǔ),對(duì)促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,提高總體應(yīng)用效果,提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

目前國(guó)際上在ETC相關(guān)技術(shù)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定工作中已取得了顯著的成果。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)第204技術(shù)委員會(huì)第15工作組負(fù)責(zé)專(zhuān)用短程通信協(xié)議DSRC標(biāo)準(zhǔn)的制定,電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中車(chē)道天線和車(chē)載電子標(biāo)簽所采用的通信協(xié)議就是DSRC。7.系統(tǒng)實(shí)施效果

與現(xiàn)行的大多數(shù)公路收費(fèi)系統(tǒng)相比,不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):(1)系統(tǒng)有效地提高了車(chē)道的車(chē)輛通過(guò)能力,加快了收費(fèi)速度,提高了公路利用率。

(2)系統(tǒng)從根本上杜絕了收費(fèi)工作中的貪污作弊現(xiàn)象。(3)一卡通行多個(gè)收費(fèi)站,方便駕車(chē)者。

(4)降低油耗,減少剎車(chē)時(shí)造成的機(jī)件損耗,減少空氣和噪聲污染。(5)系統(tǒng)工作安全可靠,管理簡(jiǎn)單。

(6)為今后的智能車(chē)輛公路管理系統(tǒng)打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

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1、ETC技術(shù)發(fā)展

ETC技術(shù)在80年代開(kāi)始興起，90年代在世界各地使用，受到各國(guó)政府和企業(yè)的廣泛重視，世界許多著名公司，如Amtech、TI、Boash、Hitachi、Toyota等均競(jìng)相研制。因此ETC技術(shù)發(fā)展很快，其主要經(jīng)歷以下3個(gè)發(fā)展階段：

(1)磁卡收費(fèi)。主要在ETC發(fā)展初期使用。但由于其投資大，存儲(chǔ)容量小，壽命短，保密性差，對(duì)環(huán)境要求苛刻，防潮、防污、防振、抗靜電能力差，而沒(méi)有得到很好應(yīng)用。

(2)接觸式IC卡收費(fèi)。IC卡因其存儲(chǔ)容量大，保密性好，抗電磁干擾強(qiáng)，投資和維護(hù)費(fèi)用少，易實(shí)現(xiàn)智能功能而取代磁卡收費(fèi)。但由于需要接觸操作、易磨損、易受污、安全可靠性欠佳，從而使使用受到限制，主要應(yīng)用于公共交通收費(fèi)等半人工收費(fèi)系統(tǒng)。

(3)非接觸式ID卡收費(fèi)。它是在IC卡基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代射頻識(shí)別技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的新一代收費(fèi)系統(tǒng)。最大特點(diǎn)是免接觸，使得保密、安全性進(jìn)一步提高，而且沒(méi)有接觸磨損，壽命長(zhǎng)，抗惡劣環(huán)境性能好，適合于ETC系統(tǒng)的野外、全天候工作。一般工作在微波波段，識(shí)別距離長(zhǎng)，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)率高，適合于對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行識(shí)別，真正實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)，是ETC系統(tǒng)發(fā)展的方向。目前各大公司正致力于微波非接觸式ID卡收費(fèi)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制。2、ETC系統(tǒng)組成及工作原理

ETC系統(tǒng)是通過(guò)安裝于車(chē)輛上的車(chē)載裝置和安裝在收費(fèi)站車(chē)道上的天線之間進(jìn)行無(wú)線通信和信息交換。主要由車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、中心管理系統(tǒng)和其他輔助設(shè)施等組成。其中，車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)有車(chē)載單元(Onboardunit，OBU)又稱(chēng)應(yīng)答器(Transponder)或電子標(biāo)簽(Tag)、路邊單元(Roadsideunit，RSU)、環(huán)路感應(yīng)器等組成。OBU中存有車(chē)輛的識(shí)別信息，一般安裝于車(chē)輛前面的擋風(fēng)玻璃上，RSU安裝于收費(fèi)站旁邊，環(huán)路感應(yīng)器安裝于車(chē)道地面下。中心管理系統(tǒng)有大型的數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)大量注冊(cè)車(chē)輛和用戶(hù)的信息。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)站口時(shí)，環(huán)路感應(yīng)器感知車(chē)輛，RSU發(fā)出詢(xún)問(wèn)信號(hào)，OBU做出響應(yīng)，并進(jìn)行雙向通信和數(shù)據(jù)交換；中心管理系統(tǒng)獲取車(chē)輛識(shí)別信息，如汽車(chē)ID號(hào)、車(chē)型等信息和數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)信息進(jìn)行比較判斷，根據(jù)不同情況來(lái)控制管理系統(tǒng)產(chǎn)生不同的動(dòng)作，如計(jì)算機(jī)收費(fèi)管理系統(tǒng)從該車(chē)的預(yù)付款項(xiàng)賬戶(hù)中扣除此次應(yīng)交的過(guò)路費(fèi)，或送出指令給其它輔助設(shè)施工作。其它輔助設(shè)施如：違章車(chē)輛攝像系統(tǒng)，自動(dòng)控制欄桿或其它障礙，交通顯示設(shè)備(紅，黃，綠燈等設(shè)備)指示車(chē)輛行駛。

