ETC不停车收费系统关键技术分析
摘 要：不停车收费系统(Electronic Toll Collection System，简称为ETC系统)利用专用短程微波通信技术(简称为DSRC)，通过收费车道或路侧单元(RUS)与车载单元(OBU)交换信息，然后通过终端计算费额，完成不停车电子账户收费。在不停车收费系统的实际使用时，希望及时高效地完成过车交费业务，并使客户能够完全接受这种新的收费方式。ETC不停车收费系统由自动车辆识别、自动车型分类、逃费抓拍三个部分组成。
关键词：ETC车道系统 车型分类识别 车牌识别 逃费抓拍系统
1 不停车收费系统的关键技术
在不停车收费系统的实际使用时，希望及时高效地完成过车交费业务，并使客户能够完全接受这种新的收费方式。ETC不停车收费系统由以下3个部分组成。
(1)自动车辆识别系统需要所通过的车辆带有电子标签，当汽车驶过高速公路车道时，车道旁的微波天线就与电子便签进行数据通信，验证用户信息和车辆信息，判断是否为正常状况，是否可以让车辆通过。
(2)自动车型分类系统是让车辆驶过地面安装有大量传感器的高速公路路段，将传感器所检测到的数据与RFID中所记忆的信息相比对，确定无误后就进行扣费交易。
(3)逃费抓拍系统是用来抓拍未付费强行闯关的车辆，摄像头摄取到车辆的车型数据及车牌数据，交予交管部门进行处理。
2 不停车收费系统的分类
不停车收费系统(Electronic Toll Collection System，简称为ETC系统)利用专用短程微波通信技术(简称为DSRC)，通过收费车道或路侧单元(RUS)与车载单元(OBU)交换信息，然后通过终端计算费额，完成不停车电子账户收费。不停车收费方式有两种：事后收费方式及同步扣费方式。
2.1 事后收费方式
系统主要还是通过IC卡进行扣费。具体操作过程是：当装载有电子IC卡的车辆经过收费站时，装载在道路两侧的设备识别并读取IC卡信息，然后后台的计算机管理系统将读取的IC卡内存储的车辆信息和车主信息与终端进行核对，核对无误后将车辆的通过时间及收取的通行费额等信息记录备案，事后在该车辆IC卡账户上收取相应的费用，从而实现一次完整的收费过程。
2.2 同步扣费方式
该系统除了需要前面所使用到的IC卡之外还要使用到车载POS机。操作过程是：车辆上装载有POS机，然后将IC卡插入POS机内进行读取，当车辆以这样的状态通过站台时，收费站台设备通过第一区域天线发出微波信号，唤醒车内POS机，使其将POS机号、车型、IC卡号、信用卡资金等信息发送给站台设备，站台的电脑确认信息无误后，就可以允许POS机扣费了。随后车辆进入下一个区域，站台设备判断POS机是否成功扣费，若成功站台设备就对车辆进行放行，将通行时间、所扣金额等信息记录下来，方便用户之后联网查询，并完成一次自动收费过程。
同步扣费方式由于在车辆通过时就立即扣取通行费用，需要交换较多的信息数据，对车道设备的要求也较高，还要求车辆上配有专用的POS机，比较麻烦，并且还需要大量的资金投入建设，因此，使用得不是很广泛。
3 不停车收费系统的组成与工作原理
3.1 ETC车道系统构成
联网收费是目前主要的收费方式，ETC系统是联网收费的一部分。ETC系统由两部分组成，即站级子系统和车道级子系统。站级子系统主要指的是后台的计算机终端，而车道级子系统则指的是ETC系统。
3.2 系统功能
系统功能主要有以下3个方面。
(1)高速公路过车无需停车，可以直接快速通过。
(2)进行非现金式的电子支付。
(3)缓解了交通拥堵带来的压力。
3.3 系统工作流程
当车辆进入车道后，车辆首先会触碰到1级触发线圈，系统开始工作，站台侧的微波天线被激活，试着识别电子标签，如果标签内的信息有效，则尝试完成通行费扣费，如果识别为无效信息后，交通信号灯显示为红色，同时系统控制自动栏杆将车道封闭起来，迫使车辆驶离ETC车道，转入MTC车道。当交易成功后，交通信号灯转变为绿色，栏杆会自动抬起，费额显示器上会显示交易金额，随后，车辆通过捕获线圈，摄像头进行图像采集，最后车辆通过线圈落杆线圈，栏杆自动回落，交通信号灯变成红色，系统保存交易记录，并把它上传到收费站的服务器，接着等待下一辆车的进入。
4 ETC系统的主要技术
4.1 车型分类识别
自动车型分类系统是ETC系统的重要组成部分，它的主要功能是检测并核对车型信息。它的功能可以概括如下。
对于收费系统，我们针对不同的车型有不同的计费额。在过去的人工收费系统中，我们通过人工方式实现车型分类，而在不停车收费系统中，车型分类工作是由专门的硬件设备和计算机系统联合完成的。
自动车型分类系统是通过架设在车道上的传感器来检测汽车的外部信息，并将这些信息用软件来识别并确定车型。将已经确定了车型的车辆有关信息发送到车道收费系统，系统可将车型相关数据和收费相关事宜联系起来。在原始的人工收费系统中，是先通过收费工作人员确定车型，然后通过自动车辆分类系统进行检验。而在电子不停车收费系统中，自动车型分类系统主要是用来计算费额的，以及核对所通过车辆的车型是否与存储在车载电子标签上的数据一致，以确定是否存在用户交换使用电子标签的现象[2]。
在實际的电子不停车收费系统应用中，我们需要仔细考虑新型的自动车辆分类技术是否可以胜任费额计算，但它至少可以作为车型抽检的一个补充。
车辆识别系统的硬件主要由CCD相机、图像采集卡、车型识别计算机组成。CCD摄像机将捕捉到的视频信号传输到图像采集卡，图像采集卡再将其转化为数字信号发送给车型识别计算机处理，经过对运动目标的检测和分割，提取特征值并识别出车型来。
4.2 车牌识别
逃费抓拍的一项主要任务是捕捉到高清晰度的图像，用它来提取车辆的车牌数据，包括车牌号、车型、所在地区等。我们利用这些信息，可以连接到当地车管所数据库找到逃费车主。目前，光学字符的识别技术已取得一定成果。将车牌识别技术与光学字符识别技术相融合，是现在一个迫在眉睫的问题。
车牌识别技术中存在一个关键的问题，就是识别的准确度问题。不同的车牌设计、印刷以及其他人为因素造成的原因，比如车牌被弄脏、损坏，或者人为地挡住车牌的现象，都给识别车牌工作带来了困难。
4.3 逃费抓拍系统
逃费抓拍系统是抓拍未能成功交费的车辆。在ETC系统的具体使用中，它主要是抓拍获准使用了ETC车道，但没有正确使用ETC电子标签的车辆车牌照。收集这些信息的目的是检查车辆的车牌号码，帮助事后搜寻和处理。当未交易通行費用的车辆通过检测线圈时，线圈检测出来后向摄像头发送信息进行抓拍。当车辆逃费时，除要交清正常收费金额外，还需要补交罚款以示惩戒。而对拒付费的车主，可直接将其移交当地司法部门处理。
逃费抓拍系统通常采用的技术如下：
(1)照相机技术。
早期对车辆的逃费抓拍，都是人工使用照相机来对车辆进行抓拍。这种方法需要人工提取汽车牌照信息，需要巨大的劳动量，现在逐渐已被市场淘汰。
(2)摄像技术。
录像带摄像(VCR)是在相机之后使用的抓拍技术。通常拍摄录像后可以反复回放，提取出车牌信息。同时又由于是动态图像，可以查看出车辆的运行轨迹。但是，这种方式通常是在传统的人工收费系统中广泛使用，需要收费人员付出较多的辛勤劳动才能检测出来。
(3)数字摄像技术。
数字图像抓拍存储技术是一种比较先进的技术。这种数字系统的优点是能提取出数字图像，利用计算机技术将信息存储，并将其传输到远程存储单元。除此之外，把车牌识别技术与数字系统技术结合起来，可以起到双赢的目的。车牌识别技术使用数字摄像技术自动判别车牌在图像中的位置，读取车牌号并将其存储起来。这样就避免了繁重的人工操作，并且还降低了不停车收费系统的运营成本。
4.4 信息融合技术
信息融合是将多个信息源得到的数据融合在一起，可得到比单一的信息源更丰富的信息。
ETC系统在使用中可以将IC卡数据、车辆检测器以及摄像设备采集到的数据，进行多数据融合。主要目的是将对车型、车牌进行识别得出的数据，与IC卡存储的信息相比对，实现多信息的融合。这样可以将三重证据(IC卡号、车牌、车型)融合为二重证据(车牌+车型、IC卡号+车型)，可以很好地避免信息采集过程中的误差、减少噪声和人为因素的干扰。
参考文献
[1] 伍佑成.浅谈电子不停车收费系统[J].中国公共安全，2007(9).
[2] 高文娟，唐斌.高速公路不停车收费系统的设计与实现[J].科技资讯，2008(8)：209-210.
[3] 宋少威.浅谈高速公路不停车收费系统[J].北方交通，2007(6)：164-166.
[4] 王娇蕾，郭皓.电子不停车收费系统的设计与应用[J].黑龙江交通科技，2007，5(12)：133.
作者：汪毅
[摘 要]目前，我国绝大多数的高速公路收费站都安装了电子不停车收费系统，即通常所说的ETC，作为目前世界上最先进的路桥收费方式，与传统的MTC收费系统相比，ETC收费系统具有更多优势。本文围绕ETC收费系统，分析了ETC系统的优点，阐述了高速公路ETC收费系统的构成部分、使用功能、工作流程以及ETC系统的应用实例。本文通過对高速公路电子不停车收费系统进行分析，旨在增加公众对电子不停车收费系统(ETC)的了解。
[关键词]高速公路;ETC;收费系统
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.24.090
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0 引 言
随着我国经济的快速发展，车辆不断增加，高速公路通行量也在不断增长，在高速公路收费站出现了一些不良现象，如环境污染、车辆拥堵等。为了提高高速公路收费站的通行效率、缩短交费时间、提升智能服务水平，交通运输部门在绝大多数高速公路收费站建设了ETC专用车道，并安装了ETC软件。ETC作为一个新型的智能交通电子系统，其主要涵盖了信息化处理技术、自动控制技术、图像识别技术和传感技术等多个高新技术，代表着高速公路收费未来的发展方向。应用ETC就无需停车缴费，不仅提升了高速公路收费站的通行效率，缩短了车辆的等候时间，改善了高速公路收费站的拥堵现象，同时还减少了汽车尾气的排放量，降低了汽车油耗。
1 高速公路电子不停车收费系统(ETC)的优点
ETC属于智能的电子管理系统，主要是通过在门架或行车道路上设置微波天线，对车辆中的电子标签进行采集，在计算机的帮助下自动识别采集到的车辆信息，然后通过数据处理最终实现自动缴费。ETC代替了部分人工收费，与传统MTC收费系统相比较来说，具有以下几方面的优点：第一，信息容量大;第二，非现金交易;第三，全自动化;第四，交费方便、快捷，使高速公路车辆通行能力得到了有效提升;第五，减少尾气排放，改善环境质量;第六，减少高速公路通行卡的使用和损耗。
2 高速公路电子不停车收费系统(ETC)的构成及使用功能
ETC电子收费系统属于智能电子管理系统，主要通过在门架或行车道路上设置微波天线，来采集车辆中的电子标签信息，在计算机网络的帮助下自动识别采集到的信息，然后再通过数据处理最终实现自动缴费。ETC系统设计比较复杂，主要由前台系统和后台系统构成，二者各司其职，共同协作。
2.1 前台系统
前台系统主要是通过ETC收费车道实现在不停车的情况下就可以进行收费。控制器、自动栏杆、天线、通行信号灯、摄像头、识别系统和显示器等设备是ETC收费车道的主要设备。可以说，前台系统基本包含了该收费系统的全部硬件。
2.2 后台系统
后台系统则由3个部分组成，分别是ETC结算管理中心、收费站子系统以及合作银行。后台系统主要负责监控系统的正常运行、交易数据的处理和资金的清分结算。
ETC的使用功能可以划分为以下几个方面：第一，确定车辆是否安装电子标签，对安装电子标签的车辆进行车辆信息采集、录入;第二，在车辆进入ETC车道时，对车辆进行抓拍后，对车牌进行识别，同时保存获取的信息;第三，车辆的基本信息在进入ETC入口车道时，就已经被录入系统，当车辆出高速公路行驶到ETC出口车道时，车辆通行的费用会根据前台系统采集的基本信息进行自动计算、核对，然后完成收费功能;第四，车辆如果存在异常情况，ETC车道不会对其自动放行，需要工作人员进行人工操作放行该车辆。
3 高速公路电子不停车收费系统(ETC)的工作流程
高速公路ETC收费系统的工作流程，具体包括以下流程。
(1)车辆在进入识别范围内后，地底下的触发线圈就会及时反馈，然后再启动前台系统的天线。
(2)通过信息交换的方式，实现天线和电子标签通讯，电子标签的信息有多种，主要有车型、车辆标示等，天线在接收这些信息过后，会在系统内进行自动判断。当电子标签处于无效状态时，就会封闭车道，系统会自动发出报警，提醒工作人员对该车辆进行引导，如果是正常状态，则会放行。
(3)在检测车辆信息的过程中，出现无卡或无效卡车辆时，工作人员则应该采用应急方案，快速启动拦截车辆的栏杆，及时疏通收费车道，避免出现冲卡的现象。
(4)数据核对无误并完成交易后，系统则会自动打开拦截车辆的连杆，信号灯此时也会变为绿灯，显示器上也会显示出车辆的交易信息、费用等。
(5)车辆在通过抓拍区域时，系统就会对该车辆进行自动抓拍，然后在将车辆的基本信息与抓拍的图像通过字符叠加器进行叠加。
(6)车辆在通过落杆圈线后，拦截车辆的栏杆就会自动落下，ETC系统车道的信号灯由绿色变为红色。
(7)最后，系统会自动保存车辆的交易信息，并传到收费服务器，最终完成收费流程。
4 高速公路电子不停车收费系统(ETC)的应用
4.1 应用路段
当前，我国高速公路收费站基本都设有ETC专用车道。截止到2017年6月，除西藏和海南外，全国已实现高速公路ETC联网，我国ETC用户数量已超过5 000万。以宁夏高速为例进行说明，宁夏位于中国的西部地区，其面积达到6万多平方千米，是中国唯一的省级回族自治区。宁夏自2012年分期分批实施高速公路ETC全国联网建设，于2015年8月31日实现联网运行，正式接入全国联网系统。目前，宁夏高速有收费站74个，共207条ETC车道，ETC覆盖率100%，拥有的ETC用户已达21万。
4.2 应用效果
经相关部门测算，全国ETC联网运行一年，共节约车辆燃油8万吨，能源节约效益约7亿元，减少氮氧化物排放190吨、减少碳氢化合物排放634吨、减少一氧化碳排放2.38万吨。ETC技术在提高通行效率、节约出行消耗的同时，还能够改善环境质量;在大幅度提升站点和高速公路的整体通行能力的同时，还具有显著的经济效益和社会效益。ETC不仅仅是不停车，出行使用ETC更是一种环保、节俭的生活方式。随着ETC的广泛使用和ETC用户的不断增加，它对经济和生活环境也会产生深远的影响。
4.3 前景与展望
随着“互联网+”的迅猛发展，一批互联网金融企业纷纷进入高速公路的一些领域，包括支付宝、腾讯、微信和银行等。在此基础上，可以顺势推进“ETC+应用”的发展生态圈，即“ETC+”。“ETC+”就是通过集成互联网、大数据、云技术等搭建一个数据平台，包括个人信息、物流信息、消费信息和金融信息，然后提供交通、物流、出行等各种服务。全国各省积极响应及“互联网+”技术的全面革新，最后必定能够搭建一个属于ETC发展的生态圈。
5 结 语
随着我国交通的发展和高速公路里程的不断增加，联网收费路段不断增多，在这样的情况下，就需要一种应用范围更为广阔、快捷、方便跨区收费的自动化收费系统，来实现效率高、速度快的收费工作。ETC和传统的MTC收费系统相比具有更多的优势，ETC的自动化水平更高，信息处理的速度较快，同时还能确保车辆信息采集的准确性。在不断完善ETC跨省收费技术及通信技术的背景下，ETC将会进一步发展，只有进一步完善，才能够完全地发挥出ETC本身的优势，切实提升高速公路收费站的通行效率，进而提升用户体验和服务水平。
主要参考文献
[1]刘晶.浅谈电子不停车收费系统(ETC)[J].科学与信息化，2016(34).
