关于高速公路直流远供电缆对车牌抓拍影响的探讨①

孙凌峰 刘丛

(山东高速股份有限公司潍坊运管中心 山东潍坊 261000)

2020年1 月1 日起，经过省界收费站专项工程后，高速公路开启全国联网收费新模式。道路ETC门架系统成为收费过程中最重要的环节，当前道路ETC门架系统的设备供电主流采取直流远供方式。即收费站处局端机送电—直流远供电缆传输—ETC门架处远端机接收的供电方式。在此供电方式下，受直流远供高压电缆通电后对收费站车道中存在线圈的影响，造成了如无车抓拍、同一车辆多次抓拍等车牌识别[1]的抓拍失控异常现象，本文将对这种现象做出现象表述、原因分析及可行性方案探讨。

1 现象表述

1月1 日后，辖区内各收费站部分ETC/MTC混合车道出现以下异常现象：当车道中不存在车辆时，车牌识别摄像机进行自我抓拍[2]，产生大量无用图片；当收费车道中有车辆停留在车道中的存在线圈处时，补光灯不停地进行补光，车牌识别摄像机进行不间断抓拍，一辆车可能需要抓拍2次、3次甚至更多次，导致每辆通行车辆都生成多张抓拍图片，长时间下来严重影响车道控制机的存储容量。上述现象在不同时段、不同车道会有不同程度的表现方式，对正常的收费工作造成了严重影响。

2 原因分析

根据上述车牌抓拍异常现象仅在1月1日时间点后发生，通过详细分析当前ETC/MTC车道中车牌抓拍的具体工作流程，对车牌抓拍异常现象做出了相关的原因分析。

2.1 车牌识别工作流程

当前山东省高速公路ETC/MTC车道的车牌抓拍采取线圈触发的方式。其工作流程为：车辆驶入收费车道后，首先通过存在线圈，车检器检测到车辆进入，产生“车辆存在”信号，车检器将此检测信号传递给车道控制机，车道控制机再将此信号通过软件传递给车牌抓拍摄像机，车牌抓拍摄像机即刻启动对该车辆进行抓拍车牌图像，然后将识别后的车牌信息发送回车道控制机进行处理，本次工作流程结束。

2.2 原因分析

根据上述车牌抓拍工作流程，对车牌抓拍异常现象的原因做出如下分析。

（1）车牌抓拍摄像机可能因为设备陈旧等原因自身发生问题，在接收到车道控制机的抓拍信号后，仍不能进行正常的车牌抓拍。

（2）车道中的地感线圈或者车检器设备自身发生故障导致不能正常使用。或者是车检器关于存在线圈的灵敏度设置存在问题，根据补光灯的不断补光现象及收费软件中存在线圈处一直感应有车的现象，分析为车检器的灵敏度可能设置过高，导致造成车牌抓拍的不正常现象。

（3）根据1月1日前后的抓拍现象对比，排除省界收费站工程中收费车道上其它新增设备的无关影响，仅剩在收费广场中收费岗亭正下方的线缆管廊中新增了为道路ETC门架系统供电的高压直流远供电缆[3]。经现场测量，高压直流电缆与地感线圈的垂直距离为0.5m，当高压直流电缆加电后电缆中有电流通过，对存在线圈产生电磁干扰，导致存在线圈处电磁场紊乱，造成存在线圈一直检测到有车，车检器将“有车”信号不断传递给车道控制机，车道控制机将信号传递给车牌抓拍摄像机，从而造成车牌摄像机不停抓拍。

