試析ETC技術在高速公路機電系統(tǒng)中的應用與改進

陳增炳

摘 要 ETC相較于傳統(tǒng)的收費形式具有顯著的優(yōu)勢，其優(yōu)化了人工配置、管理模式、體制統(tǒng)籌等各方面的內容，改善了高速公路的通行能力，為駕駛人員提供了更高的安全保證，能夠降低高速公路的管理運營成本。

關鍵詞 ETC技術;高速公路;機電系統(tǒng)中;改進

我國逐步實現(xiàn)交通信息的整合及資源統(tǒng)一配置，將先進ETC不停車收費技術應用于交通工程領域，滿足國家創(chuàng)新型發(fā)展戰(zhàn)略要求，同時指明了未來交通運輸行業(yè)的發(fā)展道路。

1 ETC技術內容介紹

1.1 ETC基礎理論

ETC全自動收費方式模式是通過無線射頻技術等相關軟件實現(xiàn)對車輛的不停車識別后收費的新技術形式，通常在操作過程中，無須人工介入，能夠避免因為人工因素導致的操作誤差及成本投入，提升了高速公路收費的效率及安全性、經濟性[1]。隨著自動化技術的推行，ETC技術有了廣泛的應用，且在應用的過程中不斷改進，演化到更加適應我國國情的收費體系形式。

1.2 工作流程

應用ETC模式的車輛首先需要辦理專用的射頻標簽，同時填入車輛的相關信息，做好初步各項登記工作，在完成信息完善及綁定后，在車輛抵達高速入口位置，在特定的頻段，射頻標簽可將信息向讀寫器上傳，完成確認后將高速入口的代碼以及其他信息向射頻標簽寫入。在駛離公路的出入口時，經過讀寫器的工作位置，經過讀寫器及射頻標簽的信息核實，完成費用的計算上報，銀行會受到結算的數(shù)據(jù)，隨后從用戶的銀行賬戶中轉出相應的金額，同時對卡內的余額是否低于臨界閾值進行判斷，若低于閾值則會向用戶提示。如未能完成射頻標簽讀取，或車輛未辦理專用射頻標簽則會出現(xiàn)收費通道的關閉。對違法的車輛進行抓拍的過程中，會將違法的具體內容向控制中心上傳，以保留有效證據(jù)。如果用戶在拒絕續(xù)費后仍然在高速路上行駛，則會被設置為黑名單，車輛無法繼續(xù)在車道行駛。

2 ETC車道系統(tǒng)構成

2.1 收費車道系統(tǒng)

收費車道設備包括工控機、工作線圈、車牌識別器、天線控制器、自動欄桿機等，通過計算機的信息處理技術支持設備的運行，在完成電子標簽及微波天線之間的信息互換及核驗后，由計算機對車道的通行設備、顯示設備、車檢器等進行控制，將所有的車輛信息讀取后顯示到后臺的ETC系統(tǒng)工作站中，管控效率更高。其中收費時通過車載的標簽及微波天線之間的射頻短波完成信息互換，微波發(fā)射接收設備包括單片及兩片式兩種類型，不同標簽均具有車輛及個人信息的存儲功能[2]。相較于單片式非現(xiàn)金支付卡不兼容的弊端，兩片式更具有應用優(yōu)勢。

2.2 客戶服務系統(tǒng)

客戶服務系統(tǒng)硬件組成包括網絡設備、工作站、非接觸IC讀卡器等，同時需要具備相應的軟件支持系統(tǒng)，能夠滿足服務系統(tǒng)人員配置的需要，同時提供收費、匯總查詢等服務。

2.3 資金安全管理系統(tǒng)

在進行通行費的結算時，需要重視資金經由的安全性，非現(xiàn)金結算盡管較為便利高效，但具有一定的安全風險，在通行費結算的過程中，需要配置除了交換機、備份設備及管理服務器等物理設備外，還需要相關的安全運行保障設備，主要包括加密設備、安全認證及密鑰管理設備等。

