引言

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化管理,是我國(guó)高速公路管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。截至2018年底,ETC用戶(hù)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到6500萬(wàn),覆蓋了國(guó)內(nèi)大多數(shù)高速公路收費(fèi)站。在技術(shù)不斷發(fā)展和高端設(shè)備研發(fā)的支持下,需要根據(jù)實(shí)際需求對(duì)ETC設(shè)計(jì)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化,以便更好地發(fā)揮其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,從而更好地服務(wù)于高速公路管理工作。

1高速公路ETC工作原理

ETC系統(tǒng)的工作流程主要是在車(chē)輛身上安裝一個(gè)攜帶車(chē)輛信息的標(biāo)簽,在車(chē)輛進(jìn)入高速公路之后,系統(tǒng)通過(guò)讀寫(xiě)電子標(biāo)簽攜帶的信息,獲取車(chē)輛相關(guān)信息,在車(chē)輛還未進(jìn)入收費(fèi)站路段時(shí)便已識(shí)別車(chē)輛的車(chē)型、車(chē)軸距、車(chē)高等信息。車(chē)輛經(jīng)過(guò)收費(fèi)車(chē)道時(shí)不需要停車(chē),只需要將車(chē)速保持在一定的范圍內(nèi),通過(guò)車(chē)輛安裝的電子標(biāo)簽就可以和收費(fèi)站門(mén)架上的天線(xiàn)進(jìn)行通信,完成數(shù)據(jù)的交換,并通過(guò)預(yù)先關(guān)聯(lián)的銀行賬號(hào)完成自動(dòng)繳費(fèi)。

2ETC應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1降低了收費(fèi)站運(yùn)營(yíng)成本

高速公路普通收費(fèi)站的運(yùn)營(yíng)成本,主要包括前期的建設(shè)費(fèi)用以及后期的人員費(fèi)用。相比之下,ETC專(zhuān)用車(chē)道只需要安裝讀取器等電子設(shè)備,就可以實(shí)現(xiàn)收費(fèi)功能,其成本大幅度降低。從工作流程上來(lái)看,普通車(chē)道的車(chē)輛需要提前減速、停車(chē),取卡后等待升降桿升起,然后才能順利通過(guò)。如果是車(chē)輛駛出高速公路,還需要增加收付款環(huán)節(jié),因此整個(gè)流程需要至少30s時(shí)間。如果遇到節(jié)假日等車(chē)流高峰,高速公路收費(fèi)站發(fā)生堵車(chē)現(xiàn)象十分常見(jiàn)。而ETC專(zhuān)用車(chē)道則可以保證車(chē)輛不停車(chē)通過(guò),不會(huì)出現(xiàn)擁堵等問(wèn)題,直接減輕了收費(fèi)站的工作壓力。

2.2符合綠色交通理念

汽車(chē)尾氣排放是導(dǎo)致霧霾天氣、造成空氣污染的罪魁禍?zhǔn)字弧＞推?chē)行駛狀態(tài)來(lái)說(shuō),勻速行駛下尾氣排放量最少,在啟動(dòng)、加減速時(shí)尾氣排放量明顯增加。在收費(fèi)站普通車(chē)道中,汽車(chē)需要減速停車(chē),然后再加速駛出。如果遇到堵車(chē)情況,還需要頻繁熄火、啟動(dòng),尾氣排放要比高速行駛高出十幾倍甚至幾十倍。相比之下,選擇ETC專(zhuān)用通道,汽車(chē)可以無(wú)障礙通過(guò)。隨著ETC技術(shù)的發(fā)展,目前收費(fèi)站多數(shù)安裝了先進(jìn)設(shè)備的ETC專(zhuān)用車(chē)道,最高允許通車(chē)速度達(dá)到了80km/h,與高速勻速行駛狀態(tài)差距不大,尾氣排放量處于中低水平,有利于減少空氣污染。

