基于現行ETC系統的實例分析及維護要求

涂良良

（重慶中信滬渝高速公路有限公司，重慶 400540）

基于現行ETC系統的實例分析及維護要求

涂良良

（重慶中信滬渝高速公路有限公司，重慶 400540）

ETC系統即不停車收費系統，它具有分布范圍廣、節省等待時間、減少資源浪費等多種優點。作為一種卓有成效的現行實用系統，對它進行的實例分析、優化方案提出等工作是必要的，也是具有實際意義的。本文通過對現行的ETC系統進行原理闡述、實例分析、常見問題歸納總結，意在提出一套可行的維護方案與實施方法，保障高速公路ETC系統的日常管理與維護，降低問題和故障帶來的影響，提高服務質量。

ETC系統；實例分析；維護方案

1 高速公路ETC系統原理

1.1 ETC系統簡介

ETC（ElectronicTollCollection）系統，即高速公路電子不停車收費系統，它通過在車輛上安裝一個記載了攜帶車輛及消費賬戶信息的電子標簽OBU（OnboardUnit），在車輛通過高速公路的收費站時，車載電子標簽與收費站的電子標簽RSU（Road-sideUnit）進行數據交換[1]，從而實現聯網賬戶系統自動扣費和高速公路車輛放行。如果信息交換過程出現問題，車輛將被拍照記錄，并被引導駛出。

1.2 ETC工作原理

基于“兩片式電子標簽+雙界面CPU卡”的技術方案，我國的ETC系統的工作原理是：當車輛通過通信區域時，通過路旁的天線系統將車載的OBU從休眠狀態喚醒，進入正常工作狀態，OBU此時開始主動發射載波信號，與RSU進行數據交換，實現非接觸式收費，交易結束后再回到休眠狀態[2]。

2 現行ETC系統實例分析

現行的ETC系統因為國標的頒布，設計上整體具有一致性，我們對此通過分析江蘇省的ETC車道設計，來了解ETC的功能模塊及系統工作流程。

2.1 現行ETC系統工作流程

現行的ETC系統采用三線圈方式，當車輛經過第一個線圈（觸發線圈）時，觸發天線立柱發出搜索信號，OBU接收搜索信號并與RSU通信繳費，在通過第二個線圈（邏輯線圈）時，觸發車牌識別系統，若繳費狀況異常，則對車輛牌照進行識別，并對車輛圖像進行抓拍。當OBU和RSU通信完畢，賬戶情況將在費額顯示器上顯示，隨后車輛經過第三個線圈（落桿線圈）時，通過ETC系統，欄桿機放下。

當ETC系統出現繳費異常的情況下，人工收繳費用并引導車輛駛出。

2.2 現行ETC系統車道設計

現行的ETC車道長度是經過科學計算設計的，其有效長度（ETC車道島頭到MTC車道島頭）由五個因素確定：車輛通行的最高時速、ETC系統的收費時間、用戶對信息閱讀的反應時間、欄桿抬起的動作時間、異常狀況下用戶的反應時間。

首先，設計的ETC車道時速為20km/h，收費時間要求上是不能超過0.5s，根據器件參數，我們能夠確定，ETC對于每輛車的收費時間為30ms左右，收費期間行駛距離為處理時間乘以時速，約為0.168m。根據人體學統計數據，人的視覺身體反應時間，即看到圖像再交給大腦分析產生動作的時間，一般為0.75s，欄桿升起時間1s，所以ETC車道的有效長度應為：

所以ETC車道設計至少為10m，才能滿足設計需求，使各類車輛快速通過。

3 現行ETC系統維護要求

3.1 ETC系統常見的問題

高速公路ETC系統常見問題為鄰道干擾和跟車干擾。

鄰道干擾現象，是指在車輛通行過程中，激活天線系統后，RSU接收到的并不是本到上即將通行車輛的OBU發出的信號，而是誤讀其他車輛發出的信號，這樣的問題會影響車輛通行于收費結賬。鄰道干擾可能的情形有：第一，A車道的RSU誤讀到了行駛在B車道車輛的OBU。第二，雙向的出入口ETC通道：A車道的RSU誤讀正在相向行駛車輛的OBU。第三，RSU可能讀取未通過ETC車道上車輛的OBU。

跟車干擾現象，是指在同行同一ETC車道的兩車，設備讀取了后車的OBU信息而讓前車通行的現象[3]。發生現象的原因有兩種可能，一種是由于ETC設備的硬件軟件因素導致的接受范圍、信號強度不一致產生的誤讀現象，另一種可能就是車主人為超車逃費，當ETC抬桿的時候插入應通過的車輛前搶先通行。

