高速公路入口無人收費模式的創建與應用

周武

摘 要：本文主要介紹了公路入口無人收費模式的功能、特點和組成，并分析了其創建方案和技術。

關鍵詞：無人智能高速公路收費系統;智能計重;智能監控;EWTC

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A

0 前言

信息技術在高速公路收費系統當中的運用有著非常廣闊的發展前景，不僅能夠滿足人們日常的收費需求，而且還能夠通過智能技術的運用提高收費系統運行效率，進一步推動現代高速公路收費系統的智能化、現代化發展。

1 高速公路收費系統現狀

隨著私家車數量的不斷增加，高速公路收費系統也面臨著更加嚴峻的考驗，盡管目前已經實現半自動化和ETC兩種收費方式，但是受到車輛數量不斷增加的影響，目前擁堵問題仍然十分嚴重。ETC系統是針對封閉式單車道進行的有欄桿模式的電子收費模式，采取雙片式電子標簽（OBU+雙界面CPU卡），盡管CPU卡電子錢包的消費模式功能較多，但是高速公路收費系統計費時間過長，因此，需要將車速控制在30 km/h以下，因此，ETC智能交通在運用的過程當中仍然會受到交易速度、微波通信距離等多方因素的影響，而無法實現高效通行。

2 無人智能高速公路的實現

2.1 智能監控系統

（1）攝像機提升穩定性。高清攝像機在收費系統當中的運用，能夠進一步強化視頻的高清處理，同時能夠集車牌識別、視頻收集于一體，及時抓拍車輛的收費信息。（2）支持多種車輛特征識別。卡口系統可以對車輛的號牌、車標、車型、車軸數、車身顏色進行共同識別，尤其是在新型車牌當中識別更加精準。（3）信息技術在車輛設備系統當中的運用。需要進一步強化各項數據的深入挖掘，通過大數據系統進行全方位的信息整合，精準識別車輛情況。（4）電子車牌可確保收費的準確性和及時性。

2.2 智能計重收費系統

（1）智能計重收費系統。智能計重收費系統是建立在EWTC（電子不停車收費）車道之上的信息收集方式，所以在智能技術的基礎之上，強化電子車牌車載設備（OBU）和收費路側設備（RSU）這之間的信息交流，擴大信息交換面，實現信息的有效共享，同時將相關信息交由收費系統進行有效的處理，然后進一步完成費用計算和扣除步驟。（2）EWTC系統總體結構布局。EWTC系統中，入口承擔計重治超功能，出口負責收費工作，同時運用雙天線稱臺后置方案，檢測機動車輛的各種相關信息，并對車輛重量、重荷載等進行計算。

2.3 多車道自由流聯網收費

（1）以寬天線協同工作實現交通斷面信號完全覆蓋。寬天線協作的方式可以針對多車道的情況進行綜合性的處理，實現信號的全面覆蓋，同時，寬天線對于交易區域內，能夠滿足安裝在車輛的電子標簽無誤交易盲區中的需求。（2）同步控制的方法能夠確保所發射的信號不會形成互相干擾，影響信號的質量。信號發射會受到多重因素的影響，同步控制能夠確保唯一RSU處于發射狀態，這種方法就能有效避免重疊區域帶來的信號損傷，避免交易失敗問題的出現。這種方法的采用充分考量信號覆蓋和信號質量之間的矛盾問題，確保車輛在自由行駛的過程當中能夠交易成功。（3）動態跟蹤OBU運動軌跡，避免通信區域邊緣交易。交易區域在車道斷面和定位區域之間的重合也決定了需要充分考量未知區域的問題。

3 無人收費模式應用問題

3.1 交易時間問題

無人收費模式在運用過程當中，雖然簡化了收費的程序，同樣也會受到車輛行駛速度大、車流量大等問題的影響，為了盡可能的提升收費的效率，就需要壓縮RSU與OBU之間的交易通信時間。避免這一情況出現有兩種方法，一方面是通過技術來縮短兩者之間的交易時間，另外一方面則是加大SDSRC設備微波交易區域范圍。