表1 车检器灵敏度调节前后对比

表2 电缆屏蔽前后对比

表3 车牌抓拍模式更改前后对比

3 解决方案探讨

通过对车牌抓拍异常现象的原因分析，制定了三种解决方案，并选取潍坊西收费站、潍坊收费站、潍坊东收费站进行方案测试。

方案一：更换车牌抓拍摄像机。

对车牌抓拍异常现象最严重的抓拍摄像机进行设备更换。更换摄像机后，经过2d时间的观察比对，车牌抓拍异常现象仍然存在。因此本方案不适用于问题的解决。

方案二：更换地感线圈及调节车检器灵敏度。

对抓拍异常现象最严重的车道，进行地感线圈更换。更换完新的地感线圈后，经过2d时间的观察比对，车牌抓拍异常现象仍存在，因此异常现象与地感线圈无关。

其次进行车检器的灵敏度调节，将车检器的灵敏度进行适当调低。在进行灵敏度调节后，经过2d时间的观察比对，调节车检器灵敏度前后的对比结果如表1所示。

通过对比结果发现，调低车检器灵敏度仅能在一定程度上减少无车抓拍频次、同一车辆的抓拍频次，但车牌抓拍的成功率并没有明显的提升。调低车检器灵敏度后，当存在线圈处有车辆存在时，部分车辆不能正确地进行车牌抓拍，导致整体的车牌抓拍成功率并没有较大提升。因此这种方案不适用于车牌抓拍异常问题的解决。

方案三：直流远供电缆屏蔽及更换车牌识别触发方式。

（1）高压直流电缆影响验证。

排除上述两个方案中原因及解决方案，根据高压直流远供电缆对车道抓拍影响的原因分析，首先进行高压直流远供电缆对车牌识别异常现象影响的验证。

在保证道路ETC门架系统有UPS电源供电保障设备稳定运行的前提下，将道路ETC门架系统在收费站端的局端机切断电源，在此情境下，高压直流电缆中便不再有电流通过。经过半小时切换稳定后，在未来的72h内之前出现车牌抓拍异常现象的车道此时车牌抓拍都能够正常工作，未出现各种异常现象。72h后，当把收费站的局端机重新加电后，高压直流电缆重新开始送电，在切换稳定半小时后，各车道的车牌抓拍又恢复了之前的各种异常现象。经过3次反复的上述试验，验证得到1月1日后出现的车辆抓拍异常现象是高压直流远供电缆通电后导致的。

（2）高压电缆屏蔽。

在确定高压直流电缆的型号为铠装屏蔽电缆后，根据高压电缆通电后对地感线圈的影响，选择对电缆外层加装紫铜金属屏蔽网，该屏蔽网能够一定程度上屏蔽电磁。选取潍坊收费站、潍坊西收费站、潍坊东收费站的3条车道进行对比实验，验证加装屏蔽层后对车牌识别异常现象的作用。实验时间段选取2h，对同一收费站选取同一车道进行对比，对比实验结果如表2所示。

通过对比可以得出，高压电缆在加装金属屏蔽层后，能够从一定程度上解决车牌抓拍的异常现象，包括无车抓拍次数下降、同一车辆抓拍频次减少以及车牌识别的成功率提升等。但是异常现象仍然存在，依旧影响日常的收费工作。

（3）视频流触发方式。

当前车牌识别的主流触发方式包括线圈触发、视频流触发等。结合收费站现状，因线圈触发方式受高压直流电缆影响较大，拟重新选择视频流触发方式进行车牌抓拍。视频流触发方式即当车辆进入车道时，车辆进入车牌抓拍摄像机的范围区间，通过车牌提取后将车牌传递给车道控制器，完成车牌识别过程。在更换视频流触发方式后，将其与线圈触发方式的相关现象作对比，对比实验结果如表3所示。

通过对比可以得出，在采用视频流触发方式进行车牌抓拍后，已经不存在无车抓拍现象，同一车辆的抓拍次数也恢复正常，每辆车只需要一次抓拍就能够进行正确的识别。对于不同的车辆，在抛去光照、遮挡等因素情况下，抓拍一次即完成车牌识别的成功率已大大提升。

对于视频流抓拍模式，其较之线圈触发模式存在一定的缺点，例如受强、弱光线的影响较大；当车辆无车牌时，该模式的图片抓拍需求缺失，车牌识别率较之线圈触发方式的识别率偏低。但当高压直流电缆在现有条件下不能进行路由更改、使用金属屏蔽网作用较小的情况下，使用视频流抓拍模式仍为目前较好的处理方式。

4 结语

本文针对取消省界收费站工程后车牌识别异常现象做出了相关的现象表述、原因分析，并通过综合比较三种解决方案，最终确定了使用视频流抓拍模式代替当前的线圈触发抓拍模式，能够较好地解决当前的车道抓拍异常现象，保障日常收费运营工作。但视频流抓拍模式仍然存在一定的弊端，所以如何能够在原有的线圈触发车牌抓拍模式基础上研究更好的解决方案仍是下一步工作的重点。