[2]王立平，席晓鹏，赵进，等.基于RFID技术的高速公路不停车收费系统[J].现代电子技术，2012(3).
[3]刘芳.高速公路不停车收费系统(ETC)及工作流程探析[J].河南科技，2013(6).
[4]周家才，李维勋，吴映辉，等.不停车电子收费系统在高速公路收费中的应用[J].科技广场，2009(1).
[5]裴志鹏.高速公路ETC电子收费系统的技术研究[J].城市建设理论研究，2012(6).
作者：谢毅
摘 要：从高速公路电子不停车收费系统(ETC)在江西省的发展现状出发，初步分析目前制约江西省ETC产品推广的几大主要问题，并提出相关的对策建议。
关键词：ETC产品;瓶颈;对策
0 引言
据统计，电子不停车收费车道的通行能力相当于人工收费车道的5到10倍，能大大提高高速公路收费站的通行效率，减少收费站拥堵现象。并且，电子不停车收费系统的电子支付功能能降低现金押运风险。更为重要的是，电子不停车收费系统的使用能够降低车辆的油耗率、减少尾气的排放量，符合国家节能环保可持续发展的要求。因此，电子不停车收费系统是一种高效的智能交通系统。然而，各省在建设推广电子不停车收费系统过程中出现了各种问题，江西也不例外。江西在用户数量发展缓慢、客户服务质量较低等方面出现的问题较为明显。如何克服困难、普及应用，成为江西省高速公路联网管理中亟待解决的问题。
1 ETC系统效用
江西省不停车电子收费系统( Electronic Toll Collection System，简称ETC )，是通过“车载电子标签+赣通卡”与ETC专用车道内的微波设备进行通信，实现车辆高速公路不停车支付通行费功能的全自动收费系统。从长远来看，发展ETC系统是解决传统的收费系统难以满足日益增长的交通量问题的最有效的途径之一，发展ETC系统对于管理部门、车主都具有重大意义。
1.1 管理部门
①提高高速公路管理及服务水平。应用ETC系统能有效缓解局部路段的交通拥堵状况，提高车辆的通行速率，减少收费站工作人员的工作量及通行费流失等失误状况。并且，当系统普及扩展到一定范围、用户数量发展到一定水平，可大大降低高速公路管理的运营成本。
②促进交通信息系统化管理。发展ETC电子收费系统，便于将各种信息源整合，一方面能够提供适用于运行时间预测、拥挤预测、交通事故检测等综合应用信息、管理信息、建设信息的服务，另一方面也可以更好地对注册用户进行管理和服务。ETC系统还可以结合GPS、GIS等其他电子智能系统，为交通管理部门提供更全面系统化的客户信息，有利于发展高信用客户，提高管理及服务水平。
1.2 车主
①提高通行能力，感受更好服务水平。车辆不停车收费系统很大程度上地缩短了车辆通过收费站的时间，营造了更畅通的通行环境。
②拥有更便捷的付费方式，方便报销和财务管理。车主通过刷卡缴费，快速安全，并且可以统一打印发票，利于公务报销和财产管理。
③减少汽车磨损和废气排放。机动車辆启动与紧急刹车相对车辆行驶产生更大消耗。根据有关测算，车辆每停车启动1次将会增加油耗0.1升，如果车辆在排队的情况下，每减速1分钟还需耗费汽油0.1升。因此，电子不停车缴费可以有效地减少汽车磨损和废气排放，从而节约成本。
2 ETC系统在江西的应用现状调查
随着指导中国高速公路电子收费应用的国家标准GB/T20851《电子收费专用短程通信》在2007年3月正式出台和交通部门的大力推广，中国ETC产业和应用也蓬勃发展。江西省于2007年12月建成了南昌周边的昌西南、昌东、昌北、机场路以及银福高速上的邹家河共5个收费站10条ETC车道，标志着江西省高速公路ETC系统的正式开通，江西成为继广东之后全国第二个开通ETC收费的省份。
截至目前，江西已建立覆盖全省市、县的赣通卡全业务代理网点1000多个，赣通卡用户累计突破120万，占全省汽车保有量的30%;高速公路通行非现金交易额大幅增加，比上一年增长112.3%;江西省累计建成ETC车道613条，实现了主线收费站全覆盖，与邻省的省界收费站也全部打通，顺利完成交通部设定的全国29省(市)ETC联网工作。
江西不断加强ETC车道建设，实现主线收费站全覆盖，推出了高速公路货车称重ETC项目、高速公路ETC空中充值与车主服务云平台、赣通运政卡“两卡合一”、加油站赣通卡刷卡项目等建设项目。据悉，2016年，江西省将继续加大ETC推广应用力度，ETC用户数量力争在2015年的基础上再增加50%，ETC车道一次性识别率达到99%以上，全面完成计重收费整车式称重改造，强化货车监测平台等科技手段的应用，建立通行费征收黑名单制度。
3 ETC系统在江西应用中存在的问题
从当前江西省ETC系统发展现状来看，虽然已经取得了比较明显的成效，但是制约瓶颈也不少，主要有：电子标签成本较高;ETC车道布局不够合理;客服和充值网点有限，导致充值不方便等。总而言之，ETC系统在江西的发展，与外省相比，存在一定差距。具体有以下方面。
①办理费用偏高，优惠程度有限。赣通卡针对不同型号的客车优惠有区别，针对中小型客车的优惠程度不高，但是在江西的高速公路中，中小型客运车占主要的车流比例，长途货运和客运占比不高。并且，不少客户反映电子标签设备成本价格过高。
②当前维护整修体制难以满足技术的复杂性。一方面，ETC车道需要保持全天候持续通行，这就会受到各种影响，比如系统是否持续稳定运行、车道故障能否及时解决等。另一方面，当前的体制下，每个高速路段安装的读写控制器并不完全相同，由此产生的系统复杂性问题，会经常使ETC车道出现关闭的情况。
③省际间的协调出现问题，收费标准不统一。在使用过程中，由于各省份之间的收费标准存在差异，过境车辆的计费以及跨省所得的通行费如何分配存在一定的问题。
④功能拓展范围不够。ETC系统目前仅仅还是用于高速公路缴费以及刚涉足的停车场缴费，还未拓展到车辆其他相关领域消费，如交通罚款，车辆年审，服务区消费等。
⑤ETC产品的管理存在缺陷。如必须要原车主还清赣通卡欠款再注销ETC，新车主才能办理新的ETC;赣通卡经常出现延迟扣费、扣费金额错误等问题，且用户很难找到直接负责人解决问题;客服和充值网点有限，导致充值不方便等。
4 对策建议
4.1 政府交通部门角度的对策建议
①完善日常维护管理体制，组建应急维护队伍。将客服中心按区域进行划分，组建区域客服中心，开展应急维护及日常维护工作。应急维护人员主要负责系统突发状况、紧急事件的处理，以及定时开展巡查工作。日常维护人员主要负责硬、软件检查，硬件检查包括检查感应天线、抓拍器、栏杆机、显示屏等是否正常使用，软件检查包括检查网络运行是否正常，以及做好与生产厂家的合作，当设备出现问题时能够及时联系厂商进行维修，保障车道通行畅通。
②加强省际间的合作。积极进行与省际部门的合作，明确统一缴费规则和收费标准。
③利用服务区平台拓展赣通卡业务范围。将赣通卡功能拓展至高速公路服务区餐饮、高速公路加油站等领域。用户可用赣通卡在服务区内实现各种电子支付功能，既减少用户携带大量现金的麻烦，又实现了多领域的升值服务。
④简化办理及审批程序，完善客户投诉机制。相关部门建立用户数据库，开设专门应对客户投诉的部门，负责对投诉的情况进行核实，帮助客户进行处理，将情况与客户说明并在后期跟进，严格落实责任到人制度。
⑤给予用户一定优惠。对办理ETC的车主提供一定的政策优惠，或者减少审查费用，将会对推进ETC有巨大的促进作用。ETC的受众增加，高速的人工收费点随之减少，对政府而言提供的补贴也是互惠互利的。
4.2 金融机构角度的对策建议
①积极营销，打造品牌形象。利用自身高端优质客户网，采取折扣、充值一定金额即赠送设备、消费积分兑换设备等多种营销手段，增加业务量。
②增加办理网点和充值网点，简化办理程序。
③提升服务品质。打造专业化的客服团队，定期进行培训，及时为客户解决在使用中遇到的问题。将常见问题分类整理，建立用户问题库，提升服务效率。
5 结语
加快高速公路电子不停车收费系统建设是推进高速公路可持续发展的必然举措。本文所做的关于江西省高速公路电子不停车收费系统建设与发展的肤浅建议，希望能对其建设与发展贡献一点力量。电子不停车收费系统的普及是必然趋势，相信未来电子不停车收费系统及其相关产业的发展将会为社会经济贡献更大的力量。
参 考 文 献
[1] 陳红.谈ETC收费系统的体系结构及其特点[D].辽宁省交通厅公路管理局，2013.
[2] 郭昌，郭萍.江西省高速公路不停车电子收费系统(ETC)发展现状及探索[D].江西，高速公路联网管理中心，
2011.
[3] 汪丹.江西省高速公路ETC发展现状及对策研究[J].华东交通大学学报，2014(6)：73-77.
[4] 王利杰.高速公路ETC社会经济效益评价研究[D].东南大学，2005.