(1)車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

ETC系統(tǒng)中車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是其中最重要的技術(shù)，它直接影響到系統(tǒng)的性能和應(yīng)用推廣，也是區(qū)別不同的ETC系統(tǒng)的主要標(biāo)志。目前，采用的識(shí)別技術(shù)主要有：①紅外線掃描識(shí)別技術(shù)；②CCD攝像識(shí)別技術(shù)；③激光掃描識(shí)別技術(shù)；④IC卡識(shí)別技術(shù)等。但由于交通運(yùn)輸本身特點(diǎn)要求有一種能夠在全天候、惡劣環(huán)境下應(yīng)用，遠(yuǎn)距離作用(10m左右)，安全可靠性高，高速，壽命長(zhǎng)的系統(tǒng)。上述這些系統(tǒng)由于本身缺陷都不能全面滿(mǎn)足以上要求，而得不到有效的推廣應(yīng)用。微波非接觸式ID卡識(shí)別技術(shù)就是適應(yīng)這一需要而發(fā)展起來(lái)的。由于微波透人性強(qiáng)，可以穿透濃霧、雨滴、風(fēng)沙等，工作距離遠(yuǎn)，適合于車(chē)輛全天候、惡劣環(huán)境條件下工作，它具有工作距離遠(yuǎn)、體積小，既可以有源發(fā)射方式(壽命可達(dá)10年以上)也可以無(wú)源反射方式(無(wú)壽命限制)工作，既可以主動(dòng)式，也可以被動(dòng)式工作，車(chē)輛以50120km／h的正常速度通過(guò)收費(fèi)站等特點(diǎn)。工作波段主要有900MlHz、2.45GHz和5.8GHz頻段。微波非接觸式ID卡(即OBU)接收RSU發(fā)出的詢(xún)問(wèn)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)解調(diào)送控制單元進(jìn)行處理，通過(guò)身份確認(rèn)，密碼驗(yàn)證后，控制單元對(duì)EEPROID進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作并經(jīng)編碼，加密后，再經(jīng)調(diào)制，送天線發(fā)射出去。處理控制單元主要用于密碼校驗(yàn)，編程模式檢查，數(shù)據(jù)加密解密，并控制對(duì)EEPROID的讀寫(xiě)操作。EEPROID中存有車(chē)輛的ID號(hào)、車(chē)牌號(hào)、車(chē)型、司機(jī)等相關(guān)信息。RSU根據(jù)接收到的ID號(hào)等信息，而做出相應(yīng)的操作，從而達(dá)到對(duì)車(chē)輛的識(shí)別。(2)OBU與RSU間的通信

ETC系統(tǒng)中，OBU與RSU之間采用專(zhuān)用短程通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(DSRC)進(jìn)行半雙工通信，由于900IDHz和2.45GHz波段靠近移動(dòng)通信波段且背景噪聲干擾較大，國(guó)際上正趨于將5.8GHz的系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)ETC系統(tǒng)使用。如美國(guó)采用900MHz或5.8GHz，日本和歐洲均規(guī)定5.8GHz作為ETC的頻段。中國(guó)ISO／TC204技術(shù)委員會(huì)已提出將5.8GHz頻段分配給ITS領(lǐng)域的短程通信，包括ETC系統(tǒng)，并批準(zhǔn)在5.8GHz頻段上進(jìn)行ETC系統(tǒng)的試驗(yàn)，通信距離為10m。采用5.8GHz微波波段與中國(guó)ISID工業(yè)用波段一致，不受移動(dòng)通信影響。目前國(guó)內(nèi)使用的ETC系統(tǒng)頻段多為900IDHz和2.5GHz頻段。對(duì)于5.8GHz系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出相應(yīng)系統(tǒng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)靠歐洲標(biāo)準(zhǔn)，目前只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，其它層還有待進(jìn)一步完善。

3、ETC的技術(shù)(1)物理層

(2)數(shù)據(jù)鏈路層采用HDLC協(xié)議進(jìn)行通信。(3)一種實(shí)用的5.8GHzETC系統(tǒng)

