四川省高速公路ETC联网收费系统技术研究

康毅

摘要：信息时代的到来为各行业领域注入新鲜的活力，以高速公路收费系统为例，要求将ETC系统引入其中，对提升高速公路建设水平可起到关键性的作用。从ETC系统应用现状看，其有利于帮助相关部门做好公路建设与管理工作，但在调试与检测方面却较为滞后，制约ETC系统功能的进一步发挥。对此，本文在研究中将四川省高速公路作为对象，对当前ETC联网收费系统的相关概述、系统总体设计中的要求、ETC收费车道设计思路以及收费系统的调试与检测探析。

关键词：四川省高速公路；ETC系统；关键技术；在线检测

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（b）-0000-00

引言：：从四川省高速公路建设规划要求中可发现，需将传统的人工半自动收费进行逐步改变，取而代之的为联网收费系统，其能够在原有人工半自动收费的基础上，将电子不停车收费引入其中，这样能够使公路拥堵问题得以解决，提高高速公路的管理水平。通过实践研究发现，将ETC系统引入其中，对高速公路收费车道数量减少、运营成本降低等都可发挥突出的作用。因此，对ETC联网收费系统关键技术的研究，对四川省高速公路建设具有十分重要的意义。

一、 四川省高速公路ETC联网收费系统总体设计要求

ETC联网收费系统在总体设计过程中，主要立足于四川省高速公路建设现状，涉及到的要求主要包括：第一，规划建设过程中应尽可能满足省内联网收费要求，可考虑将不停车收费专用车道设置于收费站中。而且对其收费系统需保证以相应的收费应用软件为主。同时省交通运输厅应做好的相关设计文件的审核与备案工作。确保各系统经过检测后才可投入使用，包括收费软件、电子标签设备以及车道控制机等。第二，做好运营管理工作。ETC系统的引入除满足自动收费要求外，还需做好相应的运营管理工作，其中运营管理的总机构为省监控结算中心，而基本操作单元为收费站。第三，做好结算与拆分工作。关于路段收费，要求通过协商以达到收费标准统一的目标，可采取结算协议、拆分协议制定的方式，使各管理单位能够依据协定进行结算、拆分。第四，密钥管理工作。ETC系统功能的发挥要求通过密钥管理中心，使ETC密钥得到有效管理，可将相关的电子标签密钥母卡、PSAM卡向联网收费结算中心发行，而发行的主体为省监控结算中心。除此之外，为保证系统的可靠运行，还需做好相关的调试与检测工作。

二、 ETC收费车道的具体设计思路

ETC联网收费系统设计中首先做好收费车道的设计工作，根据四川省高速公路建设要求，在ETC车道设计方面主要以机电设施、土建设施等为主，其中机电设施体现在ETC显示屏、监控设备、检测器、信号指示与报警设备以及车道控制器等。而在土建设施方面的侧重于对行车道、收费岛、人行车道以及天棚的描述。具体设计思路主要体现在以下几方面。

（一） ETC车道设计的主要原则

以四川省高速公路实际情况为依托，ETC车道布设中要求将“专用、常闭”等为主，当ETC系统应用较为完善后，可在此基础上进行车道布设的适当调整。其中，在“常闭”原则方面，要求无车辆情况下，ETC系统将栏杆设置为关闭形式，若有车辆的情况下，需保证车辆设置相应的OBU设备，完成费用收取后可使栏杆处于开启状态，放行车辆。而在“专用”的原则上，通常指为通过ETC设备完成交易过程中，专用车道中无需停车。此外，在设计过程中还需符合“中位”与“前置”等原则，前者主要指收费站前的相关设备如信号设备、显示器、栏杆，其能够根据实际车道情况适时调整，尤其对于较多线性车道，更应符合该原则。而后者指与双向岛靠近的车道，车辆若载有OBU，在通行过程中不会对超宽车道产生影响。

（二） ETC车道相关设备设计思路

该部分设计内容中，主要体现在ETC车道改建、ETC专用车道的设置、ETC天线的安装等方面。其中，在ECT车道改建方面，其主要针对以往MTC系统下相关设备如状态显示屏、信号灯等难以适应ETC系统运行要求的情况，需进行一定的改变，可考虑将车道运行监控系统、显示器以及的天线架设等引入其中。而在专用车道设计方面，应注意对原有MTC车道信号灯直接利用状态显示屏进行替代，且考虑做好摄像机管线设置问题，需注意由于现行ETC系统设计中，其稽核功能较为模糊，若进行抓拍摄像机的设计可能出现运行效果较差等问题，所以抓拍摄像机的设置可考虑在外。从ETC天线安装上看，要求以路面水平高度为基点，使天线设置为5.5m-6m的高度。同时应注意安装中应保证不存在影响天线运行的装置，包括标牌或限宽门架等。另外，设计中还需保证ETC车道应在出口或入口流程等方面进行明确。如入口车道方面，ETC系统应有效判定车辆OBU，包括车型、的OBU编号与有效时间等，在此基础上完成卡片文件的读取、卡片判定以及OBU判定的工作，以此使行驶车辆得到有效管理。这种方式一般对非省界入口车道较为适用，而省界入口车道则要求ETC能够通过相应的数据与信息转换，将最终结果向相关部门传输。同样，在出口车道设计方面，原理也基本相同。除此之外，ETC车道设计中，收费广场也是重点考虑内容，要求根据建设要求进行收费车道长度、宽度以及数量等设计。

