ETC电子不停车收费系统的研究应用.doc

引言 4
一、综述 4
1.1简介 4
1.2发呈现状 5
1.3重要功能 5
1.4ETC系统构成 6
1.4.1车道控制系统 7
1.4.2收费站管理系统 7
1.4.3收费中心管理系统 7
1.4.4中央结算系统 8
二、ETC应用 8
2.1国内某些省市不断车收费系统应用状况 8
2.1.1北京 8
2.1.2上海市虹桥国际机场 9
2.1.3长沙机场高速公路 9
2.1.4广东省 9
2.1.5京津塘高速公路 9
2.1.6山西太旧高速公路 9
2.2 ETC系统中存在问题分析及建议 10
2.2.1兼容性 10
2.2.2跟车干扰 10

2.2.3邻道干扰 11
2.2.4 OBU安全性 11
2.3将来发展与展望 11
参照文献 12

摘 要：

本文以智能运送系统理论、高速公路收费系统理论、道路通行能力理论为科学根据和指引，紧密环绕ETC工作原理和核心技术，采用实证研究和规范研究相结合办法，对国内ETC发展及实际应用进行了进一步研究。作者分析了基于车牌辨认和车辆定位电子收费技术，通过比较分析DSRC，ANPR. VPS三种技术性能，从而拟定适合国内高速公路不断车收费系统技术方案。最后，本文通过度析高速公路联网收费实行现状，以不断车收费系统需求站点为基本，结合ETC应用体系建设总体规划，对ETC收费车道重要功能、车道布局、车道系统构成及收费车道流程进行了研究。
核心词：
重要功能、体系架构、应用状况、问题、发展
Abstract:
In this paper，intelligent transportation system，highway toll system theory，road capacity theory for scientific basis and guidance，focusing on the work principle and key technology of ETC，using the method of empirical research and normative research，the development of ETC in our country and the practical application of in-depth research. The electronic toll collection technology based on license plate recognition and vehicle location is analyzed.
By comparing and analyzing the performance of DSRC and ANPR. three technologies，the technical scheme suitable for highway toll collection system in our country is determined in this paper. Finally，this paper analysis the status of implementation of expressway network toll，toll collection system needs to site for the foundation，combined with the overall planning of the construction of ETC application system，and structure of toll lane flow of the main functions of ETC toll lane lane，lane system layout.
Keywords：
 Function、Architecture、 application、 problem、development

ETC（电子不断车收费系统）研究

引言
ETC (Electronic Toll Collection)系统是当前国际上重要研究和推广自动电子收费系统。它运用DSRC (DedI-cated Short-Range Communication)技术，通过路侧单元RSU(Road-Side Unit)与车载单元OBU (On-Board Unit)之间信息互换自动辨认车辆并扣除通行费。是合用于高速公路以及交通繁忙桥梁隧道环境下车辆收费解决方案。ETC系统可以有效解决交通拥堵、收费舞弊以及交通拥堵引起能源消耗和环境污染等问题。是当前人工收费和半自动收费最抱负代替方案。[1][2]

一、综述
1.1简介
不断车收费系统(又称电子收费系统Electronic Toll Collection System,简称ETC系统)是运用车辆自动辨认(Automatic Vehicle Identification简称AVI)技术完毕车辆与收费站之间无线数据通讯,进行车辆自动辨认和关于收费数据互换,通过计算机网络进行收费数据解决,实现不断车自动收费全电子收费系统。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,也不必停车,高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每辆车收费耗时不到两秒,其收费通道通行能力是人工收费通道5到10倍。它是当前世界上最先进收费系统,是智能交通系统服务功能之一。

1.2发呈现状
当前,国内已实行ETC收费系统重要有广东粤通卡系统、江苏苏通卡系统、北京速通卡收费系统、深圳高速公路系统等此外尚有诸多处在试运营或在建系统。这些系统在以便顾客同步解决了诸多交通和环境问题。实际运营中表白它们是安全、可靠、稳定。但由于各地高速公路管理公司具备较大独立经营权,导致各地实行ETC系统存在较大区别,普遍存在区域兼容性问题“一路一卡“管理体制是当前比较普通现象。这使ETC系统社会效益、经济效益大打折扣不利于ETC系统推广应用、因而制定统一ETC技术原则和规范就显得极为重要。

