四川省高速公路ETC聯網收費系統技術研究

康毅

摘要：信息時代的到來為各行業領域注入新鮮的活力，以高速公路收費系統為例，要求將ETC系統引入其中，對提升高速公路建設水平可起到關鍵性的作用。從ETC系統應用現狀看，其有利于幫助相關部門做好公路建設與管理工作，但在調試與檢測方面卻較為滯后，制約ETC系統功能的進一步發揮。對此，本文在研究中將四川省高速公路作為對象，對當前ETC聯網收費系統的相關概述、系統總體設計中的要求、ETC收費車道設計思路以及收費系統的調試與檢測探析。

關鍵詞：四川省高速公路；ETC系統；關鍵技術；在線檢測

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（b）-0000-00

引言：：從四川省高速公路建設規劃要求中可發現，需將傳統的人工半自動收費進行逐步改變，取而代之的為聯網收費系統，其能夠在原有人工半自動收費的基礎上，將電子不停車收費引入其中，這樣能夠使公路擁堵問題得以解決，提高高速公路的管理水平。通過實踐研究發現，將ETC系統引入其中，對高速公路收費車道數量減少、運營成本降低等都可發揮突出的作用。因此，對ETC聯網收費系統關鍵技術的研究，對四川省高速公路建設具有十分重要的意義。

一、 四川省高速公路ETC聯網收費系統總體設計要求

ETC聯網收費系統在總體設計過程中，主要立足于四川省高速公路建設現狀，涉及到的要求主要包括：第一，規劃建設過程中應盡可能滿足省內聯網收費要求，可考慮將不停車收費專用車道設置于收費站中。而且對其收費系統需保證以相應的收費應用軟件為主。同時省交通運輸廳應做好的相關設計文件的審核與備案工作。確保各系統經過檢測后才可投入使用，包括收費軟件、電子標簽設備以及車道控制機等。第二，做好運營管理工作。ETC系統的引入除滿足自動收費要求外，還需做好相應的運營管理工作，其中運營管理的總機構為省監控結算中心，而基本操作單元為收費站。第三，做好結算與拆分工作。關于路段收費，要求通過協商以達到收費標準統一的目標，可采取結算協議、拆分協議制定的方式，使各管理單位能夠依據協定進行結算、拆分。第四，密鑰管理工作。ETC系統功能的發揮要求通過密鑰管理中心，使ETC密鑰得到有效管理，可將相關的電子標簽密鑰母卡、PSAM卡向聯網收費結算中心發行，而發行的主體為省監控結算中心。除此之外，為保證系統的可靠運行，還需做好相關的調試與檢測工作。

二、 ETC收費車道的具體設計思路

ETC聯網收費系統設計中首先做好收費車道的設計工作，根據四川省高速公路建設要求，在ETC車道設計方面主要以機電設施、土建設施等為主，其中機電設施體現在ETC顯示屏、監控設備、檢測器、信號指示與報警設備以及車道控制器等。而在土建設施方面的側重于對行車道、收費島、人行車道以及天棚的描述。具體設計思路主要體現在以下幾方面。

（一） ETC車道設計的主要原則

以四川省高速公路實際情況為依托，ETC車道布設中要求將“專用、常閉”等為主，當ETC系統應用較為完善后，可在此基礎上進行車道布設的適當調整。其中，在“常閉”原則方面，要求無車輛情況下，ETC系統將欄桿設置為關閉形式，若有車輛的情況下，需保證車輛設置相應的OBU設備，完成費用收取后可使欄桿處于開啟狀態，放行車輛。而在“專用”的原則上，通常指為通過ETC設備完成交易過程中，專用車道中無需停車。此外，在設計過程中還需符合“中位”與“前置”等原則，前者主要指收費站前的相關設備如信號設備、顯示器、欄桿，其能夠根據實際車道情況適時調整，尤其對于較多線性車道，更應符合該原則。而后者指與雙向島靠近的車道，車輛若載有OBU，在通行過程中不會對超寬車道產生影響。

（二） ETC車道相關設備設計思路

該部分設計內容中，主要體現在ETC車道改建、ETC專用車道的設置、ETC天線的安裝等方面。其中，在ECT車道改建方面，其主要針對以往MTC系統下相關設備如狀態顯示屏、信號燈等難以適應ETC系統運行要求的情況，需進行一定的改變，可考慮將車道運行監控系統、顯示器以及的天線架設等引入其中。而在專用車道設計方面，應注意對原有MTC車道信號燈直接利用狀態顯示屏進行替代，且考慮做好攝像機管線設置問題，需注意由于現行ETC系統設計中，其稽核功能較為模糊，若進行抓拍攝像機的設計可能出現運行效果較差等問題，所以抓拍攝像機的設置可考慮在外。從ETC天線安裝上看，要求以路面水平高度為基點，使天線設置為5.5m-6m的高度。同時應注意安裝中應保證不存在影響天線運行的裝置，包括標牌或限寬門架等。另外，設計中還需保證ETC車道應在出口或入口流程等方面進行明確。如入口車道方面，ETC系統應有效判定車輛OBU，包括車型、的OBU編號與有效時間等，在此基礎上完成卡片文件的讀取、卡片判定以及OBU判定的工作，以此使行駛車輛得到有效管理。這種方式一般對非省界入口車道較為適用，而省界入口車道則要求ETC能夠通過相應的數據與信息轉換，將最終結果向相關部門傳輸。同樣，在出口車道設計方面，原理也基本相同。除此之外，ETC車道設計中，收費廣場也是重點考慮內容，要求根據建設要求進行收費車道長度、寬度以及數量等設計。