歐洲最新開(kāi)發(fā)了一種5.8GHzETC系統(tǒng)，介紹如下。①OBU及RSU的物理結(jié)構(gòu)

OBU亦即射頻識(shí)別應(yīng)答器，包括射頻探測(cè)器、電源控制電路、調(diào)制解調(diào)電路、CPU及讀／寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、射頻輸出級(jí)及發(fā)射天線等。由于成本和尺寸限制，應(yīng)答器一般做得很小(10×6×lcm)，應(yīng)答器前端大多采用微帶天線和微帶電路進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，后接數(shù)字電路，如脈碼發(fā)生器。工作方式采用被動(dòng)方式，即無(wú)射頻源方式，省去高昂的微波本振源，其射頻源直接來(lái)自于路邊天線發(fā)射的連續(xù)波。②通信鏈路

通信鏈路負(fù)責(zé)在收費(fèi)系統(tǒng)與發(fā)行系統(tǒng)之間、在各站口的收費(fèi)系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。OBU與RSU間的通信分下行鏈路和上行鏈路。

下行鏈路(由RSU到OBU)：采用ASK調(diào)制，NRZI編碼方式，數(shù)據(jù)通信速率500kbit／s，RSU天線E.I.R.P.約+33dBM。

上行鏈路(OBU到RSU)：RSU的天線不斷向應(yīng)答器發(fā)射5.8GHz連續(xù)波，其中一部分作為應(yīng)答器的載波，將數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK調(diào)制后又反射回RSU。上行數(shù)據(jù)本身也是BPSK調(diào)制，載頻為2-10MHz。③邏輯鏈路層

路邊收費(fèi)站與管理中心通過(guò)局域網(wǎng)連接起來(lái)，采用Ⅲ)比協(xié)議。采用非平衡結(jié)構(gòu)，以管理中心為主站，各收費(fèi)站為從站。下行鏈路廣播方式主要用于中心向各收費(fèi)站發(fā)送交通信息等；上行鏈路廣播方式用于應(yīng)答器第一次向中心發(fā)通信請(qǐng)求；

按地址訪問(wèn)方式即當(dāng)車(chē)輛發(fā)生通信請(qǐng)求后，特定的從站和主站之間進(jìn)行雙向通信交換數(shù)據(jù)。

由于ETC通信實(shí)時(shí)性的要求，邏輯鏈路控制協(xié)議采用無(wú)連接方式，也沒(méi)有數(shù)據(jù)出錯(cuò)恢復(fù)功能，只有CRCl6位錯(cuò)誤檢測(cè)功能。4、影響系統(tǒng)性能的因素和安全性問(wèn)題

影響ETC系統(tǒng)性能主要因素有：天線的方向性、增益，同頻干擾，傳輸?shù)恼`碼率，數(shù)據(jù)的安全性。

歐洲、日本等地，汽車(chē)導(dǎo)航銷(xiāo)售額雄居各類(lèi)GPS市場(chǎng)之首，而我國(guó)GPS導(dǎo)航的發(fā)展則尚處于導(dǎo)入期。據(jù)日本一家研究機(jī)構(gòu)保守預(yù)測(cè)，到201*年，中國(guó)車(chē)載產(chǎn)值至少超過(guò)200億元人民幣。面對(duì)如此大的潛在市場(chǎng)需求，各廠商紛紛推出各類(lèi)導(dǎo)航產(chǎn)品。

（3）北京車(chē)載動(dòng)態(tài)導(dǎo)航市場(chǎng)概況

我國(guó)的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航服務(wù)產(chǎn)業(yè)剛剛起步，處于商用測(cè)試階段。目前市場(chǎng)上的導(dǎo)航儀、手機(jī)導(dǎo)航產(chǎn)品采用傳統(tǒng)的靜態(tài)導(dǎo)航技術(shù)，產(chǎn)品缺乏使用粘性，普及率只有2%。通過(guò)在北京進(jìn)行的“動(dòng)態(tài)導(dǎo)航信息服務(wù)”市場(chǎng)調(diào)查顯示，70%的駕駛員愿意購(gòu)買(mǎi)有動(dòng)態(tài)導(dǎo)航功能的導(dǎo)航儀和信息服務(wù)，市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，發(fā)展空間巨大。

