ETC车道（精选五篇）
ETC车道 篇1
不停车收费系统 (又称电子收费系统Electronic Toll Colleetion System) , 简称ETC系统, 是高速公路一种新型收费技术, 它将原来收费站采取人工收费的作业过程自动化, 车辆不必停车缴费而可低速通过。不停车、无人操作和无现金交易是ETC电子收费系统的三个主要特点, 它适合于开放式和封闭式两种收费制式, 避免了现有人工半自动收费过程中的弊端。由于不需要停车等候, 当交通量较大时, 不会产生收费站前车辆排队等候的现象, 减少了车辆延误;由于无需人工参与和无现金交易, 可完全避免收费过程中的舞弊和贪污现象, 同时也能解决由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。
我国在20世纪90年代开始ETC的试验, 1996年广东佛山、顺德、南海等地方公路建立了ETC收费车道并投入运营;同年, 北京机场高速公路天竺收费站也安装了不停车收费系统。到目前为止, 我国ETC系统的实施取得了一定的进展, 涌现许多ETC系统, 如广东联合电子收费系统、上海虹桥国际机场ETC系统、天津ETC系统、沪宁高速公路江苏段ETC系统、沈丹高速沈桃段等。
1.1 ETC的系统构成
ETC系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、传输网络及专业银行组成。根据分工的不同, 系统又可分为前台和后台两大部分。前台以车道控制子系统为核心, 用于控制和管理各种外场设备, 与安装在车辆上的电子标签的通信, 记录车辆的各种信息, 并实时传送给收费站管理子系统。后台由收费站管理子系统、ETC管理中心和专业银行组成。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层, 既要进行收费信息与数据的处理和交换, 又要行使必要的管理职能, 它包括各公路的收费专营公司、结算中心和客户服务中心。后台根据收到的数据文件在公路收费专营公司和用户之间进行交易、拆帐和财务结算。配有多台功能强大的计算机, 完成系统中各种数据、图像的采集、处理。
1.2 ETC系统工作流程
ETC工作流程如图所示, 主要有以下几个程序:
首先是车主到客户服务中心或代理机构购置车载电子标签, 交纳储值。由发行系统向电子标签输入车辆识别码 (ID) 与密码, 并在数据库中存入该车辆的全部有关信息 (如识别码、车牌号、车型、颜色、储值、车主姓名与电话等) 。同时发行系统将这些信息输入相应的收费计算机系统。车主将电子标签贴在车内前窗玻璃上即可。
当车辆驶入ETC收费车道入口时, 处于休眠的电子标签受到ETC天线微波激发而转入工作状态:电子标签通过微波发出电子标签内的标识信息;天线接收确认电子标签有效后, 将入口车道代码和时间信号等信息通过微波写入电子标签的存储器内。
当车辆驶入ETC收费车道出口时, 将再次通过唤醒、相互认证有效性等过程, 天线读出电子标签内的车型代码以及入口代码和时间, 传送给车道控制机, 车道控制器存储原始数据并编辑成数据文件, 上传给收费站管理子系统并转送收费结算中心, 进行收费结算。如果无法得到身份的确认, 车道控制机将保持自动栏杆关闭状态, 将冲卡车辆拦截。
2、现行高速公路军警车辆的识别方式及弊端
现行高速公路对军警车辆的识别方式主要就是人眼识别, 通过收费员的眼睛去看车牌的真伪以确定是否为军警车辆, 是否需要收费。
由于军警车享有通行不收费的便利条件, 因此一些不法人士开始制作假军警车牌照, 悬挂在车辆上, 由于高速公路收费员无法完全辨认出真假军警牌照, 使其无需缴纳通行费用, 造成大量的通行费流失。虽然军队纠察部门经常到高速公路出口等地堵截假军警车, 但是毕竟无法做到时时刻刻都在纠察, 还是有一大批的假军警车辆得以逃避缴纳通行费用。
3、利用ETC车道打击假冒军警车辆
在上文中我们了解了ETC通道的工作原理, 那么它是如何实现打击假冒军警车牌照的呢?
首先是全部军警车辆统一配备两张电子标签, 两张电子标签别由地方和军队制作, 军队制作的电子标签即为军警车辆行驶证, 该行驶证内包含车辆的基本信息 (如车牌、车型、大架号、发动机号、所属部队、联系电话等) , 而地方制作的电子标签内存储内容与军队制作的电子标签相同。
其次, 在ETC收费通道上添加一套军警车辆识别系统, 该系统与车道控制机相连接, 并且军警车辆识别系统具有优先控制权。
ETC车道工作时, 当悬挂军警牌照车辆进入ETC收费通道时, 首先是军警车辆识别系统工作, 通过微波激发军队制作的车辆行驶证, 辨识其真伪, 当通过系统检验后, 车辆前行进入ETC收费车道的正常收费程序——当然, 由于军警车辆享有不收费的条件, 其收费结算中心计费为0元即可。
通过以上的方式, 即可自动辨识出军警车辆的真伪, 即确保了高速公路通行费用的不流失, 又由于ETC车道具有不停车的特点, 加快了军警车辆的通行速度, 实现了军地双方的“双赢”。
摘要：本文通过介绍ETC技术, 来说明通过军车行驶证设置方式打击假冒军警车辆。
ETC车道 篇2
培训资料
目 录
第一部分 ETC车道设备介绍1
一、术语介绍 1
二、ETC专用车道设备构成 1
第二部分 电子不停车收费（ETC）系统工作原理 3
一、ETC系统工作原理 3
二、电子标签（OBU）和CPU卡 4
三、目前持C卡、D卡车辆出入ETC和MTC车道的方式 4
四、黑名单、灰名单管理 5 第三部分 车道系统介绍5
一、ETC车道交易原理 5
二、ETC车道系统主要功能 5
三、ETC车道系统模式 6 第四部分 后置式ETC车道软件界面说明7 1．ETC车道软件系统界面组成....................................................................................................7 2.后置式ETC车道上班前操作说明............................................................................................8 3.后置式ETC车道收费流程说明................................................................................................9 4.入口车道上班操作说明..............................................................................................................9 5.入口车道下班操作说明............................................................................................................11 6.出口车道上班操作说明............................................................................................................12 7.