四川省高速公路ETC聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)技術(shù)研究

康毅

摘要：信息時代的到來為各行業(yè)領(lǐng)域注入新鮮的活力，以高速公路收費系統(tǒng)為例，要求將ETC系統(tǒng)引入其中，對提升高速公路建設(shè)水平可起到關(guān)鍵性的作用。從ETC系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀看，其有利于幫助相關(guān)部門做好公路建設(shè)與管理工作，但在調(diào)試與檢測方面卻較為滯后，制約ETC系統(tǒng)功能的進一步發(fā)揮。對此，本文在研究中將四川省高速公路作為對象，對當(dāng)前ETC聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)的相關(guān)概述、系統(tǒng)總體設(shè)計中的要求、ETC收費車道設(shè)計思路以及收費系統(tǒng)的調(diào)試與檢測探析。

關(guān)鍵詞：四川省高速公路；ETC系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；在線檢測

中圖分類號：U495 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（b）-0000-00

引言：：從四川省高速公路建設(shè)規(guī)劃要求中可發(fā)現(xiàn)，需將傳統(tǒng)的人工半自動收費進行逐步改變，取而代之的為聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)，其能夠在原有人工半自動收費的基礎(chǔ)上，將電子不停車收費引入其中，這樣能夠使公路擁堵問題得以解決，提高高速公路的管理水平。通過實踐研究發(fā)現(xiàn)，將ETC系統(tǒng)引入其中，對高速公路收費車道數(shù)量減少、運營成本降低等都可發(fā)揮突出的作用。因此，對ETC聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，對四川省高速公路建設(shè)具有十分重要的意義。

一、 四川省高速公路ETC聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)總體設(shè)計要求

ETC聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)在總體設(shè)計過程中，主要立足于四川省高速公路建設(shè)現(xiàn)狀，涉及到的要求主要包括：第一，規(guī)劃建設(shè)過程中應(yīng)盡可能滿足省內(nèi)聯(lián)網(wǎng)收費要求，可考慮將不停車收費專用車道設(shè)置于收費站中。而且對其收費系統(tǒng)需保證以相應(yīng)的收費應(yīng)用軟件為主。同時省交通運輸廳應(yīng)做好的相關(guān)設(shè)計文件的審核與備案工作。確保各系統(tǒng)經(jīng)過檢測后才可投入使用，包括收費軟件、電子標(biāo)簽設(shè)備以及車道控制機等。第二，做好運營管理工作。ETC系統(tǒng)的引入除滿足自動收費要求外，還需做好相應(yīng)的運營管理工作，其中運營管理的總機構(gòu)為省監(jiān)控結(jié)算中心，而基本操作單元為收費站。第三，做好結(jié)算與拆分工作。關(guān)于路段收費，要求通過協(xié)商以達到收費標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的目標(biāo)，可采取結(jié)算協(xié)議、拆分協(xié)議制定的方式，使各管理單位能夠依據(jù)協(xié)定進行結(jié)算、拆分。第四，密鑰管理工作。ETC系統(tǒng)功能的發(fā)揮要求通過密鑰管理中心，使ETC密鑰得到有效管理，可將相關(guān)的電子標(biāo)簽密鑰母卡、PSAM卡向聯(lián)網(wǎng)收費結(jié)算中心發(fā)行，而發(fā)行的主體為省監(jiān)控結(jié)算中心。除此之外，為保證系統(tǒng)的可靠運行，還需做好相關(guān)的調(diào)試與檢測工作。

二、 ETC收費車道的具體設(shè)計思路

ETC聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)設(shè)計中首先做好收費車道的設(shè)計工作，根據(jù)四川省高速公路建設(shè)要求，在ETC車道設(shè)計方面主要以機電設(shè)施、土建設(shè)施等為主，其中機電設(shè)施體現(xiàn)在ETC顯示屏、監(jiān)控設(shè)備、檢測器、信號指示與報警設(shè)備以及車道控制器等。而在土建設(shè)施方面的側(cè)重于對行車道、收費島、人行車道以及天棚的描述。具體設(shè)計思路主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（一） ETC車道設(shè)計的主要原則