3.2 ETC系統常見故障的分析及解決方案

ETC系統常見的故障有如下幾種：

（1）車輛進入車道后ETC系統均無反應。

解決方案：若車無OBU，引導到MTC系統人工處理。若有OBU，檢查計算機是否死機，檢查車檢器故障指示燈是否出問題，如果以上都未發生問題，但是后面車輛依然報錯，則需要考慮線圈是否發生故障。

（2）正常繳費通行的車輛繳費顯示正常，但是欄桿未抬起。

解決方案：首先判斷是否為欄桿的機械部分出現故障，其次該問題可能是軟件部分堆棧區信號卡在等待序列中，需要檢測車檢器的工作是否正常，以及抬桿部分線圈是否發生故障。

（3）無車進入時無故報警。

解決方案：可能是激活線圈收到路面雜物干擾產生了長時間的反饋信號，需要檢查車檢器和線圈的工作情況，另外，有可能是軟件部分對隊列的檢測停留在之前無OBU車輛誤入的階段，可以考慮重啟系統排除干擾。

（4）連續多次安裝OBU的車輛在ETC系統顯示為無標簽車輛。

解決方案：這種情況基本屬于ETC系統損壞，故障發生部位可能有三個：天線部分、RSU部分或者軟件信息傳遞，這種情況下線圈功能完好，需要依次檢查天線、RSU和軟件系統的反應。

（5）正常繳費通行的車輛繳費顯示失敗，交易超時。

解決方案：交易超時一般是由于反應時間的時差導致的響應不同步問題。可能原因是：車窗厚度導致接收問題、車輛通過速度過快、車檢器響應慢或者RSU系統處理運行異常。

3.3 ETC系統維護方案的提出

對于高速公路ETC系統，總的來說，結構比較簡單，原理工作過程清楚，應用的可靠性足夠高，對于它的維護，提出如下原則：

（1）日常維護上要“定期檢測，詳細記錄”，定期檢測一般路段大概每個月檢測一次設備，對于繁忙路段，每兩周檢測設備，對于ETC系統很重要的參數是反應時間，所以在記錄時不是光記錄是否能完成動作，而是記錄完成動作的時間，根據這些檢測的詳細時間數據進行分析，有的時候能很快找到問題的癥結所在并優化方案。

（2）突發情況時要“引導車輛，安全駛出”，一般來說，現行的ETC車道是可以與MTC車道混合工作的[4]，所以出現故障時，首先要保證用戶的行車安全以及后續車輛的有序進出，要體現出服務人民，以人為本的工作精神和辦事理念。

（3）排除故障時要“先查人為，再看硬件，最后軟件”，維護方法涉及到一個故障機制的次序問題，因為近年來計算機和硬件系統功能的提升，其發生故障的幾率極低，最主要的問題還是人為的因素，為避免故障的發生，在設計系統的時候就已經最大化的削弱過人為因素的干擾，而硬件設備，因為其工作環境的不穩定性，出現故障的可能性排在人為之后。軟件問題的可能性最小，一旦出現，要么以重啟的形式快速解決問題，要么則需復雜的手段來處理，所以對于軟件可能出現的故障我們放在最后考慮。

4 總結

本文通過對高速公路ETC系統的工作原理進行實例分析，結合常見的問題與故障情況，提出了“日常維護，定期檢測，詳細記錄。突發情況，引導車輛，安全駛出。排除故障，先查人為，再看硬件，最后軟件。”的合理維護方案，一方面促進管理的制度性規劃，另一方面也是對于設備維護人員、機電工程師在處理高速公路ETC系統故障時，提供一條有效的思路，以便于迅速便捷的解決問題與故障。

[1]李凌志，周金萍.淺談高速公路“ETC”不停車收費系統的應用及前景[J].城市建設理論研究(電子版)，2013(19).

[2]馮濤，史旭為.高速公路機電設備的維護模式[J].中國交通信息化，2010(6):29～30.

[3]吳政鋒.如何解決高速公路ETC鄰道干擾問題[J].交通節能與環保，2014,10(4):41～43.

[4]薛慧，董琦.ETC中基于RFID的雙標簽汽車牌照自動識別系統研究[J].價值工程，2 012,31(28):221～222.

U495

A

1671-0711（2016）10（下）-0099-02