3.2 鄰道干擾問題

相鄰ETC收費車道受多重因素干擾，為保障收費系統的運行需對其進行處理。DSRC傳播特點表明，系統中的RSU會影響自由流系統信號發射功率，干擾問題的產生，會影響其發射準確性。所以可以通過微波信號對其強度進行全方位的檢測，運用新一代相控陣天線的定位技術動態跟蹤0BU定位，可有效解決多車道連續安裝ETC天線的鄰道干擾問題，也是目前解決鄰道干擾的最有效手段。

3.3 信號碰撞問題

多個RSU在自由流狀態下，需要與多個OBU進行交易，所以數據信號碰撞的概率會大大提高，數據重傳會使得交易失敗率大大提高。同步控制技術的采取能夠通過通信協議限定時間窗口，避免信號碰撞帶來的系列問題。

3.4 行駛狀態多樣問題

自由流應用過程當中需要充分考量車輛不同行駛狀態的交易成功率及難度相當之大，采用動態跟蹤技術，以交通斷面為單位保證信號無縫連續，能夠有效解決以上問題。

3.5 OBU定位技術

在多車道自由流系統中，未交易車輛的識別是一個難題，系統需要精確定位已交易車輛的位置，車輛定位的目的是確定車載電子標簽在通訊區域中的物理位置，并與視頻抓拍系統配合，實現對違章車輛的稽查。但由于車輛的自由流行駛，通信區域會相互重疊，因此，車輛實際從哪條車道通過很難判斷。在交易過程中，可以通過檢測OBU發射微波信號的強度，并結合有效的定位算法來進行OBU的精確定位。但未安裝OBU車輛的識別問題，這就需要精確定位交易車輛，配合車輛跟蹤系統，對通過車輛車牌等信息進行實時地識別存儲，結合已識別車輛的信息，共同確定、識別出已通過的未安裝OBU的車輛。

4 無人智能高速公路收費系統的構建

4.1 智能監控系統的設計

第一，確保攝像機穩定性。無人智能高速公路收費系統運行時，高清攝像機能夠更好地對信息進行采集，持續保證其穩定性。第二，智能系統設計時需對多重車輛信息進行有效識別，車型、車軸數、車輛顏色，車標，排號等都是識別的信息源，有效提高車輛排查的質量。第三，強化數據挖掘技術和分析應用技術在智能監控系統當中的運用情況，通過大數據處理提高車牌判斷的精準性，避免假套車牌等問題的發生。

4.2 智能計重收費系統的設計

系統使用需求是智能計重收費系統設計的重要依據，所以在設計過程當中，需要充分考量EWTC車道設計形勢與車牌信息交換處理等因素，然后在大量數據采集的基礎之上，進行深入分析計算車輛費用。EWTC系統設計的過程當中需要充分考量入口計重和出口收費模式的具體校驗情況，實時對車輛信息進行采集，一旦車輛通過秤臺，快速將稱重信息傳輸給車道計算機系統，并通過車道信息顯示設備顯示重量信息，實現車輛計扣費。

4.3 多車道自由流聯網收費系統的設計

首先，寬天線協同工作是多車道自由流物聯網收費系統當中的重點工作，通過使用交通斷面信號，可以實現信號的完全覆蓋。其次，避免發射信號會干擾到同步控制系統的正常運行，有效結合系統運行狀況，消除重疊區域信號交換失敗問題。最后，結合車輛運輸軌跡，優化動態跟蹤系統設計，避免通信區域邊緣交易現象發生，解決信號不穩定引發的系列問題，提高交易的安全性和車輛使用的穩定性。

5 結語

總而言之，技術可以引領未來。在智能交通領域，通信技術的飛速發展影響著收費方式的變化。無人智能高速公路收費系統顛覆了傳統的收費方式，使車輛擺脫了速度、車道和行駛狀態的限制。“5.8GHz”已成為主要的發展趨勢。通過集成多種智能產品構建的無人智能高速收費系統將被完全實施，并取代現有的收費系統。

參考文獻：

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