高速公路电子不停车收费系统的分析与设计

张玉涛

【摘 要】高速公路建设发展迅速，使之成为人们出行的一大选择，随着我国汽车保有量的不断增加，在高速公路上常常会因停车收费而出现拥堵现象。因而开展高速公路电子不停车收费系统的研究是十分必要的。本文将介绍电子不停车收费系统的概念及组成，分析建立系统的意义，并对具体的设计方式做出说明。

【关键词】高速公路；电子不停车收费系统；设计

在高速公路上运用电子不停车收费系统是解决道路拥堵的一种有效方式，很多发达国家都在运用这种手段来提高出行效率。我国的部分高速公路已开始运用电子不停车收费系统，取得了较好的实践效果。但在技术方面还存在一定不足，需要设计人员开展进一步的研究，确保系统能够更加适用于我国的高速公路实际运行情况，发挥最大效用。

1.电子不停车收费系统的概念及组成

1.1电子不停车收费系统的概念

电子不停车收费系统隶属于智能交通系统领域，凭借其快速、高效、智能的运行模式在国际社会得到广泛应用。具体来说电子不停车收费系统就是在车辆识别技术的辅助下实现收费站和车辆之间的数据通信，开展数据交换，利用网络来对收费数据进行处理，在车辆不停的状态下完成高速公路收费的智能系统。

1.2电子不停车收费系统的组成

电子不停车收费系统的组成主要包括四个部分：第一是CPU卡和电子标签，其中CPU卡作为一种全新的IC卡在电子付费方面发挥着重要作用，而电子标签的功用在于储存车辆信息、车主资料及车牌信息等，是电子射频的一种。第二个组成部分是收发器，收发器通过与电子标签间的微波高频通信来阻抗干扰，实现快速通信。第三部分是微处理器，其主要功用是进行通信处理，将OBU和CPU卡收集到的信息传至控制器，获取并处理车辆信息，对OBU和CPU卡中的信息进行修正。第四部分为车道控制器，该控制器需要对OBU和CPU卡中的数据进行分析，对车辆的通行权进行判定，明确OBU和CPU卡是否有效，在判定无效的情况下发出警示，同时还能完成对违章现象的取证工作。

2.建立电子不停车收费系统的意义

在高速公路上建立电子不停车收费系统意义重大。首先，这是对科学发展观的有力践行，由于近年来车辆数量持续性增长，给高速路的正常通行带来了很大压力，高速公路拥堵成为备受关注的社会问题。建立不停车收费系统能够使司机在不停车的状态下完成交费，交费消耗的时间几乎可以忽略，使高速路收费站的容量得以扩展，工作效率得以提升。其次，不停车收费系统的运用是科技兴交的重要体现方式之一。车辆不必在通行中频繁刹车、起步，使车辆磨损得到有效控制，节省油耗，同时减少对大气环境的污染，实现节能环保。第三，此类智能系统的投用能够解决人工收费的诸多弊病，如票款丢失、效率低下等，使高速公路保持顺畅，真正实现高速通行。通过为人们提供安全快速的交通环境，使交通行业的全新形象完美地展现出来。

3.高速公路电子不停车收费系统的设计

3.1系统架构设计

C/S架构是一种较为通用的系统架构，其组成部分包括收费站、分中心和省中心。这三个部分共同构成一个局域网，具体的工作方式为：高速公路车道作为信息采集前端，为收费站获取车辆信息，将信息传送到收费站的数据库服务器上，再由收费站将处理后的数据传送到分中心和省中心。系统硬件结构是系统架构设计的重点，而硬件结构的主要部分就是ETC车道。ETC车道包括的硬件设备较多，如车道工控机、判别线圈、触发线圈、抓拍摄像机、报警器、数据叠加器等等。设备之间是相互连接的，车道计算机起着主要的控制作用，而整体系统的运行则是由ETC车道软件来控制的。