3ETC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

對(duì)過(guò)往車(chē)輛的自動(dòng)、快速和精確識(shí)別,是ETC應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的原理是,利用安裝在ETC車(chē)道上方的讀取器,讀取進(jìn)入感應(yīng)區(qū)車(chē)輛的電子標(biāo)簽。該電子標(biāo)簽相當(dāng)于人的身份證,一車(chē)一簽,包含了該車(chē)輛的基本信息,如車(chē)輛型號(hào)、大小、座位數(shù)等等。然后經(jīng)過(guò)高速公路收費(fèi)站全國(guó)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),獲取該車(chē)輛駛?cè)敫咚俟返奈恢?通過(guò)計(jì)算得出需要收取的高速公路行車(chē)費(fèi)用。由于ETC專(zhuān)用車(chē)道的行車(chē)速度較快,車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)還需要搭配高速信息處理系統(tǒng),才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理。

3.2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

在一些車(chē)流量較多的樞紐收費(fèi)站,ETC系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息較多,并且為了方便后期查詢(xún),還需要將這些數(shù)據(jù)信息暫時(shí)存儲(chǔ)一段時(shí)間。久而久之,這些數(shù)據(jù)信息也會(huì)占用較大的存儲(chǔ)空間,甚至?xí)下鼸TC系統(tǒng)的運(yùn)行速率。為解決這一問(wèn)題,在ETC設(shè)計(jì)中引進(jìn)了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同,在一些中小型收費(fèi)站使用soLserver數(shù)據(jù)庫(kù),其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性強(qiáng),所有服務(wù)器均可訪(fǎng)問(wèn),雖然存儲(chǔ)容量較小,但是基本可以滿(mǎn)足小型收費(fèi)站的使用需求。在一些大型樞紐收費(fèi)站,則使用oracle數(shù)據(jù)庫(kù),其特點(diǎn)是可拓展性較強(qiáng),具有數(shù)據(jù)批量處理能力,目前在我國(guó)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。

3.3車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)

早期的ETC系統(tǒng)中,需要使用3個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈,配合完成車(chē)輛的檢測(cè),分別是:(1)觸發(fā)線(xiàn)圈,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入到ETC感應(yīng)區(qū)后,觸發(fā)線(xiàn)圈工作,激活整個(gè)ETC系統(tǒng):(2)抓拍線(xiàn)圈,獲取車(chē)輛信息,并完成高分辨率的拍照,將圖像信息傳輸?shù)胶笈_(tái)進(jìn)行處理,識(shí)別后獲取繳費(fèi)信息,自動(dòng)完成扣費(fèi):(3)落(升)桿線(xiàn)圈,如果扣費(fèi)成功,則自動(dòng)升起欄桿,否則欄桿處于落下?tīng)顟B(tài)。隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)階段收費(fèi)站所用的ETC系統(tǒng)中,主要在ETC專(zhuān)用通道的出入口安裝兩個(gè)地感線(xiàn)圈,這樣不僅降低了技術(shù)成本,也提高了感應(yīng)準(zhǔn)確度。

4高速公路ETC的實(shí)際應(yīng)用

第一,收費(fèi)車(chē)輛進(jìn)入到ETC車(chē)道工作區(qū)。

第二,車(chē)道控制系統(tǒng)的控制器和天線(xiàn)向車(chē)道的特定區(qū)域發(fā)出微波信號(hào),喚醒電子標(biāo)簽。

第三,電子標(biāo)簽發(fā)射出本身數(shù)據(jù)信息,如車(chē)牌號(hào)、車(chē)類(lèi)參數(shù)、電子標(biāo)簽號(hào)等標(biāo)識(shí)信息。

第四,車(chē)道控制系統(tǒng)控制電子標(biāo)簽讀寫(xiě)設(shè)備,接收被喚醒的電子標(biāo)簽發(fā)射數(shù)據(jù),分析車(chē)輛的標(biāo)識(shí)信息。

第五,對(duì)進(jìn)入收費(fèi)車(chē)道的車(chē)輛電子標(biāo)簽的合法性進(jìn)行校驗(yàn),并根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行下一步操作。

