高速公路新型收費技術(shù)的探討

萬淑杰

(河北冀星高速公路有限公司)

1 目前收費模式管理現(xiàn)狀

2 ITS的基本概念和作用

所謂智能運輸系統(tǒng)(ITS)，就是集信息處理、通訊、控制以及高科技電子技術(shù)等最新的科研成果，應用于交通運輸網(wǎng)絡(luò)中。它與傳統(tǒng)交通管理系統(tǒng)一個最顯著的區(qū)別是，將服務對象的重點由以往的管理者轉(zhuǎn)向道路使用者，即用先進的科技手段向道路用戶提供必要的信息和便捷的服務，以減少交通堵塞，從而達到提高道路通過能力和交通運輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行效率的目的。ITS系統(tǒng)的功能包括以下幾個主要方面:信息提供、安全服務、計收使用費等。

3 全自動收費模式

隨著智能運輸系統(tǒng)的發(fā)展，新型收費技術(shù)在高速公路中的應用，逐步出現(xiàn)了全自動計費系統(tǒng)的實施，從而帶來了收費模式的變革。

3.1 全自動計費收費模式的主要表現(xiàn)

(1)入口:車輛進入車道時，車型全自動預分類系統(tǒng)自動判別出車輛類型，車輛牌照自動識別系統(tǒng)自動識別出車輛牌照號碼和牌照顏色，并將車型、車牌號、車牌顏色、入口站、入口時間、車道等相關(guān)信息傳送至全自動發(fā)卡系統(tǒng)，全自動發(fā)卡系統(tǒng)將信息寫入IC卡后，根據(jù)車輛類型選擇上下不同的出卡口，自動吐出IC卡;司乘人員取卡后，系統(tǒng)打開自動欄桿，放行車輛。從而實現(xiàn)了入口車道無人值守、司乘人員自動取卡的自動發(fā)卡放行方式。

(2)出口:車輛通過時，車型全自動分類系統(tǒng)自動判別出車輛類型，車輛牌照自動識別系統(tǒng)自動識別出車輛牌照號碼和牌照顏色，司乘人員將IC卡投入自動收卡系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動將出入口信息進行對比，對比無誤則顯示費額，由收費人員收款、系統(tǒng)自動打票及放行車輛;對比有誤則將信息上傳監(jiān)控室，由監(jiān)控人員進行處理和干預。從而實現(xiàn)了計算機全自動計費、收費人員收款打票的收費放行方式。若配合儲值卡的發(fā)行和使用，出口則可實現(xiàn)無人值守的自動收費模式。

3.2 全自動收費模式主要技術(shù)

(1)ETC收費。

電子不停車收費系統(tǒng)(ETC)，其主要工作原理是，載有特定裝置的車輛進入收費區(qū)后，收費區(qū)的信號探測器發(fā)出掃描信號，檢測并獲取該車的有關(guān)信息，然后根據(jù)不同的方式進行計費。目前這種系統(tǒng)功能日益多樣和先進，譬如信號探測系統(tǒng)還能夠獲取并記錄諸如車輛的幾何尺寸、車重、車型等數(shù)據(jù)，還能夠?qū)⒛切┻`規(guī)或不符合要求的車輛通過攝像機記錄車牌號。如果車內(nèi)再配有GPS(全球定位系統(tǒng))或其他類似功能的系統(tǒng)，信號探測系統(tǒng)還可以為過往的車輛提供前方道路通行情況，提供導航服務。目前接合我國國情有的高速公路采用開辟ETC專用車道的方式，有的高速公路采用MTC(人工電子收費系統(tǒng))/ETC并行的方式，即在一個車道系統(tǒng)內(nèi)同時裝有MTC和ETC卡，持兩種類型卡的車輛在每個車道都可通行。

(2)車型全自動預分類系統(tǒng)。

車型自動預分類系統(tǒng)主要由地感線圈、壓阻傳感器、測高傳感器、光柵系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等部分組成。車輛通過時系統(tǒng)根據(jù)車輛本身的物理特性即車輛的軸數(shù)、輪數(shù)、前輪處車輛總高度3個物理特性自動分辨出車輛的類型。依據(jù)物理特性進行分類較之其他分類方式比較更準確可靠。使用車型自動分類系統(tǒng)可克服人工判別車型造成的誤差，有效防止通行費流失，提高了系統(tǒng)自動化程度。主要技術(shù)指標以下幾方面。