3.2系统功能模块划分

电子不停车收费系统的组成模块包括：车道前端、车道监视、数据通信以及ETC管理四个部分。其中车道前端的主要任务是处理车道交易、检测外部设备并对设备进行有效控制以及拍下图像进行保存；车道监视的功用在于查看车辆、设备的变化情况，并对收费过程进行监督；数据通信需要将车道前端收集到的数据下载下来，并将收费数据上传到中心；而ETC管理的主要工作就是完成相关数据的统计与核查，需要处理的内容包括参数的更新、交通流量的统计、突发情况的统计、收费金额的审查等等。四个模块缺一不可，只有四者协调工作才能确保电子不停车收费系统的正常运行。

3.3系统模块设计

系统模块设计是系统设计当中的重要环节，需要处理好以下几个方面的设计工作：第一是入口OBU处理，首先要对OBU的有效性进行判断，确定其能够正常运行的情况下再对OPU卡的有效性进行判定，用OPU卡来对车道号、收费站编号等进行记录，进而写入入口信息，形成入口过车明细。第二是出口OBU处理，同样需要对OBU的有效性进行判断，确定有效后读出CPU卡中的基本信息，进行费率计算，从车辆持有人的电子钱包当中扣除费用，回写出口信息，最终形成出口收费明细。第三是对车道异常进行处理，比如无电子标签的车辆处理流程为车辆进入→无电子标签报警→引导车辆走MTC车道→处理下一车辆。无效电子标签、无CPU卡、入口信息无效等车道异常情况的处理流程都与之相同，只是声光报警系统显示的报警内容存在差别。第四是ETC管理，ETC管理需要做的工作是进行数据浏览、查询、统计等，具体流程可以表示为管理开始→选择功能项→设置查询条件→生成SQL语句→显示查询结果→进行结果打印。

3.4数据库设计

数据库设计包括概念设计和库表设计两个部分。在数据库的概念设计当中涉及的内容包括：OBU（即电子标签）、IC卡、车辆实体、员工实体、班次及机构实体等等。以OBU为例，其包括的实体属性包括车型、编号、车牌号、车牌颜色、启用及失效时间、OBU状态等等。高速公路的员工实体属性包括操作员的姓名、工号、密码、所属路段及收费站等。数据库的库表设计较为复杂，需要用到的库表种类繁多，如OBU字典表、机构编码表、车辆信息表、IC卡字典表、收费标准字典表等等，不一而足。每种库表都有各自的功效，如OBU字典表是用来保存车辆的属性，以车辆信息为依据来进行车型识别。通过数据库的库表设计能够对高速公路路段的各项信息进行有效记录，使不停车收费系统更加完善。

3.5界面设计

建立清晰的电子不停车收费系统界面能够减少信息检索实践，提高工作效率。在ETC车道入口的界面中，需要包含交易信息区、车道运行信息区、外部设备状态显示区及摄像显示区等等。监视界面的设计需要包含的内容有车道外部设备的运行情况、车辆交易实况、摄像机图像等。收费站的ETC管理系统界面需要展示系统登录、数据及报表管理、提供退出等部分。除了上述几个环节的界面设计外，通行费统计、车流量统计、黑名单查询等系统组成部分的界面都需要有一个完美的设计。要求各区域的划分要十分明确，结构安排也要尽量合理，力求在一个界面上展示足够多的信息。

4.结束语

电子不停车收费系统在提升高速公路通行效率、实现节能环保、展现交通形象等方面起着积极作用，道路交通部门应该积极将这种智能化的系统引入到高速收费工作当中。系统设计者则需不断完善设计工作，使系统能够顺畅高效地运行，助益于高速公路事业的发展。

【参考文献】

[1]李佩清.高速公路收费站收费内业资料管理的几点思考[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（12）.

[2]廉飞宇，范伊红，张元.ETC电子不停车收费的技术研究[J].计算机工程与应用，2010（05）.

[3]张爱春.高速公路电子不停车收费系统（ETC）及其应用[J].科技信息，2011（20）.

[4]刘志伟，程琳.不停车收费系统（ETC）的概况研究[J].科技创新导报，2009（02）.