高速不停車收費系統解決方案
一、 系統簡介
1. 不停車收費（ETC）介紹 ETC 是國際上正在努力開發并推廣的一種用于公路、大橋和隧道的電子自動收費系統。ETC 技術在國外已有較長的發展歷史，美國、歐洲等許多國家和地區的電子收費系統已經局部聯網并逐步形成規模效益。我國以IC卡、磁卡為介質，采用人工收費方式為主的公路聯網收費方式無疑也受到
這一潮流的影響。
1) 實施ETC 的意義
不停車收費技術特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用。實施不停車收費，可以允許車輛高速通過，故可大大提高公路的通行能力；公路收費走向電子化，可降低收費管理的成本，有利于提高車輛的營運效益；同時也可以大大降低收費口的噪聲水平和廢氣排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以縮小收費站的規模，節約基建費用和管理費用。另外，不停車收費系統對于城市來說，就不僅僅是一項先進的收費技術，它還是一種通過經濟杠桿進行交通流調節的切實有效的交通管理手段。對于交通繁忙的大橋、隧道，不停車收費系統可以避免月票制度和人工收費的眾多弱點，有效提高這些市政設施的資金回收能力。
2) ETC 在我國的發展
在中國，1995 年國家技術監督局正式批準交通部承擔ISO/TC204 國內歸口工作，秘書處設在交通部公路科學研究所。1996 年，交通部成立了中國交通工程設施(公路)標委會。1998 年國家計委立項委托交通部公路科學研究所開展“交通工程標準化體系研究”，并要求盡快制定本領域急需的二十多項國家標準，其中就包括“公路不停車收費應用技術條件”的編制工作。
3) ETC 在實際中的應用
A) ETC 在國外應用情況
國際上，美國、歐洲、日本很早就針對不停車收費系統中的研發技術、工程實施、標準規范進行了深入研究，并向國際標準化組織提交了有關不停車收費標準的草案，歐洲和日本提出的標準較為成熟，獲得了較廣泛的廠商支持。
B) ETC 在我國應用簡介
盡管國外ETC 系統運行很成功，具有一定特色，但有些技術特點和運營方法能否適合中國，需要結合我國道路使用者的行為特點深入評估分析。以車道部分為例，有專用車道、混合車道兩種模式，有收費員值班管理和無人值班管理兩種模式，有設高速欄桿和不設欄桿兩種模式，有低速通行模式和高速通行模式。從違章逃費行為的處理看， 有現場處理和圖像抓拍事后處理兩種模式。如果ETC 運營模式不能很好地提供免停車快速通行服務、不能減少收費值班員，將無法體現出明顯的吸引力，推廣應用的前景將無疑受到影響。 為規范和促進不停車收費在國內的應用，交通部于1998 年組織交通部公路科學研究所等有關單位開展網絡環境下不停車收費系統的研究，對有關接口規范和技術指標給出了指導性意見，并在1999 年組織北京、廣東、江蘇、四川的交通廳開展示范工程建設。同時，也計劃在更多的省、市開展推廣工作，以充分發揮網絡不停車收費系統的優勢。
4) ETC 的發展趨勢
在高速公路建設快速發展的同時，我國高速公路收費系統也有了很大的發展。十多年來，高速公路收費系統已經由全面引進階段逐步過渡到自主開發與引進相結合的階段。主要體現在按區域聯網收費、按線路聯網收費、采用高新科學技術提高收費管理手段三個方面。隨著社會、經濟的快速發展，特別是跨省市國道主干線高速公路網絡的逐步形成，社會對收費系統的技術要求將會越來越高，自動化程度較高的收費技術必然逐步取代傳統的人工作業方式，ETC 技術會在適宜的路段里得到采用。從目前的情況來看，我國人工收費技術發展成熟，相當長時間內業仍占主導地位。但非現金支付方式將受到歡迎，國內已有部分運營了五六年的高速公路，其交通量已經達到相當水平，部分收費站的通行能力確實不能滿足高峰交通的需要，面臨擴建收費站和改建ETC 車道的選擇。在這個時候，實施ETC 收費顯然要優于進行土建擴展。