在ETC原则方面国际原则化组织成立了ISO/TC 204负责交通信息和控制领域原则化工作，其中第15工作组制定了基于5.8G RFID系统DSRC原则，ETC系统中设备通信基本符合这种通信原则。当前世界各国都在积极研究制定适合本国DS日C原则形成了以欧洲CEN/TC278、美国ASTM/IEEE、日本ISO/TC204为核心DSRC原则化体系但并没有形成拟定国际原则。国内也致力于适合本国DSRC原则研究，中华人民共和国电子收费国家标GB/T20851-200《电子收费专用短程通信》(如下简称国标)于5月起颁布实行，除已经发布国外.涉及卡构造等一系列规范也已经形成并发布。国标及有关规范发行.为各省市进行ETC系统研究、实行和运营指明了技术方向和建设根据为国内ETC行业发展指明了道路。
国标制定以及组合式联网ETC技术提出充分考虑了国内经济发展水平和承受能力是适合国内国情、技术先进ETC原则和技术体系，对当前电子不断车收费系统整合、升级、集成，实现跨省市跨区域联网收费将起到极大指引和推动作用，中华人民共和国ETC系统建设必将进入一种繁华阶段。[3][4]

1.3重要功能
ETC特别合用于在高速公路或交通繁忙桥隧环境下采用。实行不断车收费,一方面,可以容许车辆高速通过,大大加快了高速公路收费道口通行能力;另一方面,也使公路收费走向电子化,极大改进了路上密集车辆所导致环境污染,减少车辆阻塞现象,行车更加安全,大大提高过桥收费效率。近几年国内电子不断车收费系统研究和实行获得了一定进展。
其重要功能为
它可以提高收费效率，节约车辆通行时间。
ETC车道容许车辆高速通过，普通车速可以达到30公里以上，通行能力是老式人工收费车道4-6倍，可以减少车辆在收费站通行时间，从而减少车辆堵塞现象。
（2） 改进收费站环境
经关于部门检测,使用电子不断车收费系统后,收费车道废气排放量将会减60%少了以上,可以提高环保效果。
ETC系统大幅减少了收费站噪音水平和废气排放，减少了环境污染。
ETC系统减少了收费管理费用和基建费用。
可大量减少收费人员,节约25%-60%寻常管理费用。同步还可减少由于车型鉴别和收费操作差错,以及人为贪占通行费所导致大量资金流失。
ETC系统提供了交通管理数据和手段。
通过实时采集收费数据，交通部门能及时掌握完整路桥车流信息、收费状况，进行交通量合理分派、整体疏导、管理，为新建路桥提供科学根据，有助于提高政府交通管理水平，改进出行质量。 [5][6]

1.4ETC系统构成

电子收费系统与其他收费系统相比,最重要区别是增长了车道微波通信系统,借助电子标签,通过路侧设备和车载装置之间无线通信实现路网与车辆之间信息交流。系统重要由车道控制系统、收费站管理系统、收费中心管理系统、中央结算系统以及金融机构构成,系统构成如图所示。

图一ETC系统构成
1.4.1车道控制系统
车道控制系统是系统中最前端系统,由各种前端设备含车道天线、路侧交易控制系统、专用供电模块、过电压保护器等构成,它控制路侧设备与车载机进行读写通信,并依照车辆信息控制辅助装置如自动栏杆、报警装置启动,同步负责生成和收集系统收费原始数据信息,并上传到收费站管理系统或收费中心管理系统。
1.4.2收费站管理系统
收费站管理系统可与站内所有车道控制系统构成局域网,并通过该网络与收费中心或中央结算中心连接。重要负责对车道过往车辆收费解决各个车道控制系统管理收费站管理系统自身监控对现场实时记录数据如收费数据、违章车辆信息数据和监测数据进行分类和汇总,并实时向收费中心管理系统传递。
1.4.3收费中心管理系统
收费中心管理系统是为了便于业主管理而设立。业主可在高速公路路段上设立光纤传播网络,在路段中心配备控制中心、专用服务器以及应用软件,形成收费中心管理系统。此系统可以对其下属收费站进行有效监控,同步收集这些收费站收费数据以及违章车辆信息数据等并将收集到数据进行分类汇总,适时向中央结算系统传递。同步接受中央结算系统向下分发信息数据,并转发到下级收费站。
1.4.4中央结算系统
中央结算系统是电子收费系统最高管理层,负责管辖范畴内所有收费站管理系统运营状态监控、车辆信息管理、过车记录管理、客户与业主之间计费信息解决等,并与承办银行之间计算机通信,执行账务结算。[7][8][9][10][11]