出口车道下班操作说明............................................................................................................13 8.入口正常过车操作说明............................................................................................................14 9.出口正常过车操作说明............................................................................................................15 10.强制落杆操作说明..................................................................................................................17 11.强制抬杆操作说明..................................................................................................................17 12.ETC车辆交易失败特情处理..................................................................................................18 13.收费员现场干预操作特情说明..............................................................................................25 14.误入MTC车辆处理流程建议...............................................................................................26 15.后置式ETC收费系统与人工收费系统切换操作................................................................27
第一部分 ETC车道设备介绍
一、术语介绍
1、ETC：电子不停车收费（Electronic Toll Collection）
2、RSU：路侧读写控制器（Road-Side Unit）
安装在电子不停车收费车道路侧立柱或车道上方天棚（或门架）上，一般由车道天线和天线控制器等单元组成。
3、OBU：车载机（On-Board Unit）
具有信息存储和微波通信应答功能，并配置了接触式CPU卡读写接口的车载单元。由OBU和双界面CPU卡共同构成，能够完成电子不停车收费功能的车载设备。
4、国标卡
即由国家统一标准的卡类型，分为储值卡（C卡）和记帐卡（D卡），应对跨省市的专用卡类型，湖北发行的电子不停车收费专用通衢卡属于国标卡。
二、ETC专用车道设备构成
ETC专用车道设备分为外场设备和亭内设备两部分。主要包括: 机柜、车道工控机、天线、通行灯、费显、报警灯、栏杆机、线圈、车牌识别仪器、摄像机、雾灯、蘑菇桶、标牌等。
1、机柜
内部放置设备从上到下依次为车道KVM显示器、工控机、交换机、天线控制盒、字符叠加器。
ETC机柜设备布置图
2、车道工控机
打开车道工控机：需先打开power按钮，再按电源按钮。关闭车道工控机：可以关闭power按钮或电源按钮。重启车道工控机：可以打开reset按钮，ETC系统提供了重启车道工控机功能。
3、天线
1）微波读写天线：悬挂于室外，用于天线与电子标签交互，读取电子标签和卡信息。
2）天线控制器：有一黑色按钮，用于打开或关闭天线，天线控制盒内装有psam卡，psam卡锁，会导致车辆交易失败，需联系相关维护人员及时更换。
4、费显
显示交易队列中第一辆车的信息，费显显示有两种颜色：红色、绿色。
红色：交易失败，伴随报警声；
绿色：1）系统正在启动；2）系统运行中；3）车辆交易成功。
5、报警灯
位于费显上方，红色闪烁并伴随警报声，提示司机交易失败，停止继续前进，可以看费显提示失败的原因。
6、栏杆机
交易成功，栏杆机抬起，车辆驶离车道后，栏杆机自动落下。一般要求车辆间距至少在5米左右，不要跟车过紧，根据费显提示通行ETC车道。
7、线圈
车道一般有3个线圈，分别是：触发线圈、逻辑判断线圈、过车落杆线圈
1、逻辑判断线圈
2、触发线圈
3、落杆线圈。
第二部分 电子不停车收费（ETC）系统工作原理
一、ETC收费系统是一种先进的收费方式，是智能交通系统的服务功能之一，目前在世界范围内得到了广泛的应用。
1、ETC系统工作原理
ETC系统通过路侧天线（RSU）与车载设备电子标签（OBU）、CPU卡之间的通讯，在不需要司机停车和收费人员采取任何操作的情况下，自动完成收费处理全过程。
2、ETC系统工作过程
使用者在车前挡风玻璃上安装OBU，并在CPU卡上预存费用，通过ETC专用车道时司机无须停车缴费，ETC系统将从CPU卡上自动扣除通行费。
此种方式每车收费耗时不到两秒，收费通道的通行能力是人工收费通道的5—10倍，目前通行速度可达20Km/h。
二、电子标签（OBU）和CPU卡
目前省高速公路MTC系统中，通衢卡（限C卡、D卡）可兼做通行卡使用。
电子标签（OBU）是省高速公路联网营运管理有限公司面向社会发行的，记载车辆信息并和车道上安装的专用设备进行通讯的车载设备。
OBU不能独立工作，须与通衢卡的储值卡（C卡）或记帐卡（D卡）配合使用，方可在ETC专用车道实现不停车缴费。
目前交通部规范要求ETC车辆管理方式是一车一OBU一CPU卡，一一对应。
三、目前持C卡、D卡车辆出入ETC和MTC车道的方式：
★ ETC车道入，ETC车道出 ★ ETC车道入，MTC车道出 ★ MTC车道入，ETC车道出 ★ MTC车道入，MTC车道出
所有在MTC出口车道处理通衢卡时，均要进行刷卡（通行费扣款或0元扣款）。
四、黑名单、灰名单管理
黑名单中存在的通衢卡为非法卡，不可在路网内进行刷卡及消费。
灰名单中存在的通衢卡为合法卡，联网中心仅通过灰名单进行消费历史记录的提取及校验，对车道收费人员无实际意义。
收费站应确保本站车道的黑名单、灰名单版本号与联网中心一致。联网中心下发黑名单、灰名单后，两小时内必须在车道上完成更新，收费站工作人员应定期监控查看车道收费参数状态，如果发现版本号不一致，应及时联系承包商进行维护。
第三部分 车道系统介绍
一、ETC车道交易原理
ETC系统以电子、微波通讯、计算机网络技术构成系统，主要包含微波读写控制器（RSU）和电子标签（OBU）两部分。
即车辆进入自动缴费车道，车载电子标签与微波读写器之间交互通信，完成路网与车辆之间的信息交换，自动完成不停车收费交易。
二、ETC车道系统主要功能
1、车道系统支持通衢卡C、D卡的收费交易；
