RFID技術(shù)在電子收費(fèi)系統(tǒng)路徑識別的應(yīng)用設(shè)計(jì)

1 引言
隨著我國車輛保有量的不斷增加，高速公路目前采用的半自動收費(fèi)(MTC)方式造成嚴(yán)重的交通擁擠，尤其在交通流高峰期，解決問題的根本途徑是采用電子收費(fèi)。但由于我國高速公路實(shí)行聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，大量路網(wǎng)連接又造成多路徑問題，即車輛從路網(wǎng)內(nèi)的甲地行駛到乙地往往存在多條可選路徑，這樣就產(chǎn)生二義性路徑識別問題。在高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)環(huán)境下采用電子收費(fèi)首先要解決二義性路徑行駛問題，即車輛按照哪一個行駛路線標(biāo)準(zhǔn)收取通行費(fèi)。
二義性路徑識別問題的解決方法有兩類：一是通過一定技術(shù)手段精確識別出車輛在路網(wǎng)中行駛的實(shí)際路徑，從而解決收費(fèi)和拆分的問題；二是收費(fèi)時不考慮實(shí)際行走路徑情況，按照最短路徑標(biāo)準(zhǔn)，通過某種方式確定路徑判斷，作為車輛通行費(fèi)拆分的依據(jù)，采用模糊逼近真實(shí)的概率統(tǒng)計(jì)出路線。目前國內(nèi)已試行電子收費(fèi)的省份在處理聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)二義性路徑問題時，基本采用第2類方法。這主要因?yàn)榫_識別方法受現(xiàn)有技術(shù)條件、高速公路收費(fèi)運(yùn)營體制和實(shí)際狀況限制，其可操作性不強(qiáng)、綜合成本高、效益低。隨著路網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的加大，采用模糊逼近真實(shí)的處理難度加大，嚴(yán)重影響高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)結(jié)算功能的發(fā)揮。因此，研究二義性路徑識別是有效推行電子收費(fèi)的核心，也是從根本上解決高速公路出入口交通擁擠，提高運(yùn)營效率的迫切需要。結(jié)合目前國內(nèi)高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)實(shí)際和技術(shù)條件，提出一種RFID 電子標(biāo)簽與非接觸式IC卡相結(jié)合進(jìn)行二義性路徑識別的設(shè)計(jì)方案。該方案兼容目前半自動收費(fèi)(MTC)的技術(shù)條件和實(shí)際環(huán)境，較好解決了電子收費(fèi)中的路徑識別問題，仿真數(shù)據(jù)證明其具有較高的實(shí)用性和可操作性。

2 RFID技術(shù)在電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀
2．1 RFID技術(shù)
射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)在智能交通領(lǐng)域應(yīng)用最為成功，高速公路系統(tǒng)RFID一般由3部分組成：
(1)電子標(biāo)簽(Tag)由耦合元件及其他器件組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，安裝在車輛上標(biāo)識車輛信息，其中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)；當(dāng)受到無線電射頻信號照射時，反射回攜帶有數(shù)字字母編碼信息的無線電射頻信號，供閱讀器處理識別。其工作頻率一般在915 MHz以上，分為有源和無源。
(2)閱讀器(Reader)用以產(chǎn)生、發(fā)射無線電射頻信號并接收由電子標(biāo)簽反射回的無線電射頻信號，可無接觸讀取并識別電子標(biāo)簽中保存的車輛數(shù)據(jù)信息。從而達(dá)到自動識別車輛的目的。還可向標(biāo)簽寫入信息，進(jìn)一步通過計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車輛信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。采用廣播發(fā)射式射頻識別和反射調(diào)制式射頻識別。
(3)微型天線(Antenna)也稱路測標(biāo)識，用于在電子標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號。安裝在高速公路出入口和產(chǎn)生多義性路徑的交叉口。
2．2 RFID在高速公路電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用存在的問題
RFID在高速公路中的應(yīng)用體現(xiàn)為電子收費(fèi)。將閱讀器天線架設(shè)在距收費(fèi)口約50~100 m的道路上方。當(dāng)車輛經(jīng)過天線時，天線喚醒車上的電子標(biāo)簽，發(fā)射出車輛ID信息：發(fā)卡銀行編號、車牌號、車類參數(shù)、電子標(biāo)簽號等。閱讀器接收到車輛ID信息后，傳送至車道控制器(后臺計(jì)算機(jī))。對進(jìn)入收費(fèi)車道的車輛進(jìn)行電子標(biāo)簽的合法性校驗(yàn)。分析出車輛的相關(guān)信息，不用停車就可實(shí)現(xiàn)通行費(fèi)用計(jì)算和自動扣費(fèi)。這樣將最大限度地緩解收費(fèi)站出口因收費(fèi)效率低而引起的交通堵塞，提高收費(fèi)車道的通行能力，減少車輛在收費(fèi)口等待而消耗不必要的燃油，降低收費(fèi)口的噪聲和廢氣排放，減輕車輛對環(huán)境的污染，從而達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的目的。
盡管國外RFID技術(shù)在電子收費(fèi)中運(yùn)行很成功，但有些技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)營方法不適合我國高速公路道路使用。以車道為例，有專用車道、混合車道模式；收費(fèi)員值班和無人值班管理模式；低速和高速通行模式。目前國內(nèi)已有少數(shù)省份推行電子收費(fèi)，而大部分省份仍未推行。除了道路使用者的認(rèn)識、銀行信用卡制度不完善等原因，主要原因是未能解決RFID技術(shù)與現(xiàn)有半自動收費(fèi)(MTC)系統(tǒng)兼容問題，電子收費(fèi)必然形成多張通行卡、多個車道，增加道路使用者的使用成本和運(yùn)營單位投入成本，從而影響電子收費(fèi)的推行。