提要：本文分析高速公路ETC不停車(chē)收費系統的發(fā)展現狀，針對目前高速公路ETC不停車(chē)收費系統采用專(zhuān)用車(chē)道的不足，闡述唐港高速公路利用RFID技術(shù)建設混合車(chē)道ETC不停車(chē)收費系統的技術(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)收費系統（Electronic Toll Collection，簡(jiǎn)稱(chēng)ETC）是國際上正在努力開(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系統。射頻識別技術(shù)（RFID，即Radio Frequency Identificati on）利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它和同期或早期的接觸式識別技術(shù)不同、RFID系統的射頻卡和讀寫(xiě)器之間不用接觸就可完成識別。 目前，國內運行的ETC系統主要是基于通信頻率為5.8G的RFID設備，可以讀取車(chē)速達200km/h車(chē)上的電子標簽，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)及所有匝道收費站單獨開(kāi)辟專(zhuān)用車(chē)道，但是這樣對本來(lái)交通量非常大經(jīng)常堵車(chē)的收費站來(lái)說(shuō)又要減少現有收費車(chē)道，交通將會(huì )更加擁擠，而且使用電子標簽的車(chē)輛也十分有限，它并沒(méi)有分流太多的車(chē)輛，還會(huì )導致交通擁堵更加嚴重。因此，開(kāi)發(fā)混合車(chē)道不停車(chē)收費系統迫在眉睫，因為混合車(chē)道不停車(chē)收費系統既可以實(shí)現常規電腦發(fā)卡收費，又可實(shí)現不停車(chē)收費，該混合車(chē)道既可以根據交通流量需要時(shí)設成專(zhuān)用車(chē)道，又可以在電子卡車(chē)輛少時(shí)混合使用或者設成常規電腦發(fā)卡收費車(chē)道。

　　二、設計思路

　　任何車(chē)輛進(jìn)入車(chē)道識讀和控制區后，車(chē)檢器能檢測到車(chē)輛到位；若是有電子標簽的車(chē)輛，識讀天線(xiàn)則接收到電子標簽發(fā)送的信號，天線(xiàn)將信號上傳給混合車(chē)道控制器，混合車(chē)道控制器經(jīng)解碼得到電子標簽的ID；若是無(wú)電子標簽車(chē)則沒(méi)有ID號，僅有一車(chē)輛到位信號。 電子標簽的ID上傳到計算機，經(jīng)數據分析比對可知其是否為合法電子標簽。不同屬性的電子標簽向混合車(chē)道控制器返回不同的信息，非法電子標簽車(chē)歸為無(wú)電子標簽車(chē)類(lèi)。 車(chē)輛到達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)輛排序是系統正確控制的保障。當一輛車(chē)離開(kāi)欄桿機后，車(chē)流表實(shí)時(shí)更新。 當車(chē)隊中的第一輛車(chē)為有電子標簽車(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，等有電子標簽車(chē)過(guò)后再自動(dòng)落桿。 合法的電子標簽ID和收費站編號向車(chē)輛前進(jìn)方對各站進(jìn)行廣播，以便該車(chē)出口處可以按車(chē)型、行車(chē)距離計費。 由以上構思可知，在混合車(chē)道不停車(chē)收費系統中必須克服以下問(wèn)題：

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

　　2、車(chē)道邏輯控制。我們采用對進(jìn)入車(chē)道控制區的車(chē)輛進(jìn)行排序、跟蹤，對欄桿機進(jìn)行自適應控制，實(shí)現如下的車(chē)道邏輯控制：帶電子標簽車(chē)到達控制區，其前無(wú)車(chē)則自動(dòng)抬桿。車(chē)過(guò)欄桿后，若其后為帶電子標簽車(chē)則不落桿，否則自動(dòng)落桿。

　　3、系統自動(dòng)切換。系統加電后，MTC和ETC均處于等待狀態(tài)。一有車(chē)輛進(jìn)入識讀和控制區，此車(chē)即進(jìn)入車(chē)流表，當車(chē)流表的第一項為帶電子標簽車(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，等帶電子標簽車(chē)過(guò)后再自動(dòng)落桿。若車(chē)流表第一項為無(wú)電子標簽車(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、計算、打印發(fā)票、抬桿等。 以上三個(gè)問(wèn)題是系統研發(fā)的關(guān)鍵，也是系統的關(guān)鍵技術(shù)所在。

　　 三、技術(shù)方案

　　針對上述情況，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)試驗成功開(kāi)發(fā)了混合車(chē)道不停車(chē)收費系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)混合車(chē)道），并將其應用到了唐港高速公路收費站�；旌宪�(chē)道是一種具有雙重功能的車(chē)道，它對帶電子標簽車(chē)輛提供不停車(chē)收費通行服務(wù)，對無(wú)電子標簽車(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、硬件構成。

　　1、電子標簽。電子標簽具有一定的抗金屬對電磁波的干擾能力，平時(shí)處于休眠狀態(tài)。當汽車(chē)經(jīng)過(guò)檢測區時(shí)，被識讀天線(xiàn)喚醒，發(fā)送其ID號。

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

　　3、混合車(chē)道控制器。接收天線(xiàn)發(fā)送的信息，經(jīng)解碼得到電子標簽的ID，將ID上傳工控機。對進(jìn)入車(chē)道識讀和控制區內的車(chē)輛進(jìn)行排序。

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

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

　　6、車(chē)檢器。車(chē)檢器用于實(shí)時(shí)檢測車(chē)道內車(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。它安裝在監控室內的車(chē)道監控計算機內，用于監控通行的有電子標簽車(chē)牌照顯示，以利于稽查。

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

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

　　10、工控機。它接收混合車(chē)道控制器上傳的電子標簽的ID，并根據此ID進(jìn)行查詢(xún)，確認是否合法ID并將結果返回混合車(chē)道控制器，以便對欄桿機進(jìn)行正確的控制。

　　四、系統特點(diǎn)

　　1、系統由于識讀天線(xiàn)特殊徹底解決了遮擋問(wèn)題。

　　2、本不停車(chē)收費系統有很大的適應性，可與任何MTC系統集成，使MTC車(chē)道成為混合不停車(chē)收費車(chē)道。

　　3、當收費站的通行車(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、系統采用了多種探測技術(shù)，誤差自動(dòng)實(shí)時(shí)修正技術(shù)，使系統具有極高的可靠性，系統正確性達99.9%以上。

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

　　五、結論

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

　　參考文獻：

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