三、 ETC联网收费系统调试与检测的思路

（一） ETC系统主要设备技术标准的检测

ETC系统功能的发挥主要得益于其基本的设备构件，实际调试与检测中要求各构件都可达到相应的技术指标要求。具体包括：第一，车道控制器。该构件功能的实现依托于自身的的CPU与其他处理模块，可考虑将250G以上的硬盘、 16路数字量PIC结构等设计其中，且相关的图像捕捉与板卡应用都能满足系统运行要求。需注意ETC系统中的车道控制器，其各部分应在抗震性、耐腐蚀性以及防病毒能力等各方面达到具体设计要求。第二，RSU。该部分构件可根据国家相关部门给定的技术标准进行设计，如将PSAM卡槽设置于RSU中，并保证其他杂散发射、带宽占用、频率以及载波等保持合理。第三，OBU。其可选择读写型、两片式等为主要类型，且OBU设备应保证在安全性与恢复能力方面较强，一旦OBU设备出现被拆卸情况，应保证能够及时发出警报。第四，ETC支付卡的技术指标。现行ETC支付卡在设计过程中往往需将密码协处理器、CPU、EEPROM以及密码算法等融入其中，且可采用单一芯片的形式，使其对电子存折、钱包等都可进行操作。在参数设计方面，主要需考虑到容量应超出8kbytes，且消费交易在时间方面需控制在70ms以内。第五，栏杆机的技术要求。该部分设计中首先需在栏杆机方面进行设计，使其能够保持持续运行，满足快速起降、平稳起降等要求，一旦发生故障问题，能够处于开启状态。其次应做好车检器设计工作。车检器的设计主要需将人工复位按钮设置其中，并在频率、灵敏度以及工作温度等各方面都需达到相关标准。除此之外，ETC系统中的其他设备如费额显示器、车道运行显示器、车检线圈以及监控设备等方面都应符合设计标准，这样才可使ETC系统可靠运行。

（二） ETC车道设备连接方式的调试与检测

ETC车道设备的可靠运行还需依托于相应的连接方式。以其中RSU为例，将其与计算机连接过程中应注意在接口方面满足以太网接口要求，如RS-485接口，要求控制在115200bit/s的的通信波特率以上。同时，为使RSU与计算机连接更为可靠，还需做好相关数据帧格式的设计工作。再如字符叠加或计重设备，前者在设计过程中需依托于COM3以连接车道计算机，而后者侧重于计重模式的预留，可采用COM2接口，这样可为ETC系统后期的升级与维护奠定基础。同时，车道设备中相关信号系统、警报系统以及显示器也需利用一定的通信协议与车道计算机保持连接，如以标准RS-232C作为通讯方式，且在命令格式或缺省设置等方面进行合理设计。尤其其中的显示器，ETC专用车道中显示屏应以红绿黄LED点阵为主。另外，为保证所有收费数据能够有效传输，还需在ETC系统中进行收费网络的选择，尽量以以太网为主，并使IP地址的分配更为合理，确保数据通信能够达到ETC系统数据接收与处理要求。

（三） ETC系统检测调试要求

ETC系统相关管理软件的设计是保证相关设备得以调试与检测的重要保障。实际设计过程中需考虑的问题主要体现在：第一，入网符合性认定检测。该检测过程中，要求结合关键设备的型号、元器件规格以及关键设备技术等进行认定检测，并由相关人员适时将检测结果向管理部门递交。第二，在网检测。在检测过程中主要需根据各路段联网收费系统设备运行情况，抽取其中的部分设备，对其使用效率、故障率以及其他管理指标进行分析。对于其中故障设备，若需进行调试，可由设备厂家提供技术支持，保证设备整体性能得以提高。另外，在网检测中还需做好相关方案的设计，将方案内容限定在抽检范围、质量要求以及检测频率等方面，在相关部门认定方案合理性的基础上才可向各管理单位下发，以此使在网检测效果得以提高。

结论：ETC系统的调试与检测是提升ETC系统性能的重要途径。本文在研究中主要以四川省高速公路建设中ETC系统的应用为实例，实际调试与检测过程中，要求正确认识ETC系统相关内容，明确其总体设计要求与车道设计思路，在此基础上提出调试与在线检测的相关方案。实际调试与检测中主要要求保证ETC系统中的相关设备指标、连接方式等满足设计要求，可引入入网符合性认定与在网检测两种方式，使ETC系统发挥其应有的功能。

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