不停车电子收费(ETC)系统工程设计(doc 10页)

不停车电子收费（ETC）系统工程设计(doc 10页)

不停车电子收费（ETC）系统试验工程设计的体会

沈轶君黄慰忠

上海市城市建设设计研究院

摘要：文章介绍了不停车电子收费（ETC）系统以及虹桥国际机场出口收费站试验工程，对推动智能交通技术的发展和完善有积极作用。

关键词：收费系统车道控制通信方式

随着我国道路交通网的不断发展和完善，道路收费系统也有了其应用的广阔天地。现今的道路收费方式大致有三种：传统的人工收费（MTC）、不停车电子收费（ETC）、MTC和ETC混合（指在同一车道可实现MTC和ETC的切换）。笔者有幸参与设计了国家经贸委的“国家技术创新与产业化项目”示范工程——虹桥国际机场出口收费站ETC试验工程，在此，对在工程设计过程中的一点体会作一简单介绍。

ETC 概述

ETC系统是利用微波技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、传感技术、图像识别技术等高新技术的设备和软件所组成的一个先进系统，可实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用的功能。

系统主要采用车辆自动识别（AVI）技术，通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置（称为路边读写设备，简称RSE），识别车辆上设备（称车载器，简称OBE）内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用的专用账户中扣除通行费，对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车则视作其违章车辆，实施图像抓拍和识别，会同交警部门事后处理。从技术角度来说，车辆可以在高速通行的条件下完成自动交费业务。

与传统人工收费方式相比，ETC系统使车辆免除了在收费站的停车收费环节，从而节省了车辆在收费口的停车、等候、交费、找零等花费的时间。

ETC车道控制的关键技术

不停车收费的车道控制系统必须包括以下三大关键子系统

车辆自动识别技术（Automatic Vehicle Identification，简称AVI）

主要由车载设备（OBE）和路边设备（RSE）组成，两者通过短程通信完成路边设

l OBE十接触式IC卡：

优点：我国金融系统使用的是接触式IC卡，因此在IC卡的发行及结算方面较便利。使用接触式IC卡的OBE制造成本较低。

缺点：与公交非接触IC卡不兼容，不利于一卡通的发展。

路边设备RSE

ETC系统路边设备主要由天线、天线控制器以及OBE发行机组成。

日本标准或欧洲CEN标准的ETC系统基本均由上述3种设备构成，其中天线及天线控制器安装于路边，一般一台天线控制器可控制一个或多个天线。天线的数量可根据实际需要进行选择。最简单的配置为道路入口、出口分别每个车道设置一台天线。根据需要可在入口附近增加设置预告天线，在出口增设天线用于确认OBE是否已从IC卡中扣除了应收的费额。OBE发行机用于发行OBE，将车辆的固有信息写入OBE中。OBE发行机置于客户服务中心。

车道辅助设备

ETC车道辅助设备主要包括：信号灯、电动栏杆、违章抓拍摄像（照相）机、车辆检测器、车种判别器等。

1) 电动栏杆

用于拦截有问题的车辆，其包括列入黑名单的车辆及一般逃费车辆。但考虑到栏杆的误动作，会损坏车辆，以及电动栏杆的反应速度可能会跟不上ETC车辆的通行速度，所以在一般逃费车辆通过时，原则上不使用电动栏杆拦截，而采用当场抓拍摄像、会同交警部门事后处理的办法。

2) 违章摄像（照相）机

对所有通行车辆进行拍摄。接到控制系统指令后，可消除正常通行车辆的图像；对问题车辆，将图像传输到后台管理终端，作为事后处理违章车辆的证据。考虑个人隐私等问题平时仅拍摄车辆的车牌号位置，但功能上，可根据需要（公安等）调节角度拍摄驾驶员影像。

3) 车辆检测器

车辆检测器检测到车辆通过时，通知ETC控制系统向天线发出起动指令，天线与OBE建立通行关系，并在一定程度上可用于车种判别。

4) 车种判别器

在目前的MTC系统中主要使用感应线圈通过感应车重、车轴距等判别车种，或由收费人员目测判别。在ETC系统中由于车辆不停车通行速度快，收费人员目测车种可靠性不能保证。国外已有生产商开发了车型判别器，例如日本丰田汽车公司开发了用红外

线感应车辆形状来判别车种的车种判别器（安装于车道上部或路侧）。德国TOM公司生产的用激光器件组成的车型判别器，上海的延安东路隧道和虹桥国际机场的收费口已在使用。

此外，在发行OBE时已将车辆的固有信息（车种、牌号、发动机号等）写入OBE 中，由于OBE具有防止拆卸功能（防止将小型车OBE拆下后安于大型车上用以逃费的行为），即拆下OBE后，OBE内的信息全部自动消失且无法工作，这样可完全信任并依靠OBE中的车种信息进行收费。

微波通信方式

就目前AVI使用无线电电波通信的不停车电子收费系统，DSRC通信规约存在两种通信工作方式：主动式（Active方式）、被动式（Passive方式）。

主动式：

在主动式系统中，当车道天线向车载器发送询问信号后，车载器利用自身的电池能量发射数据给车道天线。所以主动式车载器必须含有电源，主动式通信方式的工作距离也因此可以很远。

被动式：

在被动式系统中，由车道天线发射电磁信号，车载器被电磁波激活进入通信状态，向车道天线发射的能量来自于存储的电磁波。被动式车载器既可以是有源的，也可以是无源的。如有电源，那是供存储数据和处理数据用的。所以，被动式通信方式的工作距离较近。

由于ETC在欧美地区较早地被应用，它经历了3种通信频率的演变：早期的9l5MHZ，中间又有245GHZ，直到近期被统一到5.8GHz。早期欧美的ETC仅为解决路桥收费的目的，采用的是被动通信工作方式，车载器（OBE）多采用单片式，又称电子标签（英文为Tag，或Transponder等），其优点是价格低廉。

日本在前几年通过大量调查研究和组织试验，认为主动式通信方式有其独有的应用价值，尤其是它在通信传输速率方面的优势不仅能用于ETC，还能在ITS的其他领域发挥更大的作用，扩展其他的用途。因而主动式的车载器（OBE）的功能除ETC需要的以外，还可以将其扩展成为具有与交通信息有关的功能。日本的ETC经历了几年的技术准备，制订了统一的标准，于去年四月正式开始用于道路收费系统。但主动式通信规约较为复杂，车载器（OBE）的成本比较昂贵，对于我国的ETC起步和推广阶段是不利的。

前几年国内ETC的应用全部采用被动制式，从这一点说明被动式车载器由于价格低廉，易被用户接收，为ETC的应用推广提供了较好的基础。

目前国际ISO／TC204委员会暂时还没有认可一个统一DSRC国际标准。也许欧洲