提要：本文分析高速公路ETC不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)目前高速公路ETC不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)采用專(zhuān)用車(chē)道的不足，闡述唐港高速公路利用RFID技術(shù)建設(shè)混合車(chē)道ETC不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)方案，解決了專(zhuān)用車(chē)道中的遮擋、車(chē)道邏輯控制、系統(tǒng)自動(dòng)切換等三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，具有創(chuàng)新性。

　　關(guān)鍵詞：RFID；高速公路；ETC；混合車(chē)道

　　一、前言

　　電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（Electronic Toll Collection，簡(jiǎn)稱(chēng)ETC）是國(guó)際上正在努力開(kāi)發(fā)并推廣普及的一種用于公路、大橋和隧道的電子收費(fèi)系統(tǒng)。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID，即Radio Frequency Identificati on）利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。它和同期或早期的接觸式識(shí)別技術(shù)不同、RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫(xiě)器之間不用接觸就可完成識(shí)別。 目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)行的ETC系統(tǒng)主要是基于通信頻率為5.8G的RFID設(shè)備，可以讀取車(chē)速達(dá)200km/h車(chē)上的電子標(biāo)簽，它比較適合于自由流（無(wú)物理分隔的車(chē)道），或者在主線(xiàn)及所有匝道收費(fèi)站單獨(dú)開(kāi)辟專(zhuān)用車(chē)道，但是這樣對(duì)本來(lái)交通量非常大經(jīng)常堵車(chē)的收費(fèi)站來(lái)說(shuō)又要減少現(xiàn)有收費(fèi)車(chē)道，交通將會(huì)更加擁擠，而且使用電子標(biāo)簽的車(chē)輛也十分有限，它并沒(méi)有分流太多的車(chē)輛，還會(huì)導(dǎo)致交通擁堵更加嚴(yán)重。因此，開(kāi)發(fā)混合車(chē)道不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)迫在眉睫，因?yàn)榛旌宪?chē)道不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)電腦發(fā)卡收費(fèi)，又可實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)，該混合車(chē)道既可以根據(jù)交通流量需要時(shí)設(shè)成專(zhuān)用車(chē)道，又可以在電子卡車(chē)輛少時(shí)混合使用或者設(shè)成常規(guī)電腦發(fā)卡收費(fèi)車(chē)道。

　　二、設(shè)計(jì)思路

　　任何車(chē)輛進(jìn)入車(chē)道識(shí)讀和控制區(qū)后，車(chē)檢器能檢測(cè)到車(chē)輛到位；若是有電子標(biāo)簽的車(chē)輛，識(shí)讀天線(xiàn)則接收到電子標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)，天線(xiàn)將信號(hào)上傳給混合車(chē)道控制器，混合車(chē)道控制器經(jīng)解碼得到電子標(biāo)簽的ID；若是無(wú)電子標(biāo)簽車(chē)則沒(méi)有ID號(hào)，僅有一車(chē)輛到位信號(hào)。 電子標(biāo)簽的ID上傳到計(jì)算機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析比對(duì)可知其是否為合法電子標(biāo)簽。不同屬性的電子標(biāo)簽向混合車(chē)道控制器返回不同的信息，非法電子標(biāo)簽車(chē)歸為無(wú)電子標(biāo)簽車(chē)類(lèi)。 車(chē)輛到達(dá)信息及伴隨的特征信息進(jìn)入混合車(chē)道控制器的車(chē)流表并進(jìn)行排序，正確的車(chē)輛排序是系統(tǒng)正確控制的保障。當(dāng)一輛車(chē)離開(kāi)欄桿機(jī)后，車(chē)流表實(shí)時(shí)更新。 當(dāng)車(chē)隊(duì)中的第一輛車(chē)為有電子標(biāo)簽車(chē)時(shí)，自動(dòng)抬桿，若是正在過(guò)車(chē)則車(chē)過(guò)后不落桿，等有電子標(biāo)簽車(chē)過(guò)后再自動(dòng)落桿。 合法的電子標(biāo)簽ID和收費(fèi)站編號(hào)向車(chē)輛前進(jìn)方對(duì)各站進(jìn)行廣播，以便該車(chē)出口處可以按車(chē)型、行車(chē)距離計(jì)費(fèi)。 由以上構(gòu)思可知，在混合車(chē)道不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中必須克服以下問(wèn)題：

