公路貨車ETC車道系統應用研究

王亞民 熊建宇

摘 要：結合實際，對公路貨車ETC車道系統應用分析，首先對貨車ETC必要性進行解析，其次在論述貨車ETC發展現狀的同時，對公路貨車ETC車道系統應用要點進行探討。希望論述后，可以給相關工作人員提供參考。

關鍵詞：公路貨車;ETC車道;系統應用;研究

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A

1 貨車ETC不停車收費技術原理

在技術原理上，貨車ETC技術與普通的ECT具有相似性，即通過車載單元以及RSU天線的指定安裝，完成ETC貨車過道時的計算機自動運作，同時，由于貨車ETC技術除去了人力干涉的過程，所以其整體效率便獲得了大量增長，在計算機的全面作業下，貨車的行程信息將變得更為準確，即如行駛里程等，其費用計算也就更具科學化。一般而言，ETC貨車必須進入其對應車道，才可以實現不停車收費，即在ETC收費車道路側的讀寫設備以DSRC通信方式為作業基礎，完成ETC貨車電子標簽的各項信息收集、處理等工作，從而實現不停車收費。以收費完成為判定依據，車道計算機則通過對紅綠燈、電動欄桿的抬起與下降，實現車輛的進出管制。

一般而言，貨車ETC不停車收費技術也具備收費信息記錄功能，即為了確保避免重復收費的現象，每個ETC收費點都會在收費完成后，將該車輛的該次收費信息實時上傳至收費站口，從而確保收費標準化、合理化。另外需要注意的是，雖然貨車ETC不停車收費技術具有十分明顯的便捷性，但其仍然存在一定的技術局限，即ETC不停車技術目前還未擁有自主應對異常情況的能力，具體如非法ETC用戶無法順利通過車道，同時該車輛的處理工作仍需要工作人員進行人工處理，否則將會出現車道堵塞的狀況。

2 發展貨車ETC的必要性

2.1 環保節能

國家在關注發展交通運營上出臺了相關《規劃》，規定在交通的各個方面以及完整過程都要結合綠色發展觀念，并且制定出基于2015年達成貨車經營單位能夠將周期耗能降低6.8%，而二氧化碳排放降低8%的目標。我國檢測部門開展了定量分析工作，檢測出單位無軸以及無軸以上的貨車經由ETC通道運行時其油耗要比MTC少0.2 L，而二氧化碳排放減少0.7 L，因此ETC技術在貨車運輸上發展是必要的。

2.2 資金安全

我國貨運車輛數量至2015年底已有1 389萬輛，高速收費站對其通行收費的總數大致占到了整體通行費用的三分之二。而大多數的貨車在進行運輸時都是進行跨省運輸，則為了保證高速通行需要帶有較多的現金，司機在服務區休息時就無法保證現金安全，常常出現偷盜情況。ETC技術能夠實現司機以及收費站現金存放的減少，這樣就使得資金風險降低。

2.3 高效管理

非現金通行卡在辦理時是與車牌進行綁定的，實名制一車一卡，使得車輛在高速公路通行，相關管理部門能夠使用分析系統經由非現金卡的情況對車輛通行情況進行分析，查看有偷逃通行費的情況。

2.4 快速通行

貨車本身具有車身長、收費額大的特點，在高速收費站人工收費時時長要進行停車繳費再啟動運行，這期間消耗的時間是一般客車的2倍，而貨車排隊啟停也會造成一定的擁堵。ETC技術能夠實現不停車繳費，可以節省通行時間，也可以避免產生擁堵。

3 貨車ETC發展現狀

有較多的省份已經在貨車ETC技術上開展了相關研究，如上海市高速公路在其轄區內高速公路上設置ETC通行車道，貨車ETC通行要安裝電子識別簽和現金式“滬通卡”。2014年山西省針對貨車在高速公路上的ETC車道進行試點實驗分析。而共設件了7條ETC車道來提供貨車通行，車道上使用了彎板、雙秤臺等相關的實時計重設備，能夠將車輛在一般運行時所產生的計重差控制在±3%范圍內，而貨車沖剎秤、跳秤以及S型等相關行駛失常情況下產生的計重差距無法得到處理。

較多的省份開始客運車輛OBU通行作業，但針對貨卡等Ⅱ型2軸的車輛還只可以經由現金卡在MTC車道通行。而當前為實現更為便捷高效的貨車收費站通行，江西省針對該類型貨車開展OBU安裝。基于一定的統計，江西省該類貨車約達到了總貨運車輛的30%。實現OBU安裝能夠使得該類車輛經由ETC車道快速行駛，從而能夠緩解人工服務車道所承受的而壓力，實現高速站點實際運營性能的提升。

4 基于整車式稱重系統的貨車ETC技術研究

4.1 總體設計

4.1.1 入口車道布局

高速車道出處，使用前置預讀天線，后接設稱臺的方式，并設置交易線圈7線圈后置的方式，確保將金額余存不夠、已入黑名單以及OBU和實際綁卡不吻合等異常情況的車輛阻攔在入口外，正常通行的車輛將入口稱重數據記錄與通道出口進行計費對比，避免逃費現象出現。