3 ETC系統(tǒng)的改進設計

3.1 A3D雙開超高速欄桿機

當前較為先進的電動欄桿改進技術為A3D雙開超高速欄桿機，相較于ETC系統(tǒng)中A6全數(shù)字高速欄桿機，其能夠在短時間內帶動更大慣性的欄桿臂動作及停止，響應更加迅速。應用了大扭矩的電動驅動機，通過精準同步控制，實現(xiàn)兩機器的運行同步，通過單欄桿機的信號控制，完成兩欄桿機動作。

雙開式高速自動欄桿機結構包括箱體、傳動單元、臂部結構及控制系統(tǒng)，欄桿能夠實現(xiàn)2維度的自由轉換，在任意方向發(fā)生觸動后均能夠完成打開動作，在欄桿抬起后，行車方向轉動迅速完成，發(fā)生意外動作則可以自行復位。通過雙開式自動欄桿機能夠完成不停車電子收費過程中的道路管控迅速開啟、關閉，能夠避免造成誤操作導致的砸車，且因欄桿臂及主軸之間有回轉設備，能夠在被撞后轉開，當在停電狀態(tài)下時能自動抬起，具有斷電保護的作用。

相較傳統(tǒng)的欄桿機，對開式高速欄桿能夠迅速完成抬桿，且材質為超輕量碳素纖維軟材，具有更小的慣性，司機無須擔心撞桿，即使出現(xiàn)碰撞也不會造成對車輛的損傷，舒適性及安全性更高。

3.2 無地下通道ETC過車警示系統(tǒng)

MTC出口車道與入口及自動發(fā)卡道在不同區(qū)域，若收費站無地下通道，則工作人員工作時需要橫穿ETC車道，這導致ETC車道存在安全隱患，在工作人員走出票亭時，無法看到車道是否有車輛進出，ETC車道車輛通過時，會給工作人員安全帶來隱患。為了改變這種情況，可通過有效的警示手段對工作人員進行提醒，利用有效醒目、安全的警示設備消除這種風險。無地下通道ETC過車警示系統(tǒng)能夠通過簡單的并聯(lián)時間繼電器形式解決車輛駛入信號的觸發(fā)問題，通過對車道軟件進行升級，根據(jù)工控機控制欄桿機抬桿原理進行車道控制器簡化。

一種方案是利用車輛交易后的工控機發(fā)出抬桿信號，因信號存在的時間較短，此時可以通過時間繼電器來對信號進行延長，以驅動后端的警示設備。另一種方案為通過ETC車道控制器上的開關量接口來對信號進行觸發(fā)。這兩種方法各具優(yōu)勢，時間繼電器較為簡單，適用性較高，通過工控機與抬桿點的設置，形成VBC公共端及抬桿點的回路，因為抬桿信號時間較短，通過延時關閉繼電器，將延時時間設為8s，用延時關閉繼電器輸出作為輸入信號，則可以在欄桿機抬桿時將整個ETC過車警示系統(tǒng)觸發(fā)。而利用ETC車道控制器預留開關量信號接口，需要進行車道的軟件升級，這種方式運行的穩(wěn)定性高，其運行的原理與普通MTC車道控制器原理相同，通過工控機的I/0板來實現(xiàn)控制，能夠在交易完成后，進行車道控制器抬桿信號的發(fā)送，從而實現(xiàn)ETC過車信號的觸發(fā)。

4 結束語

ETC技術的應用改進了我國高速道路的通行能力，A3D 雙開超高速欄桿機作為重要的設計組成之一，具有多方面的實用優(yōu)勢，無地下通道ETC過車警示系統(tǒng)，對于電子不停車收費系統(tǒng)服務質量及安全性能的提升具有積極價值，也為ETC系統(tǒng)的進一步改進提供指導。

參考文獻

[1] 顧洋洋.淺析機電工程在高速公路運營管理中的作用[J].百科論壇電子雜志，2018，（14）：360，535.

[2] 黃飛.現(xiàn)代高速公路機電通信系統(tǒng)新技術分析[J].建筑工程技術與設計，2019，（36）：1967.