2、车道系统结合车检信号及微波天线的信号，判断来车是否安装电子标签和用户卡，以及车辆驶入或驶离车道的方向。
3、能够识别C、D卡，并依据卡号依次查找黑名单表，判断通行车辆使用的卡类型，以及能否通行。
4、车道系统能够根据C、D卡的卡号及卡类型查找折扣率，正确计算收费金额，对卡片进行扣款，并按照约定格式保存收费数据到车道数据库。
5、普通卡的折扣率查看收费站下发的普通折扣率及特殊折扣率表；
6、车道系统实现车道数据采集、设备控制等正常收费功能；
7、车道系统能够以独立作业的方式工作，当收费站计算机不工作或网络出现问题时，不影响正常工作，作业参数、数据记录均存储在本地；
8、车道系统具有与站级系统之间的数据通讯的功能。在通讯中断的情况下，收费车道系统维持正常收费作业，通讯恢复后，积压数据自动上传。
9、定期从收费站获取费率表、折扣率表、黑名单及其它信息。
10、ETC专用车道自动完成所有功能，无人值守。
三、ETC车道系统模式
目前分为四种模式：正常模式、降阶模式、拥堵模式、免费模式，一般使用正常模式和免费模式。
正常模式：无特殊情况，使用正常模式，该模式不需要人员值守。免费模式：针对出现车辆大量滞留的情况，如达到200米免费放行条件，使用免费模式。
经过对栏杆后置模式ETC车道（下文简称为后置式ETC车道）试运行和测试过程中遇到的问题进行不断完善，目前后置式ETC车道整 6
体运行情况达到设计预期。尽管后置式ETC收费系统在针对ETC车辆通过车道时可能出现的特情进行了容错处理和增加刷储值卡进行人工干预的机制在最大程度上解决由于特情给ETC车辆通行效率造成的影响，但是在栏杆后置模式下，由于现场过车情况复杂，仍然存在着一些问题。鉴于此，对后置式ETC车道现场操作管理流程说明如下。
第四部分 后置式ETC车道软件界面说明
1．ETC车道软件系统界面组成
栏杆后置模式ETC专用车道与目前使用的前置式ETC专用车道相比，最直观的不同为，栏杆后置模式ETC专用车道栏杆机在收费岛尾部，而前置式ETC专用车道栏杆机在收费岛头部。因此，栏杆前置模式和栏杆后置模式的基本操作流程未发生变化，只是收费流程相应的发生改变。
下图为入口车道软件的界面，ETC系统的入口界面与出口界面除出口有费率版本号提示信息外，其余基本相同，界面各组成部分的具体描述如下：
栏杆后置模式与栏杆前置模式在程序界面上的区别就是栏杆后置模式程序界面右下角有车辆队列排队情况提示，如下图所示：
2.后置式ETC车道上班前操作说明
目前部分后置式ETC车道都是在原有人工收费车道的基础上改建而成，此时后置式ETC车道同时并存人工收费系统和ETC收费系统。两套系统共用栏杆机、收费专用键盘和电脑显示屏。
因此收费员在后置式ETC车道上班前，务必检查MTC和ETC栏杆切换器是否切换到ETC模式(ETC指示灯亮)，同时通过小型KVM将屏幕切换到ETC收费系统界面。
3.后置式ETC车道收费流程说明
栏杆后置模式ETC车道收费流程如下图所示：
开始开始安装有合法安装有合法OBUOBU及持有及持有合法储值卡车辆合法储值卡车辆是车道机、天线、电子标签车道机、天线、电子标签之间数据通讯之间数据通讯否是否交易成功是否交易成功是软件系统标记该车软件系统标记该车为为ETCETC车辆车辆否软件系统标记该车软件系统标记该车为为MTCMTC车辆车辆读卡器读取储值卡读卡器读取储值卡相关信息相关信息是否成功扣费是否成功扣费否环检序列判断车辆环检序列判断车辆是否进入车道是否进入车道是是否是是否是ETCETC车辆车辆是加入车辆信息队列加入车辆信息队列否从车辆信息队列从车辆信息队列删除该车删除该车该储值卡该储值卡是否优惠是否优惠否否软件系统标记该车软件系统标记该车为为MTCMTC车辆车辆是手动输入车辆手动输入车辆信息并扣费信息并扣费((优惠优惠))手动输入车辆手动输入车辆信息并扣费信息并扣费((无优惠无优惠))值班员引导到临道值班员引导到临道人工收费处理人工收费处理放行并形成相关流水记录放行并形成相关流水记录结束结束 4.入口车道上班操作说明
(1)上班前查看网络状态是否正常、程序版本号、站名是否正确、有无故障提示。
(2)双击管理间“A”,输入工号，如下图：
(3)输入密码，如下图：
(4)上班后基本信息显示
系统界面的基本信息显示区中的上班状态处显示
系统根据上班时间自动检测当前班次和统计日期并显示在基本信息区，雨棚信号灯自动切换为允许通行状态；
天线基本参数显示区中的发射功率、PSAM编号、重读时间、算法ID、RSU厂商，RSU状态都应有相应的数据显示下图所示：
注：若此时此处的PSAM编号、算法ID、RSU厂商、RSU状态无信息显示，请检查天线是否上电了。
天线交易交互数据显示区有数据滚动如下图所示：
注：交互数据区内绿色为工控机发送给天线的指令，红色为天线返回数据。
5.入口车道下班操作说明
(1)收费员准备下班时，先按键将雨棚信号灯切换为禁行状态，通知司机该ETC车道停止收费处理；
(2)收费员双击F1键完成下班操作，系统提示如下图所示：
(3)确保ETC车道的环检线圈以内没有车辆，若有车辆，将车辆引导至车道外。然后单击“ENTER”，基本信息提示区显示：
(4)下班后雨棚信号灯和通行灯为红色禁行状态，电动栏杆处于落下状态，抓拍线圈和过车线圈处于工作状态。
6.出口车道上班操作说明
(1)上班前查看网络状态是否正常、程序版本号、站名是否正确、有无故障提示，出口还需特别查看费率版本号。
(2)双击管理间“A”,输入工号，如下图：
(3)输入密码，如下图：
(4)上班后基本信息显示
系统界面的基本信息显示区中的上班状态处显示
系统根据上班时间自动检测当前班次和统计日期并显示在基本信息区，雨棚信号灯自动切换为允许通行状态；
天线基本参数显示区中的发射功率、PSAM编号、重读时间、算法ID、RSU厂商，RSU状态都应有相应的数据显示下图所示：
注：若此时此处的PSAM编号、算法ID、RSU厂商、RSU状态无信息显示，请检查天线是否上电了。
天线交易交互数据显示区有数据滚动如下图所示：
注：交互数据区内绿色为工控机发送给天线的指令，红色为天线返回数据。
7.出口车道下班操作说明
(1)收费员准备下班时，先按键将雨棚信号灯切换为禁行状态，通知司机该ETC车道停止收费处理；
(2)收费员双击F1键完成下班操作，系统提示如下图所示：
(3)确保ETC车道的环检线圈以内没有车辆，若有车辆，将车辆引导至车道外。然后单击“ENTER”，基本信息提示区显示：
(4)下班后雨棚信号灯和通行灯为红色禁行状态，电动栏杆处于落下状态，抓拍线圈和过车线圈处于工作状态。
8.入口正常过车操作说明
(1)入口正常过车处理，当正常过车时，入口收费界面和栏杆前置模式ETC车道软件入口界面除右下角车辆队列信息外，其余部分相同：(2)区域1提示交易车辆车牌信息和付费方式，如下图所示：
(3)区域3最上面一行为最后一辆车子交易信息，如OBU号、储值卡序列号、交易时间等基本信息，如下图所示：
(4)区域6显示OBU信息、CPU卡内信息和车辆基本信息等信息，如下图所示：
(5)区域7滚动提示天线和电子标签之间的交互数据，如下图所示：
(6)车辆队列信息区域会提示当前车辆队列排队情况，如下图所示：
9.出口正常过车操作说明
