探析高速公路ETC不停车收费的技术应用

时贵林

摘要：电子不停车收费系统也称为ETC，其作为一种全新的高速公路收费，在发达国家应用十分广泛，有效地解决道路拥堵问题，确保了出行效率的提高。当前电子不停车收费系统也在我国的高速公路开始广泛应用，并取得了较好的成效。

关键词：高速公路；ETC；不停车收费

一、 高速公路收费系统现状和ETC系统

（一）高速公路收费系统现状

在经济高速发展的当前社会，高速公路正在规模化飞越发展。在我国90%以上的高速公路收费还处在人工阶段，收费效率可见一斑。现行的收费管理方式一般是现金交易和磁卡交易，方式为入口进行现金缴费后放行和入口刷通行磁卡，在高速出口处上交，上位机系统按照磁卡和系统内的记录扣除费用后放行或者通过驾驶员之前预存的充值卡交易。这些方式都比较浪费时间，易造成车辆排队阻塞交通。为了防止高速公路出入口排队收费交通阻塞，我国大力支持发展ETC系统。

（二） ETC系统概述

ETC即电子不停车收费系统。该系统能够让带有ETC装置（OBU）的车辆通过高速公路ETC收费道口时，由系统进行缴费，并能查看车辆违章情况。所谓的不停车收费，是车辆在通过收费站时由车载设备识别车辆，录入信息，和银行账户或者IC卡绑定实现车辆付费的方法。车主在使用该系统时仅仅需要在车辆上安装OBU，提前做好车辆和银行卡的绑定即可。在交通日渐紧张的情况下，加强ETC不停车收费技术的应用是大势所趋。

（三）建立ETC系统的意义

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。不停车收费系统的应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。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。

二、不停车收费系统的组成、工作原理及关键技术

（一） ETC车道系统构成

ETC系统包括2部分：站级子系统和车道级子系统。在车道设备中，读写天线位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由应用程序直接控制；其他设备如费额显示器、自动栏杆、车辆检测器、车道通行灯等设备通过车道控制器与车道计算机连接；摄像机采集到的视频信号通过字符叠加器叠加后，一路传到亭内车道控制器，另一路通过远端光接入设备（R1000）上传到收费站本地光接入设备（L1000），最后显示在监控室的监视器上。

（二） 系统工作原理

当车辆到达检测线圈时，读写天线被启动，开始与车载电子标签（车载机+CPU卡）进行通信，若车载电子标签无效则报警并保持车道关闭，若有效则通行信号灯变绿，费额显示器上显示交易信息，自动栏杆机抬起，直到车辆离开检测线圈，交易成功；当车辆通过抓拍线圈时，车道摄像机会对车辆进行图像抓拍，将抓拍信息传到字符叠加器，依次上传到收费站磁盘阵列。车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红；系统保存交易记录，等待下一辆车进入。

（三）系统的关键技术

ETC系统的关键技术主要有四项：①自动车辆识别（AVI）技术，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理；②自动车型分类（AVC）技术，测量和感知通过车辆的物理特点，测算车型；③短程通信（DSRC）技术，即较长距离的RFID射频识别分辨技術，是ETC智能系统运输领域中专门用于机动车辆在高速公路等收费点实现不停车自动收费的专用技术；④逃费抓拍系统（VES），主要利用了拍照技术、视频录像摄像技术、数字摄像技术、车牌识别技术等加以实现。ETC系统由后台系统、车道控制器、RSU和OBU等组成。ETC车道与传统的MTC车道建设相似，主要由ETC天线、车道控制器、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器等组成。

三、 高速公路ETC不停车收费技术应用优势

（一）提高车辆通行能力

车辆装了车载单元后，当行驶至ETC车道时，安装在车道上方的路侧天线接收到车载单元发射的信号后，栏杆自动抬起，让车辆通过。因为受检测器读写速度限制，车辆需以15km/h的速度通过为最佳。这样算来，每辆车通过收费站进口和出口只要约3s。而人工收费口，每辆车进入车道经减速、停车、付钱、找零、起步等程序，约需30s。

（二） 降低运营成本

高速公路运用电子不停车收费系统后，收费站不需要更多的人员就能够完成收费工作，由于工作人员数量的减少，有效地实现了高速公路收费站管理成本和运营成本的降低，而且相较于传统高速公路收费系统，在相同时间内，一条电子不停车收费系统车辆通过率为传统系统的4倍，有利于经济效益的提高，能够更快的实现投资成本的回收。

四、高速公路ETC不停车收费技术应用建议

（一）按照规律，有张有弛地展开

日本在推行电子不停车收费系统的过程中，就因为没有对市场进行充分调查和研究，电子不停车收费系统推出后，受到市场的冷落，主动安装电子标签的车辆数远远低于管理者的预期，导致电子不停车专用车道利用率极低，而因人工收费车道的塞车现象更为严重。

（二） 有机结合，多种方式并存

电子不停车收费系统是高速公路收费方式发展的必然趋势。但仍需要与人工、半自动收费方式并存，结合使用。电子不停车收费系统需要购买专用电子标签并走专用车道才能使用，而高速公路上行驶的车辆来自全国各地，不可能每辆车都有高速IC卡和读卡器。因此人工、半自动收费方式还是必不可少的。

五、结束语

ETC不停车收费系统已经在我国高速公路中得到了广泛的应用。实践证明，这种电子收费技术极大限度的缓解了传统排队停车收费造成交通阻塞的状况，为高速公路用户节省了时间，完善了高速公路的运输功能。我们应该认识这种技术的优点，并不断在此基础上研发出更加先进的产品，为实现智能交通运输而继续努力。

参考文献：

[1]高速公路ETC不停车收费系统进入快速发展期[J].柳小毛.中国新技术新产品.2016（16）

[2]基于高速公路电子不停车收费系统（ETC）与设计的研究[J].罗志伟.通讯世界.2014（03）endprint