目前，在北京智能交通數(shù)據(jù)采集處理發(fā)布等關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際水平，數(shù)據(jù)質(zhì)量經(jīng)過(guò)測(cè)試，覆蓋率為74.2%，準(zhǔn)確率為84.5%，已經(jīng)達(dá)到了準(zhǔn)商用水平。同時(shí)，在產(chǎn)業(yè)鏈的打造和推動(dòng)上，終端廠商、地圖廠商、軟件廠商、電信運(yùn)營(yíng)商、信息服務(wù)提供商、科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)形成了“交通信息產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，形成緊密合作，共同建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，我國(guó)動(dòng)態(tài)交通信息的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在充分借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的基礎(chǔ)上，本著符合中國(guó)城市交通特點(diǎn)，具有先進(jìn)性、完整性的標(biāo)準(zhǔn)，在政府相關(guān)部門(mén)的指導(dǎo)下，正在制定和完善。

通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)企業(yè)的快速發(fā)展，目前在北京基于手機(jī)短信/WAP的交通信息服務(wù)業(yè)務(wù)已經(jīng)開(kāi)始商用，國(guó)產(chǎn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航終端也將在今年全面推向市場(chǎng)，并將為北京奧運(yùn)智能交通系統(tǒng)及交通服務(wù)應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（二）國(guó)家的行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策

目前，從國(guó)家到北京市的產(chǎn)業(yè)政策都在大力支持車(chē)載動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展。1、國(guó)家大力推動(dòng)導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)

目前，中國(guó)政府也在大力推動(dòng)導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，主要的舉措如下:

（1）國(guó)家發(fā)改委實(shí)施“衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化”專(zhuān)項(xiàng)，成為“十五”計(jì)劃高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)組成部分。

（2）國(guó)家發(fā)改委確定的產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn):一項(xiàng)核心技術(shù)(GNSS兼容機(jī)軟硬件與芯片設(shè)計(jì))、兩種基礎(chǔ)產(chǎn)品(芯片組和接收機(jī)主板)、三類(lèi)組成體系(研發(fā)生產(chǎn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、信息服務(wù)體系)、四大應(yīng)用領(lǐng)域(車(chē)載系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、消費(fèi)應(yīng)用、傳統(tǒng)行業(yè)改造)、五個(gè)實(shí)施措施(核心技術(shù)引進(jìn)、芯片組和主板的研制、保障體系的建立、典型示范系統(tǒng)的構(gòu)筑、可持續(xù)發(fā)展的落實(shí))

（3）201*年實(shí)現(xiàn)“兩百”突破(1)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值突破100億人民幣。(2)GNSS應(yīng)用的接收板/機(jī)/設(shè)備年需求量突破100萬(wàn)片/臺(tái)/套。（4）國(guó)家航天局“衛(wèi)星導(dǎo)航民用產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)規(guī)范化，產(chǎn)業(yè)規(guī)�；�，應(yīng)用大眾化；

為“新一代導(dǎo)航”的民用市場(chǎng)推廣和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)，為“十一五”末期行業(yè)年產(chǎn)值突500億元、年銷(xiāo)用戶(hù)設(shè)備量超過(guò)2500萬(wàn)臺(tái)、接受信息服務(wù)用戶(hù)量超過(guò)3200萬(wàn)個(gè)、并有大批量產(chǎn)品出口奠定基礎(chǔ)，為中國(guó)在國(guó)際上真正成為衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用強(qiáng)國(guó)奠定基礎(chǔ)。

北斗一號(hào)的民用政策和用戶(hù)設(shè)備方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步；北斗二號(hào)也已經(jīng)在研制中。

作為四大應(yīng)用領(lǐng)域的車(chē)載動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)，無(wú)疑將從上述行業(yè)政策中獲得極大的支持

我國(guó)道路交通普遍較為擁堵已經(jīng)在國(guó)人的腦海中留下了深刻的印象，每當(dāng)車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)站時(shí)都要停下來(lái)繳費(fèi)，既耽誤了司機(jī)和乘客的時(shí)間，又消耗了交通管理部門(mén)的人力、物力和財(cái)力，更重要的時(shí)候，加劇了交通擁擠。因此，上世紀(jì)八十年代，人們開(kāi)始思考和研究這個(gè)問(wèn)題，力圖解決停車(chē)收費(fèi)所帶來(lái)的系列麻煩。1.系統(tǒng)概念

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（ElectronicTollCollection,簡(jiǎn)稱(chēng)ETC）是國(guó)際上正在努力開(kāi)發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費(fèi)系統(tǒng),它的最大特點(diǎn)是不停車(chē)收費(fèi),即車(chē)輛可以以相當(dāng)高的速度通過(guò)收費(fèi)口,無(wú)須在收費(fèi)站前減速和停車(chē)交費(fèi)。采用不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng),可以使公路收費(fèi)走向無(wú)紙化、無(wú)現(xiàn)金化管理,可以從根本上杜絕收費(fèi)票款的流失現(xiàn)象,解決公路收費(fèi)中的財(cái)務(wù)管理混亂問(wèn)題。另外,實(shí)施不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)還可以節(jié)約基建費(fèi)用和管理費(fèi)用。