(1)入口正常过车处理，当正常过车时，入口收费界面和栏杆前置模式ETC车道软件入口界面除右下角车辆队列信息外，其余部分相同：(2)区域1提示交易车辆车牌信息、入口信息和付费方式(包含优惠信息)，如下图所示：
(3)区域3最上面一行为最后一辆车子交易信息，如OBU号、储值卡序列号、扣款金额、卡内余额以及交易时间等基本信息，如下图所示：
(4)区域6显示OBU信息、CPU卡内信息和车辆基本信息等信息，如下图所示：
(5)区域7滚动提示天线和电子标签之间的交互数据，如下图所示：
(6)车辆队列信息区域会提示当前车辆队列排队情况，如下图所示：
10.强制落杆操作说明
● 当收费员执行放行操作后，由于过车检测线圈故障或车辆队列车辆数目与实际不符，需要一键清除队列时，可以通过双击专用收费键盘“D”(手动抓拍)键强制落杆，双击“D”键后，系统显示强制落杆确认对话框如下图所示：
● 当等待过车数不为零时进行强制落杆的操作，车道系统将被自动记录落杆信息于数据库中。
11.强制抬杆操作说明
此项功能为应急功能和容错功能，当现场管理人员紧急疏散车辆或者缴费成功，栏杆无法抬起时，收费站所相关人员可以双击专用收费键盘“E”(重发)键，进行强制抬杆，系统显示强制抬杆确认对话框如下图所示：
单击确认键后，栏杆抬起，根据需要，可以通过强制落杆功能进
行强制落杆。
12.ETC车辆交易失败特情处理
(1)ETC车辆交易失败特情概述
栏杆后置模式下ETC车道的特情众多，主要分为两大类：误入的MTC车辆和过车失败的ETC车辆。因此，车辆队列信息中的MTC车辆有两种情形：
未装有电子标签和储值卡的人工收费车辆(MTC)；
安装有电子标签和储值卡的车辆，但由于其他原因被栏杆后置模式ETC车道系统判定为人工车辆；
针对第1种情形，收费站所相关人员按照管理章程对人工收费车辆进行相应的处理；针对第2种情形，收费站所相关人员在本道收费亭在专门为ETC车道配备的非接触式读卡器，进行刷储值卡操作。凡是发生特情，车道系统会进行声光报警提示收费站所相关人员依据管理章程进行处理。
而第2种情形又分扣费失败车辆ETC车辆和扣费成功却由于其他因素无法过车两种情况。
扣费失败车辆ETC车辆：此种情形指由于天线故障、OBU故障、车速过快等其他因素，导致ETC车辆进入车道后，车载OBU还未与天线(RSU)交互成功。此时车道系统会判定该车为MTC车辆，车道并会声光报警。针对此种情形该车需到本道收费亭由相关收费人员进行刷储值卡扣费操作。
扣费成功却由于其他因素无法过车：此种情形指由于车速过快或
者其他因素，导致ETC车辆进入车道后，车载OBU已经与天线(RSU)交易扣费成功，但是还未形成交易记录；或者是因为该车的前一辆车为误入的MTC车辆，若该MTC车辆需要倒出车道，那么已经交易成功的ETC车辆倒出车道后再次进入车道后因为入口信息已为空(是因为刚刚已经交易成功)，此时车道系统会判定该车为MTC车辆，车道并会声光报警。针对此种情形该车到本道收费亭由相关收费人员进行刷储值卡验证扣费信息，若已成功扣款，则不会重复扣款，栏杆会自动抬起直接放行。若未扣款成功，则需要相关收费人员手动输入车辆信息后，执行扣费操作，当扣费成功后，栏杆会自动抬起直接放行。同时车辆队列信息表会相应随之变化。(2)入口扣款失败的ETC车辆
针对此种情形该车需到本道收费亭由相关收费人员进行刷储值卡扣费操作，双击收费专用键盘“I”(拖车)键，系统会弹出如下图提示框：
单击“ENTER”确认键后，系统会继续弹出车辆信息提示框，如下图所示：
收费站所相关人员，在核对车牌号无误后，通过输入数字，确定入站车辆的种类、类型和座位数，填写正确后，单击“ENTER”键，栏杆会自动抬起直接放行，车辆队列信息表会相应随之变化，于此同时会弹出如下图提示框：
(3)入口信息写入成功却由于其他因素无法通过的ETC车辆 针对此种情形该车到本道收费亭由相关收费人员进行刷储值卡重新手动写入入口信息，双击收费专用键盘“I”(拖车)键，操作步骤与(1)相同。
(4)出口扣款失败的ETC车辆
针对此种情形该车需到本道收费亭由相关收费人员进行刷储值卡扣费操作，双击收费专用键盘“I”(拖车)键，系统会弹出如下图提示 20
框：
单击“ENTER”确认键后，系统会继续弹出车辆信息提示框，如下图所示：
收费站所相关人员，在核对车牌号无误后，通过输入相应数字，确定入站车辆的种类、类型和座位数，填写正确后，单击“ENTER”键。然后双击收费专用键盘“J”（落杆）键，进行扣款操作，提示框如下图所示：
单击“ENTER”键后，弹出扣款提示框如下图所示：
在核对后入口站点和扣款成功后，单击“ENTER”键，栏杆会自动抬起直接放行。同时车辆队列信息表会相应随之变化。如果由于其他因素导致扣费不成功，此时会弹出如下对话框：
此时，可以看到对话框折后扣款金额为0元，下方红色字体提示失败信息。
另外，当车辆U行超时时，也会无法扣款，程序会弹出如下图对 22
话框：
(5)出口扣款成功却由于其他因素无法通过的ETC车辆
针对此种情形该车到本道收费亭由相关收费人员进行刷储值卡验证扣费信息，双击收费专用键盘“I”(拖车)键，若已成功扣款，会弹出如下提示框：
此时不会重复扣款，栏杆会自动抬起直接放行。(6)出口收费员对储值卡操作顺序错误
由于在入口只需在储值卡中写入入口信息，因此在入口只需要双击收费专用键盘“I”(拖车)键，执行储值卡消费操作即可。而在出口，还需要进行扣费操作，因此先后需要双击收费专用键盘“I”(拖车)键执行读储值卡信息和双击收费专用键盘“J”（落杆）键执行扣费操作。如果收费员在出口对储值卡操作顺序错误，比如先双击收费专用键盘“J”（落杆）键，此时程序界面则会弹出如下提示框：
此时收费员需重新首先双击收费专用键盘“I”(拖车)键，再继续下步操作。
(7)未放置储值卡操作
当收费员未放置储值卡，或者将储值卡错误的放到人工收费系统对应的非接触读卡器时，双击收费专用键盘“I”(拖车)键执行读储值卡信息，此时程序界面则会弹出如下提示框：
此时，收费员需要重新放置储值卡进行操作。(8)通行卡误当储值卡进行消费
当司机错误的将通行卡当做储值卡交给收费员执行扣费操作时，双击双击收费专用键盘“I”(拖车)键执行读储值卡信息，此时程序界面则会弹出如下提示框：
此时，收费员需要提醒司机，将通行卡换成储值卡进行重新操作。
13.收费员现场干预操作特情说明
(1)工控机宕机时特情处理操作
在极端情况下，工控机出现宕机需要重启工控机时，收费员首先需要在收费岛头外部设置路障，防止后续车辆进入车道。然后再对工控机进行重启操作，重启上班后，ETC收费系统车辆队列被清空，此时收费员需要在对进入车道的车逐一进行刷卡验证放行。待车道内无任何车辆后，收费员才可移开路障，让后续车辆进入车道。(2)线圈故障特情处理
后置式ETC车道车辆队列的准确与否取决于触发线圈和抓拍线圈的好坏及其灵敏度。当这两个线圈发生故障或者随着使用时间的推移灵敏度发生变化，都会无法区分进入车道内的车辆数目，最终使收费秩序收到影响。同时，过车线圈的好坏及其灵敏度决定了车辆通过时能否及时落杆。
当此类特情发生时，收费员需要双击收费键盘“D”(手动抓拍)键强制落杆，一键清除所有车辆队列，并执行下班操作，然后引导车 25
道内车辆到临道(人工收费车道)进行缴费处理。同时需要相关管理规章制度确保收费站所机电人员或者代维人员定期对这三个线圈进行检查。
