高速公路ETC電子收費系統的技術應用

蔡艷良

摘要：隨著高速公路聯網收費的推廣，交通流量日益增加，高速公路收費站的車輛擁堵問題越來越嚴重，影響了交通線路順暢運行，以及行車安全問題，提高交通疏通能力和收費站處理效率刻不容緩。目前，國內外使用ETC電子收費系統取代傳統人工收費方式，利用多項高新電子技術實現車輛無需停車即可收取道路通行費用，大大減少了因排隊造成的交通擁堵狀況，促進了高速公路收費管理發展。

關鍵詞：高速公路；ETC電子收費系統；技術應用

引言

就目前的狀況來看，我國高速公路的利用率很高，車流量一直居高不下，從而極大地加重了高速公路收費環節的任務。同時，由于車流量大，人工收費具有延遲性以及其他人為因素等，造成高速公路常用路段交通嚴重堵塞，極大程度上影響了高速公路正常運營，耽誤車輛行程。除此之外，擁堵的車輛往往容易排放更多尾氣，進而日益加劇環境污染。綜上所述，高速公路收費問題亟待解決。ETC系統，即電子不停車收費系統，通過車輛的IC卡，實現IC數據與收費系統的計算機相連接，它將微波通信、自動化控制、傳感技術、計算機網絡及信息處理等多項先進技術有機有效地結合在一起，是人類智慧的結晶，對于高速公路收費任務具有重要意義。不僅節約了人力物力，同時節約了收費時間，進一步推動了高速公路發展新進程。

1 ETC電子收費系統概述

ETC電子收費系統是一個多技術集合的高速公路收費體系，通過高速的微波無線傳輸進行兩個收費站點之間的網絡聯合及信息交流，再利用發達的電子計算機系統快速處理龐大的電子數據，具有圖像傳輸功能和自動控制的特點。與傳統的高速公路收費方式相比，ETC電子收費系統具有以下優點：①可以縮短高速公路車輛出站的通行時間，提高高速公路收費效率；②車輛出高速公路時不需要再減速停車，減少對車輛剎車系統的損耗，并減少車輛重新啟動時浪費的汽油，降低車輛排放廢氣對空氣的污染；③ETC收費卡，即“一卡通”，能通行多個收費點，給車主帶來很大的便利；④管理較為簡便，并且操作簡單、使用安全；⑤采用網絡繳費，避免收費站點人員貪污收取的通行費。

2 ETC電子收費系統工作原理

電子收費系統作為一項新興的應用技術，其研究正越來越深入。ETC電子收費系統主要利用車輛自動識別技術，對電子標簽中的信息進行有效識別。通過路側車道或門架上控制系統的信號發射與接收裝置讀取（在讀寫卡中還可以寫入）標簽信息，識別車輛上的由耦合元件及芯片組成的車載單元“電子標簽”。標簽含內置天線，用于和射頻天線間進行通信。ETC車道計算機根據“電子標簽”中存儲的信息識別出車輛的基本信息，為后臺業務系統提供強大支撐。根據車輛行駛情況從車主的銀行賬號或儲值中扣除通行費，能夠在多個收費站同時使用，起到快速便捷的效果。

3 ETC電子收費系統的基本組成

整個ETC電子收費系統的基本組成設備大致可以分為ETC收費車道、收費站點分管理系統、總ETC管理系統、銀行處理系統和微波傳輸通信系統。根據行使功能的不同，我們可以將這些設備再分類，即分為前臺接收信息系統和后臺發送信息管理系統。前臺接收信息系統主要負責識別出站車輛，并將信息傳送到后臺管理中心，再通過銀行收費系統實現通行費用的扣除；后臺系統則是主要負責處理整個ETC電子收費系統的龐大數據，進行統一的調度工作。