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①判別時間少于1s;

②車輛分類精度大于99％;

③允許車輛行駛速度:0～60km/h;

④環(huán)境溫度:-30℃～+80℃。

4 車輛牌照自動識別系統(tǒng)

在數(shù)字圖象處理技術(shù)興起的同時，國內(nèi)外就相繼出現(xiàn)了對汽車牌照識別這一課題的探索和研究。車牌識別系統(tǒng)保證了無牌照和牌照污損嚴重時系統(tǒng)的可靠性，其在收費系統(tǒng)中的使用可以有效的防止“換卡”逃費等作弊現(xiàn)象的發(fā)生，大幅度減輕監(jiān)控室處理免費車的工作量。經(jīng)過不斷摸索，已有的車輛牌照自動識別系統(tǒng)在現(xiàn)場使用中牌照識別率的精度越來越高，筆者所在高速公路經(jīng)過近兩年的車牌識別的實驗識別率已達到96％以上。

4.1 系統(tǒng)主要功能

(1)自動識別無嚴重污染的汽車牌照中的漢字、字母和數(shù)字部分;

(2)自動識別汽車牌照的底色;

(3)對于嚴重污損難以識別的牌照，可以分割出牌照區(qū)域圖象并進行備份或向上端機傳送;

(4)通過串行口RS232或485完成與上端機的實時數(shù)據(jù)傳送。

4.2 主要技術(shù)性能指標

(1)對于無嚴重污損的牌照，數(shù)字部分的識別率優(yōu)于95％，拒識率小于5％，誤識率小于0.05％，字母與漢字部分的識別率優(yōu)于90％，拒識率小于10％，誤識率小于1％;

(2)牌照底色識別率優(yōu)于99.9％，誤識率小于0.1％;

(3)牌照檢測率優(yōu)于99.9％;

(4)識別時間小于1s，系統(tǒng)可全天候24h工作;

(5)工作溫度:-10℃～+50℃

(6)允許車輛行駛速度0～40km/h。

5 非接觸式IC卡自動發(fā)卡系統(tǒng)

非接觸式IC卡自動發(fā)卡系統(tǒng)為高速公路入口車道實行自動發(fā)卡、無人值守的管理模式提供了技術(shù)保障。全自動發(fā)卡機作為高速公路封閉式收費系統(tǒng)入口車道專用設(shè)備，安裝在收費島上。當車輛駛?cè)胲嚨罆r，司機可方便的從一高一低兩個取卡口的任一個口取得IC卡。通過車道感應線圈，控制車道通行信號燈變綠色，控制欄桿機抬起，車駛離后，欄桿自動落下，從而實現(xiàn)一車一車的無人值守的通行卡發(fā)放，并將車道及卡機實時運行的信息以數(shù)據(jù)及視頻疊加的形式自動上傳到監(jiān)控中心。當網(wǎng)絡(luò)不通時，實時操作的信息將保存在本地硬盤上，待網(wǎng)絡(luò)通暢時，自動上傳數(shù)據(jù)。配合車型全自動預分類系統(tǒng)、車牌照識別系統(tǒng)的使用，完全實現(xiàn)入口車道無人值守。

該設(shè)備主要面對高速公路收費站入口比較繁忙的車道，替代收費員向過往車輛提供快速、便捷的發(fā)卡、放行服務，用以實現(xiàn)入口無人化管理，提高車輛的通行速度，減少汽車能源的耗費。全自動發(fā)卡機與出口自動收卡機配合使用，實現(xiàn)了卡在出入口車道的封閉式周轉(zhuǎn)。卡夾在本站內(nèi)的車道間直接周轉(zhuǎn)，無需通過站級的交接班手續(xù)。操作員可以在出口收卡機領(lǐng)取滿卡夾，安裝到入口全自動發(fā)卡機進行發(fā)卡;操作員在入口全自動發(fā)卡機領(lǐng)取空卡夾，安裝到出口車道的自動收卡機進行收卡，IC卡在車道直接周轉(zhuǎn)使用。當班可多次循環(huán)，加快通行卡的周轉(zhuǎn)，提高了利用率。減少了人為卡管理漏洞帶來的作弊、丟失可能，提高高速公路的管理質(zhì)量和工作效率，節(jié)省大量人力、物力等運營管理成本。隨著我國高速公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，全自動收發(fā)卡機的運營優(yōu)勢日漸明顯，目前已在多條高速公路得到了應用，并取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。