　　1、遮擋問(wèn)題。我們將系統(tǒng)天線(xiàn)埋在車(chē)道路面下，以避免遮擋。識(shí)讀天線(xiàn)像一般公路上的環(huán)形線(xiàn)圈，長(zhǎng)2米，寬1米，埋在車(chē)道路面下2公分處。它對(duì)電子標(biāo)簽的識(shí)讀高度1米左右。小車(chē)電子標(biāo)簽安裝在前牌照后，大車(chē)安裝在車(chē)頭下面，當(dāng)車(chē)輛行進(jìn)時(shí)，必然經(jīng)過(guò)識(shí)讀線(xiàn)圈的識(shí)讀區(qū)而不會(huì)發(fā)生遮擋導(dǎo)致的漏讀。

　　2、車(chē)道邏輯控制。我們采用對(duì)進(jìn)入車(chē)道控制區(qū)的車(chē)輛進(jìn)行排序、跟蹤，對(duì)欄桿機(jī)進(jìn)行自適應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)如下的車(chē)道邏輯控制：帶電子標(biāo)簽車(chē)到達(dá)控制區(qū)，其前無(wú)車(chē)則自動(dòng)抬桿。車(chē)過(guò)欄桿后，若其后為帶電子標(biāo)簽車(chē)則不落桿，否則自動(dòng)落桿。

　　3、系統(tǒng)自動(dòng)切換。系統(tǒng)加電后，MTC和ETC均處于等待狀態(tài)。一有車(chē)輛進(jìn)入識(shí)讀和控制區(qū)，此車(chē)即進(jìn)入車(chē)流表，當(dāng)車(chē)流表的第一項(xiàng)為帶電子標(biāo)簽車(chē)時(shí)，切換程序自動(dòng)切換至ETC模塊，由ETC控制欄桿抬起，若是前面正在過(guò)車(chē)，則車(chē)過(guò)后不落桿，等帶電子標(biāo)簽車(chē)過(guò)后再自動(dòng)落桿。若車(chē)流表第一項(xiàng)為無(wú)電子標(biāo)簽車(chē)，切換程序自動(dòng)切換到MTC模塊，由MTC提供通行服務(wù)：入口發(fā)卡、抬桿、出口讀卡、計(jì)算、打印發(fā)票、抬桿等。 以上三個(gè)問(wèn)題是系統(tǒng)研發(fā)的關(guān)鍵，也是系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)所在。

　　 三、技術(shù)方案

　　針對(duì)上述情況，唐港高速公路管理處和北京佳柏立信科技有限公司共同研究，確定了關(guān)鍵技術(shù)解決方案后，經(jīng)試驗(yàn)成功開(kāi)發(fā)了混合車(chē)道不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)混合車(chē)道），并將其應(yīng)用到了唐港高速公路收費(fèi)站。混合車(chē)道是一種具有雙重功能的車(chē)道，它對(duì)帶電子標(biāo)簽車(chē)輛提供不停車(chē)收費(fèi)通行服務(wù)，對(duì)無(wú)電子標(biāo)簽車(chē)輛提供MTC通行服務(wù)。它還可作為專(zhuān)用ETC車(chē)道運(yùn)行。我們研發(fā)的混合車(chē)道既有MTC功能又具有ETC功能。車(chē)道ETC部分由下列軟、硬件構(gòu)成。

　　1、電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽具有一定的抗金屬對(duì)電磁波的干擾能力，平時(shí)處于休眠狀態(tài)。當(dāng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)時(shí)，被識(shí)讀天線(xiàn)喚醒，發(fā)送其ID號(hào)。