各个系统单元按功能不同又可提成各种子系统,如图二所示。

图二ETC功能单元构造

二、ETC应用
2.1国内某些省市不断车收费系统应用状况
2.1.1北京
北京首都机场高速公路天竺收费站于1996年10月安装了不断车收费系统，设备从美国AMTECH公司引进，通过几年来运营，系统运营稳定;同步北京八达岭高速已经完毕ETC规划和ETC收费软件开发工作，于底在八达岭高速公路建设了15条ETC车道，进行试点工作，当前已经发展顾客1000各种，设有2个速通卡发售点。当前正在考虑与一卡通结合进行组合式收费系统规划。
2.1.2上海市虹桥国际机场
采用组合式不断车收费系统，使用5.8G微波进行DSRC短程通信以及主、被动兼容天线，系统采用两种IC卡(双界面智能IC卡和上海储值式公共交通卡)。
2.1.3长沙机场高速公路
由深圳产学研提供ETC设备，6条ETC车道，发行约120张卡，9月2日开通。
2.1.4广东省
国内高速公路发展较快广东省，己经采用“两片式电子标签+双界面CPU卡”组合式收费技术方案实现了ETC收费，建立了分布全省13个重要都市“一粤通卡”客户服务中心。广东省在12月全省分区(分六大区域)联网收费时，所有出口实行了电子支付，截止12月，联网高速公路3200公里，日通行量150万辆次，总车道数1500余条，不断车收费车道数155条，占总车道数10.3%。当前，一粤通卡顾客超过了23万个。
2.1.5京津塘高速公路

京津塘高速公路采用单片式电子标签十非接触式IC卡组合式不断车收费系统，通过路段中心后台结算进行系统扣款和缴费，设备采用挪威Q-Free 5.8G设备。底通过验收，系统运营正常。
2.1.6山西太旧高速公路
太旧高速公路作为山西省第一条也是当前唯一条使用不断车收费系统路没，采用由广州埃特斯公司和广东新一粤公司提供ETC设备，在旧关、武宿枢纽互通各安装1入//1出ETC车道，当前系统运营正常。太旧路组合式收费系统已经通过验收，仅限于内部车辆通过，没有向社会公开，重要用于调试程序、测试系统，是值得全省推广典范。[12][13]
2.2ETC系统中存在问题分析及建议
2.2.1兼容性
当前各ETC设备厂家大都已经研发了符合国标ETC设备这些设备都需要通过交通部智能交通部门国标检测以及互通性、兼容性测试才干正式使用。
但是各省份在实行ETC应用时有也许在国标基本上提出某些比国标更加丰富并且实用接口或规定。同步各厂家设备也许在国标容许范畴内对某些细节方面有所微调。这就导致在各省份进行ETC应用时极有也许浮现互通性、兼容性问题从而需要再次组织互通性、兼容性测试。这极大挥霍人力物力并且也许对将来省际间大规模ETC联网应用导致极大地兼容性问题。
这个问题浮现,重要还是由于国标制定在某些方面不够完善、不够明确,厂家也许出于设备性能方面考虑,对设备进行细节上微调。
这个问题解决需要靠交通管理部门以及国标制定组织,不断吸取ETC在实际应用中经验进一步完善和明确国标不断提高符合国标产品应用性能从而增长各厂家设备兼容性。

2.2.2跟车干扰
跟车干扰有两种状况，第一种状况是先后两车陆续通过ETC车道RSU与后车OBU发生了交易车道栏杆抬起未交易前车驶离了车道交易完毕后车反而被拦截;第二种情
况是.先后两车陆续通过ETC车道，RSU与前车发生了交易，紧随其后车辆在没有交易状态下.也尾随其后通过了ETC车道。
第一种状况因素也许是前车无0BU、没插卡、OBU敏捷度低、或者由于前车为小车(特别是挡风玻璃贴有防爆膜)而后车为客车导致交易角度不同。第二种状况因素更也许是后车运用落杆线圈防砸系统蓄意跟车逃费或者先后两者联合伙弊。
跟车干扰在出口会导致高速公路通行费流失，在入口则会导致前车顾客卡没有成功写入入口信息，到了出口无法进行非钞票交易而引起收费纠纷。

