高速公路ETC电子收费系统的技术应用

蔡艳良

摘要：随着高速公路联网收费的推广，交通流量日益增加，高速公路收费站的车辆拥堵问题越来越严重，影响了交通线路顺畅运行，以及行车安全问题，提高交通疏通能力和收费站处理效率刻不容缓。目前，国内外使用ETC电子收费系统取代传统人工收费方式，利用多项高新电子技术实现车辆无需停车即可收取道路通行费用，大大减少了因排队造成的交通拥堵状况，促进了高速公路收费管理发展。

关键词：高速公路；ETC电子收费系统；技术应用

引言

就目前的状况来看，我国高速公路的利用率很高，车流量一直居高不下，从而极大地加重了高速公路收费环节的任务。同时，由于车流量大，人工收费具有延迟性以及其他人为因素等，造成高速公路常用路段交通严重堵塞，极大程度上影响了高速公路正常运营，耽误车辆行程。除此之外，拥堵的车辆往往容易排放更多尾气，进而日益加剧环境污染。综上所述，高速公路收费问题亟待解决。ETC系统，即电子不停车收费系统，通过车辆的IC卡，实现IC数据与收费系统的计算机相连接，它将微波通信、自动化控制、传感技术、计算机网络及信息处理等多项先进技术有机有效地结合在一起，是人类智慧的结晶，对于高速公路收费任务具有重要意义。不仅节约了人力物力，同时节约了收费时间，进一步推动了高速公路发展新进程。

1 ETC电子收费系统概述

ETC电子收费系统是一个多技术集合的高速公路收费体系，通过高速的微波无线传输进行两个收费站点之间的网络联合及信息交流，再利用发达的电子计算机系统快速处理庞大的电子数据，具有图像传输功能和自动控制的特点。与传统的高速公路收费方式相比，ETC电子收费系统具有以下优点：①可以缩短高速公路车辆出站的通行时间，提高高速公路收费效率；②车辆出高速公路时不需要再减速停车，减少对车辆刹车系统的损耗，并减少车辆重新启动时浪费的汽油，降低车辆排放废气对空气的污染；③ETC收费卡，即“一卡通”，能通行多个收费点，给车主带来很大的便利；④管理较为简便，并且操作简单、使用安全；⑤采用网络缴费，避免收费站点人员贪污收取的通行费。

2 ETC电子收费系统工作原理

电子收费系统作为一项新兴的应用技术，其研究正越来越深入。ETC电子收费系统主要利用车辆自动识别技术，对电子标签中的信息进行有效识别。通过路侧车道或门架上控制系统的信号发射与接收装置读取（在读写卡中还可以写入）标签信息，识别车辆上的由耦合元件及芯片组成的车载单元“电子标签”。标签含内置天线，用于和射频天线间进行通信。ETC车道计算机根据“电子标签”中存储的信息识别出车辆的基本信息，为后台业务系统提供强大支撑。根据车辆行驶情况从车主的银行账号或储值中扣除通行费，能够在多个收费站同时使用，起到快速便捷的效果。

3 ETC电子收费系统的基本组成

整个ETC电子收费系统的基本组成设备大致可以分为ETC收费车道、收费站点分管理系统、总ETC管理系统、银行处理系统和微波传输通信系统。根据行使功能的不同，我们可以将这些设备再分类，即分为前台接收信息系统和后台发送信息管理系统。前台接收信息系统主要负责识别出站车辆，并将信息传送到后台管理中心，再通过银行收费系统实现通行费用的扣除；后台系统则是主要负责处理整个ETC电子收费系统的庞大数据，进行统一的调度工作。

4 ETC电子收费工作流程

在ETC电子收费系统工作中，还应遵循一定的流程，当车辆进入车道无线短程通信范围。工作流程如下：a.首先压到埋入车道地下的触发线圈，启动门架上的读写天线；b.读写天线发送微波读取车辆电子标签的信息和车型代码，判断电子表现的有效性，标签有效即进行交易处理，标签无效则立即发出报警并关闭车道；c.一旦出现违规车辆企图高速跟车而过，逃避收费识别，读写天线确认无效的同时，将快速启动自动栏杆，关闭收费车道，当场拦截冲卡车辆；d.完成交易后，通过车道控制，将栏杆抬起，车道信号灯转变为绿灯，交易信息费显示在显示器上，可以在显示器上进行查询；e.通过抓拍线圈时，对车辆的图像进行抓拍，同时通过字符叠加器，在抓拍图像中呈现车辆信息；f.待车辆安全通过后，栏杆自动回落，信号灯变回红色；g.最后系统的交易信息上传至收费站服务器，一个收费流程完毕。

5 ETC电子收费系统的技术应用

5.1自动识别技术

自动识别技术的核心是一种物体之间的感应作用。通过之前的叙述，我们知道，电子收费系统首先是要通过微波天线技术识别车辆信息，从而才能完成之后的收费任务。所以说，自动识别技术是整个收费系统中的核心技术，正确的识别与判断是收费工作正常進行的首要保证。具体来说，这项技术是利用具有识别作用的装置，通过微波天线与车辆之间的感应作用，获取车辆的相关信息，之后将这部分信息输送到下一级中以完成收费工作。总体来说，自动识别技术其实是一种数据收集的重要方式，只是这种收集信息的方式不同于传统的收集方式，这是一种高人工智能化的、全自动的收集方式，是科学进步的产物。通常情况下，在电子收费系统中常用的识别技术有车辆识别技术和车牌识别技术。车辆自动识别技术。车辆识别技术就是说能够在车辆不停车的情况下，射频天线自动识别车辆负载的出入信息的技术，这对于电子收费系统是关键步骤。通常来说，不同的车辆识别技术的不同之处在于车辆要装载的包含有车辆信息的芯片不同。据此，常见的识别技术有射频识别等。车牌自动识别技术。车牌号对一个车辆的重要性不言而喻，每辆车有自己的车牌号以区别于其他车辆，在交通守则中有不得遮挡车牌号的严格规定。这项技术也同样是电子收费系统中一个不可或缺的技术活动。当车辆通过收费站时，射频天线对车牌号进行辨别。这样，通过车牌自动识别技术，电子收费站可以自动识别车辆出入高速公共的信息，并将该信息传输给管理计算机。

5.2专用短程通信技术

专用短程通信技术，又称DSRC电子收费技术，是近几年国际上比较成熟的收费技术，是ITS职能运输系统中用于车辆在高速公路收费点实现不停车收费的技术方法。通过对DSRC技术的运用，不仅能够能够实现车与路信息的双向传输，同时还可以实现车与车之间信息的双向传输，利用路边设备RSU与行驶车辆的车载装置OBU联系起来，DSRC具有高速的电子数据传输通道，能够有效降低通信线路中常有的延时时差，是高速公路不停车收费准确、高效、可靠运行的保证。

结语

ETC电子收费系统是国内外普遍推广使用的自动收费系统，对交通路段繁忙的桥梁、隧道和高速公路都有非常高的使用价值。ETC电子收费系统能够实现车辆通过收费站点时不需要停车缴费，就能够达到自动收取费用的目的。ETC电子收费技术在我国还需要进一步的推广发展，充分利用电子收费技术取得经济效益和社会效益，提高我国高速公路现代化管理水平。

参考文献

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[2]刘睿健.货车也便捷之ETC新时代！———看高速公路货车ETC如何实现[J].中国交通信息化，2017（8）：22-23.

[3]程晖.基于高速公路电子不停车收费系统（ETC）的设计与研究[J].电子制作，2017（9）：78-79。

（作者单位：南京苏河电子科技有限责任公司）