ETC系統(tǒng)是ITS領(lǐng)域中的一個(gè)重要方面。由于它涉及交通基礎(chǔ)設(shè)施投資的回收，又是緩解收費(fèi)站交通堵塞“瓶頸”的有效手段，減少了環(huán)境污染，所以各國(guó)都把不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)作為ITS領(lǐng)域最先投入應(yīng)用的系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)。我國(guó)交通部門(mén)已經(jīng)把不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用列為我國(guó)ITS領(lǐng)域首先啟動(dòng)的項(xiàng)目，并在“十五”期間列入交通科技的技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)之一。

和傳統(tǒng)的收費(fèi)系統(tǒng)相比，ETC系統(tǒng)具有更高的通行能力，更少的基建投入，更低的日常運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，更好的服務(wù)水平,更好的發(fā)展趨勢(shì)。ETC系統(tǒng)是將來(lái)公路收費(fèi)的大勢(shì)所趨，它在國(guó)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也正逐步開(kāi)展。它高速便捷的特點(diǎn)，在給廣大車(chē)主帶來(lái)更多方便的同時(shí)，還給道路管理單位帶來(lái)更多的資金收益，是利國(guó)、利民，適合社會(huì)發(fā)展，適應(yīng)未來(lái)科技發(fā)展的新時(shí)代產(chǎn)品。

ETC系統(tǒng)按收費(fèi)站收費(fèi)方式，可分為開(kāi)放式和封閉式；按收費(fèi)站車(chē)道配置，可分為ETC專(zhuān)用車(chē)道、MTC車(chē)道和ETC/MTC混合車(chē)道三類(lèi)。鑒于我國(guó)道路實(shí)際情況，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，ETC和MTC將共存。2.系統(tǒng)原理

ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖象識(shí)別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)需停車(chē)既可自動(dòng)收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)。

不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)路邊車(chē)道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收裝置（稱(chēng)為路邊讀寫(xiě)設(shè)備，簡(jiǎn)稱(chēng)RSE），識(shí)別車(chē)輛上設(shè)備（稱(chēng)為車(chē)載器，簡(jiǎn)稱(chēng)OBU）內(nèi)特有編碼，判別車(chē)型，計(jì)算通行費(fèi)用，并自動(dòng)從車(chē)輛用戶(hù)的專(zhuān)用帳戶(hù)中扣除通行費(fèi)。對(duì)使用ETC車(chē)道的未安裝車(chē)載器或車(chē)載器無(wú)效的車(chē)輛，則視作違章車(chē)輛，實(shí)施圖象抓拍和識(shí)別，會(huì)同交警部門(mén)事后處理。

3.系統(tǒng)構(gòu)成

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)可分為前臺(tái)和后臺(tái)系統(tǒng)：（1）前臺(tái)系統(tǒng)

包括三種核心設(shè)備:車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Au-tomaticVehicleIdentification簡(jiǎn)稱(chēng)AVI)、車(chē)輛自動(dòng)分類(lèi)系統(tǒng)(AutomaticVehicleClassification簡(jiǎn)稱(chēng)AVC)和錄像實(shí)施系統(tǒng)(VideoEnforcementSystem簡(jiǎn)稱(chēng)VES)。車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用無(wú)線調(diào)頻設(shè)備(Ra-dioFrequency)識(shí)別用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)卡(TAG)及其有效性;車(chē)輛自動(dòng)分類(lèi)系統(tǒng)借助傳感器組的信息確定車(chē)輛的收費(fèi)類(lèi)別;錄像實(shí)施系統(tǒng)利用高速圖像處理設(shè)備自動(dòng)俘獲違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼。核心設(shè)備與其他控制設(shè)備共同組成不停車(chē)系統(tǒng)的車(chē)道控制器。①AVI

AVI分為兩大類(lèi):激光設(shè)備與無(wú)線電調(diào)頻設(shè)備。激光設(shè)備采用條碼技術(shù),掃描貼于車(chē)輛前端的條碼,獲取用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)(ID),缺點(diǎn)是易受環(huán)境條件、距離位置、條碼安裝與完整性等因素的影響。無(wú)線電調(diào)頻設(shè)備采用無(wú)線波來(lái)識(shí)別貼于車(chē)輛前端的用戶(hù)身份標(biāo)識(shí)卡來(lái)識(shí)別用戶(hù)身份,具有更高的可靠性;其中,無(wú)線頻率(RF)常用的頻率是5.8GHz。TAG分為只讀TAG、可讀寫(xiě)TAG、多功能TAG(帶蜂鳴器、無(wú)線電信息收發(fā)等)三大類(lèi)。②AVC

