高速公路新型收费技术的探讨

万淑杰

(河北冀星高速公路有限公司)

1 目前收费模式管理现状

2 ITS的基本概念和作用

所谓智能运输系统(ITS)，就是集信息处理、通讯、控制以及高科技电子技术等最新的科研成果，应用于交通运输网络中。它与传统交通管理系统一个最显著的区别是，将服务对象的重点由以往的管理者转向道路使用者，即用先进的科技手段向道路用户提供必要的信息和便捷的服务，以减少交通堵塞，从而达到提高道路通过能力和交通运输网络系统运行效率的目的。ITS系统的功能包括以下几个主要方面:信息提供、安全服务、计收使用费等。

3 全自动收费模式

随着智能运输系统的发展，新型收费技术在高速公路中的应用，逐步出现了全自动计费系统的实施，从而带来了收费模式的变革。

3.1 全自动计费收费模式的主要表现

(1)入口:车辆进入车道时，车型全自动预分类系统自动判别出车辆类型，车辆牌照自动识别系统自动识别出车辆牌照号码和牌照颜色，并将车型、车牌号、车牌颜色、入口站、入口时间、车道等相关信息传送至全自动发卡系统，全自动发卡系统将信息写入IC卡后，根据车辆类型选择上下不同的出卡口，自动吐出IC卡;司乘人员取卡后，系统打开自动栏杆，放行车辆。从而实现了入口车道无人值守、司乘人员自动取卡的自动发卡放行方式。

(2)出口:车辆通过时，车型全自动分类系统自动判别出车辆类型，车辆牌照自动识别系统自动识别出车辆牌照号码和牌照颜色，司乘人员将IC卡投入自动收卡系统后，系统自动将出入口信息进行对比，对比无误则显示费额，由收费人员收款、系统自动打票及放行车辆;对比有误则将信息上传监控室，由监控人员进行处理和干预。从而实现了计算机全自动计费、收费人员收款打票的收费放行方式。若配合储值卡的发行和使用，出口则可实现无人值守的自动收费模式。

3.2 全自动收费模式主要技术

(1)ETC收费。

电子不停车收费系统(ETC)，其主要工作原理是，载有特定装置的车辆进入收费区后，收费区的信号探测器发出扫描信号，检测并获取该车的有关信息，然后根据不同的方式进行计费。目前这种系统功能日益多样和先进，譬如信号探测系统还能够获取并记录诸如车辆的几何尺寸、车重、车型等数据，还能够将那些违规或不符合要求的车辆通过摄像机记录车牌号。如果车内再配有GPS(全球定位系统)或其他类似功能的系统，信号探测系统还可以为过往的车辆提供前方道路通行情况，提供导航服务。目前接合我国国情有的高速公路采用开辟ETC专用车道的方式，有的高速公路采用MTC(人工电子收费系统)/ETC并行的方式，即在一个车道系统内同时装有MTC和ETC卡，持两种类型卡的车辆在每个车道都可通行。

(2)车型全自动预分类系统。

车型自动预分类系统主要由地感线圈、压阻传感器、测高传感器、光栅系统及控制系统等部分组成。车辆通过时系统根据车辆本身的物理特性即车辆的轴数、轮数、前轮处车辆总高度3个物理特性自动分辨出车辆的类型。依据物理特性进行分类较之其他分类方式比较更准确可靠。使用车型自动分类系统可克服人工判别车型造成的误差，有效防止通行费流失，提高了系统自动化程度。主要技术指标以下几方面。

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①判别时间少于1s;

②车辆分类精度大于99％;

③允许车辆行驶速度:0～60km/h;

④环境温度:-30℃～+80℃。

4 车辆牌照自动识别系统

在数字图象处理技术兴起的同时，国内外就相继出现了对汽车牌照识别这一课题的探索和研究。车牌识别系统保证了无牌照和牌照污损严重时系统的可靠性，其在收费系统中的使用可以有效的防止“换卡”逃费等作弊现象的发生，大幅度减轻监控室处理免费车的工作量。经过不断摸索，已有的车辆牌照自动识别系统在现场使用中牌照识别率的精度越来越高，笔者所在高速公路经过近两年的车牌识别的实验识别率已达到96％以上。

4.1 系统主要功能

(1)自动识别无严重污染的汽车牌照中的汉字、字母和数字部分;

(2)自动识别汽车牌照的底色;

(3)对于严重污损难以识别的牌照，可以分割出牌照区域图象并进行备份或向上端机传送;

(4)通过串行口RS232或485完成与上端机的实时数据传送。

4.2 主要技术性能指标

(1)对于无严重污损的牌照，数字部分的识别率优于95％，拒识率小于5％，误识率小于0.05％，字母与汉字部分的识别率优于90％，拒识率小于10％，误识率小于1％;

(2)牌照底色识别率优于99.9％，误识率小于0.1％;

(3)牌照检测率优于99.9％;

(4)识别时间小于1s，系统可全天候24h工作;

(5)工作温度:-10℃～+50℃

(6)允许车辆行驶速度0～40km/h。

5 非接触式IC卡自动发卡系统

非接触式IC卡自动发卡系统为高速公路入口车道实行自动发卡、无人值守的管理模式提供了技术保障。全自动发卡机作为高速公路封闭式收费系统入口车道专用设备，安装在收费岛上。当车辆驶入车道时，司机可方便的从一高一低两个取卡口的任一个口取得IC卡。通过车道感应线圈，控制车道通行信号灯变绿色，控制栏杆机抬起，车驶离后，栏杆自动落下，从而实现一车一车的无人值守的通行卡发放，并将车道及卡机实时运行的信息以数据及视频叠加的形式自动上传到监控中心。当网络不通时，实时操作的信息将保存在本地硬盘上，待网络通畅时，自动上传数据。配合车型全自动预分类系统、车牌照识别系统的使用，完全实现入口车道无人值守。

该设备主要面对高速公路收费站入口比较繁忙的车道，替代收费员向过往车辆提供快速、便捷的发卡、放行服务，用以实现入口无人化管理，提高车辆的通行速度，减少汽车能源的耗费。全自动发卡机与出口自动收卡机配合使用，实现了卡在出入口车道的封闭式周转。卡夹在本站内的车道间直接周转，无需通过站级的交接班手续。操作员可以在出口收卡机领取满卡夹，安装到入口全自动发卡机进行发卡;操作员在入口全自动发卡机领取空卡夹，安装到出口车道的自动收卡机进行收卡，IC卡在车道直接周转使用。当班可多次循环，加快通行卡的周转，提高了利用率。减少了人为卡管理漏洞带来的作弊、丢失可能，提高高速公路的管理质量和工作效率，节省大量人力、物力等运营管理成本。随着我国高速公路建设规模的不断扩大，全自动收发卡机的运营优势日渐明显，目前已在多条高速公路得到了应用，并取得了良好的社会效益和经济效益。