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1、ETC 系统简介1 前言高速大路电子不停车收费系统(ETC)是为了削减道路收费口处的交通拥挤， 加快车辆通过收费口的速度而建设的。不停车收费系统承受车载装置纪录代付款协议等信息，插入 IC 卡后，当通过电子收费口时，利用收费口通信天线与车载设备之间的通信，在计算机收费系统和 IC 卡双方均完成对通行费的纪录，从而实现电子结算收费。高速大路不停车收费系统具有全路段封闭型、智能卡车载、电子托收、联网分账等特点。通行效率比人工缴费显著提高。系统特点： 24 小时无人监管不连续工作 ；车道过车和银行托收都是由系统自动实现；在收费站不设效劳器，通过网络扫瞄器打印报表，降低本钱，提高系统的安全性；银行托收
2、一般在一分钟内完成；供给互联网效劳，电子标签用户可以在网上查询过车费用。ETC 系统是利用微波或红外或射频技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高技术的设备和软件包括治理所组成的先进系统，以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。目前，大多数 ETC 系统均承受微波技术，所以本文主要针对此类系统进展综述。不停车收费系统通过路边车道设备掌握系统的信号放射与接收装置称为路边读写设备，简称RSE，识别车辆上设备称为车载器，简称OBU内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用户的专用帐户中扣除通行费。对使用 ETC 车道的未安装车载器或车载器无效的车辆
3、，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。与传统人工收费Manual Toll Collection，简称 MTC方式不同，ETC 带来的好处有:无需收费广场，节约收费站的占地面积；节约能源消耗，削减停车时的废气排放和对城市环境的污染；降低车辆部件损耗；削减收费人员，降低收费治理单位的治理本钱；实现计算机治理，提高收费治理单位的治理水平；对因缺乏收费广场而无条件实施停车收费的场合，有实施收费的可能；无需排队停车， 可节约出行人的时间等；避开因停车收费而造成收费口堵塞，形成的瓶颈等。高速大路电子不停车收费系统Electronic Toll collection，简称为ETC是以
4、现代通信技术、电子技术、自动掌握技术、计算机和网络技术等高技术为主导，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。系统通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通信，在不需要司机停车和其他收费人员操作的状况 下，自动完成收费处理过程。近年来，随着国民经济和交通运输业务的快速增长， 特别是大路交通拥堵和环境污染问题日益严峻，ETC 电子不停车收费系统的应用已经受到越来越多的国家和地区的相关部门的关注。ETC 电子不停车收费方式， 具有全自动、快速便捷、非现金交易、大容量等特点，在当前高速大路收费站点车辆拥堵问题日益突出、扩建收费车道涉及大量征地拆迁及繁琐的上报审批工作和建设资金投入、收费运营治理本钱
5、不断增加等状况下，逐步进展和实施 ETC 是解决这些问题的较为有效的手段。ETC 电子不停车收费系统建成后，车主自行到公司指定的地点或代理机构购置车载电子标签，交纳储值费用，由发行系统向电子标签输入车辆识别码ID与密码，并在数据库中存入该车辆的全部有关信息：识别码、车主姓名、联系 、车牌号、车型、颜色、储值金额等。发行系统通过通信网络将上述车主及车辆信息输入收费计算机系统。车主将电子标签贴在车内前窗玻璃上即可； 当车辆进入 ETC 收费车道即 LI 天线的放射区时，处于休眠的电子标签受到微波鼓励而糊涂，随即开头工作，电子标签以微波方式发出电子标签标示和车型代码， 天线接收确认电子标签有效后，以