(3)问题OBU导致交易失败特情处理
存在ETC车辆的电子标签在进入车道时，和天线无任何交互数据导致被车道系统判定为MTC车辆的现象。针对这种现象，在测试过程中排除软件自身因素，产生这种现象的原因有：电子标签自身电量不足、天线和电子标签兼容性差等设备方面的原因。建议收费员在刷卡处理相关特情时，记录特情车车牌、特情时间，定期汇总，协调相关部门，对经常出现问题的电子标签和天线需要进行重新检测。
14.误入MTC车辆处理流程建议
误入MTC车辆指的是没有电子标签并进入后置式ETC车道人工收费车辆。此时车道系统会进行声光报警。针对该类车辆常见的有两种处理方法。
(1)收费员在确保安全前提下，引导该车道到人工收费车道进行缴费；当该车完全退出车道后，车辆队列会消除该车，车道系统停止声光报警。
(2)收费员指导司机将其通行卡拿到临道(人工收费车道)进行处理，如果缴费成功后，收费员再到后置式ETC车道双击收费专用键盘“E”(重发)键，进行强制抬杆，成功放行该车后，车辆队列自动 26
更新，车道系统根据新的车辆队列决定栏杆是否落下(若新的车辆队列第一辆车为MTC，栏杆落下；若新的车辆队列第一辆车为ETC，栏杆继续抬起)。
至于选择何种处理，建议视车辆队列数目和广场通行能力，当车辆队列数目在1~2辆，并且广场排队车辆数目不多时，建议收费员引导误入MTC车辆倒出车道；当车辆队列数目较多，或者广场排队车辆数目较多时，建议收费员将误入MTC车辆司机引导到临道进行缴费，车辆停留在后置式ETC车道。
15.后置式ETC收费系统与人工收费系统切换操作
如需在紧急应急状态下转成人工收费，收费员需要通过小型KVM和收费系统栏杆切换开关对收费屏幕和栏杆模式进行切换。在进行上述操作前，务必保证ETC收费系统车辆队列所有车辆被处理完毕直至车辆队列为空，让后执行下班操作。
ETC车道 篇3
1 我国高速公路发展的基本特征
我国高速公路投资方式比较多样化。我国传统的高速公路在建设的时候通常都是由地方政府或者中央政府来进行投资发展与建设,因此道路修建的所有权属于地方或者国家政府。在高速公路的管理与维护中,需要获得政府的支持。另外,高速公路在修建的时候,还会利用集资建设的方式,也就是社会、企业与地方政府共同集资建设。还有高速公路建设投资的另一手段就是股票的发行。
我国高速公路存在投资收费问题。通常状况下,我国高速公路建设的投资较大,很多资金来源都是银行贷款所得,因此在银行贷款的偿还过程中,需要通过对来往车辆的道路收费来回笼资金。在高速公路的道路维修过程中,也需要进行投资。
我国高速公路管理方式不断趋于多元化与多样化。我国高速公路建设项目较多,不同区域的高速公路在建设与管理时主要由地方投资者进行,但是由于不同区域的经济、环境与现实情况存在较大的差异,因此在管理方面也存在较大差异。
高速公路电子收费车道系统的关键系统就是ETC车道控制系统。在某种程度上,该系统相当于电子收费系统的核心中枢。如果高速公路开放车道,ETC车道控制系统就会利用控制技术发出交通灯指令,从而显示出车辆通行的标识。而当完成ETC车道的交易收费后,ETC车道控制系统就会传输数字信息,从而完成整个车道的控制与管理。
2 ETC车道控制技术的应用分析
ETC车道控制网络系统比较复杂,在整个控制系统中包含有较多的子系统,分别为客户服务中心、银行管理系统、结算中心、专营公司和收费站等。
2.1 ETC车道控制的收费站系统
高速公路的收费站主要是对来往车辆进行通行收费。一般收费站会由半自动收费车道和电子收费车道设备组成。在此条件下,高速公路的收费站系统数据主要由两种数据构成。在对来往车辆进行收费的时候,需要利用局域网收集和上传这些数据。在车道通行的收费站环节中,不仅需要对来往车辆的实际信息进行记录,如果在通行过程中出现违章车辆,那么高速公路收费站的电子系统还会自动记录违章车辆的信息,并将这些信息利用网络系统传输到车道信息控制中心,反馈回来的车辆名单将会保存在高速公路的ETC车道控制系统中。
2.2 管理子系统
高速公路的收费站主要是采集数据与信息,而车道专营公司则需要利用管理系统来处理收集到的信息与数据。车道管理控制系统有着不同的分工要求,因此车道专营公司要分析与整理公司的财务文件和收费数据。另外,车道专营公司还要配合结算中心工作,处理管理系统中所牵涉到的所有公司业务。
如今,我国高速公路已经实现了所有收费站的一卡通行服务。在车辆通行过程中,只需要车主带着通行卡,就可以在高速公路上刷卡通行,这样就无需停车进行通行缴费,但是要求高速公路被区域网络所覆盖。由于在网络覆盖环境下的高速公路不一定隶属同一个单位,因此就需要处理好账目的结算问题,也就需要一个专门的ETC车道结算中心管理系统来管理收费账目。ETC车道结算中心管理系统要核对不同高速公路车道专营公司的信息与数据,并且归类不同地区同一车辆缴纳的所有费用。另外,ETC车道结算中心还要将缴费后的钱转到各个车道控制中心的收费账单中。
高速公路ETC车道控制的银行管理系统。在高速公路车道控制系统中,车辆通行缴费采取的方式并不是现金。一般情况下,高速公路车道通行的费用缴纳方法主要分为两种,分别为记账缴纳和预付缴纳方法。这两种费用缴纳的方法都不会通过现金来进行。车道预付费用缴纳方法就是车辆司机提前缴纳一定数额的费用,包括提前支付的车辆通行费用和成本费用等,这样,当司机驾车经过某个高速公路网点时,车道控制的银行管理系统就会自动扣除预付卡中的费用。当预付卡中的费用用完时,银行管理系统会及时提醒客户预存费用。利用银行管理的系统可以避免来回通行的现金支付,只需要通过网络控制系统缴纳费用即可。而银行管理系统是管理账目与交易最合适的系统。
高速公路ETC车道控制系统中的关键组成部分就是客户服务中心系统。所谓“客户服务中心系统”,实际上就是处理与从事与客户有关的工作事项。其主要功能有:①帮助客户代理各种标示卡的申办工作,同时将车辆通行的标识卡发放给客户;②将客户的账号和资金进行编制,并将客户缴纳的车辆通行费用存入银行管理系统中;③及时通知系统反馈过来的黄名单客户,提醒其需要交纳的费用与资金总额,然后向客户提供高速公路车道通行的消费总清单。
3 高速公路ETC车道控制系统
高速公路ETC车道控制系统的正常应用需要借助一定的控制技术与软件系统。一般高速公路车道传输网络主要通过不同局域网构成一个整体的网路系统。而局域网则代表着不同部门所使用的网络,比如高速公路收费车道采用的就是局域网。不同局域网组成的网络是广域网,广域网需要协调各个部门与系统,比如高速公路车道结算中心与专营公司需要采用广域网络。
4 结束语
总而言之,高速公路ETC车道控制技术比较先进,在应用时具有较多的优势,可以给客户带来便利服务。但是在使用的过程中,仍然需要与时俱进,不断提高技术与应用水平。
摘要：新时期,随着我国经济建设的快速进步,高速公路的建设与发展速度也在不断加快。在高速公路建设的过程中,一般采取的建设方针就是“以路养路”,因此,在建设时,需要建立一个必要的管理系统。主要对高速公路的ETC车道控制技术与应用进行了简单的探究。
关键词：高速公路,ETC车道,控制技术,管理系统
参考文献
[1]胡晓娟,韩昱.高速公路ETC车道控制技术探讨分析[J].数字技术与应用,2015,02(7):13-14.