作者：康意 廖康宇 刘雁翎 占涛 周贤
ETC不停车收费系统
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目录
第1章
1.1 1.2 第2章
2.1 2.2 2.3 2.4 第3章
3.1 3.2 3.3 第4章
4.1 4.2 4.3 第5章
5.1 5.2 5.3 ETC不停车收费系统总述.......................................................................... 1 需求概述.............................................................................................. 1 系统总体建设目标和系统指标 .............................................................. 4 ETC不停车收费系统整体框架................................................................... 7 ETC不停车收费总体说明 ...................................................................... 7 车道子系统 .......................................................................................... 8 收费站子系统....................................................................................... 9 路段收费分中心子系统......................................................................... 9 ETC不停车收费系统详述........................................................................ 11 收费站子系统..................................................................................... 11 收费车道子系统 ................................................................................. 19 发卡子系统 ........................................................................................ 29 ETC不停车收费系统关键产品说明.......................................................... 30 路侧设备RSU ..................................................................................... 30 车载设备OBU .................................................................................... 33 车道控制器 ........................................................................................ 35 ETC不停车收费系统优势及特色 ............................................................. 38 通讯集成优势..................................................................................... 38 通讯系统优势..................................................................................... 38 通讯产品优势..................................................................................... 39 第1章 ETC不停车收费系统总述
1.1 需求概述
1.1.1 应用场景描述
随着国民经济快速发展，我国综合国力不断增强，交通基础建设大为改善，尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成。截至到2005年底，我国高速公路里程己达4.1万公里，为交通事业跨越式发展奠定了坚实的基础，在某种程度上缓解了交通在经济建设中的瓶颈制约作用。但是，随着经济的持续快速增长，路网通过能力日益满足不了交通量增长的需要，交通拥挤，阻塞现象日趋严重，交通污染和事故越来越引起社会普遍的关注，交通问题仍十分突出。如广佛高速路，自建成通车后的6年间，交通量增加了5倍，原来的四车道己经饱和、正准备扩展为六车道。然而，持续不断的交通增长需求显然不能由无止境的车道扩展来满足。
国内外实践经验证明，一个国家当交通发展到一定程度，再单纯依靠修建道路设施来解决交通拥挤问题，不仅受投资等诸多条件的制约，而且效果也是有限的。如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。
经过长期和广泛的研究，各发达国家已从主要依靠修建更多的公路，扩大路网规模来解决不断增长的交通需求，转移到用高技术来改造现有公路运输系统及管理体系，从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质量的目的。日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同所面临的交通问题，竞相投入大量资金和人力，开始大规模进行公路交通运输智能化的研究实验。起初，称为智能车辆公路系统(Intelligent Vehicle-Highway Systems IVHS)，进行公路功能和车辆智能化的研究。随着研究的不断深入，系统功能扩展到公路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个公路交通运输现代化的智能交通系统(Intelligent Transportation System ITS)。
ETC特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费，一方面，可以允许车辆高速通过(几十公里以至一百多公里)，与传统的人工收费8秒出票相比较，不停车收费大大加快了高速公路收费道口的通行能力，据测算，较人工收费道口，ETC车道通行能力将提高4~6倍，可减少车辆在收费口因交费、找零等动作
而引起的排队等候。另一方面，也使公路收费走向电子化，可降低车辆管理的成本，有利于提高车辆的营运效益，同时也大幅度降低收费口的噪声水平和废气排放，并可以杜绝少数不法的收费员贪污路费、减少国家损失，与原来的人工收费和人工电脑收费方式相比，实行不停车收费后具有明显优势，不仅极大的改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，更为主要的是将大大提高过路桥收费效率。
1.1.2 ETC系统建设的优势
ETC技术特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用，传统的采用车道隔离措施下的不停车收费系统通常称为单车道不停车收费系统：在无车道隔离的分车道交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费将彻底改变目前半自动收费过程中的弊端。由于不需要停车交费，当交通量较大时，不会产生收费站前车辆排队等候的现象，减少了车辆延误;由于无需人工参与和无现金交易，可完全避免收费过程中的舞弊和贪污现象;同时也能解决由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。电子收费系统在国外被广泛地应用于开放式的收费站，国内目前部分省市的高速公路已有所实施。电子收费系统代表当今最先进的收费技术，也是未来发展的方向，有着广阔的发展前景。
(1)实施ETC系统可以提升高速形象
ETC系统实现了不停车收费，解决了因人工停车收费造成的排队塞车现象;用户得到更快的通关速度和全新的收费体验，恢复了高速公路本应具有的高速、快捷形象，降低了政府和公路部门的压力。
(2)ETC不停车收费相较于MTC收费系统使得交通更加安全
收费站的设置在相当程度上影响了交通安全，在收费区常出现交通事故主要有追尾、侧撞、撞物等类型。引起追尾事故的主要原因是车辆行驶速度过快，驾驶判断失误至使预留的刹车距离不足撞收费站前的排队车辆;驾驶员为寻求空闲的收费车道、最小的排队长度或选择一个特定的收费方式而变换车道是侧撞事故的起因;收费站的设置给驾驶操作增加了难度，因为操作不当撞上收费亭等固定物。影响收费区交通安全的主要因素有：收费车道收费型式配置、车辆加速度、通过速度、车道数及跨车道车流量。ETC系统的实施使得这些因素发生变化，收费区的交通安全状况也将随之变化，ETC系统对交通安全的影响主要体现在如下几个方面：
①ETC车辆加速度及通过速度的发生变化，追尾事故数相应减少; ②在ETC专用车道上驾驶员操作相对简化，使撞物的可能性减小。 (3)ETC可以节省投资运营成本
在收费运营方面人工收费系统存在如下弊端：
①收费营运效率低：据交通部及一些公路主管部门的有关资料统计，目前公路收费的总额只占应收总额的70%左右，有相当一部分流失，给国家和公路经营管理单位造成了极大损失;
②人工收费需要更多的人力付出及运营管理费用。
③为了提高收费站的通行能力，使其能承受路段的车流量，收费车道往往多于路段的车道数，不仅要投入更多的成本，还要占用更多的土地资源。
实施了ETC系统后，投资成本及运营费用将发生相应变化，运营效率也将得到提高，主要表现为：
①收费效率的提高：现代化的技术使收费运营管理进一步规范化，可以允许车辆高速通过(几十公里以至100多公里)，与传统的人工收费8秒出票相比较，不停车收费大大加快了高速公路收费道口的通行能力，据测算，较人工收费车道，ETC车道通行能力将提高4~6倍，可减少车辆在收费口因交费、找零等动作而引起的排队等候，减少了收费金额的流失，由于无需人工参与和无现金交易，杜绝了收费人员错收、漏收、收取假币现象，同时解决了个别收费人员的营私舞弊行为。
②运营费用的变化：ETC系统实施后，减少了人工车收费车道数目，减少了人力投入，相应地减少了人员的工资，行政办公的结构将相应发生变化，以计算机网络为主的信息化管理提高了效率;ETC系统可以自动判断车型完成收费，收费无需人工干预，实现了收费站的无人值守，降低政府和公路部门的管理成本;但也可能引起费用的增加：ETC设施的价格相对昂贵，其维护及维修费用相应会较高，但是设施质量提高有可能会减少维修的次数。
③投资成本的变化：相对人工收费言ETC系统需要相对昂贵的投资，但系统实施后，收费站的通行能力增加(一般ETC车道的通行能力是MTC车道的3~5倍)，相应地可减少部分收费车道，从而减少了新建设施的成本，同时也节约了土地资源。
(4) ETC系统更加环保节能
机动车是大气污染的移动发生源，其排放的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、铅化物和颗粒物质是造成大气污染的主要原因之一。此外，机动车的运行需要消耗燃料，又造成大量的能源消耗。车辆的油耗与排放与车辆的运行状态密切相关，由于停车收费使得收费站处的车辆处于加减速或怠速状态，车辆发动机处于慢速或空转状态，根据车辆的燃油消耗特性，在此状态下发动机的燃油耗量增加，废气排放量也就相应增加，由此加剧了大气污染。
ETC系统的实施，使得交通流运行状况得到改善，车辆在收费物的停车次数减少，排队等待的时间就明显缩短，无疑减少了车辆的油耗与排放，解决了收费站附近由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。
1.2 系统总体建设目标和系统指标
1.2.1 系统总体建设目标
支持ETC/MTC一键切换
本系统兼容ETC与MTC系统，为车道子系统提供支持，轻松实现两种收费方式间的一键切换，在识读设备出现故障、MTC车道拥堵以致阻塞ETC车道或者客户有其它需求的时候，可以实现ETC与MTC收费方式间的实时切换，保证系统的安全稳定运行，最大限度地提高车道的利用率。
支持ETC/MTC组合式收费模式
本系统兼容为车道子系统提供组合式收费的支持，支持ETC双界面卡用户的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的满足不同用户的要求。电子标签采用双片式(电子标签+双界面卡)。将双界面卡插入ETC电子标签中可以实现不停车通过ETC专用车道，使用双界面卡采用普通刷卡方式可以通过人工收费车道。组合收费模式可以很好的适应国内路网复杂、多数入口和出口收费站车流量小、车道少的现状。
具备完备的安全体系
安全体系包括交易安全和数据安全。ETC系统具备严密的密钥体系，密钥由上级管理部门分发，分多个等级，高一等级的密钥只用于保护下一等级的密钥，最低等级的密钥应用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等终端应用介质中。采用3DES加密技术，密钥验证符合金融交易安全的要求，一般包括内部认证、外部认证等认证过程。数据安全包括数据存储的安全和数据传输的安全，通过采用访问控制、认证、机密控制、数据完整性控制等措施来保证数据存储和传输的安全。MTC系统除了技术上的保障之外，还有严格的管理制度，有效的保障了系统的安全。
网络化系统
网络化系统保证了信息的及时传递和更新，在网络正常的情况下，路段控制中心能够将系统定义的黑灰名单及时传递到各个收费站出入口，实施对欠费车辆的告警提示，对不法车辆进行拦截或报警等操作。能够将各种费率表及时下发至各个收费站点，能够及时了解整个路网的动态信息，及时发现路网的拥塞或其他异常情况，进行动态路由。
1.2.2 1.2.2系统综合指标
1.2.2.1系统指标
1. 数据传输性能：在网络正常的情况下，收费站实时(至多为0.5s)收集所辖车道产生的收费数据;
2. 运营参数下发性能：在网络正常的情况下，收费站下发系统参数至车道平均等待时间至多为60s;
3. 收费监控性能：在网络正常的情况下，车道操作信息实时(至多为1s)上传至收费站;
4. 通行券不可读(坏卡)/超时/车牌查询性能：在网络正常的情况下，收费站对通行券不可读(坏卡)/超时/车牌查询平均等待时间至多为1s;
5. 数据库备份性能：在正常情况下，应支持在线数据备份与离线数据备份，备份一个2G的数据库，时间至多为60min;
6. 灵活性：通过对参数的设置，使收费站系统能够适应不同的业务管理需求; 7. 安全性：具备完备的分布式多层安全保障体系，有严格的用户权限管理、安全认证机制确保数据不被非法访问;
1.2.2.2可靠性指标
1、 MTBF：100,000小时
在网络故障时(超过24h)，有完备的备用数据传输方案，保证数据及时上传至收费站，同时保证数据的完整性、一致性、真实性、不可抵赖性和安全性不受破坏;
1.2.2.3系统应用范围
特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。
第2章 ETC不停车收费系统整体框架
2.1 ETC不停车收费总体说明
路段收费分中心子系统发卡子系统收费站子系统车道子系统单业主系统组成
图 2-1 收费站子系统在收费系统中的位置
高速公路收费系统组成最基础的是单业主的运营模式。从结构上划分，主要由车道子系统、收费站子系统、路段收费分中心子系统和发卡子系统组成。
高速公路收费系统主要由车道子系统、收费站子系统、路段收费分中心子系统(管理中心子系统)和发卡子系统组成。收费站子系统是联网收费的重要部分，是联网收费最基础的管理单元。该子系统向上的接口是路段收费分中心子系统，向下的接口是车道子系统。
收费站子系统要求能够对本站的收费车道实时监控，对所有车道收费数据进行汇总和统计，并整理上传到路段收费分中心;接收路段收费分中心下发的费率表等系统参数，并下发至车道;提供报表服务，及时享用数据结果。
2.2 车道子系统
