ETC环境下计重收费系统总体设计分析

席胜花

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。在社会飞速发展背景下，对交通网的需求不断提升，高速公路建设数量不断增加，但收费站的建设在一定程度上影响了通行的顺畅性，不利于交通网的智能化发展。本文就ETC环境下计重收费系统总体设计展开探讨。

关键词：ETC;计重收费;系统设计

引言

目前，ETC收费系统的主要顾客为经常往返于市中心和市郊或区域城市群之间的小型公务轿车和客运车辆。从发展的角度来看，按重量进行收费的长途货运车辆更应作为ETC收费系统的主要发展对象，该顾客群体量庞大、稳定，可以成为ETC收费系统重要的长期顾客。因此，ETC环境下计重收费系统的应用成为公路主管部门、系统集成商和设备厂商的研究热点。

1高速公路ETC收费规划

1.1收费基本原则

（1）实用性原则。实用性是在考虑ETC系统构架的基础上，尽量降低改造工程量，充分利用现有布局，完善相应设施，保证ETC运行，提高系统的实用性和可推广性。（2）稳定性原则。由于ETC自动收费体系是无人专门看管的全方位自动化系统，ETC计重收费中需增加计重系统和费用计算系统，目前使用的普通计重系统尚且不能充分满足ETC系统需要，因此需要增加高稳定性计重设备保证系统正常运行。（3）高效率原则。ETC不停车收费系统就是为了达到快速收费要求，减少收费导致的停车和堵车现象，在规划过程中，应当充分考虑过车效率和过车速度问题。

1.2ETC车道布局和分区

从ETC收费原则来分析，箱体车最大长度超过15m，平板车型最大程度为17.5m。这时候需要设置能够保证货车称重前置距离控制在18m，收费岛内则需要对称重台进行设置，当前的ETC车道系统过车逻辑则需要前置称台，从根本上降低不必要的额外工作量，进一步提升通行效率。

1.3ETC计重收费系统计重设备的选择

在ETC计重收费过程中，车辆需要在不停车的情况下，实现车辆重量的称量和通行费的计算自动缴费功能。因此在系统中实现车辆的动态称重，选择合适的动态称重设备，是ETC系统实现计重收费的关键。ETC系统是一种无人值守的系统，对系统的稳定性要求非常高，且ETC车道过车速度基本在20km/h以上。这样的ETC车道环境，决定了应用于ETC计重收费系统的称重设备拥有较高的稳定性、优秀动态称重性能、良好的称重精度和防止异常行车的功能。从目前市场上的动态称重设备来看，可连续过车式整车、阵列式弯板和六条式阵列石英为最佳的选择。

2ETC计重收费系统设计方法

2.1整车计重系统

该系统的设计采用传感器分组技术，对秤体结构进行优化设计，在动态称重算法的指导下，与车辆通行情况相结合实现高精度称重。秤体结构方面。经过大量数据采集与计算设计出全新的结构，对每节台面尺寸进行优化配置，利用传感器分子技术对动态过车进行精准称重，在动态称重算法指导下，对无附加装置情况下轴数与轴重进行检测;动态过车计算。利用传感器分组技术，以采集到的传感器信息为依据，对被测车辆的轴重数据进行测量。将红外分离器设置道上泵端，利用其对泵台上不同车辆进行检测，并形成辨识信息。通过特殊的泵体结构将车辆的重量信息进行分离，在称重算法的指导下，实现对动态过车的连续称重。

2.2车辆动态称重技术

ETC中，动态车辆计重收费体系要求在无需停车的情况下完成车辆称量和费用计算。因此对称重设备的要求相对较高，其主要包括称重控制器、传感器、车辆分离器、车辆检测线圈等。（1）弯板称重设备。称重设备主要采用弯板式传感器，通过称量器受压变形获取内部感应线圈的应变变化测量车辆重量。其主要特征包括进度高、稳定性好、耐久性和耐腐蚀性好，并且不受到刹车或加速引起的水平方向力影响，该弯板称重设备的称重精度能达到1%～1.5%，完全能够满足计重收费要求。（2）压电传感器。称量信息通过压电传感器获取信号累加并传送至称量控制器中进行分析。其设计较为简单，不过其寿命相对较短，受各方面因素影响较大。弯板式称重设备和压电传感器相比，弯板式称重设备更具有优势。因此，本研究也选用弯板式称重设备。

2.3计重数据序列与ETC车道车辆数据序列的匹配和异常处理

（一）数据序列的匹配。如车辆驶入A区，首先筛选ETC相关信息有误的车辆，排除成功后记录通行车辆OBU内的车牌号码、车型等信息，通过A区与计重设备光幕、实时重量的配合，保证OBU数据与车辆称重数据相匹配的待交易缓存正常。当车辆达到B区交易区域时，交易天线首先验证车辆OBU的车辆信息，与车辆缓存队列信息一致后，进行扣费交易。（二）异常行车的数据处理。当人为操作干预到流程的正常工作时，会出现车辆不完全倒车和完全倒车的情形，系统应能自动%拐！I并对数据序列进行重组。不完全倒车的处理：车辆不完全倒车是指车辆已经遮挡光幕但尚未完全驶离光幕状态下的倒车行为。车辆倒车后，称重设备需要发送不完全倒车指令，并修正计重设备的检测数据，保证车道缓存队列的实时性和可靠性。完全倒车的处理：车辆完全倒车是指车辆已经完全驶离光幕并产生称重数据状态下的倒车行为。车辆倒车后，称重设备需要进行称量的删除，并发送完全倒车指令，完成该车ETC相关信息的删除，保证车道缓存队列的实时陕和可靠性。

2.4收费系统设计

在ETC收费车道中设置套路侧单元，在前方和后方分别设置预读天线与交易天线，在预读天线中，当OBU余额不足时，车辆将无法进入到ETC车道之中，可有效保障该车道的正常流程，使车辆通行效率得到显著提升;在交易天线中，可对称重后的车辆自动扣费，上述天线设计的主要作用在于解决ETC设备异常情况下，OBU与称重数值不一致对交易产生的不良影响。ETC系统的应用通过一体化设计，无需对数据队列进行维护，便可从源头处解决上述问题。收费系统具有较强的兼容性，采用PLL进行温度补给，使RSU不受环境限制，中频滤波设计得到显著提升，使交易更加稳定。

结语

ETC计重收费系统作为今后公路计重收费的主要方向，其能够提升公路的运行效率。减少收费站人员的具体投入，更好地解决收费站在交通运行过程中不良问题。

参考文献

[1]赵祖明.ETC计重收费系統总体设计的研究[J].衡器，2018，42（6）：35-39.

[2]张佳贺.货车ETC计重收费系统关键技术探讨[J].中国交通信息化，2017（3）：66-70.