ETC车道 篇4
关键词：ETC车道,运营成本,排队成本,车道开启数量
由于电子不停车收费系统(ETC)能有效缓解车辆延误时间长和交通拥堵等问题，在我国高速公路收费站中得到了快速的发展，成为收费站提高通行能力的主要手段。ETC车道的通行能力直接受开启收费车道数量的影响。若ETC车道开启数量较少，虽然收费站运营成本降低，但由于车辆等待服务时间增长，致使车辆排队成本增大;若ETC车道开启数量较多，虽降低了车辆的排队成本，但收费站的运营成本将增大。故若在实际管理过程中盲目确定收费亭开启数，将会严重影响收费站的运营效果。如何针对收费站的具体交通量状况开启合理的ETC车道数量，使收费站运营成本及车辆排队成本两者之间达到平衡，是保证收费站有效管理的基础。
鉴于此，本文结合以上特点，对收费站运营成本及车辆排队成本进行了分析，建立ETC车道开启数量优化模型，提出ETC车道开启数量的具体优化方法。
1 成本分析
1.1 收费站运营成本分析
当收费站设置ETC车道时，收费站运营成本是指维持人工收费车道和ETC车道正常运营所必须的费用，主要包括人工成本和设备运行成本两部分。
1)人工成本。若已知保障收费站正常运营的员工数，则人工成本为这些员工平均工资的总和。
其中，Cr为收费站运营人工成本，元;C为单个员工月平均工资，元/月;r为保障收费站正常运营的员工数。
2)设备运行成本。若单条人工收费车道及ETC车道日平均设备运行费分别为M,W，那么设备运行成本Cs为:
其中，Cs为设备运行成本，元/d;M为单条人工收费车道设备运行成本，元/d;W为单条ETC车道设备运行成本，元/d;Nm为人工收费车道数;Ne为ETC收费车道数。
综上,收费站运营成本
1.2 车辆排队成本分析
车辆排队成本是车辆在排队等待服务的过程中由于延误而损失的费用，主要包括延误油耗成本及车辆出行时间价值两方面。当收费站只开启人工收费车道，全部车辆只能通过排队依次通过收费站;当收费站开启部分ETC车道时，具有ETC电子标签的车辆从ETC车道内通过，其余车辆仍在人工收费通道内缴费。
1.2.1 人工收费车道内车辆排队成本分析
1)延误油耗成本。
车辆的延误油耗成本主要体现在车辆在排队等待过程中进行的怠速→启动加速→下次怠速的行为上。
a．车辆排队怠速油耗成本。
根据文献[3]中的结论可知客货车怠速油耗率分别为0.23 m L/s,0.69 m L/s，若已知车辆平均逗留时间为Ws，则怠速时间即为车辆平均逗留时间，由此，可确定客货车的怠速油耗成本为怠速时间与平均怠速油耗率的乘积。
根据排队论中的对M/M/n系统的分析可得收费站中平均排队车辆数为珔L，车辆平均等待时间为Ws，具体计算为:
其中，ρ为系统服务强度，ρ=λ/μ;μ为平均服务率;λ为平均到达率;P0为系统内没有顾客的概率，P0=
由此，可确定单辆客货车的怠速油耗成本:
其中，分别为单辆客货车在收费站人工收费车道内的怠速油耗费，元/辆;c1,c2分别为每毫升汽油和柴油的价格。
b．车辆排队启动加速油耗成本。
车辆启动一次的平均油耗一般为车辆怠速2 min的油耗，由此可知客货车启动一次的平均油耗为27.6 m L,82.8 m L。由此，每客货车的启动油耗费计算为:
Ck2=27.6·c1·珔L/(Nm+Ne)，Ch2=82.8·c2·珔L/(Nm+Ne)。
其中，分别为单辆客货车在系统中的启动油耗费用，元/辆;c1,c2意义同上。
2)车辆出行时间价值。
a．客车出行时间价值。
客车出行时间价值表现为排队时间内司乘人员的经济损失，其值为客车的平均载人量、人均出行时间价值及车辆在收费站中的逗留时间Ws三者的乘积。
本文对高速公路车辆的载人量进行调查分析，通过对不同客车车型载人量及所占调查总数的比例确定出单辆客车的平均载人量为13.2。根据社会平均工资得到人均出行时间价值为2.78元/h，则单辆客车的出行时间价值为:
b．货车出行时间价值。
货车的出行时间价值主要包括运输工具与时间相关的营运费用(如人员工资、车辆损耗等)，其值由单辆货车小时纯收益与逗留时间Ws确定。选取货物运输场站中部分大货车司机作为调查对象得到单辆货车月平均纯收益大约为15 000元，计算出小时纯收益为20.8元/h，从而得出单辆货车在逗留时间内的出行价值为:
综上:
单辆客车排队成本:
C客=Ck1+Ck2+CK=0.23·Ws·c1+27.6·c1·珔L/n+0.01Ws。
单辆货车排队成本:
C货=Ch1+Ch2+CH=0.69·Ws·c1+82.8·c1·珔L/n+0.005 8Ws。
1.2.2 ETC车道内车辆排队成本
由于ETC车道内车辆的平均逗留时间很难由计算方法得出，并且鉴于车辆选择收费车道具有明显的随机性，故采用Matlab仿真模拟方法，将交通量均换算成标准小客车，通过基本数据的输入模块、过程仿真模块以及数据输出模块三部分生成开启不同ETC车道下车辆的平均逗留时间Ws'及车辆排队长度由此，可得到平均每辆车的排队成本:
2 ETC车道开启数量优化模型
2.1 模型结构
以收费站运营成本及车辆排队成本两者总成本最小为目标函数，建立ETC车道开启数量优化模型，令Z为收费站运营及车辆排队总成本，收费站小时交通量为Q，其中客车比例为i1，货车比例为i2=1-i1，具有ETC电子标签的车辆占总交通量的比例为i'，那么:
1)当只开启人工收费车道时，Z=Z0为:
2)当开启n条ETC车道时，Z=Z'为:
收费站运营及车辆排队总成本最小值:
2.2 模型求解
在已知已建ETC车道数Ne和小时交通量Q的前提下，若求得人工收费车道内车辆的平均逗留时间Ws及平均等待车辆数珔L,ETC车道内的车辆逗留时间及排队长度，将所有参数代入已建立Z0,Z'的函数中，即可求得开启不同ETC车道数量下对应的总成本，通过对比找出最小成本，与之对应的即为该交通量下ETC车道最优开启数量。
3 实例分析
假设某收费站已建4条人工收费车道，2条ETC收费通道，平均服务率为μ=240辆/h，平均到达率为λ=360辆/h，ρ=λ/μ=1.5，优化模型中其他已知参数如表1所示，n取0～2依次进行求解，得出开启不同ETC车道数的收费站运营成本及车辆排队成本。
ETC车道平均排队长度与逗留时间模拟结果见表2。
1)当只开启人工收费车道时，将上述数据代入式(1)中求解，当开启1条或2条ETC车道时，将上述数据代入式(2)中求解，最终计算结果见表3。
由上述计算结果可知，收费站在该交通量及交通组成下开启2条ETC车道时，能够使收费站运营成本和车辆排队成本达到最小。
4 结语
本文从人工成本、设施运行成本两方面综合分析了收费站运营成本，并从车辆的延误油耗成本及出行时间价值两方面分别计算了单辆客货车在人工收费通道内的排队成本，通过系统的成本分析提出了ETC开启数量优化模型，并利用实例实现了模型的运营过程。利用本文提出的优化模型，可使ETC车道在不同交通量下选择最佳的开启数量来满足交通量的运行要求并实现收费站的有效管理。
参考文献
[1]吴春雷,常玉林.高速公路收费广场收费车道配置研究[J].公路工程,2008,33(5):172-175.