在ETC系统中，从功能上来说，各车道是完成车辆通关的基本配置，所有车道子系统通过收费站连接到路段收费分中心中心组成一个大的网络，车道子系统还可以分解成多个单元，但因为多个单元配合才能完成相应功能，故这里抽象到车道为止，抽象如图 2-2所示：
接入收费站OBE数据采集卡C摄像机RSU车辆检测器车道计算机道闸车辆检测器控制器车道
图 2-2 车道子系统
车道子系统主要包括底层应用单元(车道计算机)、车道控制单元(控制器(广义的控制机包括工控机)、车辆检测器、道闸)、图像采集单元(摄像机、视频采集卡)、显示告警单元(车道通行灯、声光报警装置、车道显示屏)、射频识别单元(RSE和OBE)
车道子系统主要实现的功能如下： 车辆自动识别 车辆自动收费
控制道闸、通行灯以示通行或放行 对当前车辆进行抓拍 对非正常车辆进行告警 2.3 收费站子系统
报警装置OMC服务器数据库应用服务器收费站监控中心
图 2-3 收费站子系统
收费站子系统主要包括工控机、报警装置和服务器硬件。 收费站子系统主要实现的功能如下： 接收各车道上传的交易数据 将数据上传至路段收费分中心 实时监控车道状况
对车道及收费站的系统参数进行配置 提供查询及报表等服务
2.4 路段收费分中心子系统
监控终端OMC服务器数据库应用服务器路段收费分中心
图 2-4 路段收费分中心子系统
路段收费分中心子系统主要包括工控机和服务器硬件，实现的主要功能如下： 接收来自各收费站的数据信息，维护总的数据库
提供查询及报表、打印等多种服务 管理代码、费率、密钥等信息
通过internet/专线连接到各服务网点，维护发卡数据(单业主)。 第3章 ETC不停车收费系统详述
3.1 收费站子系统
3.1.1
应用场景描述
在整个高速公路联网收费系统中，收费站系统位于ETC车道系统和路段收费分中心系统之间。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的设备进行实时监控，当设备发生异常情况时，及时报警，使得故障得到及时的处理。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的收费交易情况进行实时监控，当发现交易异常时，及时进行处理。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的收费交易数据、抓拍图像进行审核稽查，可以提高收费管理的力度。 报表定义灵活、快捷，既能满足标准中规定的报表格式，又允许用户自定义格式。 收费站系统可以将上层管理中心的参数(费率表、灰/黑名单等)及时转发到下属的车道系统。 收费站系统中的通信子系统既可以和ETC车道系统通信，又可以和MTC车道系统通信，可以屏蔽ETC车道系统和MTC车道系统的差异，起到数据融合的作用。 收费站系统具有完备的权限管理功能，能够严格控制操作人员的操作权限。 软件接口具有开放性，软件通信接口采用通用的接口协议(例如Socket、SOAP协议等等)，很容易和其他的同构或者异构系统进行数据通信，具有兼容性和开放性的特点。
3.1.2
收费站网络结构图
报警装置OMC服务器数据库应用服务器收费站监控中心
图 3.5 收费站网络结构图
收费站的网络设备包括：收费站服务器(安装收费站服务器软件)、ETC收费管理计算机(安装收费站客户端软件)、交换机、激光打印机(打印报表)。
3.1.3
软件结构
ETC车车车车车车车ETC车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车 图 3.6 软件结构
从软件结构角度讲，收费站系统分为6个子系统，分别是ETC车道管理子系统、ETC车道监控子系统、告警子系统、系统管理子系统、查询统计子系统、数据通信管理子系统。
3.1.4
功能描述
3.1.4.1 ETC车道管理子系统 (1)添加车道
向收费站系统注册ETC车道。注册的ETC车道信息包括：车道ID、车道IP地址、车道类型(入口/出口)等信息。
(2)删除车道
将一个停止使用的车道进行删除操作。
(3)查看车道
查看已经添加到收费站系统的所有车道信息。
3.1.4.2 ETC车道监控子系统 (1)监控ETC车道交易情况
收费站系统可以实时显示站内各ETC车道的车辆收费情况。具体监控信息包括：车道号、当前车辆的抓拍图像、车型、车牌号、收费金额、电子标签类型、电子标签号等信息。
收费站系统可以对车道系统的工作流程进度的实时、动态监控。
(2)监控ETC车道的设备状况
收费站系统可以实时显示站内各车道的设备状态情况。
车道设备包括：RSU、栏杆、通行灯、雨棚灯、雾灯、费额显示器、车道摄像机、视频采集卡、车辆检测器(连接触发线圈、抓拍线圈和落杆线圈)。
设备状态情况能够用模拟图显示出来。
RSU、费额显示器、视频采集卡、车辆检测器和车道摄像机的状态有正常和异常两种状态;栏杆有打开和关闭两种状态;通行灯(还有雨棚灯、雾灯)有允许通行、禁止通行和关闭三种状态。
(3)监控ETC车道的状态
收费站系统可以实时显示车道的状态。
具体监视信息包括：车道ID、车道名称、 IP地址、 类型(入口/出口)、状态(开启/关闭)、链路状态(连接/断开)。
(4)收费审核/稽查
1) 稽核操作员通过收费站的审核/稽查系统，可以对收费车道产生的原始过车记录、系统抓拍车辆图片以及车道监控员登记的特殊事件进行稽核。
稽核功能具体包括：入/出口车道收费交易的稽核、车辆入口图像查询、冲岗车黑名单录入。
3.1.4.3 告警子系统
告警子系统针对的是ETC车道监控子系统，是对ETC车道监控子系统出现的异常情况进行告警。而对于系统操作异常产生的告警，比如操作人员误操作、非法操作等，是在日志管理功能中实现的。
(1)告警级别
告警级别有4种：紧急、主要、次要、提示。
(2)告警类型
ETC车道交易告警类型有6种：系统信息验证失败、车辆信息验证失败、ICC信息验证失败、黑名单告警信息、RSU/OBU操作告警、车道计算机反应超时。
ETC车道设备告警类型有5种：I/O卡操作告警、车道设备(包括栏杆、通行灯、雨棚灯、雾灯)操作告警、图像采集告警、费额显示器告警、字符叠加器告警。
(3)告警查询
交易告警的查询内容包括：告警类型、告警级别、告警描述、告警时间、告警位置(指车道ID)、备注。
(4)告警监控
监控子系统监控到的异常情况，会在告警监控窗口中实时显示出来，以提醒相关人员进行处理。
告警形式：在监控窗口显示告警的文字或者图像信息，同时根据告警级别的不同，会有不同的声音提示。
3.1.4.4系统管理子系统 (1)人员管理
人员管理指对收费站的操作人员和车道的操作人员的管理。具体包括人员的增加、删除、修改、查询功能，能根据需要进行操作人员的密码修改和设置功能。
(2)数据库管理
系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份、灾难恢复等。具体如下： 数据库参数配置：系统支持对数据库参数进行配置，如数据库名称、路径等。 数据库备份：系统能按照设定的周期进行备份，并支持手动备份，包括备份周期、备份路径的设定以及磁盘空间不足时的处理策略设置，并支持数据恢复。备份策略支持全备份和差分备份。 数据库灾难恢复：数据库发生灾难性错误时，可将数据库恢复到某个时间点备份的数据库。
(3)权限管理
收费站系统通过“操作人员—角色—操作权限”的对应关系，提供了完备的权限管理机制。管理员可以对收费站系统的操作人员、下属车道系统的操作人员进行权限分配操作。
操作权限包含只读和读写两种属性，具有读写权限的操作人员可以进行权限范围内的系统参数的设置和更改。
所有操作人员都可以更改自己账号的登录密码。
(4)日志管理
日志管理功能可对收费站系统的日志进行记录和查询。
日志记录：收费站系统自动记录操作人员操作日志，日志内容包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常。
日志查询：操作人员可以对日志进行查询。
3.1.4.5查询统计子系统
以下的查询统计都支持对结果的打印功能。
(1)查询
灰/黑名单车辆查询
查询的内容包括：CPU卡内部编号、车牌号、卡片路网编号、灰/黑名单生成时间、类型(黑名单和灰名单两种类型)、灰/黑名单生成原因。
费率表查询
查询的内容包括：费率表版本号、入口收费站、出口收费站、车型、收费里程(km)、收费金额(元)。 车型分类编号查询
查询车型分类编号和车型分类名称。 车种分类编号查询
查询车种分类编号和车种分类名称。车种包括普通车、公务车、军警车、紧急车、免费车、车队。 业务数据查看
可以查看的业务数据包括：卡片类型、协约类型、合同版本表、服务提供商、路段编码、收费站编码。
入/出口车道交易记录查询
对于入口车道，“出口信息、交易金额”等信息都显示“无”。
(2)统计报表
报表格式和交通部制定的《收费公路联网收费技术要求》的附录五中的附件A“均一制、开放式、混合式收费系统报表格式”一致。
报表的内容包括： 收费情况统计：按车型、车种分类，按小时段、日、月、年分类; 车流量统计：按车型、车种分类，按小时、日、月、年分类; 特殊车辆统计：包含在“按车种分类的车流量统计”之中。
报表格式支持用户自定义设计，既可以满足标准，又可以满足客户的个性化需要。 数据通信管理子系统
数据通信管理子系统向上负责和路段收费分中心的数据同步通信，向下负责和车道系统的数据同步通信。
软件通信接口支持各种通用的接口协议(如Socket、SOAP协议等等)，很容易和其他的同构/异构系统进行数据通信。 3.1.4.6与车道系统同步数据 (1)向车道系统下发数据
如果车道系统设置的时间服务器是收费站服务器，则车道系统定期从收费站系统接收同步时钟。
(2)从车道系统接收数据
从车道接收的数据包括：入/出口车道收费交易记录、车辆交易告警信息、设备告警信息、设备状态信息、车辆交易处理过程信息、上下班登记表。
其中，入/出口车道收费交易记录包括：车道ID、卡号、卡类型、入口收费站名称、入口日期时间、出口收费站名出、出口(交易)日期时间、出口车道类型(封闭式/开放式)、交易金额、卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、交易状态(成功/失败)、终端机编号、终端机交易序号、交易验证码。
3.1.4.7数据融合
数据融合是指收费站系统将ETC车道上传的数据和MTC车道上传的数据融合在一起，屏蔽掉车道收费类型的差异。 收费站系统的数据通信管理子系统将ETC车道系统上报的收费数据和MTC车道系统上报的收费数据的字段合并在一起，取其并集，从而达到数据融合的目的。
(1)与路段收费分中心同步数据
收费站从路段收费分中心接收的数据包括：灰/黑名单车辆表、费率表、车辆类别表、车辆用户类别、服务提供商信息表、协议类型表、合同版本号表、卡片类型表、车道参数表、操作人员信息表、路段编码、站编码。
3.1.4
工作流程
收费站系统的工作流程大部分是软件操作流程，这里仅对一些主要流程作简要描述。
3.1.4.1 车道参数下发流程
收费站系统中的参数一般为自动下发到车道系统，但对于一些特殊情况，如重新安装了车道系统等情况，需要从收费站手工将参数下发到车道。
手工下发参数流程：
1) 选择菜单“参数管理->车道参数下发”，弹出车道参数下发界面; 2) 选择要下发的参数、车道; 3) 确认关闭，返回成功信息。
3.1.4.2 查询统计流程
1) 选择查询/统计功能菜单; 2) 输入相应查询/统计条件; 3) 返回查询/统计结果; 4) 查看结果或者打印结果; 5) 确认关闭。
3.1.4.3 收费稽核流程
收费稽核流程描述如下： 1) 查询稽核内容; 2) 进行稽核操作; 3) 保存稽核结果。
3.1.4.4 监控流程
收费站监控服务器图 3.4 监控流程
车道计算机
1) 车道计算机将交易信息、车道设备状态上报给收费站监控服务器;
2) 收费站监控服务器实时显示车道计算机上报的信息，提供友好的用户界面给收费站管理者，如果有异常情况，则收费站监控客户端会发出告警信息。 3.2 收费车道子系统
3.2.1
车道子系统特点
1、 支持ETC/MTC一键切换
本系统兼容ETC与MTC系统，轻松实现两种收费方式间的一键切换，在识读设备出现故障、MTC车道拥堵以致阻塞ETC车道或者客户有其它需求的时候，可以实现ETC与MTC收费方式间的实时切换，保证系统的安全稳定运行，最大限度地提高车道的利用率。
2、 支持ETC/MTC组合式收费模式
本系统兼容ETC系统的双界面卡，可以支持组合收费。支持ETC双界面卡用户的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的满足不同用户的要求。电子标签采用双片式(电子标签+双界面卡)。将双界面卡插入ETC电子标签中可以实现不停车通过ETC专用车道，使用双界面卡采用普通刷卡方式可以通过人工收费车道。组合收费模式可以很好的适应国内路网复杂、多数入口和出口收费站车流量小、车道少的现状。
3、 可有效提高道路的通行效率，降低环境污染
在手工收费方式下，收费作业的完成比较耗时，而且效率低。收费车道通行速度慢。当高速公路车流密集时会有通行车辆在收费车道排队等候的情况发生。一方面造成高速公路通行能力大幅下降。另一方面，由于排队等候车辆的鸣笛和频繁启动所引起的有害废气排放，会造成收费车道周围环境的污染。
本系统可有效缩短收费时间，提高公路的通行能力，降低对收费车道周围环境的污染。在MTC方式下，服务时间小于8s(入口)、20s(出口)，在ETC方式下，服务时间小于3s。
4、 支持非现金付费
本系统可以支持月/年卡、公务卡、预付卡、储值卡、记帐卡等携卡车辆通行，实现电子支付，提高车道通行能力。
5、 具备完备的安全体系
安全体系包括交易安全和数据安全。ETC系统具备严密的密钥体系，密钥由上级管理部门分发，分多个等级，高一等级的密钥只用于保护下一等级的密钥，最低等级
的密钥应用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等终端应用介质中。采用3DES加密技术，密钥验证符合金融交易安全的要求，一般包括内部认证、外部认证等认证过程。数据安全包括数据存储的安全和数据传输的安全，通过采用访问控制、认证、机密控制、数据完整性控制等措施来保证数据存储和传输的安全。MTC系统除了技术上的保障之外，还有严格的管理制度，有效的保障了系统的安全。
6、 可有效解决跟车问题
当有多个车辆同时进入RSU天线覆盖区域时，将出现跟车问题。本系统很好的解决了跟车问题，保证在跟车的情况下，合法的车辆可以顺利通过ETC车道，并完成收费，而非法的车辆将会被拦截。
7、 可有效解决邻道干扰问题
当部署多条ETC车道或携带电子标签的车辆通行ETC车道邻近的MTC车道时，由于天线的覆盖区域重叠，射频信号反射等因素，本车道的RSU可能会接收到邻近车道车辆的信号，造成邻道干扰问题。本系统通过精准的频率控制，使用信道隔离技术，可以有效解决邻道干扰问题。
8、 一体化设计，整体解决方案
提供车道子系统完整的软硬件系统集成。
3.2.2
车道子系统组成
在各个设备中，电子标签读写天线(路侧单元RSU)通过网线直接连接到位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由车道控制应用程序直接控制;其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备则通过车道控制器与车道计算机连接，由应用程序控制，视频信号通过字符叠加器叠加过车信息后传至收费站的监视器上。
3.2.3
系统功能
3.2.3.1车辆检测功能
系统能够通过地感线圈检测到进入ETC车道的车辆，对经过车辆进行数量统计。并根据RSU的识别结果判断车辆是否具有电子标签(OBU)。 3.2.3.2自动收费处理功能
系统提供自动收费处理功能，在没有工作人员参与的情况下完成收费工作。
当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道入口时，系统会将入口信息写入双界面卡(或高频卡，下同，本系统同时支持双界面卡和高频卡)，入口信息包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、入口时间、入口状态标识、车型、车牌号码。
当安装有OBU设备的车辆经过标识站时，系统会将标识站信息写入双界面卡。 当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道出口时，系统根据从双界面卡读取的入口信息，查询系统中的费率表，计算出收费额度，将出口信息写入双界面卡并进行扣款操作(如果是储值卡)。出口信息包括：通过网络号、站点号、车道号、时间、出口状态标识、车型、车牌号码。