　　2、識(shí)讀天線(xiàn)。識(shí)讀天線(xiàn)的工作頻率能穿透水泥和水，用喚醒電子標(biāo)簽，并接收電子標(biāo)簽發(fā)送的信息。識(shí)讀天線(xiàn)由銅線(xiàn)及線(xiàn)路板組成，大小為1米（寬）×2米（長(zhǎng)）。

　　3、混合車(chē)道控制器。接收天線(xiàn)發(fā)送的信息，經(jīng)解碼得到電子標(biāo)簽的ID，將ID上傳工控機(jī)。對(duì)進(jìn)入車(chē)道識(shí)讀和控制區(qū)內(nèi)的車(chē)輛進(jìn)行排序。

　　4、車(chē)道指示牌。車(chē)道指示牌位于車(chē)道內(nèi)收費(fèi)亭前，指明此為電子收費(fèi)車(chē)道，帶電子標(biāo)簽車(chē)可通行。

　　5、車(chē)輛牌照顯示牌。用于顯示當(dāng)前通行的帶電子標(biāo)簽車(chē)的牌照。

　　6、車(chē)檢器。車(chē)檢器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)道內(nèi)車(chē)輛信息，并將信息發(fā)送給混合車(chē)道控制器。

　　7、顯示控制軟件。它安裝在監(jiān)控室內(nèi)的車(chē)道監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)，用于監(jiān)控通行的有電子標(biāo)簽車(chē)牌照顯示，以利于稽查。

　　8、實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)廣播軟件。將入口識(shí)讀到的電子標(biāo)簽ID實(shí)時(shí)向各收費(fèi)站廣播，在出口處識(shí)讀到ID，根據(jù)此ID進(jìn)行查詢(xún)可得知該車(chē)是從哪個(gè)站來(lái)的，為計(jì)費(fèi)提供了依據(jù)。

　　9、亭內(nèi)顯示屏。亭內(nèi)顯示屏用于顯示進(jìn)入車(chē)道控制區(qū)有電子標(biāo)簽車(chē)的牌照。

　　10、工控機(jī)。它接收混合車(chē)道控制器上傳的電子標(biāo)簽的ID，并根據(jù)此ID進(jìn)行查詢(xún)，確認(rèn)是否合法ID并將結(jié)果返回混合車(chē)道控制器，以便對(duì)欄桿機(jī)進(jìn)行正確的控制。

　　四、系統(tǒng)特點(diǎn)

　　1、系統(tǒng)由于識(shí)讀天線(xiàn)特殊徹底解決了遮擋問(wèn)題。

　　2、本不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)有很大的適應(yīng)性，可與任何MTC系統(tǒng)集成，使MTC車(chē)道成為混合不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道。

　　3、當(dāng)收費(fèi)站的通行車(chē)輛較少時(shí)就可只開(kāi)一上行，一下行混合車(chē)道，而不必像專(zhuān)用ETC車(chē)道那樣，任何時(shí)候都必須開(kāi)放二上行，二下行。其中一上行，一下行為MTC車(chē)道；一上行，一下行為ETC車(chē)道。

　　4、系統(tǒng)采用了多種探測(cè)技術(shù)，誤差自動(dòng)實(shí)時(shí)修正技術(shù)，使系統(tǒng)具有極高的可靠性，系統(tǒng)正確性達(dá)99.9%以上。

　　5、系統(tǒng)具有極高的性?xún)r(jià)比，功能完備，價(jià)格不到其他ETC系統(tǒng)的50%.

　　五、結(jié)論

　　該系統(tǒng)解決了全天候識(shí)讀、遮擋、排序、自動(dòng)切換等關(guān)鍵問(wèn)題，具有科技創(chuàng)新性，該系統(tǒng)經(jīng)科技成果鑒定和申報(bào)已榮獲河北省交通廳科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，該技術(shù)填補(bǔ)了我國(guó)交通行業(yè)中ETC混合車(chē)道收費(fèi)控制領(lǐng)域的一項(xiàng)空白，大大減少了ETC系統(tǒng)建設(shè)中土地等資源的投入，有著極廣闊的推廣價(jià)值。

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