2.2.3邻道干扰
当ETC车道与相邻车道车辆均安装有0BU时，RSU与相邻车道车辆OBU发生了交易，ETG车道栏杆抬起ETC车道车辆驶离车道这个时候E下C车道车辆实际并没有成功完毕交易同样也导致了逃费状况。
邻道干扰问题，重要靠控制RSU有效交易范畴来解决.RSU必要做到交易区域边界明显交易宽度控制在2.5-3m左右，这样就可以很大限度上解决邻道干扰问题。
2.2.4OBU安全性
ETC车辆车辆信息(如车型、车牌、颜色等)固化在OBU里，有如下几种状况可以导致车辆信息错误:OBU安装人员人工失误、司机通过贿赂安装人员写入低型车信息、司机篡改OBU车型信息或将安装在低型车OBU放在高型车使用.实现少缴通行费目。[14][15]
2.3将来发展与展望
当今，ETC技术正受到各发达国家高度注重，但还没有统一国际原则，而国内外5. 8GHz商用系统都在研制和实验阶段，国内完全可以运用这个机会发展自己ETC系统。并且国内幅员辽阔，高速公路等收费公路总里程数及其发展速度都名列世界前茅，ETC系统具备辽阔市场前景，如果咱们没有自己ETC系统，一味引进别国ETC系统，不但会把国内巨大市场拱手让给国外公司。更为严重是，由于国内公路建设条块分割，外国系统采用不同原则，这将使国内ETC系统很难进行全国联网，也就使“一卡走遍天下”成为空话，对国内“金卡”工程和国内公路运送当代化建设都是严重阻碍。为此国内必要不失时机研究开发出具备自主知识产权ETC系统和有关设备。

参照文献
[l]戴连贵，龙开红一种ETc车道交易模型.交通与计算机，(4):69-72.
[2]郎为民，胡东华朱元诚，张昆.ETC系统核心技术研究.商品储运与养护.(6):50-54.
[3]燕海兵.国内 ETC 现状及发展趋势.山西交通科技， 年 05 期
[4]陈红华,李洁,王文骐.ETC技术及其发展[J].公路交通科技,,(6).
[5]杨继成，施莉娟 . ETC 技术原理及其在高速公路收费中应用.上海公路， 年第
S1期.
[6]马铖.基于DSRC多功能不断车收费系统[J].计算机工程与应用,,(10).
[7]电子收费专用短程通信物理层GB/l 20851. 1-
[8]电子收费专用短程通信数据链路层GB/T 20851.2-
[9]电子收费专用短程通信应用层GB/T 20851.3-
[10]电子收费专用短程通信设备应用GB1T 20851.4-
[11]电子收费专用短程通信物理层重要参数测试办法GB/T20851.5-
[12]王丽红.关于对电子不断车收费系统思考与摸索.交通世界，
[13」付玉强.浅谈电子不断车收费系统发展.山西交通科技，
[14]何站稳，范崇贵.排除ETC“跟车干扰”好办法.中华人民共和国交通信息产业.(10):37-40.
[15]郑奋，黄志军刘以建.高速公路ETC欺诈行为及防范研究.建材与装饰.9(08Z):400-403.

北京都市学院 信息 学部课程考核评分表
- 年秋季学期
课程名称： 智能交通概论 考核环节①： 期末
班级：14交通本2班 姓名：张思楠 学号：___
考核题目：ETC（电子不断车收费系统）研究

序号
评分细则
（每行相应得分点及满分分值）
得分
1
论文选题（理论意义、与课题有关性、题目命名规定、现实意义或实用价值。） （15分）

2
科技论文内容与否完整。涉及选题背景分析（引出选题价值），铺垫必要理论觉得后续发现问题和分析问题提供理论根据，在选题方向现状及存在问题分析，研究提出办法方案等。（15分）

3
理论或技术水平（背景分析与否到位，理论铺垫与否充分，问题分析与否进一步（需要有一定数据支撑），办法与否具备针对性）（20分）

4
学术规范（遵守学术规范，态度严谨，论文重要内容为本人独立完毕。）（15分）

5
表述与否条理清晰，文笔流畅。（10分）

6
行文格式及文字、图表、引文注释、附录等符合规范。（15分）

7
中英文摘要描述与否精确并满足规定。（10分）

总分

评语（需阐明状况）：
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