完成自动收费以后，系统会产生收费记录，记录如下信息：车道序列号、卡编号、卡类型、入口名称、入口日期时间、出口名称、出口(交易)日期时间、出口车道类型、交易金额、双界面卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、终端机编号、终端交易序号、交易验证码。
3.2.3.3设备控制功能
系统能够根据对车辆的收费处理情况正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起下落、雨棚灯的切换、通行信号灯的切换、声光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。
3.2.3.4图像抓拍识别功能
系统对经过ETC车道的当前车辆进行图像抓拍，并将该抓拍图像和处理信息关联后保存以供事后追查。
系统对过车抓拍图像具有车牌识别功能，可以将车牌识别结果与抓拍图像关联后保存，以供事后稽查。
3.2.3.5异常车辆处理功能
系统提供异常车辆处理功能。对于经过ETC车道的异常车辆(未成功进行入口信息写入或出口收费处理的车辆)，系统会使自动栏杆保持关闭状态以拦截车辆，同时进行声光报警，
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提醒工作人员进行处理。
3.2.3.6数据库管理功能
系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份、灾难恢复等。具体如下：
数据库参数配置：系统支持对数据库参数进行配置，如数据库名称、路径等。 数据库备份：系统能按照设定的周期进行备份，并支持手动备份，包括备份周期、备份路径的设定以及磁盘空间不足时的处理策略设置，并支持数据恢复。备份策略支持全备份和差分备份。 数据库灾难恢复：数据库操作发生错误时，可将数据库恢复到某个时间点备份的数据库
3.2.3.7数据同步功能
系统具有数据同步功能，车道服务器可以独立完成一次收费交易，但交易信息可及时同步到收费站系统。系统也可以及时接收收费站下发的运行参数信息。
系统上传的信息包括：原始交易数据、入口车道的过车记录、上下班登记表、设备状态信息、车道处理过程信息等。
接收收费站的下传信息包括：同步时钟、费率表、黑名单、通行卡有效启用日期、OBU有效启用日期、收费站信息表、收费员信息表等。
3.2.3.8日志管理功能
系统具有日志管理功能，可对系统日志进行记录和查询。
日志记录：本系统自动记录管理人员操作日志和系统运行信息日志，包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常、系统运行中发生的异常等。 日志查询：操作人员可以对日志进行查询，便于系统的维护和事故的追查。 3.2.3.9RSU配置功能
系统提供RSU配置功能，可通过专用配置管理工具配置RSU的网络参数、射频参数、业务参数等信息。
网络参数包括RSU的IP地址、子网掩码、车道计算机IP地址和端口、时间服务器IP等信息。
射频参数包括天线功率、调制深度、通信频点等信息。
业务参数包括协议物理层类型、握手命令重传个数、握手命令等待响应时间、ETC交易类型等信息。
3.2.3.10脱机工作功能
系统提供脱机工作功能，当车道系统与收费站的通信出现异常时，系统可降级运行和脱机操作，独立完成对经过车辆的收费处理操作，待网络系统恢复正常后再将交易记录等数据上传给收费站。
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3.2.5
ETC车道系统工作流程
开始(车道开启)结束(车道关闭)车辆驶入车道下一辆车进入栏杆关闭，通行信号灯变红RSU和OBE通信副线圈感应到车辆离开验证OBE合法性并交易成功车辆驶离车道主线圈检测到车辆栏杆打开，通行信号灯变绿触发摄相机拍照字符叠加，生成交易记录 图3.5 ETC车辆典型通关流程
ETC车道系统工作流程如下： 首先，车辆进入读写天线覆盖范围，读写天线与车辆上电子标签进行通讯，通过抓拍线圈时如果读写天线仍然没有检测到电子标签，证明车辆没有电子标签，则报警并保持车道关闭; 如果车辆装有电子标签，读写天线和电子标签进行通讯交互，同时判断电子标签的合法性，包括是否含有CPU卡，卡内余额是否充足等，如果标签有效则进行交易，如果标签无效则报警并保持车道关闭; 在车辆触发抓拍线圈时，启动摄像机进行拍照，将车辆拍照信息以及车辆电子标签信息同时保存到车道计算机，并可以进行信息比对，如果抓拍信息与电子标签信息不符则报警; 如果车辆电子标签与车辆拍照信息相符，则通行信号灯变绿，抬起栏杆放行; 车辆通过防砸车线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红;
系统保存交易记录，并将其上传至收费站服务器中，等待下一辆车进入。
TCP/IPRS232RS232RS232TCP/IPTCP/IP费额显示器声光报警器通行信号灯收费站服务器岗亭车道摄像机通信区域抓拍线圈RSU车道控制器防砸车线圈ETC车道岗亭
图3.6 ETC车道系统工作流程 3.2.6
车道子系统软件
ETC软件系统包括车道系统和后台管理系统两大部分。
3.2.6.1车道软件
车道系统包括以下子系统：车辆检测系统、车辆识别系统、计费系统、设备控制系统、图像抓拍系统、通信系统、设备诊断系统。
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图3.7 车道控制软件界面
3.2.6.2后台管理软件
后台管理系统则由站监控系统、中心管理系统以及系统接口等部分组成。
图3.8 后台管理系统
3.2.6.3软件特色
系统采用模块化方法设计，结构灵活。在基本配置下，可以灵活增加功能模块，进行多种形式的灵活配置;可以根据路段车流特征、交通管理和不同运营方式的需要，通过软件灵活进行车道类型选择和运营参数配置。 同时，为了保证交易数据的上传以便业主及时对数据进行结帐，以及为了及时给车道下发新的运营参数，系统提供了收费站数据库与车道计算机之间通过网外介质上传、下发数据的机制。
3.2.7
车道部署
ETC车道建设部署方式主要有两种方式，一种采用车道中置的方式，对现有人工收费站改动较大，需要大量的土建施工;另一种建设部署方式只需要在现有车道上增加ETC系统中电子标签的读写天线(路侧单元RSU)这样的关键设备，对现有人工收费车道改动相对较小。ETC车道主要包括的设备有电子标签读写天线(路侧单元RSU)、车道通行信号灯、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器、车道摄像机等设备。
3.4.1 ETC车道建设部署方式一
ETC车道建设部署方式一如下图所示：
MTC车道高速公路入口声光告警器通行信号灯摄像机费额显示器L雨棚信号灯ETC车道高速道闸岗亭雨棚信号灯ETC车道RSU地感线圈BMTC车道高速公路出口车道控制器声光告警器通行信号灯摄像机通信区域地感线圈A
车道中置
为了使安装有电子标签的车辆能够方便快捷通过ETC车道，ETC车道一般采取中置设置原则，即将ETC车道设置在中央分隔带两侧的车道。
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WETC收费岛加长，栏杆与MTC岛头平齐
ETC收费岛比MTC收费岛长，ETC车道系统自动栏杆机的水平位置与MTC收费岛岛头顶端平齐。在该种布局下，当车辆进入ETC车道出现交易异常后，可以不需要倒车即可顺利驶到右边的MTC收费车道，最大限度地保障了ETC车道的通畅，也避免了许多由于误入车辆带来的麻烦。
栏杆常闭
ETC车道采用栏杆常闭式设计，在目前，栏杆常闭式设计比较符合中国的国情，可有效防止非法车辆的逃费行为。
3.4.2 ETC车道建设部署方式二
ETC车道建设部署方式二如下图所示：
岗亭MTC车道岗亭RSU/雨棚灯ETC车道车道控制器地感线圈通信区域声光告警器车道摄像机费额显示器通行信号灯岗亭通行信号灯声光告警器岗亭车道摄像机车道控制器费额显示器ETC车道通信区域地感线圈RSU/雨棚灯岗亭MTC车道岗亭
ETC车道建设部署方式二
ETC车道建设部署方式二对MTC车道做尽量少的改造，使之应用于ETC收费，车辆进入ETC车道如果自动收费不成功，则人工干预抬杆放行或车辆退出ETC车道进入MTC收费。 3.3 发卡子系统
3.3.1 系统组成
发卡子系统布置于各服务网点，包括工控机、OBU发卡器(OBU)、双界面卡发卡器(双界面卡)，在单业主系统中，通过网络连接到路段收费分中心;在联网收费的系统中，发卡子系统通过网络连接到省域或区域收费管理中心(可参考6.6.2架构)。实现的主要功能如下：
提供OBU和双界面卡的发放以及挂失、解挂、注销和双界面卡的充值等服务 采用C/S结构，连接到中心数据库，不受地域的限制，完全可以在需要的地方设置服务网点。其中OBU和双界面卡的服务又是可以独立的，可以只提供OBU或双界面卡的服务，也可以同时提供两种服务。
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第4章 ETC不停车收费系统关键产品说明
在ETC建设过程中，从目前情况来看，一般招标过程采用由集成商来进行投标的形式，一般其利润来源于车道控制器。每个省市一般都有本省市做MTC的软件公司进行ETC车道软件及收费站软件的软件供应商，一般来说，我们只能以设备供应商来参与投标。在少数的几个省市，可能会有我们的车道软件的市场。在这种情况下，在与各地的合作过程中要有正确度市场定位。
4.1 路侧设备RSU
RSU(ZXRIS 8900)通讯可以适用于无防护的一款室外型路侧控制单元。其特点如下： 通过了国家智能交通系统工程技术研究中心对产品的物理层测试、协议和互操作测试，完全符合国家标准;
基于ISO和CEN规定的5.8GHz微波专用短程通讯(DSRC)技术，符合DSRC国际技术标准，具有良好的互换性和兼容性;
内置PSAM模块，在线密钥计算与认证，确保数据安全，基于多重DES或RSA加密技术，防止链路窃听与数据破解;
支持高安全性电子钱包交易方式，符合PBOC2.0规范; 先进的防碰撞技术，支持多OBU交易;
可存储交易信息大于8000条，支持程序远程更新，支持交易数据下载; 军工级的天线设计水平，保证了更窄的波瓣角和更高的增益; 天线与控制单元一体化设计，结构紧凑，业内体积最小，安装便捷; 兼容单片/两片式电子标签;
安装方式灵活，水平/垂直方向可旋转，多自由度可调，支持顶挂、侧挂和壁挂，可调角度范围为0～90°，便于现场调测;
可配置天线工作方式，发射功率动态可调，可根据现场环境实现自动定标，便于规划调整和覆盖优化;
良好的热设计及智能温度控制系统，可保证产品在超低温启动及运行、高温运行等方面特性良好;
可远程配置工作频点，使用频道隔离技术，频点精准;
水平半功率波瓣角度小，邻道泄漏功率比高于标准要求，有利于克服邻道干扰; 内置电源适配器，支持交流直接输入，动态范围85~300VAC; 高可靠性，在室外无需任何防雨、防尘设施，防护等级达到IP65; 全室外设备，全天候工作，高强度防雷设计，可以承受强雷电袭击;
RSU与车道软件之间的通信接口支持最新国家标准，与其它厂家的车道软件通信时可灵活定制通信接口，并可提供整套软件开发包。
技术参数如下： 1. 机械特性
1) 尺寸：296×199×57mm(一体机)
2) 重量：2.5kg
3) 外壳材料：底壳：铸铝
表壳：ABS+PC 4) 安装位置：龙门架、悬臂、立柱 5) 安装方式：顶挂、侧挂、壁挂 2. 微波链路特性
1) 调制方式：ASK 2) 编码方式：FM0 3) 工作频率：上行5.790/5.800GHz
下行5.830/5.840GHz 4) 通讯速率：上行512kbps
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下行256kbps
5) 通讯距离：0~30m(可调) 6) 发射功率：≤33dBm 7) 天线极化：右旋圆极化 8) 接收灵敏度：≤-80dBm 9) 接收带宽：﹤5MHz 10) 天线半功率角：水平半功率波瓣宽度小于20°
垂直半功率波瓣宽度小于38°
3. 电气及应用特性
1) 电源：额定220VAC/110VAC
动态85~300VAC 2) PSAM卡：规格：ISO 7816
通讯速率：56kbps 3) 外部接口：10/100M FE
RS485/RS232 4) 典型交易时间：<230ms
5) 电气接口：7路干节点，输入/输出可配 4. 环境参数
1) 工作温度：-40～+75℃ 2) 存储温度：-40～+85℃ 3) 相对湿度：4%～95% 4) 防护等级：IP65 5) 可靠性：MTBF>100,000小时 6) 静电：
接触放电：6KV 空气放电：8KV 性能判据：Class B 7) 工作寿命：>15年 4.2 车载设备OBU
完全符合国家标准
通过国家智能交通系统工程技术研究中心对产品的物理层测试、协议和互操作测试 人性化设计
外观小巧时尚 轻触式余额查询按钮
中文LCD、蜂鸣及LED同时提供，以便于交易提示及电池低压告警 多种外壳颜色可选，以满足使用者的个性化需求
支持实时显示电子钱包余额、交易结果、读写工作状态等指示信息 识别稳定可靠
OBU接收灵敏度高，设计时充分考虑了防爆膜的影响，保证识别稳定可靠 大范围的方向适应性，适合于不同安装角度和位置 低功耗设计
免维护时间可达5年 高抗振性
充分考虑挡风玻璃弧度，可适用于各类车型 超强3M双面胶固定，安装方便且牢固 高数据可靠性
机械防拆设计，保护用户数据，非法拆卸时，OBU即时失效并具有报警指示信息
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支持全系统密钥控制及加解密处理
OBU可大量存储必要的信息，可采用DSRC方式读出 良好的兼容性
完全按照国家标准设计，可兼容任何符合国家标准的RSU 支持各种类型的逻辑加密卡
支持接触式/非接触式两种方式读写双界面CPU卡
CPU卡支持记账卡和电子钱包功能，电子钱包交易符合中国人民银行颁布的《中国金融集成电路(IC)卡规范》
良好的易用性
独有的数据导入/导出功能，支持ICC数据导入/导出 支持程序在线更新 支持交易数据下载 技术参数如下： 1. 机械特性
1) 尺寸：85×65×20mm 2) 重量：100g 3) 外壳材料：ABS+PC 4) 安装位置：汽车挡风玻璃内侧
5) 安装方式：超强3M双面胶固定，防拆卸开关 2. 微波链路特性
1) 调制方式：ASK 2) 编码方式：FM0 3) 工作频率：上行5.790/5.800GHz
下行5.830/5.840GHz 4) 唤醒时间：≤1ms 5) 唤醒灵敏度：≤-40dBm 6) 接收灵敏度：≤-50dBm 7) 通讯速率：上行512kbps
下行256kbps 8) 天线极化：线极化 3. 电气及应用特性
1) 功耗：≤5µA(静态电流)
≤25mA(工作电流)
2) 通讯接口：DSRC(空口)
UART(mini USB接口)
3) 典型交易时间：<230ms 4) 存储容量：用户存储区>4kB 5) MMI应用界面：LCD显示
蜂鸣器提示
LED状态提示
6) 电池寿命：3.6V/1300mAh锂电
工作寿命大于5年
4. 环境参数
1) 工作温度：-25～+70℃ 2) 存储温度：-40～+85℃ 3) 相对湿度：5%～95% 4) 可靠性：MTBF>100,000小时 5) 静电：
接触放电：6KV 空气放电：8KV 性能判据：Class B 6) 免维护时间：>5年
4.3 车道控制器
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智能化车道控制器产品可以实现简单便捷的车道系统集成。该产品具有以下特点： 具有中央处理单元;
具有LCD触摸屏，可实现人机界面操作，可独立控制外设，可观察外设工作状态;
具有丰富的通讯接口，包括1路网口，可实现设备联网;3路RS232接口，控制RS232串口设备;
具有丰富的外设控制接口，包括6路光电隔离输入、6路继电器强电输出、4路继电器开关量输出。可以独立控制雨棚灯、通行信号灯、雾灯、电动栏杆机等;
内部集成高分辨率视频采集功能模块，具有视频输入、输出接口，可实现视频采集功能。在分辨率为768×576以上、32位真彩色模式下捕获的时速为100公里/小时的动态车辆图像，可清晰辨认出车牌;
内部集成字符叠加功能模块，具有视频叠加图像功能，并可通过网口和视频口输出叠加图像;
内部集成车辆检测功能模块，可实现6通道车辆检测功能;
检测器计数误差小于1×10-4 检测车速可达100公里/小时 车道宽度：3.0～4.0米; 检测器可以通过触摸屏复位; 检测频率：触摸屏操作，4级可调 检测灵敏度：触摸屏操作，8级可调
内部集成符合ISO14443协议的高频读卡器模块，可实现人员鉴权功能; 具有配电模块，可实现RSU、电动栏杆机、费额显示器、摄像机等的供电保护和控制功能。 防护等级：IP53; 工作温度：-15℃~50℃; 储存温度：-30℃~60℃;