AVC系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輛的物理特性來(lái)確定車(chē)輛的收費(fèi)類(lèi)別。AVC的物理特性依據(jù)包括∶車(chē)輛的體積、重量、裝載人數(shù)、車(chē)軸或車(chē)輪的數(shù)目、車(chē)輛的用途等等。AVC與一系列的車(chē)道傳感器相連,傳感器的信號(hào)提交事務(wù)處理系統(tǒng)后,由車(chē)輛分類(lèi)單元判定收費(fèi)類(lèi)型。AVC設(shè)備包括∶前置線圈、感應(yīng)踏板、發(fā)射光塔、掃描儀和高速攝像等設(shè)備。③VES

VES利用光學(xué)字符識(shí)別(OCR)技術(shù)自動(dòng)獲取非法車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼。VES攝錄方式包括照片、錄像帶和數(shù)字影像等等。VES利用模糊識(shí)別技術(shù),借助光學(xué)字符識(shí)別設(shè)備實(shí)現(xiàn)非法用戶(hù)的車(chē)牌號(hào)碼識(shí)別。VES過(guò)程包括∶感應(yīng)觸發(fā)、圖像俘獲、圖像識(shí)別、圖像儲(chǔ)存、圖像處理和圖像刪除等等。關(guān)鍵技術(shù):API編程技術(shù)(控制外部設(shè)備,包括通信卡、DI/DO卡和聲卡);單片機(jī)編程技術(shù);快速查詢(xún)算法;模糊識(shí)別;通信控制和圖像處理。（2）后臺(tái)系統(tǒng)

收費(fèi)系統(tǒng)的后臺(tái)系統(tǒng)工作任務(wù)主要為向客戶(hù)發(fā)售車(chē)載標(biāo)識(shí)卡,并做標(biāo)識(shí)卡的初始化;接受客戶(hù)補(bǔ)交金額和查詢(xún);接收前臺(tái)收費(fèi)數(shù)據(jù)文件;交易和結(jié)算;向前臺(tái)和客戶(hù)發(fā)送補(bǔ)交金額的黑名單指令和信息;存儲(chǔ)、管理抓拍圖像等。

它主要包括如下系統(tǒng):計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、道路運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、結(jié)算中心管理系統(tǒng)、客戶(hù)服務(wù)中心管理系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)。實(shí)際上是一個(gè)具有財(cái)務(wù)結(jié)算性質(zhì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)通過(guò)各個(gè)終端的工作,將數(shù)據(jù)文件迅速可靠地傳送,利用專(zhuān)用軟件正確地完成全部工作。

4.ETC系統(tǒng)的類(lèi)型

ETC系統(tǒng)可分為收費(fèi)站電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)和自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。（1）收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)一般采取混合收費(fèi)方式,既有不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道,又保留半自動(dòng)收費(fèi)車(chē)道。其主要特征為:

①與半自動(dòng)收費(fèi)車(chē)道并列設(shè)置。在收費(fèi)車(chē)道中,根據(jù)使用情況開(kāi)設(shè)部分ETC專(zhuān)用收費(fèi)車(chē)道;

②車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)車(chē)道的車(chē)速較低,通常為30km/h一50km/h,通過(guò)率為600輛/h一1000輛/h;

③在車(chē)道出口端設(shè)置自動(dòng)欄桿,以防無(wú)卡車(chē)輛通過(guò)。

收費(fèi)車(chē)道入口設(shè)置不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道標(biāo)志和信號(hào)燈。由于車(chē)輛密度不大,天線并不連續(xù)工作,無(wú)車(chē)輛通過(guò)時(shí),天線處于休眠狀態(tài)。在天線輻射區(qū)外的車(chē)道,埋設(shè)一個(gè)環(huán)行線圈,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入線圈工作區(qū)時(shí),線圈發(fā)出信號(hào),激活天線進(jìn)入工作狀態(tài)。車(chē)輛進(jìn)入通信區(qū),通過(guò)微波天線,車(chē)載標(biāo)識(shí)卡響應(yīng)天線的詢(xún)問(wèn)信息,將客戶(hù)身份與車(chē)型代碼上傳給車(chē)道天線,由天線轉(zhuǎn)送給車(chē)道控制機(jī)進(jìn)行核查,如為有效合法卡,車(chē)道放行,信號(hào)燈變綠,如果進(jìn)一步交換信息,讀寫(xiě)數(shù)據(jù),可繼續(xù)通信,直到收費(fèi)過(guò)程結(jié)束,如果進(jìn)入車(chē)道的車(chē)輛為非法無(wú)效卡車(chē),或是無(wú)標(biāo)識(shí)卡的車(chē)輛,車(chē)道控制機(jī)將根據(jù)天線傳送的信息,指令自動(dòng)欄桿關(guān)閉,攔截非法車(chē)輛,并發(fā)出聲光警報(bào),現(xiàn)場(chǎng)人員將對(duì)其進(jìn)行處理。車(chē)道控制機(jī)將收集到的數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和清算等,并將需要發(fā)布的結(jié)果下傳車(chē)道。

