基于RFID的ETC電子不停車收費管理方案

1.系統(tǒng)概述

1.1.系統(tǒng)背景

隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展，我國綜合國力不斷增強，交通基礎建設大為改善，尤其以高速公路為主骨架的覆蓋全國范圍的高等級公路網(wǎng)絡正在逐步形成，高速公路為交通事業(yè)跨越式發(fā)展奠定了堅實的基礎，在某種程度上緩解了交通在經(jīng)濟建設中的瓶頸制約作用。但是，隨著經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，路網(wǎng)通過能力日益滿足不了交通量增長的需要，交通擁擠，阻塞現(xiàn)象日趨嚴重，尤其以高速收費站車輛擁擠堵塞現(xiàn)象更為突出。如何實現(xiàn)各類車輛的有效指揮、協(xié)調(diào)控制和管理已經(jīng)成為交通運輸和安全管理部門面臨的一個重要問題。

經(jīng)過長期和廣泛的研究，各發(fā)達國家已從主要依靠修建更多的公路，擴大路網(wǎng)規(guī)模來解決不斷增長的交通需求，轉(zhuǎn)移到用高科技技術來改造現(xiàn)有公路運輸系統(tǒng)及管理體系，從而達到大幅度提高路網(wǎng)通行能力和服務質(zhì)量的目的。ETC電子不停車收費系統(tǒng)應運而生，ETC特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環(huán)境下采用。ETC系統(tǒng)不僅極大的改善了路上密集車輛所造成的環(huán)境污染，減少車輛阻塞現(xiàn)象，行車更加安全，而且大大提高過路橋收費的通行效率。

圖一高速收費站擁擠車輛

1.2.現(xiàn)狀及分析

高速公路堵車現(xiàn)象時有發(fā)生，高速公路管理手段雖然越來越先進，但大部分已通車高速公路收費管理卻仍停留在比較低效的人工收費階段，這就給高速公路使用帶來諸多不便：

（1）車輛停車排隊交費等候通關的時間較長，在車流量增加時很容易造成擁堵；

（2）因停車等候交費的時間較長，降低了大橋的通行能力和服務水準；

（3）各收費站點的現(xiàn)金結算工作量巨大，所需工作人員較多，增加了人力使用成本；

（4）人工收費存在人員交接班的現(xiàn)金復核、稽查和統(tǒng)計工作量，同時還存在現(xiàn)金移交的資金安全問題；

（5）存在收費漏、交錢不給票或給假票的情況時有發(fā)生，甚至出現(xiàn)假鈔假幣方面損失；

（6）不便于路況和車流信息及時交流；

（7）由不同投資主體修建的公路收入分配問題日益嚴重；

（8）經(jīng)過收費站時停車繳費造成的通行速度緩慢、頻繁制動引起的機械磨損、油耗、噪音和由此產(chǎn)生的大量有害尾氣等問題嚴重。

我國高速公路普遍采用封閉式收費制式，各省市在聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)中，普遍采用了基于IC卡作為通行券的人工現(xiàn)金收費（MTC）方式，公路收費中實現(xiàn)電子支付的主要方式有記帳卡、信用卡、預付卡、電子錢包等等。在各種公路收費的電子支付手段當中，基于專用短程通訊（DSRC）技術的ETC電子不停車收費技術，以其具有免除現(xiàn)金交易、無需停車快速通過、有效提高通行能力、大大提升服務水平、簡化收費管理、降低環(huán)境污染等等明顯特點和優(yōu)勢廣為受人青睞。不停車收費系統(tǒng)又稱電子收費系統(tǒng)（Electronic Toll Collection System），簡稱ETC系統(tǒng)。它利用車輛自動識別技術完成車輛與收費站之間的無線數(shù)據(jù)通訊，進行車輛自動識別和有關收費數(shù)據(jù)的交換，通過計算機網(wǎng)路對收費數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)不停車自動收費的全電子收費管理系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)介紹

2.1.系統(tǒng)原理

ETC電子不停車收費系統(tǒng)是基于RFID技術通過遠距離、非接觸采集射頻卡的信息，實現(xiàn)車輛在快速移動狀態(tài)下的自動識別，從而實現(xiàn)目標的自動化管理。該系統(tǒng)產(chǎn)品集計算機軟硬件、無線通信、信息采集處理、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡通訊、自動控制和智能卡制作等技術綜合應用為一體，屬于先進的智能交通信息采集設備和高安全性的智能身份識別系統(tǒng)，是一種能有效對車輛進行自動識別和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管的重要技術手段。

該系統(tǒng)通過安裝在車輛擋風玻璃上或者車身其他部位的車載電子標簽（OBU）與在收費站ETC車道上的車道設備控制系統(tǒng)信號發(fā)射與接收裝置（稱為路邊讀寫設備，簡稱RSE）以專用短程通信（Dedicated Short-Range Communication，簡稱DSRC）方式交換信息，利用計算機聯(lián)網(wǎng)技術與銀行進行后臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車而能交納路橋費的目的。不停車收費系統(tǒng)主要利用車輛自動識別技術（AVI），通過路側(cè)車道控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置識別通過車輛的編號，自動從該用戶的專用賬戶中扣除通行費。對使用ETC車道未安裝車載器或車載器無效車輛，則視作違章車輛，實施圖象抓拍和識別，會同交警部門事后處理。

圖二收費站工作原理示意圖