相对湿度:0~95%、无冷凝水的情况下能够正常工作; MTBF大于20000小时; MTTR小于0.5小时。
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第5章 ETC不停车收费系统优势及特色
5.1 通讯集成优势
通讯可以提供全套的解决方案，从硬件设备(路侧单元RSU、车载单元OBU、车道控制器)到车道控制软件、收费站系统软件以及远程操作维护平台全套解决方案，实现了软硬件的无缝连接，真正实现了收费系统的集成，避免了不同厂家之间产品繁琐的对接问题，同时系统的运行更加稳定，控制更加准确合理，实现真正无人职守。
通讯致力于有效整合各类公司资源，实现ETC系统和公司的传输、数据、监控以及接入产品的集成，提供高速公路信息化的整体解决方案，提供端到端的集成方案和完善的一站式服务，一揽子的工程实施方案，为客户带来放心满意的服务质量。
5.2 通讯系统优势
5.3.1 ETC/MTC一键切换
由于通讯能够很好的解决邻道干扰问题，其专有技术可以保证ETC/MTC快速一键切换，灵活配置车道的收费模式，加快了响应速度。另外，当所有车道都安装了ETC系统之后，业主可以自由选择车道的工作方式，即哪个车道采用ETC收费，哪个车道采用MTC收费，增加了配置的灵活性。
ETC/MTC的区别仅仅局限于交易层次，对于ETC/MTC收费站能够完全统一，ETC/MTC系统采用统一数据库上传数据，保证数据不丢失。通讯作为无线通讯的专家，可以将收费站员工的管理纳入其中，包括：系统权限管理、考勤、门禁等管理，功能更加强大，管理更加便捷。
5.3.2 跟车干扰的解决
跟车是目前遇到的棘手问题，很多厂家由于产品质量和性能问题，不能有效解决。 个别厂家宣称通过“双天线”方式可以解决跟车干扰问题，其实不然，所谓的“双天线”方案不过是在系统实际应用中，由于设备性能问题，经常导致OBU与RSU交易时间过长，在单天线覆盖区域内无法正常完成整个交易流程，结果出现车辆速度稍快的情况下交易失败，车辆无法正常通过收费站的问题。基于以上情况，只能通过增加天线，以此增加覆盖来保证交易区域的扩大，保证交易流程的完成。
解决跟车干扰的问题，其根本在于解决路侧设备RSU的覆盖区域的连续与稳定，同时解决车载单元OBU的一致性，克服了这样两个问题，基本可以保证先进入交易区域的车辆首先进行交易，后进入交易区域的车辆后进行交易，从而解决跟车干扰问题。
通讯路侧设备RSU通讯区域可以精确控制在5~8米的范围内，同时车载单元OBU一致性很高，可以达到±1db，唤醒时间小于1ms，从根本上降低了跟车干扰发生的几率。
5.3.3 邻道干扰的解决
邻道干扰问题是目前常见的问题，由于某些厂家的技术能力限制，设计的天线方向性不好，水平波瓣角大，有的甚至大于35°，加之OBU温漂严重，且系统宽带接收，因此造成邻道干扰严重。通讯路侧设备RSU达到军工级的天线设计水平，水平波瓣角小于19°，邻道泄漏功率比高，OBU的车载单元温漂小，能够准确接收该车道频段的信号。
5.3 通讯产品优势
5.4.1 良好高低温性能
通讯通过专有技术保证了设备具有良好的高低温性能，OBU可稳定工作在-35°到70°的环境，路侧设备RSU保证在-40°低温下能够正常工作，另外，工业级的器件保证了其在70°的高温下也能正常的工作，无论严寒酷暑，设备都可以安全可靠的应用于大江南北。
5.4.2 OBU低温漂设计
专有技术保证OBU温漂在工作温度内(-35°到70°)低于20ppm，避免由于频偏引起的通讯不可靠，并且大大降低了邻道干扰问题的产生。
5.4.3 OBU独特的唤醒方式
OBU的唤醒方式业内大部分厂家采用的是全部断电的方式，导致唤醒时间高达50~80ms，而通讯采用了半休眠的唤醒方式，即OBU休眠期间保存了部分器件的工作状态，类似于笔记本的休眠状态，使得OBU唤醒时间小于1ms，有效降低了整体交易时间以及发生跟车干扰的
39
几率。
5.4.4 OBU 高一致性
强大的研发能力、规范标准的生产流程保证了设备的质量和可靠性，保证了产品的高一致性，OBU的高一致性，即控制在±1db，相当于通讯距离最多相差1米，同时OBU的通讯交易灵敏度远高于唤醒灵敏度，使得OBU一旦被路侧设备唤醒必然能够进行准确的交易通讯，大大降低了跟车干扰发生的几率。
5.4.5 OBU误唤醒概率低
在实际应用中发现，个别厂家的设备由于接收带宽比较宽，滤波不好或根本没有滤波，受到无线信号的影响严重，在手机通讯基站下经常会被误唤醒导致电池消耗严重。我司采用专有技术，保证了OBU接收带宽处于一个很窄的范围，对其它频段具有很好的抑制作用，像手机、基站信号等不会影响OBU被误唤醒，更加节电。加之我司的天线水平波瓣角小，邻道泄漏功率比高，防止了邻道信号对OBU的误唤醒。
5.4.6 RSU一体化设计
RSU采用独特的一体化设计，其整体体积大小仅相当于同类产品的三分之一，重量更是同类产品的五分之一，成为业界体积最小，质量最轻的一款路侧设备，安装维护更加方便。由于其数字部分、射频部分、天线一体化，外部只需要提供电源和通讯线即可，方便使用。一体化的另外一大好处是：使得前向、反向差损最小，有效的提高了灵敏度及可靠性。
5.4.7 军工级的天线设计水平
我公司采用的天线堪称业界“最小”，军工级的设计水平保证了更窄的的波瓣角以及更高的增益，天线的一致性好，降低了工程安装时，覆盖范围调节的难度。
精心设计的小于19度的RSU天线水平波瓣角，保证挂高5.5米的情况下，通讯区域可以精确控制在5—8米的范围内，并且通讯区域宽度小于3.3米。邻道泄漏功率比高于标准要求，有效的克服了邻道干扰。
增益为16.2dBi，半功率波束宽度为19度，前后比约29dB，副瓣增益3dBi，副瓣波束宽度为33度。第一零陷增益为 -10dBi，零陷波束宽度为22度。
当相邻车道RSU发射频率分别为5.83GHz，5.84GHz，RSU水平间距3.5米，挂高5.5米，下倾角度52度，OBU垂直高度1.5米，上仰角度60度时，本车道与相邻车道信号比较图。
OBU接收到本车到与相邻车道信号比较图
5.4.8 支持网口等多种通讯方式
路侧设备RSU提供多种接口方式，包括网口、RS232/485接口，开关量接口，使用更加
41
方便，兼容性更强，扩展性更好。相对于业内部分厂家，增加的网口通讯方式更加快速高效，降低了交易时间，同时有利于RSU与其他设备的集成组网以及远程设备监控。
5.4.9 设备防护
RSU采用密闭设计，防护等级达到IP65，即：可以完全防止外物及灰尘的侵入，防止来自各方向由喷射出的水进入,可以无防护的应用于室外 ;同时，设备本身具有防雷板，接口采用光耦隔离技术，可以有效的抗非直击雷，可安全可靠的工作在高速公路收费岛附近环境灰尘密布，气候恶劣的室外环境。
5.4.10 标准化设计
我司设备通过了互联互通测试，完全符合国家标准，具有良好的兼容性和互操作性;RSU与车道软件之间的通信接口支持最新国家标准，与其它厂家的车道软件通信时可灵活定制通信接口，并可提供整套软件开发包。电信级网管系统、产品的灵活架构，保证了国家标准改变时，实现在线升级，郑重承诺我们的产品完全符合最新的国家标准。
5.4.11 高性能车道控制器
自主研发车道控制设备，具有LCD显示屏及触摸屏，方便操作;内置字符叠加器，对相关信息进行叠加;具有配电模块，为车道控制器及外设供电，1个两极空开作为车道控制器的总开关、5个单极空开对车道外设提供220VAC供电，对外提供2路DC12V/1A电源，可提供给亭内摄像机或其它集成车道外部扩展设备;对外提供6路光电隔离型输入接口，10路继电器输出接口，6路地感线圈输入接口;具有车辆检测功能;具有高频读头，能够进行操作前刷卡认证，增加系统安全性;设备可靠性高。
ETC( Electronic Toll Collection ) 即电子不停车收费系统。是国内外正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。使用该系统，车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。针对此情况，多奥科技研发出ETC停车场系统方案。
不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。在传统采用ETC车道隔离措施下的不停车收费系统通常称为单车道不停车收费系统，在无车道隔离情况下的自由交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过(几十公里以至 100 多公里)，故可大大提高公路的通行能力;公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益;同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外，不停车收费系统对于城市来说，就不仅仅是一项先进的收费技术，它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。对于交通繁忙的大桥、隧道，不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。
系统组成：ETC车道与传统的MTC车道建设相似，主要由ETC天线、车道控制器、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器等组成。
功能实现：
1.车辆进入通讯范围
2. 读写天线与电子标签和CPU卡进行通讯，判别车辆是否有效，如有效则进行交易;无效则报警并封闭车道，直到车辆离开检测线圈。
3. 如交易完成，系统控制栏杆抬升，通行信号灯变绿，费额显示牌上显示交易金额
4. 车辆通过自动栏杆下的落杆线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红，系统等待下一辆车进入。 高速道闸
高速道闸主要配置：便携式遥控器2个、三联手动开关1个、闸杆1根、安装螺丝。
(1)高速道闸机芯结构特点
核心技术是采用专门设计的AC220V特种转矩电机
电机为低速免维护电机。电机可以被制动于任意位置而不会造成损坏。在两个终端极限位置时，该电机功率自动减退至约20W，既可节省能耗，又可避免冷凝及腐蚀，即使在寒冷的冬季也可正常运转;
传动机构采用正弦连杆机构，去掉了普通自动拦杆使用的减速装置，使整个结构更趋紧凑、合理，大大减少了机械故障;
特殊的电机线圈结构使它在通、断电的瞬间，不会出现普通电机不可避免的瞬间大电流和瞬间电压波动，可直接用UPS供电而不会影响同一电网内其他设备的正常工作。
(2)高速道闸技术参数
电源电压：AC220V+10% 型 号：DAIC-TC-DZ 电源频率60Hz 电机功率：80W 配杆长度：3.0m 起落时间：0.9s1.2～1.4S1.9S 运行寿命：≥500万次
环境温度：-40ºC～+75ºC 相对湿度：50%～90% 适用场所：高速公路封闭式路桥收费、开放式路桥收费，海关、码头。 车辆检测器
(1)车辆检测器特点
温度稳定性高
环境漂移自动补偿功能 多级雷击保护功能 线圈故障自动侦测功能 具有多级灵敏度可调 可配合道闸实现防砸车和自动关开功能 双线圈型号可实现车辆方向的检测
(2)车辆检测器技术参数
工作电源：220V AC ±10% 型 号：DAIC-TC-JCQ 额定功率：4.5W 工作温度：-30 -+70 ℃
工作频率：20～170KHz 灵敏度：0～9级
继电器输出：DC24V/3A 安装：DIN导轨
尺寸：100*70*118mm 反应时间：20毫秒
费额显示器
(1)费额显示器基本介绍 每次车辆通过ETC专用道识别区时，车道边左侧的显示屏都会亮起绿灯，下方显示“账户正常”、“账户余额××元”及车牌号。提醒广大车主，使用ETC储值卡的用户显示账户余额，使用ETC联名卡的用户显示账户正常。
点阵式费额显示器系列产品适用于省道、国道、高速公路收费站，桥梁，停车场等收费场所，安装在收费车道岛尾位置，显示收费车型及收费金额等信息。
费额显示器可以根据客户需要修改尺寸和分辨率，制作成其他用途的室外单色显示屏。
(2)费额显示器特点
该产品为点阵式发光面，显示内容灵活多样，避免了数码管费显容易淘汰的弊端;
点阵式发光面采用了8192只高亮度Φ5红色LED，性能优于普通8x8发光模块，适用于户外使用;
结构件材料为不锈钢，表面抛光，造型美观、强度好。结构件之间的联结使用了点焊工艺，保证了产品加工的标准性和一致性。
(3)费额显示器技术参数
点阵式电子显示屏
光源：高亮度Φ5红色LED
分辨率：64X128
发光亮度：1,800mcd 型号：DAIC-TC-FE
中心波长：625nm
通讯方式：RS232接口
显示模式：字符模式、图片模式
显示特效：多种移入特效、移出特效
亮度控制：程序控制三级可调
4路预留控制位，可控制报警器等外设
开机自检逐点扫描功能
屏体尺寸：1200X600
机箱立柱：亚光不锈钢，防水、防尘、防锈蚀
工作电压：AC220V，50-60Hz 平均功耗：200W 工作温度：-30℃~+75℃
工作湿度：10%～95%在-5℃～60℃之间MTBF：≥50,000小时MTTR：≤0.5小时
防护等级：IP55 远距离读头
(1)远距离读头特点
一体化产品设计，性能稳定，安装简单方便; 同体积产品，读写距离更远; 同类型产品，标签识别灵敏度更高;
高速运动目标,也能轻易捕获到;
兼容18000-6C/6B两种协议;
跳频工作抗干扰能力强; 支持多标签同时读写; 防水防晒，可用于户外使用;
(2)远距离读头技术参数
工作频率：5.8G(可根据用户需要定制)
工作方式：广谱跳频 (FHSS) 或定频工作，由软件设定。
支持标准：ISO18000-6C、EPC Class1 GEN
2、ISO18000-6B 读写标签：符合ISO18000-6C 或GEN2 或6B协议的标签。
工作模式：分为主从模式、定时模式、触发模式，可由软件设定。RF 功率： 0～30dBm，可由软件调整。
天线内置：天线与读写器一体化集成设计，减少衰减，性能稳定。
天线增益：12Dbi，水平极化。
天线功率：接入天线功率5W，可调。
读写距离：读写标签(标准卡尺寸)稳定距离10-30米，读写距离与标签
尺寸有关。通过软件可调整读写距离。
通讯方式：标配 RS2
32、RS48
5、Wiegand
26、Wiegand
32、Wiegand
34、
选配 TCP/IP、USB 快速识别：能够识别高速运动的速度介于120-360公里/小时之间的电子标签。
防冲突性：同时识别50张以上标签。
软件开发：提供SDK软件开发包、通讯协议、软件DEMO 状态提示：在通电和读写标签状态时蜂鸣提示。
输入接口：1路触发输入。
工作电压：DC 12V 型号：DAIC-TC-DT 工作温度：-35℃-75℃
存储温度：-40℃-80℃
工作湿度：0-95% 外壳材料：ABS 灵敏度：0～9级
继电器输出：DC24V/3A 安装：DIN导轨
尺寸：100*70*118mm 反应时间：20毫秒
《物联网基础》课程论文
(2015学年—2016学年第一学期)
专 业：计算机网络技术(网络管理) 班 级：13网管2班___________ 姓 名：___________ 指导老师：_____________
2015年12月26日
目录
引 言 ....................................................................... 3 1.系统工作原理 ............................................................... 3 2.系统构成................................................................... 4 3ETC系统的类型 .............................................................. 5 4系统工作流程 ............................................................... 6 5结 语 ...................................................................... 7 6参考文献 ................................................................... 7 第2页
基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