我國鼓勵圍繞大城市發展衛星城市和大型居住區，這時城間往返交通流量將會很大，且交通流密度很高，同時要求的道路服務水平也高，實施停車自動收費業務和不停車的高速ETC 收費業務的需求將是客觀存在的。
能夠兼容IC 卡收費和ETC 電子收費的兩片式電子標簽及其組合式電子收費技術方案將睿豐德公路網自動化收費技術發展的探索和關注焦點。 在以IC 卡收費為基礎的系統中開展ETC 電子付費較為容易，僅需在交通擁堵的收費站或有特別需求的收費站安裝ETC 車道系統就可以，沒有必要讓ETC 系統自身單獨構成一個封閉式網絡。涉及的主要工作是車道改造任務，有一定的工作量，但不存在重復投資或浪費的問題。
2. 高速不停車收費系統
近年來，我國的公路建設取得飛速發展，高速公路通車里程不斷增加， 一些省分路網格局基本形成。但是隨著路網的形成，通車公路里程的增加， 交通流量也在不斷增加，由此帶來許多的新問題：
收費設施及收費技術落后，城市出入口的收費站形成交通瓶頸；
各路段收費方式、標準等方面的不統一，給用戶交費造成混亂；
給社會造成公路部門到處設點收費的惡劣印象，與高速公路高速、快捷的形象極不相符；
重復建設收費廣場和設施，造成投資浪費和運營成本增加；
停車次數增多，汽車尾氣對環境的污染增加。
鑒于國際和國內不停車收費發展的狀況，本著先進、可靠、方便、實用的設計原則，通過多方市場調研，研制開發出了高速不停車收費系統，并在實際應用中取得了很好的效果。
3. 系統特點
先進性
現代信息技術是現代科技發展中最活躍的領域，新產品、新技術層出不窮，每個新技術的出現都對我們的生活方式產生極大的影響，對我們 工作效率的提高起到極大的推動作用。因此本系統必須采用先進的技術和設備，這一方面反映了設備所具有的先進水平，又使得整體系統具有強大的發展潛力。同時，由于本系統是一直實際使用的工程，因此其要求設備和技術又必須是相對成熟的。
可靠性
必須考慮采用成熟的技術和產品。在設備選型和系統的設計等方面都盡量減少故障的發生。
可維護性
可維護性是當今應用系統成功與否的重要因素，包括兩層含義：
(1)故障的排除；
(2)日常管理操作簡便。
應用性
設計本系統，應首先考慮能滿足管理的功能要求和實際應用的需要。
開放性
考慮到投資者的長遠利益，本系統必須是開放系統，可與其他系統集成，并結合相關的國際標準或工業標準執行。
可擴充性
本系統考慮今后發展的需要，因而必須為系統產品系列、容量與處理能力等方面擴充與換代提供支持，這種擴充不僅充分保護了原始投資， 而且具有較高的綜合性能價格比。
規范性
由于本系統是一個綜合性系統，在系統設計和建設初期應著手參考各方面的標準和規范，并且應遵從該規范各項技術規范，并做好系統的標準化設計與管理工作。
二、 系統設計方案及說明
1. ETC 車道設計
ETC 車道方案圖 
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ETC 車道的設計，主要考慮車輛通過速度因素，保證車輛能夠以40Km/h的速度通過。合法車抬桿放行，違章車攔截并引導其進入人工收費車道。
2. ETC 系統運行方式
通行費采取記名或記賬卡（電子存折）計費方式。根據電子標簽中時間或金額的多少可以將電子標簽分為：正常電子標簽、灰名單標簽、黑名單標簽。
正常標簽：可正常通過的標簽；
灰名單標簽：電子標簽帳戶金額不足時，將被列為灰名單；
黑名單標簽：電子標簽帳戶超過規定日期或金額超過透支限額時，將被列入黑名單。
黑、灰名單標簽處理：自動欄桿處于常閉狀態。對于灰名單標簽，車道系統通過費額顯示器對用戶進行提示，抬欄桿，亮綠燈，放行；對于黑名單標簽，系統將對其進行攔截，報警。聲光報警器報警15 秒后自動熄滅。車輛通行可與監控系統連接進行通行過程實時監控；通過調整閱讀設備的閱讀角度和配合車輛檢測器杜絕跟車現象。