以四川省高速公路實際情況為依托，ETC車道布設(shè)中要求將“專用、常閉”等為主，當(dāng)ETC系統(tǒng)應(yīng)用較為完善后，可在此基礎(chǔ)上進行車道布設(shè)的適當(dāng)調(diào)整。其中，在“常閉”原則方面，要求無車輛情況下，ETC系統(tǒng)將欄桿設(shè)置為關(guān)閉形式，若有車輛的情況下，需保證車輛設(shè)置相應(yīng)的OBU設(shè)備，完成費用收取后可使欄桿處于開啟狀態(tài)，放行車輛。而在“專用”的原則上，通常指為通過ETC設(shè)備完成交易過程中，專用車道中無需停車。此外，在設(shè)計過程中還需符合“中位”與“前置”等原則，前者主要指收費站前的相關(guān)設(shè)備如信號設(shè)備、顯示器、欄桿，其能夠根據(jù)實際車道情況適時調(diào)整，尤其對于較多線性車道，更應(yīng)符合該原則。而后者指與雙向島靠近的車道，車輛若載有OBU，在通行過程中不會對超寬車道產(chǎn)生影響。

（二） ETC車道相關(guān)設(shè)備設(shè)計思路

該部分設(shè)計內(nèi)容中，主要體現(xiàn)在ETC車道改建、ETC專用車道的設(shè)置、ETC天線的安裝等方面。其中，在ECT車道改建方面，其主要針對以往MTC系統(tǒng)下相關(guān)設(shè)備如狀態(tài)顯示屏、信號燈等難以適應(yīng)ETC系統(tǒng)運行要求的情況，需進行一定的改變，可考慮將車道運行監(jiān)控系統(tǒng)、顯示器以及的天線架設(shè)等引入其中。而在專用車道設(shè)計方面，應(yīng)注意對原有MTC車道信號燈直接利用狀態(tài)顯示屏進行替代，且考慮做好攝像機管線設(shè)置問題，需注意由于現(xiàn)行ETC系統(tǒng)設(shè)計中，其稽核功能較為模糊，若進行抓拍攝像機的設(shè)計可能出現(xiàn)運行效果較差等問題，所以抓拍攝像機的設(shè)置可考慮在外。從ETC天線安裝上看，要求以路面水平高度為基點，使天線設(shè)置為5.5m-6m的高度。同時應(yīng)注意安裝中應(yīng)保證不存在影響天線運行的裝置，包括標(biāo)牌或限寬門架等。另外，設(shè)計中還需保證ETC車道應(yīng)在出口或入口流程等方面進行明確。如入口車道方面，ETC系統(tǒng)應(yīng)有效判定車輛OBU，包括車型、的OBU編號與有效時間等，在此基礎(chǔ)上完成卡片文件的讀取、卡片判定以及OBU判定的工作，以此使行駛車輛得到有效管理。這種方式一般對非省界入口車道較為適用，而省界入口車道則要求ETC能夠通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)與信息轉(zhuǎn)換，將最終結(jié)果向相關(guān)部門傳輸。同樣，在出口車道設(shè)計方面，原理也基本相同。除此之外，ETC車道設(shè)計中，收費廣場也是重點考慮內(nèi)容，要求根據(jù)建設(shè)要求進行收費車道長度、寬度以及數(shù)量等設(shè)計。

三、 ETC聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)調(diào)試與檢測的思路

（一） ETC系統(tǒng)主要設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的檢測

ETC系統(tǒng)功能的發(fā)揮主要得益于其基本的設(shè)備構(gòu)件，實際調(diào)試與檢測中要求各構(gòu)件都可達到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求。具體包括：第一，車道控制器。該構(gòu)件功能的實現(xiàn)依托于自身的的CPU與其他處理模塊，可考慮將250G以上的硬盤、 16路數(shù)字量PIC結(jié)構(gòu)等設(shè)計其中，且相關(guān)的圖像捕捉與板卡應(yīng)用都能滿足系統(tǒng)運行要求。需注意ETC系統(tǒng)中的車道控制器，其各部分應(yīng)在抗震性、耐腐蝕性以及防病毒能力等各方面達到具體設(shè)計要求。第二，RSU。該部分構(gòu)件可根據(jù)國家相關(guān)部門給定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，如將PSAM卡槽設(shè)置于RSU中，并保證其他雜散發(fā)射、帶寬占用、頻率以及載波等保持合理。第三，OBU。其可選擇讀寫型、兩片式等為主要類型，且OBU設(shè)備應(yīng)保證在安全性與恢復(fù)能力方面較強，一旦OBU設(shè)備出現(xiàn)被拆卸情況，應(yīng)保證能夠及時發(fā)出警報。第四，ETC支付卡的技術(shù)指標(biāo)?，F(xiàn)行ETC支付卡在設(shè)計過程中往往需將密碼協(xié)處理器、CPU、EEPROM以及密碼算法等融入其中，且可采用單一芯片的形式，使其對電子存折、錢包等都可進行操作。在參數(shù)設(shè)計方面，主要需考慮到容量應(yīng)超出8kbytes，且消費交易在時間方面需控制在70ms以內(nèi)。第五，欄桿機的技術(shù)要求。該部分設(shè)計中首先需在欄桿機方面進行設(shè)計，使其能夠保持持續(xù)運行，滿足快速起降、平穩(wěn)起降等要求，一旦發(fā)生故障問題，能夠處于開啟狀態(tài)。其次應(yīng)做好車檢器設(shè)計工作。車檢器的設(shè)計主要需將人工復(fù)位按鈕設(shè)置其中，并在頻率、靈敏度以及工作溫度等各方面都需達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，ETC系統(tǒng)中的其他設(shè)備如費額顯示器、車道運行顯示器、車檢線圈以及監(jiān)控設(shè)備等方面都應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這樣才可使ETC系統(tǒng)可靠運行。