摘要：该系统车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，费用将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。具有方便、快捷等优点。
关键词：ETC电子收费系统停车收费
引 言
不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过，故可大大提高公路的通行能力;公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益;同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外，不停车收费系统对于城市来说，就不仅仅是一项先进的收费技术，它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。对于交通繁忙的大桥、隧道，不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。
1.系统工作原理
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、图象识别技术等高新技术的设备和软件(包括管理)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系统均采用微波技术。
不停车收费系统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，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。
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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
图一：系统工作原理图
2.系统构成
电子不停车收费系统可分为前台和后台系统： (1)前台系统
包括三种核心设备:车辆自动识别系统(Au-tomatic Vehicle Identification简称AVI)、车辆自动分类系统(Automatic Vehicle Classification简称AVC)和录像实施系统(Video Enforcement System简称VES)。车辆自动识别系统采用无线调频设备(Ra-dio Frequency)识别用户的身份标识卡(TAG)及其有效性;车辆自动分类系统借助传感器组的信息确定车辆的收费类别;录像实施系统利用高速图像处理设备自动俘获违章车辆的车牌号码。核心设备与其他控制设备共同组成不停车系统的车道控制器。
① AVI AVI分为两大类:激光设备与无线电调频设备。激光设备采用条码技术,扫描贴于车辆前端的条码,获取用户的身份标识(ID),缺点是易受环境条件、距离位置、条码安装与完整性等因素的影响。无线电调频设备采用无线波来识别贴于车辆前端的用户身份标识卡来识别用户身份,具有更高的可靠性;其中,无线频率(RF)常用的频率是5.8GHz。TAG分为只读TAG、可读写TAG、多功能TAG (带蜂鸣器、无线电信息收发等)三大类。
② AVC AVC系统根据车辆的物理特性来确定车辆的收费类别。AVC的物理特性依据包括∶车辆的体积、重量、装载人数、车轴或车轮的数目、车辆的用途等等。AVC与一系列的车道传感器相连,传感器的信号提交事务处理系统后,由车辆分类单元判定收费类型。AVC设备包括∶前置线圈、感应踏板、发射光塔、扫描仪和高速摄像等设备。
③ VES VES利用光学字符识别(OCR)技术自动获取非法车辆的车牌号码。VES摄录方式包括照片、录像带和数字影像等等。VES利用模糊识别技术,借助光学字符识别设备实现非法用户的车牌号码识别。VES过程包括∶感应触发、图像俘获、图像识别、图像储存、图像处理和图像删除等等。关键技术: API编程技术(控制外部设备,包括通信卡、DI/DO卡和声卡);单片机编程技术;快速查询算法;模糊识别;通信控制和图像处理。
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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
2)后台系统
收费系统的后台系统工作任务主要为向客户发售车载标识卡,并做标识卡的初始化;接受客户补交金额和查询;接收前台收费数据文件;交易和结算;向前台和客户发送补交金额的黑名单指令和信息;存储、管理抓拍图像等。
它主要包括如下系统:计算机管理系统、道路运营管理系统、结算中心管理系统、客户服务中心管理系统、银行管理系统。实际上是一个具有财务结算性质的计算机网络,网络通过各个终端的工作,将数据文件迅速可靠地传送,利用专用软件正确地完成全部工作。
3ETC系统的类型
ETC系统可分为收费站电子不停车收费系统和自由流不停车收费系统。 (1)收费站不停车收费系统
收费站不停车收费一般采取混合收费方式,既有不停车收费车道,又保留半自动收费车道。其主要特征为: ① 与半自动收费车道并列设置。在收费车道中,根据使用情况开设部分ETC专用收费车道; ② 车辆通过收费车道的车速较低,通常为30km/h一50km/h,通过率为600辆/h一1000辆/h; ③ 在车道出口端设置自动栏杆,以防无卡车辆通过。
图二：收费站ETC通道
收费车道入口设置不停车收费车道标志和信号灯。由于车辆密度不大,天线并不连续工作,无车辆通过时,天线处于休眠状态。在天线辐射区外的车道,埋设一个环行线圈,当车辆进入线圈工作区时,线圈发出信号,激活天线进入工作状态。车辆进入通信区,通过微波天线,车载标识卡响应天线的询问信息,将客户身份与车型代码上传给车道天线,由天线转送给车道控制机进行核查,如为有效合法卡,车道放行,信号灯变绿,如果进一步交换信息,读写数据,可继续通信,直到收费过程结束,如果进入车道的车辆为非法无效卡车,或是无标识卡的车辆,
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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
车道控制机将根据天线传送的信息,指令自动栏杆关闭,拦截非法车辆,并发出声光警报,现场人员将对其进行处理。车道控制机将收集到的数据上传至后台系统,进行数据交换和清算等,并将需要发布的结果下传车道。
这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中并非多数的情况。 (2)自由流不停车收费系统
自由流不停车收费系统在道路主线上每隔一定里程设置一个横跨道路上空的龙门架,架上安装不停车收费设备,实施分段开放式不停车收费。车辆无须减速,以正常行驶速度完成收费工作。其主要特征为: ① 无收费岛、亭之类设施; ② 进入收费点时无须减速,车辆继续高速行驶; ③ 需要建立一套高精度逃费取证处理系统,现场抓拍捕捉车辆逃费证据,以便于以后依法处理,目前大多采用高速、高分辨率的摄像机对车辆牌照进行抓拍; ④ 在收费点附近,需建造一条与主线平行的普通收费车道,以便对非法无效卡车或无标识卡的车辆收费; ⑤ 车道天线控制器能控制多部天线并行工作,与多辆车载标识卡同时通信。
此系统主要优点为减少收费站建设投资,车速高,无行车延误,车辆通行能力接近2000辆/h。但设备投资大,技术上实现难度也较大,特别是如何防止和遏制逃费车辆是关键技术。这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中已成为大多数的情况。
4系统工作流程
高速公路收费的特点是不仅要按照车型分类标准收费,而且按照入出口的距离标准进行收费。各种类型的不停车收费系统的收费过程基本相同,其原理是在车辆上安装一种标识卡,在ETC收费车道上安装有车载标识卡的读写设备,当车辆进入ETC收费车道时,标识卡以微波通信方式与该车道的天线进行双向数据交换,从卡上读取车牌照号、车型等数据,如需要也可向车载标识卡上写入信息,系统根据读取的信息,识别车辆合法与否,进行数据处理,计算收费金额,并从其账户上扣除相应金额,记录交易数据,控制车道外部设备等
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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
图三：ETC车辆标识卡
具体流程为: (1)后台系统初始化车载标识卡,将车牌照号、车型、收费率等数据写入标识卡,并发放给客户,建立有关客户档案; (2)车辆进入ETC收费车道,感应天线激活线圈,进而激活微波天线,读取标识卡上的信息,并传送给车道控制机进行核查; (3)如为合法车辆,则进行收费交易,依据后台系统完成清算,通行灯将会变绿,显示收费额和余额,车辆通过,记录数据; (4)如为非法车辆,车道控制机触发报警信号,同时控制自动栏杆下落,关闭车道,车道摄像机进行图像抓拍,车辆进行人为处理。
5结 语
不停车收费系统使用方便，减少尾气的排放，杜绝了收费工作中的贪污作弊现象，为今后的智能车辆公路管理系统打下了良好的技术基础。
6参考文献
(1)马静.物联网基础教程J].清华大学出版社2012年第1版.
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浅谈高速公路不停车收费系统(ETC)
车辆逃费方式分析及治理对策
【摘要】随着RFID(Radio Frequency IDentification)和电子收费技术的成熟，国内多个省先后启动高速公路不停车收费(以下简称ETC)和非现金支付系统，起到了提高高速公路通行能力，降低收费站收费压力的作用，但部分车辆利用系统管理漏洞偷逃通行费，扰乱了正常的收费秩序。本文根据工作中ETC车道管理实际，归纳总结出几种车辆逃费方式，提出建议和治理对策。
【关键字】高速公路 不停车 逃费治理
1、引言
山东省联网高速公路不停车电子收费系统于2010年7月1日投入使用。不停车收费方式是通过“车载电子标签(OBU)+IC卡(记名或不记名记账卡<山东省境内高速使用的是鲁通卡>)”与ETC专用车道内的微波设备进行通讯，实现车辆不停车缴纳高速公路通行费功能的全自动收费系统。由于收费是由收费系统自动识别车辆上安装的OBU进行的，给车辆利用系统漏洞作弊逃费带来可乘之机，治理逃费带来难度。
2、车辆偷费的主要方式及经济损失分析
(1)ETC车道骗取入口信息逃费。装有OBU的车辆在甲站ETC车道骗取入口信息后倒回，再从该站或相邻站人工车道领普通卡上路。返程时，在甲站相邻的乙站用带有甲站入口信息的记账卡下路。损失：通行卡流失。司机手中余有一张乙站IC卡，该卡被丢弃或被倒卖;逃缴了乙站至丙站间的通行费。
(2)货车使用客车OBU逃费。方式：货车使用客车信息的OBU，走ETC车道逃费。损失：货车逃缴按重计费与客车按车型计费的差额。
(3)ETC车道闯关。方式：①、跟车闯关。两车中有一车装有OBU装置，前后保持较小车距，通过ETC车道。(图一为ETC车道后跟车闯岗方式;图二为ETC车道前跟车闯岗方式)。损失：通行卡流失;
一车逃缴通行费。②、直接闯关。大型货车(或客车)直接将ETC车道栏杆顶开或者掰杆下路。
(4)OBU车入口ETC上、出口MTC下路无卡。方式：出口谎称记账卡丢失，补缴本次通行费。损失：下次通行高速路时的通行费差额;流失下次上路领取的通行卡。
(5)安装小于实际车型的OBU逃费。使用不正当手段安装小于实际车型的OBU(购买记账卡)。或安装绑定的OBU后，购置一张小车型的记账卡(或直接使用其他车记账卡)，插入OBU通行甲、乙站。损失：逃缴甲、乙站大车型与小车型间通行费差额。(图三为客车降低车型使用OBU关联图)
(6)“J型”路线(高速路上掉头返回)逃费。方式：车辆在甲站上路至乙站后，在站内广场(或路上服务区)掉头。回程时在甲站较近的丙站ETC车道下路。损失：逃缴其行使里程通行费减去甲、丙站间的通行费。
3、治理对策
(1)收费员发现OBU车辆入口ETC车道倒车或ETC系统报警，应拦截倒车车辆，删除记账卡内信息。车辆逃逸及时报告监控员查询、记录车辆信息。将车号、ETC车道抓拍图像和上路时间等车辆特征通知相邻收费站进行管控，报送上级业务主管部门。
(2)OBU车超时，根据行驶时间和里程进行判断车辆是否逃费。遇到其它收费站对超时车辆查询时，应及时提供该车上路时车辆外观、载货等信息。
(3)加强ETC车道巡视管理，发现货车通行ETC车道、前后车紧跟通行的，及时采取措施疏导车辆。
(4)通过ETC抓拍图像进行车型、车牌信息辨别，对比嫌疑车辆，并向有关部门报告。
(5)OBU车入口上路，无卡下路，记录车辆相关信息以备相关站查证。 (6)完善记账卡销售业务和OBU安装制度和程序。 (7)有目的关闭ETC车道，使车辆走人工车道，突击性的检查车辆安装OBU信息是否准确，对查获有逃费事实的令其补费，并通知OBU安装部门予以改正。
4、ETC 系统改进及反逃费预防设想
(1)建立OBU逃费车辆限制使用记账卡通行制度。在收费系统内建立 “黑名单”，对使用OBU逃费的车辆，经查证据确凿的，应与高速公路结算中心联合限制通行，同时升级软件，对黑名单车辆进出进行预警提示。
(2)遇有ETC车道入口倒车，增加记账卡信息自动删除和自动报警功能。 (3)在ETC车道安装阻车器。车辆闯关时，特别是大型车多车联合闯关，能及时操作阻车器拦截。
(4)在ETC车道增加超时车辆限制通行软件。安装有 OBU的车辆超时后，系统禁止车辆通行ETC，车辆需走人工车道，便于查询。
(5)改进程序，对出口丢失记账卡的车辆除进行现金补费外，查询入口上路时使用卡号后，按丢失记账卡处理，限制使用。
(6)建立路网内ETC逃费车辆收费站协查、联合打击机制。收费站通过ETC抓拍图像和后台数据进行逃费嫌疑车筛查。发现逃费的，及时沟通，联合预防。
5、结束语
根据交通运输部全国高速公路电子收费区域联网进程，已启动联网电子收费省将适时加入全国高速公路电子收费区域联网，届时将全国联网实现不停车收费。应未雨绸缪提前对不停车收费系统车辆逃费行为进行预防和技术防范改进，不断完善系统和管理。因此，建立长效堵查机制，对车辆作弊逃费行为形成国内、省内高速路网联合“围歼”之势，最大限度的减少漏费的发生，做到“应征不漏”，为推动全国高速公路电子收费区域联网大交通进程奠定基础。
智能小区车辆不停车(ETC)出入管理系统
来源：苏州博佳科技有限公司 作者：bjrfid 发布时间：2010-11-12 11:58:00 字体:[大 中
小] 关键字：智能小区 小区车辆 车辆不停车 ETC出入管理系统 智能停车场 小区车辆不停车 小区ETC系统 ETC停车系统
摘 要：随着社会的进步和发展，人们的生活方式发生着深刻的变化。城市的交通拥挤便是这种变化引起的现象之一。城市由于交通设施的增加造成的交通拥挤甚至混乱给人们的生活带来极大的不便。智能化的停车场就是顺应这一时代需求的高技术产物
系统简介
木兰RFID智能小区不停车出入管理系统是一个以非接触式射频卡为车辆出入小区凭证、以车辆图像对比管理为核心的多媒体综合车辆管理系统。该系统将先进的2.4G射频卡识别技术和高速的视频图像存储比较相结合，通过计算机的图像处理，对车辆进出进行全方位管理。在非接触式2.4G射频卡小区车辆管理系统中，持有固定卡的车主在出入小区时，读卡器自动读卡并判断卡的有效性，同时摄像机摄录该车的图像。对于有效的2.4G射频卡，自动道闸的闸杆升起放行并将相应的数据存入数据库中。若为无效的2.4G射频卡或进出场的车辆图像不同等异常情况时，则不给予放行。
对临时停车的车主，在车辆检测器检测到车辆后，保安会给车主一张射频卡、摄像和放行。在出场时，进行车辆的图像对比，同时将射频卡交还给保安，无异常情况时道闸升起放行,同时智能小区车辆管理系统具有功能强大的数据处理功能，可以完成管理系统各种参数的设置、数据的收集和统计，对丢失的卡进行挂失，并能够打印有效的统计报表。
远距离rfid射频卡停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是对停车场的车辆实行动态和静态管理的综合。系统以rfid射频卡为信息载体，通过对卡识别来记录车辆进出信息，利用计算机管理并结合工业自动化控制技术控制机电一体化外围设备，从而控制进出停车场的各种车辆，对小区停车场进行安全、有效的管理，包括防盗、监控、联动、收费等。从用户的角度看，其服务高效且十分方便、准确无误。从管理者的角度看，其易于操作维护、自动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度。从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，使投资者的回报有了可靠的保证。
三、系统组成及工作原理 3.1 系统组成