[2]唐阳山,张健,田国红.城市道路交叉口的车辆运行油耗研究[J].辽宁工学院学报,2004,24(1):68-70.
[3]王占臣,张岩.公路货物运输成本效益分析[J].吉林交通科技,2007,22(1):68-71.
ETC车道 篇5
随着我国经济发展和对交通运输需求的增长,传统收费模式已成为制约高速公路通行能力的瓶颈。电子不停车收费(Electronic Toll Collection,ETC)作为解决这个瓶颈的有效手段已成为高速公路收费的主要发展方向。它是通过路侧单元(Road Side Unit,RSU)和车载单元(On Board Unit,OBU)之间进行通信与信息交换,实现对车辆的自动识别,并从用户的专用账户扣除通行费,从而达到不停车自动收费[1]。为了提高收费站的通行能力和服务水平,管理者最关心的是如何提高ETC车道的车辆通过速度和交易成功率,因此在国内部分高速公路中采用了ETC双天线建设方案。
对ETC的研究,大多数论文主要集中在ETC的技术实现、缴费方式配置、建设经验及ETC车道数对收费站服务水平的影响等方面[2,3,4,5],而ETC系统的单天线与双天线方案对比,未见相关文献阐述。采用双天线方案,除要增加天线设备外,还需增加线圈车检器等设备,势必增加了项目建设的造价和工程量,增大了系统的故障率、复杂度和维护成本。分析对比单双天线使用效果,对于合理设计ETC系统及降低成本,具有实际的工程价值。
1 ETC车道单天线与双天线布局
1.1 ETC车道单天线布局
单天线方案是在ETC车道内布设一台RSU设备,位于收费岛前部,其DSRC(Dedicated Short Range Communications)典型通信区域(简称通信区)长度为10 m。车辆通过时,RSU与OBU进行通信和信息交换,完成收费交易,自动栏杆机抬杆放行,车辆无需停车即可通过车道。但在实际使用中,ETC交易存在失败的可能,为保证车辆通行安全,通信区与栏杆之间留有10 m的缓冲区,当交易失败时,车辆可在缓冲区内制动停车,防止撞杆等不安全事件的发生。示意图如图1所示。
1.2 ETC车道双天线布局
双天线方案即在ETC车道布设两台RSU设备,分别位于收费岛前部和自动栏杆机前,存在两个DSRC典型通信区域,即A区(远区通信区域)和B区(近区通信区域),长度分别为10 m和8 m,B区结束位置与自动栏杆机之间只有2 m距离。示意图如图2所示。
在正常情况下,天线A为主天线,当车辆驶入A区后,天线A与OBU通信即可完成交易。在异常情况下,车辆通过A区但交易失败,车辆继续行驶进入B区,由天线B与OBU通信,为了保证交易的安全性和数据的完整性,需要重新尝试交易,而无法继续在A区中未完成的交易。
2 ETC车道的车辆限速分析
2.1 交易耗时约束的车辆通行限速对比
为保证车辆在通过通信区域时有足够的时间完成ETC交易,车辆通过的最大速度应满足以下关系式:
式中:vmax为最大允许速度;L为典型通信区域长度;tmax为ETC交易最大耗时。
目前大多数ETC系统都采用双片式电子标签加双界面CPU卡的组合方式,并以CPU卡作为数据存储介质。国家交通运输部颁布的《收费公路联网电子不停车收费技术要求》中规定了CPU卡数据格式,其中包含了多个保留文件。各省市可对不同变长记录保留文件进行读写,以实现不同应用,因此各地ETC交易时间长短不尽相同。此外,OBU安装高度、OBU电量、车辆贴膜、天线功率等都将是影响ETC交易效率的因素[6]。
以陕西省数据作统计,采集全省2011年9月至2011年12月所有的ETC交易耗时数据,总计1 711 528条记录,经过分析,绝大多数(99.9%)的ETC交易可以在718.2 ms内完成,即可认为陕西省路网环境下ETC交易所需最大时间为718.2 ms。
单天线ETC车道的通信区长度为10 m,将L=10 m,tmax=718.2 ms代入式(1),可得允许车辆最大通过速度为50.13 km/h。
双天线ETC车道中,A,B通信区长度分别为10 m和8 m,且A,B区域内的两次交易是完全独立的,因此L取A,B通信区长度较短的一个,将L=8 m,t=718.2 ms代入式(1),可得允许车辆最大通过速度为40.1 km/h。
由此可知,从保证完成交易所需时间的角度分析,双天线ETC车道允许车辆的最大通过速度比单天线ETC车道慢。
2.2 行车安全约束的车辆通行限速对比
2.2.1 制动距离
在实际的ETC使用中,存在部分交易失败而栏杆未抬起的情况,从行车安全的角度考虑,车辆需在必要的情况下制动停车,其安全距离可参照道路交通标志中停车视距的计算方法[7,8,9],公式如下:
式中:L1为制动反应时间的行驶距离(空驶距离);ST为制动距离;L0为安全距离(5 m)。
由式(2)可知,停车视距的距离由制动反应时间的行驶距离、制动距离和安全距离三部分组成。但车辆通过通信区所需的时间远大于制动反应时间(0.1 s,0.2 s),驾驶人员有充足的时间做出反应,在计算停车视距时可不考虑制动反应时间的行驶距离,即L1=0 m。
在单天线ETC车道存在10 m缓冲区。将Ss=10 m,L1=0 m,L0=5 m代入式(2),可得车辆的安全制动距离为ST=5 m。
在双天线ETC车道,缓冲区仅为2 m,无法保证正常的行车制动安全,车辆需要在进入B区时开始制动,则其停车视距的总距离与单天线ETC车道相同,即Ss=10 m。根据式(2),同理可得车辆的安全制动距离为ST=5 m。
2.2.2 安全制动初速度
车辆行车制动分为两个过程,首先是制动力从零达到最大制动力,该过程的制动力与加速度的绝对值都是增大的,即车辆做变减速运动;其次是制动力达到最大后相对稳定地维持其大小,该过程车辆做近似匀减速运动。行车制动的距离为这两个过程行驶距离之和。
单双天线ETC车道的安全制动距离均为5 m,在此约束条件下,可依据国家标准《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)和《机动车安全技术检验项目和方法》(GB21861-2008)的相关要求推导出安全制动初速度的计算公式。通过ETC车道的车辆均为客车,属于国标中乘用车和其他汽车的范畴(后简称为车辆),其制动要求如表1所示。
车辆制动率计算公式为:
式中:L为整车制动率;F为制动力;m为整车质量;g为重力加速度。
对于变减速运动,速度等于距离对时间的变化率,加速度等于速度对时间的变化率,加加速度等于加速度对时间的变化率,即存在以下关系式:
对式(6)、(5)、(4)积分,可得以下关系式:
在匀减速运动中,距离和速度关系式为:
此外,根据牛顿第二定律有如下关系式:
式(4)~式(12)中,v为速度;v0为初速度;vt为末速度;S为距离;t为时间;a为加速度;jerk为加加速度;F为力;m为质量。