這種方式適用于不停車(chē)收費(fèi)用戶(hù)在所有繳費(fèi)用戶(hù)中并非多數(shù)的情況。（2）自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在道路主線上每隔一定里程設(shè)置一個(gè)橫跨道路上空的龍門(mén)架,架上安裝不停車(chē)收費(fèi)設(shè)備,實(shí)施分段開(kāi)放式不停車(chē)收費(fèi)。車(chē)輛無(wú)須減速,以正常行駛速度完成收費(fèi)工作。其主要特征為:①無(wú)收費(fèi)島、亭之類(lèi)設(shè)施;

②進(jìn)入收費(fèi)點(diǎn)時(shí)無(wú)須減速,車(chē)輛繼續(xù)高速行駛;

③需要建立一套高精度逃費(fèi)取證處理系統(tǒng),現(xiàn)場(chǎng)抓拍捕捉車(chē)輛逃費(fèi)證據(jù),以便于以后依法處理,目前大多采用高速、高分辨率的攝像機(jī)對(duì)車(chē)輛牌照進(jìn)行抓拍;

④在收費(fèi)點(diǎn)附近,需建造一條與主線平行的普通收費(fèi)車(chē)道,以便對(duì)非法無(wú)效卡車(chē)或無(wú)標(biāo)識(shí)卡的車(chē)輛收費(fèi);

⑤車(chē)道天線控制器能控制多部天線并行工作,與多輛車(chē)載標(biāo)識(shí)卡同時(shí)通信。

此系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)為減少收費(fèi)站建設(shè)投資,車(chē)速高,無(wú)行車(chē)延誤,車(chē)輛通行能力接近201*輛/h。但設(shè)備投資大,技術(shù)上實(shí)現(xiàn)難度也較大,特別是如何防止和遏制逃費(fèi)車(chē)輛是關(guān)鍵技術(shù)。這種方式適用于不停車(chē)收費(fèi)用戶(hù)在所有繳費(fèi)用戶(hù)中已成為大多數(shù)的情況。5.系統(tǒng)工作流程

高速公路收費(fèi)的特點(diǎn)是不僅要按照車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi),而且按照入出口的距離標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)。各種類(lèi)型的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)過(guò)程基本相同,其原理是在車(chē)輛上安裝一種標(biāo)識(shí)卡,在ETC收費(fèi)車(chē)道上安裝有車(chē)載標(biāo)識(shí)卡的讀寫(xiě)設(shè)備,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車(chē)道時(shí),標(biāo)識(shí)卡以微波通信方式與該車(chē)道的天線進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換,從卡上讀取車(chē)牌照號(hào)、車(chē)型等數(shù)據(jù),如需要也可向車(chē)載標(biāo)識(shí)卡上寫(xiě)入信息,系統(tǒng)根據(jù)讀取的信息,識(shí)別車(chē)輛合法與否,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算收費(fèi)金額,并從其賬戶(hù)上扣除相應(yīng)金額,記錄交易數(shù)據(jù),控制車(chē)道外部設(shè)備等,具體流程為:

（1）后臺(tái)系統(tǒng)初始化車(chē)載標(biāo)識(shí)卡,將車(chē)牌照號(hào)、車(chē)型、收費(fèi)率等數(shù)據(jù)寫(xiě)入標(biāo)識(shí)卡,并發(fā)放給客戶(hù),建立有關(guān)客戶(hù)檔案;

（2）車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車(chē)道,感應(yīng)天線激活線圈,進(jìn)而激活微波天線,讀取標(biāo)識(shí)卡上的信息,并傳送給車(chē)道控制機(jī)進(jìn)行核查;

（3）如為合法車(chē)輛,則進(jìn)行收費(fèi)交易,依據(jù)后臺(tái)系統(tǒng)完成清算,通行燈將會(huì)變綠,顯示收費(fèi)額和余額,車(chē)輛通過(guò),記錄數(shù)據(jù);