3. 電子標簽使用
電子標簽可以以“買斷”及“租用”兩種方式提供給用戶：買斷方式：用戶購買電子標簽，電子標簽歸用戶個人所有；租用方式：用戶在使用電子標簽之前，向運營公司交納電子標簽使用押金，電子標簽租借給用戶使用。用戶退租后，押金返還給用戶。
4. 電子標簽信息
入口站：
讀取：電子標簽編碼、車型、車牌號
寫入：入口時間、入口站號、入口車道號
出口站：
讀取：入口時間、入口站號、入口車道號、電子標簽編碼、車型、車牌號
寫入：出口時間、出口站號、出口車道號 、
5. 計費方式
系統計費方式可分為“租用”和“儲值”兩種：
租用方式：用戶預交通行費，在規定的時間內（如一個月）不限次通行， 超過期限后禁止通行，用戶可在標簽到期時續交通行費，延續租用；
儲值方式：用戶同樣續交通行費，每次通過時，在用戶的賬戶上扣除相應的通行費，當用戶帳戶余額不足本次通行時，系統將對其進行攔截，用戶可對其賬戶進行充值。
6. 車道程序狀態
ETC 車道程序可以分為三種狀態：
正常狀態：即工作狀態；
鎖定狀態：當車道遇到異常情況后，車道程序即進入鎖定狀態。這里的鎖定指鎖定抬欄桿操作，這使得后續的合法車輛不會放行已經被攔截的非法車輛；
維護狀態：用于系統維護及執行一些人工干預操作。疏導員通過維護狀態可以解除車道程序的鎖定，手動放行違章車輛。
7. ETC 后臺系統
高速公路ETC 系統的后臺管理系統與人工收費的后臺系統完全分離，相互獨立。其目的就是便于維護。
ETC 的后臺系統包括：主服務器、工作站。
主服務器：主要負責收費、賬務數據的存儲與結算等功能。
工作站：主要負責電子標簽的發行管理、帳戶充值以及數據備份等功能。
三、 系統設備
1. 系統設備選擇
由于系統對性能要求較高，為使系統穩定、快速、可靠，推薦采用目前最先進的不停車遠距離識別方案。此系統為1999 年首先引進，已應用于多個工程。
系統采用的設備是遠距離識別技術，是目前較先進合理的識別系統。為車輛的快速通過提供了一個較為方便、快速的解決方案，它采用RFID 技術生 產的RF 識別卡，車卡小，識別距離最遠可達15M。該卡可方便地吸附于車前玻璃上，讀卡器裝于收費島一側對車輛進行高速遙控識別，司機不用停車交費，系統將自動遠距離識別帶卡車輛，車輛可連續通過，不會造成出入口堵塞與混亂，亦不會出現重復讀卡，設備使用壽命可達10 年，長年不用維護。
2. 閱讀設備
本閱讀設備內置管理程序，可脫機自動完成物體識別功能，內置數據庫可存儲大量電子標簽數據。
產品特點：
免手動識別；
防水、防塵塑料外殼，可適用于惡劣環境；
串行通訊；
高速讀取；
體積小巧，設計緊湊。
產品技術特性：
工作頻率為2.45GHz，具有環極性信息磁場；
6m-15m 閱讀距離,15m 范圍內可檢測移動物體 ；
軟件設定閱讀距離/頻道（100 個可選頻道）；
3 色發光管和蜂鳴器；
用戶可編程；
閃速EEPROM 數據庫；
DTMF 及LED 接口；
RS232 及2/4 線制RS485；
3 并行輸入，2 并行輸出；
繼電器及防護開關；
24V 或12V 工作電壓；
-20 度到+85 度正常工作；
、雨、雪、風、沙、腐蝕、等惡劣環境下正常工作；
RFID 技術，準確識別率100%。
3. 電子標簽
作為車輛的電子標識，安裝在汽車風檔右下方。內存信息存儲可根據用戶需求，有兩種定義方式：
1) 唯一ID 碼，建立中心數據庫，唯一ID 碼與車輛基本信息一一對應；
2) 內存車輛基本信息，如車牌號、車型等基本信息。
電子標簽技術指標：
供電類型：電池供電；
使用壽命：大于6 年；
工作溫度：-20℃ ― +85℃；
工作頻率：2.45GHz；
適應環境：雨、雪、霧、灰塵、油污、化學腐蝕、風沙、振動、沖擊等。