其中速度、加速度、加加速度、力等均为矢量,在计算中约定车辆前进方向为正方向,重力加速度取g=9.8 m/s2。从表(1)中可以看出,满载的气压制动车辆在给定距离内允许的制动初速度最小,推导其计算式如下。
在制动力上升过程中车辆做变减速运动,将制动力协调时间设为tx= 0.60 s,最大制动率为L= 50%,代入式(3),(7),(12),可得车辆达到最大制动力时的加速度为ak= -4.9 m/s2,所需时间为ts=0.80 s,加加速度为jerk= -6.125 m/s3。将jerk= -6.125 m/s3,ts=0.80 s,C1=0,C2=0,C3=0代入式(8),(9)可得车辆达到最大制动力时,存在以下关系式:
制动力达到最大后相对稳定地维持其大小,车辆作匀减速运动。该过程的初速度即为上一过程的末速度,即:
将vty=0 m/s, a=-4.9 m/s2,代入式(11),(13),(15)可得:
将vty=0 m/s,a=-4.9 m/s2代入式(10),(15),(16)可得:
根据式(14),(17)可得:
以上各式中,v0s为车辆制动初速度; vts为车辆变减速过程中的末速度;v0y为车辆匀减速过程中的初速度;vty为车辆制动末速度;a为加速度;ty为车辆匀减速过程时间;Ss为车辆变减速过程中行驶的距离;Sy为车辆匀减速过程中行驶的距离;S为车辆制动总行驶距离。
单双天线ETC车道允许的安全制动距离均为ST=5 m,将其代入式(18),可得车辆安全制动初速度为v0=5.40 m/s,即v0=19.44 km/h。
2.3 ETC车道的合理限速
通过对保证ETC交易耗时和行车安全的分析可知,虽然交易耗时很短,单双天线都可以允许车辆以较快速度通过ETC车道且完成交易,但为了保证在交易失败时车辆可以安全制动,车辆的通过速度都应在19.44 km/h以下。由于停车视距中预留了5 m安全距离,因此建议单双天线ETC车道的合理限速均应设定在20 km/h以下,如表2所示。双天线ETC车道布局相比单天线布局,并不能提高车辆的通过速度。
3 ETC车道通过率
双天线ETC车道存在两个通信区域,即车辆通过时可以有两次交易机会,从而提高ETC车道的通过率。但系统需要控制车道的两台天线协同工作,协调逻辑较为复杂,增加了系统内在错误存在的可能性。车辆通过车道时,系统通过线圈车检器的状态变化来实现正确的车辆定位和逻辑处理[10,11],在单天线系统中,只需要3组线圈车检器,而在双天线系统中却至少需要6组。车道设备的增加提高了系统的故障率。这些因素都降低了ETC交易的成功率。
单天线ETC车道的通信区长度为10 m,《收费公路联网电子不停车收费技术要求》建议的ETC车道通过速度为20 km/h,则车辆通过通信区域的时间为1 785.7 ms。而陕西省路网环境下ETC交易最大耗时为718.2 ms,两次连续ETC交易之间RSU与OBU重新建立连接所需时间为150 ms,则两次连续ETC交易所需总时间为1 486.4 ms。这表明在陕西省路网中,车辆以20 km/h的速度通过车道,系统有足够的时间进行两次ETC交易,实现了在不增加系统处理逻辑复杂度和故障率的情况下,提高了ETC车道的通过率。
因此,在ETC车道通过率方面,双天线车道布局并不优于单天线车道布局。
4 结 语
通过对单双天线ETC车道的对比分析,两种布局方式在车道长度相同的情况下,允许车辆的通过速度是相同的。由于大多数单天线ETC车道的DSRC典型通信区长度都在10 m左右,车辆通过该区域的行驶时间能够满足连续两次ETC交易,在交易成功率方面,双天线布局并不优于单天线布局。而且,双天线布局增加了车道设备,使得建设造价、工程量和维护成本都有较大增长,处理逻辑更为复杂,系统的故障率也随之提高。因此,双天线布局的性价比不高,在ETC系统的建设中,不建议采用。
陕西省高速公路自2009年5月至今,已陆续建成了百余条ETC专用车道,全部采用了单天线布局。在建设过程中,经过反复调试、改进优化,目前已使交易耗时大幅缩短,交易成功率明显提升。实践证明,单天线比双天线布局大幅节约了建设和维护成本,同时也完全可以满足国家交通运输部对ETC建设的有关要求,可以为公众提供良好的不停车收费服务。
摘要：为了分析在ETC专用车道建设中双天线布局的必要性,采用单天线与双天线布局相比较的方法,通过对陕西省路网环境及170多万条交易数据分析,并计算交易耗时和行车安全约束的车辆通行限速,认为双天线布局并不会提高车辆的通过速度,交易成功率也不优于单天线布局。陕西省百余条ETC专用车道均采用单天线布局。实践证明,单天线布局能够大幅节约ETC车道的建设和维护成本,降低系统故障率和逻辑处理复杂度,能够满足ETC建设要求,很好地为公众服务。
关键词：智能交通,ETC,天线布局,通行速度,交易成功率
参考文献
[1]REN Z G,GAO Y B.Design of electronic toll collectionsystem in expressway based on RFID[C]//Proceedings of2009International Conference on Environmental Science andInformation Application Technology.New York:IEEEComputer Society,2009:779-782.
[2]陈俊杰,山宝银.5.8GHz电子不停车收费技术综述[J].同济大学学报:自然科学版,2010,38(11):1675-1681.
[3]刘伟铭,李蓉.ETC系统缴费方式随机选择模型[J].中国公路学报,2006,19(5):77-82.
[4]田寅,马涛,常鹏,等.不停车收费系统在西安咸阳国际机场专用高速公路中的应用[J].公路,2009(6):128-132.
[5]刘斌,潘红,路小波.ETC车道数对收费站服务水平的影响仿真研究[J].公路交通科技,2008,25(1):120-123,150.
[6]李楠.ETC车道通行效率影响因素分析[J].中国交通信息化,2011(1):68-69.
[7]杨继成,施莉娟,黄承明,等.车道布设的研究[J].交通与计算机,2004,22(4):23-26.
[8]马二顺.不停车收费系统(ETC)的应用及车道设计[J].公路,2004(8):315-317.
[9]迟峰.黑龙江省高速公路ETC车道布设的研究[J].办公自动化,2011(2):10-11.
[10]杨洋,黄征,金涛.基于ETC和MTC高速公路组合式联网收费系统设计[J].现代电子技术,2007,30(21):144-147.
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