（4）如為非法車(chē)輛,車(chē)道控制機(jī)觸發(fā)報(bào)警信號(hào),同時(shí)控制自動(dòng)欄桿下落,關(guān)閉車(chē)道,車(chē)道攝像機(jī)進(jìn)行圖像抓拍,車(chē)輛進(jìn)行人為處理。6.技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)國(guó)內(nèi)外ETC的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),ETC系統(tǒng)的建設(shè)首先要作好ETC相關(guān)技術(shù)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的選擇,在規(guī)范、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上進(jìn)行后臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)。ETC標(biāo)準(zhǔn)化工作是一項(xiàng)綜合性的基礎(chǔ)工作,是制定ETC技術(shù)法規(guī)的基礎(chǔ),對(duì)促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,提高總體應(yīng)用效果,提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

目前國(guó)際上在ETC相關(guān)技術(shù)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定工作中已取得了顯著的成果。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)第204技術(shù)委員會(huì)第15工作組負(fù)責(zé)專(zhuān)用短程通信協(xié)議DSRC標(biāo)準(zhǔn)的制定,電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中車(chē)道天線和車(chē)載電子標(biāo)簽所采用的通信協(xié)議就是DSRC。

ISO/TC204第15工作組通過(guò)幾年的工作已經(jīng)取得了初步的成果,公布的2份文件如下表。

文檔編號(hào)文檔標(biāo)題

ISOTR14904:1997道路運(yùn)輸和智能交通自動(dòng)收費(fèi)中業(yè)主間的操作接口規(guī)范ISOTR14906:1998道路運(yùn)輸和智能交通自動(dòng)收費(fèi)的專(zhuān)用短程通信應(yīng)用接口規(guī)范

但是由于世界各主要工業(yè)國(guó)家在ETC的標(biāo)準(zhǔn)上有自己的考慮,在涉及ETC物理層等方面一直無(wú)法達(dá)成一致,因此ISO/TC204委員會(huì)目前尚未制訂出全球統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

歐洲是ETC領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)度較快的地區(qū),歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)第278委員會(huì)第1工作組對(duì)自動(dòng)收費(fèi)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究,第9工作組具體負(fù)責(zé)專(zhuān)用短程通信DSRC的標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前CEN/TC278已公布的ETC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下表。

文檔編號(hào)文檔標(biāo)題

ENV12834:1997DSRC:應(yīng)用層

ENV12795:1997DSRC:數(shù)據(jù)鏈路層(介質(zhì)訪問(wèn)與連接控制)ENV12253:1997DSRC:采用5.8GHz微波技術(shù)的物理層

1998年5月,中國(guó)ISO/TC204技術(shù)委員會(huì)向交通部無(wú)線電管理委員會(huì)提出將5.8GHz頻段分配給智能運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的短程通信(包括ETC收費(fèi)系統(tǒng))。經(jīng)國(guó)家無(wú)線電管理局同意進(jìn)行試驗(yàn),具體指標(biāo)如下表。

頻率用戶(hù)智能運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的短程通信頻段5.7955.815GHz調(diào)制方式ASK,BPSK輸出功率300mw傳輸距離10m

選用5.8GHz作為微波短程通信中心頻段有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)我國(guó)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系與歐洲體系相近,無(wú)線電頻率資源的分配大致相同。800900MHz主要用于移動(dòng)通信系統(tǒng);2.45GHz用于醫(yī)療設(shè)備和家用微波器具;5.8GHz用于衛(wèi)星通信、軍事和工業(yè)、科研、醫(yī)療設(shè)備以及擴(kuò)頻通信等。

(2)5.8GHz頻段背景噪聲小,而且解決該頻段的干擾和抗干擾問(wèn)題要比解決915MHz和2.4GHz容易。

(3)5.8GHz頻段的設(shè)備供應(yīng)較多,有利于我國(guó)ETC系統(tǒng)的設(shè)備引進(jìn),降低系統(tǒng)成本。(4)有利于將來(lái)開(kāi)展智能運(yùn)輸系統(tǒng)領(lǐng)域的其它服務(wù)。7.系統(tǒng)實(shí)施效果

與現(xiàn)行的大多數(shù)公路收費(fèi)系統(tǒng)相比,不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

(1)系統(tǒng)有效地提高了車(chē)道的車(chē)輛通過(guò)能力,加快了收費(fèi)速度,提高了公路利用率。(2)系統(tǒng)從根本上杜絕了收費(fèi)工作中的貪污作弊現(xiàn)象。(3)一卡通行多個(gè)收費(fèi)站,方便駕車(chē)者。

(4)降低油耗,減少剎車(chē)時(shí)造成的機(jī)件損耗,減少空氣和噪聲污染。(5)系統(tǒng)工作安全可靠,管理簡(jiǎn)單。

(6)為今后的智能車(chē)輛公路管理系統(tǒng)打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

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