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基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究


基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究 摘要: 随着我国交通事业的大力发展, 高速公路电子不停车收费系统设计的关键技术进行分 析,为其设计提供理论性支持。进而结合国内外对于 ETC 系统的实际应用情况,对高速公 路电子不停车收费系统进行设计,从系统架构、各类软件模块的处理流程,以及界面和数据 库的建立等各方面进行探讨,以期对促进该收费系统的进一步完善有所启示。 关键

词:高速公路;电子不停车收费系统;设计 1 前言 我国社会经济的快速发展,人们的生活水平逐渐的提高,私家车也逐渐的增多,人们进 入了汽车时代, 高速公路上的车流量也越来越严峻。 目前我国高速公路收费主要采取半人工 半自动模式,在高峰期不利于车辆的管理,影响高速公路畅通性,不停车收费系统的应用, 能够提高公路管理水平,增强高速收费的便捷性以及快速性,保证了公路的畅通,对处理与 管理高速公路相关问题有很重要的意义。 2 高速公路电子不停车收费系统的关键技术分析 2.1 Client/Serve(rC/S)架构技术 C/S 架构主要指的是服务器和客户端的架构,主要为软件系统的体系架构, 结合其应 用可将两端硬件环境优势进行充分的应用, 进而可将系统通讯开销降低。 应用该技术主要优 点在于促进客户端计算机处理能力的充分发挥, 并可将大多的工作经过客户端处理之后, 进而再将其交给服务器进行处理,可较大的提升客户端的应用速度。 C/S 架构的操作和界 面可实现多样化的应用,并且可保证其安全性,还可进行多层认证。 但同时其应用也存在 一定的缺陷, 相对而言其适用面较窄,而且一般不能够在局域网当中应用;用户群较为固 定,其程序需经过安装才可应用,对于不可知的用户一般不适用。 另外,还表现为较高的 维护成本。 2.2 数据库技术 数据库作为信息系统当中的核心技术,为一类软件科学。具体而言,其主要分为 SQL Server 数据库和 Oracle 数据库。 前者为一类与服务器和客户相联系的数据库管理系统。 通 常客户属于的任何系统组件, 能够通过其他的系统组件获取资源或是服务, 服务器为组织、 数据项和演示等的对象集合,其主要的目的是提供相应的服务, 除物理数据不能够实现直 接访问之外,其他的数据均需通过服务器访问;后者为美国甲骨文公司所提供的软件产品, 为目前应用较为广泛的客户/服务器体系结构中的数据库之一。 2.3 车型自动识别技术 自动车型识别技术的应用, 可识别出不同的车型, 可辅助收费系统进行正确的判断。 通 常情况下,该技术主要通过可测量各类车型的物理特征的传感器组成。 可对车辆的重量、 大小、轴型和轮胎等进行自动识别,其主要的设备包括轨道接触器、动态称重装置和电感环 线圈等。 结合我国采用高速公路电子不停车收费系统的省份分析, 其设计主要是结合各省 的车型分类标准进行,需要用户办理电子标签,并在此过程中,将座位数、车型和尺寸等均 记录到 OBU 当中,进而在车辆的适当位置进行 OBU 的安装,当该车辆经过设有高速公 路电子不停车收费系统的车道时,其系统能够通过 OBU 确定相应的收费标准。 2.4 车辆检测技术 高速公路电子不停车收费系统的应用, 通常是在车道的出口和入口处设置相应的地感 线圈, 进而自动检测离开或进入 ETC 车道的车辆。 传统 ETC 的设计,其第一个线圈属 于触发线圈;第二个线圈为抓拍线圈;第三个线圈属于落杆线圈。ETC 四线圈的应用为传 统设计的优化,主要是在触发线圈后增加线圈,可通过线圈判断出车辆的列队情况,识别出 正在交易的车辆,有效的避开了其他车辆的干扰,同时还能够将已经退出 ETC 系统的车辆 信息删除,实现了 ETC 系统的智能化应用。