（二） ETC車道設(shè)備連接方式的調(diào)試與檢測

ETC車道設(shè)備的可靠運行還需依托于相應(yīng)的連接方式。以其中RSU為例，將其與計算機連接過程中應(yīng)注意在接口方面滿足以太網(wǎng)接口要求，如RS-485接口，要求控制在115200bit/s的的通信波特率以上。同時，為使RSU與計算機連接更為可靠，還需做好相關(guān)數(shù)據(jù)幀格式的設(shè)計工作。再如字符疊加或計重設(shè)備，前者在設(shè)計過程中需依托于COM3以連接車道計算機，而后者側(cè)重于計重模式的預(yù)留，可采用COM2接口，這樣可為ETC系統(tǒng)后期的升級與維護奠定基礎(chǔ)。同時，車道設(shè)備中相關(guān)信號系統(tǒng)、警報系統(tǒng)以及顯示器也需利用一定的通信協(xié)議與車道計算機保持連接，如以標(biāo)準(zhǔn)RS-232C作為通訊方式，且在命令格式或缺省設(shè)置等方面進行合理設(shè)計。尤其其中的顯示器，ETC專用車道中顯示屏應(yīng)以紅綠黃LED點陣為主。另外，為保證所有收費數(shù)據(jù)能夠有效傳輸，還需在ETC系統(tǒng)中進行收費網(wǎng)絡(luò)的選擇，盡量以以太網(wǎng)為主，并使IP地址的分配更為合理，確保數(shù)據(jù)通信能夠達到ETC系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收與處理要求。

（三） ETC系統(tǒng)檢測調(diào)試要求

ETC系統(tǒng)相關(guān)管理軟件的設(shè)計是保證相關(guān)設(shè)備得以調(diào)試與檢測的重要保障。實際設(shè)計過程中需考慮的問題主要體現(xiàn)在：第一，入網(wǎng)符合性認(rèn)定檢測。該檢測過程中，要求結(jié)合關(guān)鍵設(shè)備的型號、元器件規(guī)格以及關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)等進行認(rèn)定檢測，并由相關(guān)人員適時將檢測結(jié)果向管理部門遞交。第二，在網(wǎng)檢測。在檢測過程中主要需根據(jù)各路段聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)設(shè)備運行情況，抽取其中的部分設(shè)備，對其使用效率、故障率以及其他管理指標(biāo)進行分析。對于其中故障設(shè)備，若需進行調(diào)試，可由設(shè)備廠家提供技術(shù)支持，保證設(shè)備整體性能得以提高。另外，在網(wǎng)檢測中還需做好相關(guān)方案的設(shè)計，將方案內(nèi)容限定在抽檢范圍、質(zhì)量要求以及檢測頻率等方面，在相關(guān)部門認(rèn)定方案合理性的基礎(chǔ)上才可向各管理單位下發(fā)，以此使在網(wǎng)檢測效果得以提高。

結(jié)論：ETC系統(tǒng)的調(diào)試與檢測是提升ETC系統(tǒng)性能的重要途徑。本文在研究中主要以四川省高速公路建設(shè)中ETC系統(tǒng)的應(yīng)用為實例，實際調(diào)試與檢測過程中，要求正確認(rèn)識ETC系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容，明確其總體設(shè)計要求與車道設(shè)計思路，在此基礎(chǔ)上提出調(diào)試與在線檢測的相關(guān)方案。實際調(diào)試與檢測中主要要求保證ETC系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備指標(biāo)、連接方式等滿足設(shè)計要求，可引入入網(wǎng)符合性認(rèn)定與在網(wǎng)檢測兩種方式，使ETC系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的功能。

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