三、 ETC聯網收費系統調試與檢測的思路

（一） ETC系統主要設備技術標準的檢測

ETC系統功能的發揮主要得益于其基本的設備構件，實際調試與檢測中要求各構件都可達到相應的技術指標要求。具體包括：第一，車道控制器。該構件功能的實現依托于自身的的CPU與其他處理模塊，可考慮將250G以上的硬盤、 16路數字量PIC結構等設計其中，且相關的圖像捕捉與板卡應用都能滿足系統運行要求。需注意ETC系統中的車道控制器，其各部分應在抗震性、耐腐蝕性以及防病毒能力等各方面達到具體設計要求。第二，RSU。該部分構件可根據國家相關部門給定的技術標準進行設計，如將PSAM卡槽設置于RSU中，并保證其他雜散發射、帶寬占用、頻率以及載波等保持合理。第三，OBU。其可選擇讀寫型、兩片式等為主要類型，且OBU設備應保證在安全性與恢復能力方面較強，一旦OBU設備出現被拆卸情況，應保證能夠及時發出警報。第四，ETC支付卡的技術指標。現行ETC支付卡在設計過程中往往需將密碼協處理器、CPU、EEPROM以及密碼算法等融入其中，且可采用單一芯片的形式，使其對電子存折、錢包等都可進行操作。在參數設計方面，主要需考慮到容量應超出8kbytes，且消費交易在時間方面需控制在70ms以內。第五，欄桿機的技術要求。該部分設計中首先需在欄桿機方面進行設計，使其能夠保持持續運行，滿足快速起降、平穩起降等要求，一旦發生故障問題，能夠處于開啟狀態。其次應做好車檢器設計工作。車檢器的設計主要需將人工復位按鈕設置其中，并在頻率、靈敏度以及工作溫度等各方面都需達到相關標準。除此之外，ETC系統中的其他設備如費額顯示器、車道運行顯示器、車檢線圈以及監控設備等方面都應符合設計標準，這樣才可使ETC系統可靠運行。

（二） ETC車道設備連接方式的調試與檢測

ETC車道設備的可靠運行還需依托于相應的連接方式。以其中RSU為例，將其與計算機連接過程中應注意在接口方面滿足以太網接口要求，如RS-485接口，要求控制在115200bit/s的的通信波特率以上。同時，為使RSU與計算機連接更為可靠，還需做好相關數據幀格式的設計工作。再如字符疊加或計重設備，前者在設計過程中需依托于COM3以連接車道計算機，而后者側重于計重模式的預留，可采用COM2接口，這樣可為ETC系統后期的升級與維護奠定基礎。同時，車道設備中相關信號系統、警報系統以及顯示器也需利用一定的通信協議與車道計算機保持連接，如以標準RS-232C作為通訊方式，且在命令格式或缺省設置等方面進行合理設計。尤其其中的顯示器，ETC專用車道中顯示屏應以紅綠黃LED點陣為主。另外，為保證所有收費數據能夠有效傳輸，還需在ETC系統中進行收費網絡的選擇，盡量以以太網為主，并使IP地址的分配更為合理，確保數據通信能夠達到ETC系統數據接收與處理要求。

（三） ETC系統檢測調試要求

ETC系統相關管理軟件的設計是保證相關設備得以調試與檢測的重要保障。實際設計過程中需考慮的問題主要體現在：第一，入網符合性認定檢測。該檢測過程中，要求結合關鍵設備的型號、元器件規格以及關鍵設備技術等進行認定檢測，并由相關人員適時將檢測結果向管理部門遞交。第二，在網檢測。在檢測過程中主要需根據各路段聯網收費系統設備運行情況，抽取其中的部分設備，對其使用效率、故障率以及其他管理指標進行分析。對于其中故障設備，若需進行調試，可由設備廠家提供技術支持，保證設備整體性能得以提高。另外，在網檢測中還需做好相關方案的設計，將方案內容限定在抽檢范圍、質量要求以及檢測頻率等方面，在相關部門認定方案合理性的基礎上才可向各管理單位下發，以此使在網檢測效果得以提高。

結論：ETC系統的調試與檢測是提升ETC系統性能的重要途徑。本文在研究中主要以四川省高速公路建設中ETC系統的應用為實例，實際調試與檢測過程中，要求正確認識ETC系統相關內容，明確其總體設計要求與車道設計思路，在此基礎上提出調試與在線檢測的相關方案。實際調試與檢測中主要要求保證ETC系統中的相關設備指標、連接方式等滿足設計要求，可引入入網符合性認定與在網檢測兩種方式，使ETC系統發揮其應有的功能。

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