第六,根據(jù)車(chē)類(lèi)參數(shù)確定收費(fèi)車(chē)輛類(lèi)型和收費(fèi)金額,將電子標(biāo)簽號(hào)、車(chē)牌號(hào)、過(guò)車(chē)時(shí)間等信息上傳到收費(fèi)站監(jiān)控系統(tǒng)。

第七,接收收費(fèi)站監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)下傳的數(shù)據(jù),對(duì)車(chē)道控制機(jī)中的相應(yīng)信息進(jìn)行更新。

第八,系統(tǒng)復(fù)位,等待下一收費(fèi)車(chē)輛進(jìn)入。

5ETC應(yīng)用優(yōu)化建議

5.1增加ETC專(zhuān)用通道數(shù)量

相較于普通高速公路收費(fèi)通道,ETC專(zhuān)用通道在提升通車(chē)能力、減少尾氣排放等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí),隨著ETC相關(guān)技術(shù)的不斷成熟,也為ETC的推廣使用提供了技術(shù)支持。在高速公路車(chē)流量不斷增加的背景下,下一步也需要適當(dāng)增加ETC專(zhuān)用車(chē)道的數(shù)量,特別是對(duì)于一些高速公路樞紐站,設(shè)置2~3條ETC專(zhuān)用車(chē)道可以極大地緩解高速公路收費(fèi)站在車(chē)流高峰期的擁堵現(xiàn)象。

5.2提高ETC信號(hào)抗干擾能力

通過(guò)收集ETC實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的一些故障,發(fā)現(xiàn)信號(hào)干擾是一種比較常見(jiàn)的問(wèn)題。根據(jù)干擾類(lèi)型的不同,可以將其分成兩大類(lèi):一類(lèi)是鄰道干擾,在同時(shí)有兩條或兩條以上ETC專(zhuān)用車(chē)道的高速公路收費(fèi)站,相鄰兩條ETC車(chē)道上的電子標(biāo)簽讀取設(shè)備可能會(huì)發(fā)生串?dāng)_,誤讀相鄰車(chē)道車(chē)輛的信息。另一類(lèi)是跟車(chē)干擾,當(dāng)前后兩輛車(chē)以較高速度、較近距離相繼通過(guò)ETC專(zhuān)用車(chē)道時(shí),讀取器不能精準(zhǔn)讀取后一輛車(chē)的電子標(biāo)簽。針對(duì)這兩種干擾問(wèn)題,下一步要通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)技術(shù),進(jìn)一步增強(qiáng)ETC的實(shí)際應(yīng)用效果。

5.3大力推廣ETC應(yīng)用

建議交通運(yùn)輸部門(mén)聯(lián)合各類(lèi)社會(huì)力量,加大推廣ETC應(yīng)用,進(jìn)一步提升和完善ETC服務(wù),同時(shí)積極探索高速公路收費(fèi)與"互聯(lián)網(wǎng)+"融合發(fā)展的模式和路徑,密切跟蹤高速行駛狀態(tài)下車(chē)輛識(shí)別、手機(jī)移動(dòng)支付等新技術(shù)的研發(fā)、試點(diǎn)和應(yīng)用,不斷提升公路服務(wù)水平和車(chē)輛運(yùn)行效率。

6結(jié)語(yǔ)

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)作為高速公路收費(fèi)站的一項(xiàng)重要組成部分,在簡(jiǎn)化收費(fèi)站作業(yè)流程、降低來(lái)往車(chē)輛管理壓力等方面具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。ETC在實(shí)際運(yùn)作中,主要運(yùn)用了車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別、車(chē)輛檢測(cè)等技術(shù)手段,具有較高的識(shí)別精度?，F(xiàn)階段的ETC應(yīng)用中還存在一些不完善的地方,例如鄰道信號(hào)干擾等。在今后的應(yīng)用中,要通過(guò)繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化、使用新型電子設(shè)備等措施,提高ETC的實(shí)用效果。