3 高速公路电子不停车收费系统(ETC)的设计 3.1 ETC 系统的架构设计 本次设计中所采用的架构为 C/S 架构的, 其系统主要组成包括收费站、 分中心和省中 心三部分组成,并且各部分均构成相应的局域网,设置有相对应的数据库服务器。 并将车 道设置收费站进行数据采集的前端, 促使其在完成相应的数据采集之后,可将业务数据实 时传送到收费站的服务器,待收费站处理完相应的数据之后, 应用传输中间件将处理好的 数据传送给省中心和分中心。该系统的硬件组成主要包括车道控制器、工控机、触发线圈、 车辆检测器、 微波读写控制器、 抓拍摄像机和声光报警器等。 在各设备的连接应用过程当中。 车道计算机的连接主要结合 RS232 串行微波读写控制器和电缆线实现。 而微波天线和电 子标签之间的信息交互作用主要通过 ETC 车道的相应软件系统进行控制。 车道计算机则 主要是由车道控制器,进而实现与高速挡车器、车道通行灯、费用显示器和车辆检测器等的 连接,并且 ETC 车道软件对其运行进行控制。 3.2 ETC 系统功能模块的划分 ETC 系统的功能模块主要组成包括数据通信、 车道前端、 ETC 管理和车道监视四部分。 车道前端主要处理相应的车道交易, 并控制和检测车道的外部设备, 同时还需抓拍过往的车 辆, 并将其图像保存。 数据通信的功能主要是进行参数下载, 以及上传对应的收费数据。 而 车辆模块主要在于对收费情况,以及车辆的设备状况进行监视。 ETC 的管理职责主要是对 其数据进行统计、查询和稽核等。 3.3 系统模块的设计 3.3.1 入口处 OBU 的处理 在系统模块的设计中,应注重入口处 OBU 的处理。 其主要是将设有电子标签的车辆 的入口信息进行写入操作, 并且还能够自动生成入口处过车交易的明细记录。 在具体的操 作过程中,应注意关键步骤的实施。 ①应对 OBU 的有效性进行判定。 在应用过程中, 系统能够将 OBU 在二次发行时所携带的信息读取出,并将省联网中心所给出的时间与 OBU 自身启用的时间进行比较, 进而对 OBU 读取时间的有效性进行判断。 其中所读取 的 OBU 的自带信息主要包括 OBU 的有效时间、 车型和 OBU 的编号等; ②应注重 OBU 卡当中基本文件的读取,以及其有效性的判断,其中需要读取的基本文件包括卡类型、卡网 络号、有效时间、卡编号等。 而 OBU 卡有效性的判断的流程图见图 2。

图 1 OBU 卡有效性判断的流程图 最后为入口信息的写入,以及相应交易明细的形成。 在进行相应写入信息的操作当中, 需 写入的数据主要包括自动识别车牌的、收费站的编号、车辆的类型、车辆通过的时间和入口

的状态标识等。 同时,在完成相应的交易之后,并在高速档杆器将杆抬起之前, 应将所生 成的交易明细记录通过实时上传的方式,促使其到达收费站的服务器当中。 而入口处的交 易明细主要包括入口的通过时间、操作员、车道号、车型、终端机的编码、收费站的名称和 终端的交易序号等。 3.3.2 车道异常的处理 在车道异常的处理中: ①需做出无电子标签的判断。 在应用开始之后, 若是无电子标签, 声光报警将会提升不存在电子标签,之后值班人员应让车辆通过 MTC 车道,之后进行下 一辆车的处理, 无效电子标签的处理同以上相同。 此外, 还包括无 CPU 卡判断、 无效 CPU 卡的识别和无效入口信息的识别等,其处理流程均大同小异;②为与车干搅方面的处理,若 是发生两辆车干搅的其区域设有天线, 并且天线所检测到的 OBU 属于后一辆车。 将会导 致未进行正常流产处理的车辆被放行,但经处理的车辆无法通过,为防止该类情况的发生, 应设置相应的处理流产; ③为双通信区域当中切换流程的设计, 其设计主要在于预防同车出 现干搅的问题发生。在其设计过程中,可结合双通信区域模式的应用,避免在同一区域同时 有两辆车通过,其设计除添加区域切换流流程之外,其设计和单通信区域大致相同。 除以 上的设计之外, 为完善高速公路电子不停车收费系统, 还应进行数据库的设计和界面的设计, 进而提升其实用性。 另外,还应注重与车干搅的处理。 为避免处于天线区域中的两辆车发生混淆,应对其 区域中的车进行判断,若是发现跟车应停止相应操作并进行处理。 同时还应注重数据的上 传,将车道产生的车辆图片、信息、异常处理和收费流水等数据上传到收费站的服务器中。 4 结束语 在我国社会经济的不断发展, 以及交通运输系统的不断完善之下,高科技的、智能化 和信息化的高速公路运营管理的应用,对于满足社会经济的发展需求具有重要的作用。 为 此,为促进高速公路电子不停车收费系统的进一步完善, 还需结合各省的具体情况进行设 计。 参考文献 [1]韩 鹰.高速公路计算机收费系统的设计[J].电脑开发与应用,2012,3(4):189~190. [2]张 勇,周跃华,赵 蕊.高速公路电子不停车收费系统(ETC)节能 分析探讨[J].交通节 能与环保,2011,2(3):134~135. [3]张方方.设置 ETC 车道的高速 公 路 收 费 站 车 道 规 模 确 定 方 法 探 讨[J].上 海公路,2013,6(2):157~158.


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