智能小区车辆不停车出入管理系统，主要由以下几部分组成：RFID无线射频子系统;门禁控制子系统;管理子系统;图像对比子系统;供电子系统。 RFID无线射频子系统：2.45G远距离读卡器、2.45G有源电子标签、2.45G天线 门禁控制子系统：门禁道闸、道闸控制器、车辆感应器及地感线圈 管理子系统：管理电脑、车辆不停车管理软件、视频软件、数据库软件 图像对比子系统：车辆抓拍摄像机、视频采集系统、视频线缆 供电子系统：以上三个子系统的综合供电系统。
3.2 工作原理
RFID标签有两种：有源标签和无源标签。 最基本的RFID系统由三部分组成：
标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象;
阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式;
天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。
3.3 系统结构图
通道总宽度4-6米，一进一出，分别在进口和出口处各安装读卡器，读卡距离限定在10米以下，可调节。读卡器读到即可识别。若有需要可以不必停车，车速控制在60公里/小时以下为宜。感应卡选择ML-T801，将其安装在车的挡风玻璃后面或者车内合适地方。在该系统中，可以使用ML-M3000 读卡器，(读卡器防水防爆)，可以将它埋在地底下，还有地感线圈一起。 示意图如下：
固定车辆进入：
在该系统中，给本小区的固定车辆每车发放一张RFID有源远距离射频卡，该卡源源不断主动的向外界发出信号，信号发射频率是可以调节的，一般是3次/秒。当带有射频卡的车辆到达小区门口时，在距离门禁5-6米的时候，RFID射频子系统中的远距离读卡器就可以读到相关卡的信息，读卡器读取到相关信息之后，通过系统中的信号传输子系统将相关信息传输到电脑管理中心，管理中心数据库将相关车辆信息经过一系列的判断和处理。如果是该小区经过登记的合法车辆，则读卡器里继电器动作，驱动道闸自动抬起，车辆自动进出。 临时车辆进入：
如果车辆没有射频卡或是外来车辆，整个系统则不予理会，当然车辆不可进出;如果来访车辆需要进出的，可在保安那里登记并发放临时卡，此时读卡器读取相对应的卡，同时保安会将相应车辆的信息录入数据库，摄像头会自动抓拍车辆图片，并自动保存到车辆数据库，以备车辆出来时对比。 固定车辆出门：
和进门一样，固定车辆出门时，同样很方便，完全自动化的不停车出入。 临时车辆出门：
临时车辆到达门禁要出门时，系统远距离读卡器会自动识别到车辆，同时会驱动摄像头抓拍该车的图片，并将该车进入时的图片自动调出，可通过图像及相关数据库车辆信息的对比进行逻辑判断，信息一致，保安则收回临时卡，并手动处理将道闸抬起，将车辆放行，同时在数据库删除相关车辆信息，完毕。
四、系统功能、特点、优势
1、内部、外部车辆采用不同的rfid射频卡
对内部和外部的不同车辆采用不同读卡设备和电子标签卡，提供不同的读卡距离。内部固定车辆:内部固定车辆即为单位内部固定人员驾驶的车辆，可以发固定卡。采用远距离微波识别技术，rfid射频卡感应距离可达0-15米，对有效卡车辆实现不停车自动识别，同时记录进出的相关信息等，外部临时车辆:外部临时车辆为外来办事人员驾驶的车辆，系统将通过自动出卡机发临时卡。采用近距离的可读写IC卡，感应距离一般小于10cm，记录外来车辆的进出时间、图像信息。
2、采用远距离识别技术
远距离识别技术采用频率为2.4G的rfid射频卡，感应距离可达0-15米，能透过汽车的玻璃，不用打开车窗，有效卡放置车辆前挡风玻璃内侧，可实现不停车自动识别，具体特点：读卡设备具有rs-2
32、rs-48
5、wiegand等通讯接口，可接各种不同的控制设备
通讯数据传送速率为千分之一秒(卡片阅读机与卡片之间) 感应辨识错误率万分之一以下
在同一时间，同一感应区域范围中，不到一秒种之内，可同时感应辨识200张以上rfid射频卡
感应读卡时，不论卡片置于正面或反面，水平状或垂直状，在口袋前或手提包中，于卡片阅读机之有效范围内，均可感应到. 具有防潮，防水之功能，防水保护等级:ip54以上，可承受曝晒，工作温度范围-40℃～+80℃。
3、提升管理水平与形象：采用自动控制管理系统，无论从产品的造型方面，还是自动控制所带来的方便实用性及管理的科学性，都将给停车场管理水平带来很大的提升，以及树立起良好的形象。
4、管理更安全：一卡一车，资料存档，保证小区停车场停放车辆的安全。人工记录，难免有疏漏的时候，因为没有随时记录可查，丢车或谎报丢车现象时有发生，给小区带来诸多麻烦和经济损失。采用自动控制管理系统后，固定卡和外来临时卡消均在电脑中记录了相应的资料。在配有图像对比设备下，各类停车卡均有车牌号码及车型图像存档，供比较查询。
5、系统更可靠：任何情况均可脱机使用，自动记录进出行车信息，当网络连通时数据信息自动上传至管理电脑。
6、后台管理完善：强大的后台管理系统可以全面追踪所发行的每张卡的使用情况和各车辆的出入情况。能自动生成统计等相关报表。
五、系统硬件设备介绍 5.1 电子标签(车辆防拆卡)ML-T801
ML-T801人员定位电子标签可广泛应用于学校、企事业单位等对人员的考勤、人员追踪、车辆自动出入管理等。每台车配带一个带有固定编号的标签，标签会主动发出无线电信号(1秒钟发送3次)给专门的读写器，读写器就可以确定车辆的位置从而可以实现对车辆的监控，可满足如今对车辆的安全管理和实时追踪的越来越强烈的需求。 1.电气特征 静态电流 小于2µA 工作电流 小于15mA 电池寿命 3-5年(使用寿命20年) 2.微波链路特性 信号调制方式 GFSK 通讯速率 双向1024Kbit/s 工作频率 2.45GHz 最大输出功率 0dbm 位误码率 10-9 3.物理特征
外壳材料 高温改性ABS塑料 标签类型 只读型 外型 86×54×5.5mm 重量 25克 颜色 多种颜色 防护等级 IP34 安装方式 悬挂、佩戴 5.2 远距离读卡器ML-M3000
1).工作环境
1)抗干扰和防雷设计,满足工业环境要求 2)使用温度：-40℃～+80℃ 3)保存温度：-60℃～+80℃
4)抗电磁干扰：10V/m 0.1-1000MHz AM调幅电磁波 2).主要技术参数 (1)电气特征 参数 规格
电 源 RS485/CAN总线方式：+24V DC /1A 通信接口 RS485波特率：9600-38400， CAN总线工作方式要定制 可靠性 MTBF≥70000小时 工作寿命 15年 (2)微波链路特性 参数 规格
信号调制方式 GFSK 频率 2.416路的实时压缩处理。每路视频信号均采用 MPEG4 算法压缩，在标准 CIF (320*240 NTSC/352*288 PAL)图像格式下。每个通道均可独立操作互不干扰。 VC4000 采用用超强 Philips 7130 芯片。 Philips 7130 芯片是一颗 9bit ADC, 相对于 8bit ADC BT878 芯片来说不管是图像质量还是颜色的饱和度方面都要强很多。它独具的 4 线 3D 梳状滤波器能自动消除噪点使它的图像监视质量能比普通 BT878 提高 35 %左右。
◆ 支持一机多卡，一卡四路，支持 PAL/NTSC ，各通道同时工作互不干扰。 ◆ 支持 Overlay 多路同时预览， CPU 占用率极低。 ◆ Software Video codec:
支持 MPEG 4 sample profile codec 压缩位率： 64K-2Mbps 帧率 1-30 帧 / 秒可选
支持 CIF Video MPEG 4 Encorder ◆ 提供 MPEG4 压缩引擎，可对多路视频图像进行压缩。
◆ 支持压缩流 / 预览流叠加 year/month/day/hour/min/sec,text 的功能 ◆ 提供动态 AVI 图像捕获。
◆ 可将动态图像捕获为 JPG 静态图象存盘。
六、系统软件功能介绍
车辆不停车出入管理系统基于RFID智能安防管理平台开发而成，该系统中，软件功能是相当强大的，很多功能的实现都是通过软件的设置而实现的。本系统之所以有如此突出的优势，除了先进的技术、超前的硬件设备，软件所起的作用功不可没。下面只是软件的部分画面以及相关功能的简介，只作参考。 6.1 数据管理界面
6.2 相关信息查询
6.3 读头管理
6.4 标签信息管理
软件相关功能：
1. 软件加密 2. 日期限制 3. 用户管理 4. 参数设置 5. 系统设置 6. 车辆人员信息 7. 声音提示 8. 数据备份 9. 数据查询 10.读头管理 11. 数据导入 12.报表打印 13.定制功能
高速公路不停车收费
周斌 08110229
(重庆交通大学，重庆市南岸区学府大道66号，400074)
摘要：目前，我国的高速公路收费基本上还是人工收费，不仅效率有限，还会对交通造成一定的影响。每一个收费站就需要几名工作人员，间接的增加了高速公路的通行费用。对于交通量很大的路段，收费站就相当于是一个瓶颈，大量车辆聚集在收费站等待通行，势必会降低高速公路的运输效率。随着科技的进步，不停车收费技术越来越成熟，其可靠性已经能够满足要求了。在高速公路上引进不停车收费，在提高高速公路的运行效率的同时，还能减少一部分开支，降低通行成本。
关键字：高速公路;收费;RFID;射频识别;电子标签
Abstract: At present, China is still largely manual highway toll charges, only a limited efficiency, but also a certain impact on traffic. Each toll station several staff members need to indirectly increase the highway tolls. For large sections of traffic, toll stations is equivalent to a bottleneck, a large number of vehicles gathered at the toll station to wait for traffic, highway transport is bound to reduce efficiency. With advances in technology, toll collection technology matures, its reliability has been able to meet the request. The introduction of the highway toll collection, to improve highway efficiency but also can reduce some of that money, reduce access costs.
Keywords: Highway; charges; RFID; radio frequency identification; electronic tags
1. 前言
我国的收费公路建设是20世纪80年代开始起步的。为迅速改变公路建设的落后面貌，从1980年开始，广东省率先在全国实行贷款集资建桥修路，并采用收费办法偿还投资。1984年底，第一条收费公路——中山市张家迈进港公路宣告通车。据统计，截至2009年年底，中国公路通车总里程达到386.08万公里，其中高速公路6.51万公里，位居世界第二，全国总共有86053个收费站。
近年来，我国公路建设取得飞速发展，高速公路通车里程不断增加，省份之间的路网格局基本形成。但是随着随着路网的形成，通车公路里程的增加，交通量也在不断增加，由此带来了许多新问题：
(1)收费设施及收费技术落后，收费站形成交通瓶颈;
(2)各路段收费标准、方式等不统一，给用户造成混乱;
(3)重复建设收费广场和设施，造成投资浪费和运营成本增加。
为了解决上述问题，我们引入了不停车收费系统，使用不停车收费，可以解决收费站的瓶颈问题，减少收费站的建设，节约成本，最主要的是可以提高高速公路的运输效率。
2. RFID技术
电子标签是射频识别技术的基本组成部分之一，是一张存有车辆各种信息(如车牌号、车主姓名、车型等)，并能将这些车辆信息以微波形式发送出去的集成电路芯片。
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术，它是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别
工作无须人工干预，可在各种恶劣环境中应用。RFID可识别高速运动物体，并可识别多个标签，操作快捷方便。
2.1 RFID工作原理
当标签(射频卡)进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的物体信息无源标签或被动标签，或者主动发送某一频率的信号有源标签或主动标签;解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统处理有关数据。
2.2 RFID技术实现不停车收费的工作原理
在车辆上一次性粘贴一张电子标签，并在数据库中将电子标签编号和车牌号绑定，同时为该标签在银行开立一个信用卡账户或储蓄卡账户。
当车辆行驶至不停车收费入口车道时，车道阅读器从电子标签中读取车辆的识别信息，按照收费要求控制车道控制器将车辆放行，同时将该车的识别信息和车道信息(如收费站名称或编号、车道、通过时间等)上传到管理中心;途中车辆经过标识站时，标识站读取电子标签信息并将车辆的通行信息上传至管理中心。
当车辆行驶至不停车收费出口车道时，读取到车辆的相关信息，并与管理中心建立连接，则从数据库中获得车辆经驶的入口和标识站，形成车辆行驶的精确路径并收费放行，完成一次不停车收费。
3. 应用的关键技术
3.1 车辆的高速识别
要想实现高速公路不停车收费，首先要解决的问题就是实现车辆的高速识别。该不停车系统采用的是基于RFID技术的车辆识别系统的电子标签，具有识别距离远(6～8米)、识别速度快(大于260公里/小时)等特征。由于采用只读工作方式，因此车辆可以在极短的时间内被电子读头设备识别出来。同时，由于采用无源设计，用户可以避免因更换电池而带来的麻烦。
基于RFID技术的车辆识别系统主要由车载电子标签(超高频无源射频标签)和电子读头设备(高速远距离超高频阅读器)组成。RFID是一种非接触的射频通信方式，通过读写器与标签的无线通信实现数据采集，从而识别标签载体的身份等特征。
3.2 数据传输
由于采用只读标签，系统对数据传输的可靠性要求较高，数据传输的可靠性是系统能够长期稳定工作的关键所在。以前利用只读电子标签实现的收费系统一般都是开放式收费，开放式收费不需要实时的数据传输，只读电子标签收费系统具有天然的优势。而对于我国高速公封闭式收费方式来说，采用只读电子标签系统进行不停车收费，则必须有稳定的网络来确保数据传输的可靠性。为保障数据传输的可靠性，系统可以采用让高速公路光纤网作为基础，无线网络为补充的数据传输方案。无线网络可以选着3G网络，目前3G网络已经基本实现城市覆盖，能确保无线数据传输的安全可靠。
3.3 系统数据管理
系统数据管理是整个系统功能的核心，可以分为两大部分：不停车收费系统数据管理和银行数据管理。
不停车收费系统数据管理负责基础数据的管理、系统安全管理、费用运算、路径运算、通行费拆分、系统相关报表的管理等。银行数据管理负责与车载电子标签联名卡的办理、代扣通行费等金融方面的服务。
不停车收费系统可以采用预付费的方式，使用该业务的用户在车载电子标签的联名储蓄
卡中存储一定费用，在高速公路行驶时在账户中扣除通行费。如果联名卡中的余额低于某个预定值，就提醒用户及时充值。不停车收费系统也可以采用信用付费的方式，对于在银行有良好信用的用户，可以办理一张与车载电子标签绑定的联名信用卡。当用户高速公路行驶发生费用时，系统记录每次所发生的通行费，并定期与银行进行对账，这样就可以实现高速公路通行费的先消费后还款。
4. 结束语
随着经济的发展，对于运输效率的要求也是越来越高，目前落后的人工收费方式已经不能满足交通的发展需求了，有时还会成为交通运输中的不利因素，影响通行速率以及增加高速公路的成本。我相信，在不久的将来，不停车收费系统将完全取代人工收费方式，实现收费的智能化，道路使用者也会切实感受到智能化的方便与快捷。
参考文献
[1] 王选仓，石勇民.高速公路管理[M].北京：人民交通出版社，2007.181-185.
[2] 张文溥.道路交通检测技术与应用[M].北京：人民交通出版社，2010.138-140.
[3] 北京联信永益科技有限公司.高速不停车收费系统解决方案[EB/OL].百度文库，2010.
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