6、微波发出车道代码和时间信号，写入电子标签的存储器内，进口车道栏杆翻开，车辆即可驶入高速大路；到达出口收费站时， 当车辆驶入出口收费车道天线放射范围，经过唤醒、相互认证有效性等过程，天线读出车型代码以及 LI 代码和时间，传送给车道掌握机，车道掌握器存储原始数据并编辑成数据文件，上传给收费站治理子系统并转送收费结算中心，经过验证，出口车道栏杆翻开，车辆驶出高速大路；同时，收费结算中心从各个用户的账号中扣除通行费和算出余额，核对账户剩余金额是否低于预定的临界阈值，如果低于则准时通知用户补交费用，并将此名单灰名单下发给各收费站。如灰名单用户不补交金额，连续通行高速大路，导致剩余金额低于危急门限值，则
7、将其划归无效电子标签，编入黑名单，并通知收费站，拒绝无效电子标签车辆通行ETC 专用车道，由内保人员引导改走人工收费车道。对于持无效标示卡或无卡的车辆，假设其在收费车道上高速冲卡而过，天线在确认无效性的同时，将启动快速自动栏杆，关闭收费车道，当场将冲卡车辆拦截。以下图为 ETC 车道布局示意图。2 概述路侧单元(RSU)是兴的 ETC 产品。它由天线和 RSU 掌握器组成。其中，天线是一个微波收发模块，负责数据的调制和解调；RSU 掌握器掌握数据的接收和发送，生成并处理协议栈信息单元。RSU 以 DSRC 无线通信的方式， 和车载电子标签OBU进展信息交换，采集和更标签中的收费数据，实时发送给
8、车道收费机。因此，RSU 是 ETC 车道系统的主要标志设备。3 ETC 系统构成ETC 系统由前端系统和后台数据库系统组成，其中前端系统包括 ETC 车道控制系统、ETC 路侧单元RSU、ETC 车载单元OBU以及电子标签、用户 IC 卡的发行系统。 ETC 车道掌握系统：由检测线圈、高速栏杆机、车辆抓拍摄像机和车道计算机等组成，它负责对车道状态进展掌握，并完成信息处理。 ETC 路侧单元RSU：由微波天线和天线掌握器组成。内含 PSAM 消费安全访问模块，对车载单元进展安全认证并完成信息采集。 ETC 车载单元OBU：车载单元 OBU 安装在用户车辆上，装载用户身份信息和 ESAM 嵌入式
9、安全模块，在交易时进展安全认证， 对用户 IC 卡进展读写并将信息发送至路侧设备RSU。 电子标签、用户 IC 卡的发行系统：完成 ETC 安全密钥的发放、用户个人信息包括车辆物理信息和 IC 卡帐户信息的录入。3.1 RSU 与 ETC 车道系统ETC 车道布局由于 ETC 收费系统刚刚在国内实施，并且没有被大多数所熟知，所以在实际使用中不行避开的会消灭非ETC 车辆闯入 ETC 车道的状况，进而降低了 ETC 车道的高通行效率。为了避开这种状况的消灭，治理部门在 ETC 收费系统实施之时，要加大向用户的宣传力度、在车道前端设置相应提示标志，以尽量避开这种状况的消灭。为了从根本上杜绝这种状况
10、，需要依据自身区域特点合理规划 ETC 车道布局。目前常用的车道布局有两种：（1） 前置式车道布局：布局特点分析： ETC 车道无需人为干预，ETC 车辆交易成功后，栏杆机抬起，车辆直接从 ETC 车道通过； 非 ETC 车辆或未正常交易 ETC 车辆可直接转向 MTC 车道进展人工收费处理， 可较好解决误入 ETC 车道的非 ETC 车辆问题，误入车辆不需倒车，直接转向MTC 车道即可； 前置 ETC 车道方式通讯区域为 10 米，高速栏杆机与通信区域距离较近，车辆通行速度一般； 根底施工量较大，需做收费岛延长。（2） 后置式车道布局：布局特点分析： 栏杆机置于通信区域后肯定距离，ETC 车