4 ETC電子收費工作流程

在ETC電子收費系統工作中，還應遵循一定的流程，當車輛進入車道無線短程通信范圍。工作流程如下：a.首先壓到埋入車道地下的觸發線圈，啟動門架上的讀寫天線；b.讀寫天線發送微波讀取車輛電子標簽的信息和車型代碼，判斷電子表現的有效性，標簽有效即進行交易處理，標簽無效則立即發出報警并關閉車道；c.一旦出現違規車輛企圖高速跟車而過，逃避收費識別，讀寫天線確認無效的同時，將快速啟動自動欄桿，關閉收費車道，當場攔截沖卡車輛；d.完成交易后，通過車道控制，將欄桿抬起，車道信號燈轉變為綠燈，交易信息費顯示在顯示器上，可以在顯示器上進行查詢；e.通過抓拍線圈時，對車輛的圖像進行抓拍，同時通過字符疊加器，在抓拍圖像中呈現車輛信息；f.待車輛安全通過后，欄桿自動回落，信號燈變回紅色；g.最后系統的交易信息上傳至收費站服務器，一個收費流程完畢。

5 ETC電子收費系統的技術應用

5.1自動識別技術

自動識別技術的核心是一種物體之間的感應作用。通過之前的敘述，我們知道，電子收費系統首先是要通過微波天線技術識別車輛信息，從而才能完成之后的收費任務。所以說，自動識別技術是整個收費系統中的核心技術，正確的識別與判斷是收費工作正常進行的首要保證。具體來說，這項技術是利用具有識別作用的裝置，通過微波天線與車輛之間的感應作用，獲取車輛的相關信息，之后將這部分信息輸送到下一級中以完成收費工作?？傮w來說，自動識別技術其實是一種數據收集的重要方式，只是這種收集信息的方式不同于傳統的收集方式，這是一種高人工智能化的、全自動的收集方式，是科學進步的產物。通常情況下，在電子收費系統中常用的識別技術有車輛識別技術和車牌識別技術。車輛自動識別技術。車輛識別技術就是說能夠在車輛不停車的情況下，射頻天線自動識別車輛負載的出入信息的技術，這對于電子收費系統是關鍵步驟。通常來說，不同的車輛識別技術的不同之處在于車輛要裝載的包含有車輛信息的芯片不同。據此，常見的識別技術有射頻識別等。車牌自動識別技術。車牌號對一個車輛的重要性不言而喻，每輛車有自己的車牌號以區別于其他車輛，在交通守則中有不得遮擋車牌號的嚴格規定。這項技術也同樣是電子收費系統中一個不可或缺的技術活動。當車輛通過收費站時，射頻天線對車牌號進行辨別。這樣，通過車牌自動識別技術，電子收費站可以自動識別車輛出入高速公共的信息，并將該信息傳輸給管理計算機。

5.2專用短程通信技術

專用短程通信技術，又稱DSRC電子收費技術，是近幾年國際上比較成熟的收費技術，是ITS職能運輸系統中用于車輛在高速公路收費點實現不停車收費的技術方法。通過對DSRC技術的運用，不僅能夠能夠實現車與路信息的雙向傳輸，同時還可以實現車與車之間信息的雙向傳輸，利用路邊設備RSU與行駛車輛的車載裝置OBU聯系起來，DSRC具有高速的電子數據傳輸通道，能夠有效降低通信線路中常有的延時時差，是高速公路不停車收費準確、高效、可靠運行的保證。

結語

ETC電子收費系統是國內外普遍推廣使用的自動收費系統，對交通路段繁忙的橋梁、隧道和高速公路都有非常高的使用價值。ETC電子收費系統能夠實現車輛通過收費站點時不需要停車繳費，就能夠達到自動收取費用的目的。ETC電子收費技術在我國還需要進一步的推廣發展，充分利用電子收費技術取得經濟效益和社會效益，提高我國高速公路現代化管理水平。

參考文獻

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（作者單位：南京蘇河電子科技有限責任公司）