高速公路新型收費技術的探討

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狀

2 ITS的基本概念和作用

所謂智能運輸系統(ITS)，就是集信息處理、通訊、控制以及高科技電子技術等最新的科研成果，應用于交通運輸網絡中。它與傳統交通管理系統一個最顯著的區別是，將服務對象的重點由以往的管理者轉向道路使用者，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絡系統運行效率的目的。ITS系統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

隨著智能運輸系統的發展，新型收費技術在高速公路中的應用，逐步出現了全自動計費系統的實施，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

(1)入口:車輛進入車道時，車型全自動預分類系統自動判別出車輛類型，車輛牌照自動識別系統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、車道等相關信息傳送至全自動發卡系統，全自動發卡系統將信息寫入IC卡后，根據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，系統打開自動欄桿，放行車輛。從而實現了入口車道無人值守、司乘人員自動取卡的自動發卡放行方式。

(2)出口:車輛通過時，車型全自動分類系統自動判別出車輛類型，車輛牌照自動識別系統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后，系統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、系統自動打票及放行車輛;對比有誤則將信息上傳監控室，由監控人員進行處理和干預。從而實現了計算機全自動計費、收費人員收款打票的收費放行方式。若配合儲值卡的發行和使用，出口則可實現無人值守的自動收費模式。

3.2 全自動收費模式主要技術

(1)ETC收費。

電子不停車收費系統(ETC)，其主要工作原理是，載有特定裝置的車輛進入收費區后，收費區的信號探測器發出掃描信號，檢測并獲取該車的有關信息，然后根據不同的方式進行計費。目前這種系統功能日益多樣和先進，譬如信號探測系統還能夠獲取并記錄諸如車輛的幾何尺寸、車重、車型等數據，還能夠將那些違規或不符合要求的車輛通過攝像機記錄車牌號。如果車內再配有GPS(全球定位系統)或其他類似功能的系統，信號探測系統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)/ETC并行的方式，即在一個車道系統內同時裝有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。

車型自動預分類系統主要由地感線圈、壓阻傳感器、測高傳感器、光柵系統及控制系統等部分組成。車輛通過時系統根據車輛本身的物理特性即車輛的軸數、輪數、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，提高了系統自動化程度。主要技術指標以下幾方面。

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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環境溫度:-30℃～+80℃。

4 車輛牌照自動識別系統

在數字圖象處理技術興起的同時，國內外就相繼出現了對汽車牌照識別這一課題的探索和研究。車牌識別系統保證了無牌照和牌照污損嚴重時系統的可靠性，其在收費系統中的使用可以有效的防止“換卡”逃費等作弊現象的發生，大幅度減輕監控室處理免費車的工作量。經過不斷摸索，已有的車輛牌照自動識別系統在現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據傳送。

4.2 主要技術性能指標

(1)對于無嚴重污損的牌照，數字部分的識別率優于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于90％，拒識率小于10％，誤識率小于1％;

(2)牌照底色識別率優于99.9％，誤識率小于0.1％;

(3)牌照檢測率優于99.9％;

(4)識別時間小于1s，系統可全天候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卡自動發卡系統

非接觸式IC卡自動發卡系統為高速公路入口車道實行自動發卡、無人值守的管理模式提供了技術保障。全自動發卡機作為高速公路封閉式收費系統入口車道專用設備，安裝在收費島上。當車輛駛入車道時，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，從而實現一車一車的無人值守的通行卡發放，并將車道及卡機實時運行的信息以數據及視頻疊加的形式自動上傳到監控中心。當網絡不通時，實時操作的信息將保存在本地硬盤上，待網絡通暢時，自動上傳數據。配合車型全自動預分類系統、車牌照識別系統的使用，完全實現入口車道無人值守。

該設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、便捷的發卡、放行服務，用以實現入口無人化管理，提高車輛的通行速度，減少汽車能源的耗費。全自動發卡機與出口自動收卡機配合使用，實現了卡在出入口車道的封閉式周轉?？▕A在本站內的車道間直接周轉，無需通過站級的交接班手續。操作員可以在出口收卡機領取滿卡夾，安裝到入口全自動發卡機進行發卡;操作員在入口全自動發卡機領取空卡夾，安裝到出口車道的自動收卡機進行收卡，IC卡在車道直接周轉使用。當班可多次循環，加快通行卡的周轉，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量和工作效率，節省大量人力、物力等運營管理成本。隨著我國高速公路建設規模的不斷擴大，全自動收發卡機的運營優勢日漸明顯，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濟效益。