4.1.2 出口車道布局

在高速車道出口也設置入口車道模式，使得能夠將出口處出現異常情況的車輛轉為人工車道進行有效的處理，確保ETC車道同學的準確和可靠。

4.2 關鍵技術研究

4.2.1 天線技術

在車道通行口設置二代相控陣天線，使得能夠實現最大程度上的跟車干擾現象，能夠有效的判斷車輛，使得實際數據與系統內的保持一致，實際通信區域的寬度小于33 m，長度小于20 m，而OBU能夠實現精確到0.1 m的定位，道路兩側設定相關設備來對通訊區間內出現的車輛電子識別標簽進行識讀，確保沒有遺漏出現。將相鄰車道間或h型車道上設置ETC車道時，需要錯開設置車道讀寫器天線工作頻次，使得相臨道不會受到干擾。通道入口處，預讀天線判斷車輛為合法時則可以多車連續過桿進入車道。而要車輛被預讀天線校驗是否合法前還需要先經由預讀隊列里判斷為無車狀態，將貨車識別放入隊列，若出現有車狀態則需要進行等待。當車輛至交易區落桿完成交易后再進行下一輛車，使得其計重精確度與通行有效性都得到提升。放行時可以實現1次2輛小型貨車，但其他車輛則是1輛通行。

4.2.2 軟件技術

在軟件技術應用的過程中，需要結合貨車的實際情況，對整體系統設置，以保證軟件技術的應用效果得到有效的提升。

（1）隊列維護、容鍇技術。當車輛成功完成預讀校驗后車輛就進入預讀隊列中，當車輛前往車道，所設置的稱重設施會記錄車輛在車道內顯示的稱重數據，待到車輛進入交易區時，體系內將其與預讀隊列里的信息進行配對。完成準確配對就要校驗分析車輛相關信息，完成驗證和交易，讓車進入到車道。當車輛經過光柵，當車輛經過光柵，如果此時所校驗的車輛與預讀中顯示的數據不同，則要進行阻隔，防止跟車避費情況發生。

（2）異常處理技術。當車輛完成預讀后順利達到車道交易區，匹配預讀信息成功，而計重數據無法顯示，則需要對車輛進行警報提醒降速慢性來等待計重數據重新測得，系統完成計重數據后進行交易。對于此類技術的應用，需要按照貨車的實際情況進行分析，然后在確定相關指標要求的基礎上，做好各方面的控制管理工作。

（3）信號反射處理技術。整車稱重秤臺有21 m長，而交易時使用的天線信號會在秤臺上產生反射，對交易的成功率產生較大的影響。因此會應用信號反射處理技術，將車輛行進的位置做好實時的標記，若產生微波反射對車輛預讀和交易時則可以進行交易阻斷，使得車輛進入車道后再完成交易步驟。

4.3 秤臺技術

秤臺技術即通過光柵的信息記錄與實時對比工作，進行行駛貨車的多項信息對比，即如行程等，從而避免異常狀況出現，如跟車避費等。一般而言，該技術具有十分明顯的信息對比性，只具備對應的甄別能力，而一旦出現跟車避費的狀況時，秤臺技術將通過阻隔的方式降低避費風險。

5 ETC貨車不停車收費江西省應用問題

5.1 計量問題

目前，江西省省內各地收費站在ETC貨車不停車收費點所用的計量措施具有不一致性，即不同收費點所使用的計量器均不一致，這就無法保障行駛貨車計量收費的統一性，因而貨車行駛過程中對計量收費存在較多爭議。

5.2 車道設置問題

一般情況下，由于ETC貨車本身的長度與寬度均較大，因而對應的車道設置也應當具備適用性，但目前江西省內的不同收費點在車道設置問題上仍然存在爭議，不符合統一性原則的車道設置往往給行駛貨車帶來較多不便，車輛于收費點前擁堵的狀況仍然存在。因此，在實踐過程中，需要按照貨車車型的大小以行駛路線的具體情況，合理的對車道進行設置，從而保證整體路線的開展滿足目標要求。

5.3 貨車ETC解決思路

為了避免計量問題的出現，建議貨車ETC技術將計量器具的使用設定為統一性，從而在技術使用的經費上、行駛車輛的成本上等多方面減少爭議，避免ETC使用弊端出現;而車道設置問題的解決，則應當以量解決，具體即如雙光柵、雙天線等。通過信息記錄與對比的多重作業，確保ETC車輛與普通客車的科學化區分，避免專用車道占用普通車道而造成車道擁堵，增強ETC使用效率與效果，以雙識別模式為ETC貨車行駛、普通客車行駛等提供更加便捷、有效的行駛體驗。

6 試點效果

在本研究項目中，計重測量實現是應用了整車連續跟車技術。首先，從物理結構上來說整車稱重能夠避免受到異常情況影響產生較大的計量誤差。在智能的稱重儀表上應用CPU對AD轉換芯片上所接收的壓力傳感器模擬信號，經由應用的濾波算法，準確的對車輛行駛動態計重，然后經由集成輪軸識別設施來判別出車輛的類型信息，最后集中所接收測得的相關數據發往高速公路收費的軟件中。在進行動態過車時，可以應用智能模式，稱重傳感器能夠對每一輛車的質量進行稱重然后經由算法計算，使得每一輛車都得到計重且十分精準。應用的相關算法是采用了頻譜分析來開展了車輛計重的頻率分散，能夠更好地規避掉產生多輛車集中在同一計重設施上而產生的重疊和增加造成的計重擾亂現象，保障高速公路保持實用、可靠地計重收費模式，使得技術發展更為先進且更具經濟效益。

7 結論

本研究中所涉及的兩個收費站試點，實際經由較多的車輛通行檢測得出江西省研究所形成的貨車ETC車道通行體系可以使得各種軸類貨車能夠不停車而做好計重收費，另外還可以實行客車與貨車混合通行，還擁有基礎性基的失常現象解決性能，同時可以依據相關需求表現出一定的交易和失常數據，其次能夠做好容差處理。整車式稱重系統與有效的計重算法結合，并實現調整能夠使得實際差值低于±1%，滿足實際稱重精準度規定，還具備消除和預防異常情況的功能。二代控制電線，也能夠有效的解決跟車存在的干擾以及鄰道車輛干擾的相關問題，使得車道交易具有高達99%以上的成功率。

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