11、辆交易成功后，栏杆机抬起，车辆可快速通过 ETC 车道； 当非 ETC 车辆误入 ETC 车道或未正常交易 ETC 车辆需人工干预处理，指导车辆通行； 增加 ETC 车道设备即可，根底施工简便。在实际的工程施工中，需依据现场的实际工程条件进展以上两种方案的选择。3.2 RSU 的参考安装方法3.2.1 在收费站的入、出口，设置 ETC 专用车道。通常依据“专用、前置、低速” 的原则布置 RSU 等 ETC 车道外场设备。3.2.2 在 ETC 车道中，RSU 读写天线、车牌识别摄像机、电动栏杆、通行信号灯、黄色闪光报警器等安装在车道前部，并依次排列触发线圈、抓拍线圈和落杆线圈。费额显示器可适当
12、置后，以保证司乘人员在肯定行驶速度下可顺当观看。3.2.3 RSU 读写天线通常承受悬臂杆安装，固定在车道中心上方 5.5m 高处。通过安装支架中的万向调整装置调成天线角度，使RSU 的通信区域设定在前方6.5-7.5m 的范围内。3.2.4 考虑到 ETC 交易的安全性，车辆在 ETC 车道的通行速度应小于 40km/h。3.2.5 RSU 读写天线与 RSU 掌握器之间承受专用线缆传输，支持传输距离 100m。3.3 ETC 设备安装留意事项当装有 OBU 车辆由于种种缘由驶入 MTC 车道其相邻车道设置了 ETC 设备 进展缴费时，则该车辆有可能会被相邻车道的 ETC 设备扣费，进而可能
13、造成该车辆的重复缴费或加大收费工作量；车辆行驶在两条或者多条并行的 ETC 车道中的某条车道上时，假设相邻车道存在邻道干扰问题，则该车辆有可能会被相邻车道的 ETC 设备扣费，进而造成该车辆的重复缴费，这即为邻道干扰现象；在同一ETC 车道内前后相跟的两辆车中的后车提前交易，同时对未交易的前车进展放行现象称之为车道内跟车。ETC 车道上消灭的邻道干扰和跟车现象是由于 RSU 天线工程安装不标准、RSU 天线设计不合理和 OBU 设计不合、全都性不好理造成的。所以，在 ETC 收费系统工程实施时，要严格依据施工标准进展施工，优化完善RSU 天线辐射器的设计与生产，严控OBU 的生产和检测，避开个
14、体OBU 接收灵敏度、放射功率特别，完善 OBU 应用程序，以避开以上问题的消灭，打造高效的ETC 车道，真正提高收费系统的收费效率。3.4 ETC 车道典型操作流程 ETC 工作流程1） 车辆驶入通讯区域，安装在车辆上的 OBU 与 RSU 成功交易后，栏杆机自动抬杆，车辆通过 ETC 车道。2） 当 RSU 未能与 OBU 成功交易或识别出车辆为安装 OBU，系统制止车辆直行， 并诱导至相邻的 MTC 车道，取出 OBU 中的双界面 IC 卡刷卡通行或按 MTC 操作后通行。 ETC 车道交易流程：PCRSUOBUICCBSTVST检查IC卡有IC卡VST(B2帧)确认验证,恳求OBU信息
15、恳求OBU信息OBU信息OBU信息，包括站信息确认验证，得到IC卡信息得到IC卡信息返回IC卡和站信息返回IC卡和站信息得到IC卡和站信息返回IC卡和站信息确认 写过站信息和验证，消费信息写过站信息和消费信息写过站信息和消费信息返回应答结果返回应答结果返回应答结果整个过程分为 5 个步骤：1. 得到VST信息；2. 得到OBU信息；3. 得到IC卡信息；4. 入口仅写过站信息，出口写过站信息和消费信息；5. 等待应答结果。抬竿放行车辆，保存交易流水。4 ETC 系统工程实施4.1 MTC 车道改造 ETC在我国现行收费模式中，在现有MTC人工收费车道中扩建ETC 车道符合实际状况，能够最大限度上保护原有资源，原有收费系统的绝大部本设备都可以利用，ETC 前端系统只需改造一条 MTC 车道，增加ETC 车道硬件设备，并在MTC 车道中增加 IC 卡读写机和 PSAM
