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【摘 要】论文以2010年甘肃省高速公路实施的电子不停车缴费改造项目为背景，研究在目前半人工半自动收费系统的基础上利用车辆自动识别技术实现ETC不停车收费，在省域高速路网内实现一卡通行和电子支付。
【关键词】ETC不停车收费硬件结构软件功能通讯
1、概述
甘肃省高速公路区域内实施电子缴费系统工程，按照“统一标准，一卡通”的原则，坚持基本维持区域路网现有的联网收费体质不变；基本维持现有的人工收费系统和通讯系统不变；基本维持收费计量单位不变；基本维持人工收费现有方式不变的总体要求，拟在兰州市的出入口、各州市出入口、农副产品主产地、重工业矿产资源集散地、省界站通过ETC电子缴费系统升级改造工程建设54条符合国家标准的专用电子不停车收费车道，占全省现有收费站总数的25%。
2、ETC不停车收费系统的硬件结构
ETC收费系统主要由收费车道子系统、收费站子系统、收费管理中心组成。车道子系统和收费站管理系统又称为前台，完成对过往车辆收费信息的采集与处理，违章车輛的图像抓拍和处理等功能。管理中心又称为后台，负责收费信息与数据的处理和交换，并行使必要的管理职能。实现ETC不停车收费改造增加的主要设备是路侧设备和车载设备。
2.1路侧设备（RSU）
路侧设备是车辆自动识别的主要设备，用于完成和车载设备的通信（用于读取车载设备OBU内的车辆标识码等数据，并对数据进行预处理，然后将数据发送给车道控制计算机），以及与车道控制机的数据传输（车道控制计算机接收RSU送出的有关数据，对车辆身份进行验证并实施有关计算和控制的操作，通过RSU给OBU发送有关数据）,它由车道天线及天线控制器等功能模块组成，路侧设备提供以太网或标准串行接口与车道机连接，内置2个或2个以上符合ISO/IEC7816标准的PSAM卡座。其主要参数有：载波频率、发射功率、频谱、调制方式和通信接口等。设备的技术指标及产品检测应符合GB/T20851.1-5-2007国家标准。
2.2车载设备（OBU）
车载单元又称为车载电子标签，通常安装在车辆挡风玻璃上，主要由收发器与信息存储介质（如IC卡）组成。通过OBU收发器与RSU收发器，就可以实现车辆与车道控制机之间的信息交互。
2.3信息存储介质（非现金支付IC卡）
IC卡存储了许多关于该车的信息，如车主的基本信息、车牌号码、车型、车辆年审有效时间、车辆的标识码和其他有关车辆属性的数据，当车辆进入RSU的识别区时，能将这些数据传送给RSU，起到车辆身份证的作用；同时，也可接受、记录由RSU发送的有关数据，同时它还具有储蓄收费先进的作用。
3、 ETC车道软件自备的功能
ETC车道软件提供的功能主要有(1)与车道上行驶的车辆进行通讯：系统能够通过DSRC链路准确、可靠地与通过ETC车道并持有有效电子标签的车辆进行通信，读写车辆身份及相关的收费信息，在通讯过程中，不能因为车辆速度变化等其他一些因素影响车辆通过收费系统的准确性和可靠性。（2）检测车辆的到来和离开，对车辆进行记数，并传送检测结果。结合车辆识别信息判断来车是否有OBU。（3）当车辆经过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍保存。（4）在入口车道将入口收费站、车类等信息写入卡内；在出口车道，根据车辆经过的入口收费站、车类信息、查询费率表，计算通行费金额，回写出口标志，完成收费交易过程，并记录和存储相关信息。（5）根据车道计算机控制指令正确控制车道设备的动作，进行相应的交通指挥操作，包括：自动栏杆的升起降落、综合信息显示器的信息变化、车道通行信号灯的切换、黄色闪光报警器的开启和关闭等。（6）完成车道和收费站之间的数据交换。接受收费站下传的信息，包括同步时钟、费率表、储值卡黑名单表、记账卡黑名单表、收费站信息表、收费员信息表等系统设置参数；上传原始收费交易记录、车道设备状况和报警信息等。系统应支持灵活的费率系统。（7）收费车道系统能够以独立作业的方式工作，当收费站计算机故障或网络出现问题时，不影响正常工作，作业参数、数据记录均存储在本地，当车道长期独立工作时，可通过人工的方式用其他存储介质将收费数据上传至收费站。（8）如果车辆通过ETC车道出现异常时，车道系统将拦截该车辆、不允许通过，此时将车辆转入相邻的人工收费车道，由人工操作进行处理。
4、ETC设备间的通讯
4.1路侧设备RSU和ETC车道机之间通讯
路侧设备RSU和ETC车道机之间通讯是通过RS232串口进行通讯的，RSU路侧设备与ETC车道机通讯是将RSU与车载设备OBU（电子标签）之间的通讯交易信息传送到车道控制机上，车道控制机根据本地参数表对该信息进行校验，然后发送相应的应答指令给RSU控制器，最后进行扣费完成交易，允许车辆交易通过。
4.2路侧设备RSU和车载设备之间oBu通讯
路侧设备RSU和车载设备oBu之间通讯采用交通专用短程通讯方式进行通讯（Dedicated Short Range Communication，简称DSRC）。DSRC是一种无线通信系统，可以实现车辆和道路之间信息的双向传输和交互，但它不能应用于车辆之间的通信。采用5.8GHz系统,通信方式采用被动式，调制方式采用ASK、DPSK,下行传输速率500Kbps,上行传输速率250Kbps路侧设备,在改造中车载设备与（微波读写天线）无线通讯区域纵向通讯距离为4-6米。
2011年5月甘肃省改造的ETC不停车收费系统在试运行阶段运行良好。装有ETC电子标签的车辆在ETC专用通道通过时以时速5-30km可达到不停车收费通行，减少因用现金收费所造成的交通延误，使车道的通行能力提高了3～5倍。参考文献
[1]陈燮奇,潘秀.ETC国家标准漫谈.交通信息产业,2008,(07)：16-19
[2]张北海.国内电子不停车收费系统的发展现状.国际智能交通,2005,(6):1-10
[3]张星.ETC车道收费软件的设计与实现.交通信息产业.2011,(1):23-25
[4]杨祥妹.非接触IC卡在收费系统中的应用[J].1999,(6):20-25
【关键词】ETC不停车收费硬件结构软件功能通讯
1、概述
甘肃省高速公路区域内实施电子缴费系统工程，按照“统一标准，一卡通”的原则，坚持基本维持区域路网现有的联网收费体质不变；基本维持现有的人工收费系统和通讯系统不变；基本维持收费计量单位不变；基本维持人工收费现有方式不变的总体要求，拟在兰州市的出入口、各州市出入口、农副产品主产地、重工业矿产资源集散地、省界站通过ETC电子缴费系统升级改造工程建设54条符合国家标准的专用电子不停车收费车道，占全省现有收费站总数的25%。
2、ETC不停车收费系统的硬件结构
ETC收费系统主要由收费车道子系统、收费站子系统、收费管理中心组成。车道子系统和收费站管理系统又称为前台，完成对过往车辆收费信息的采集与处理，违章车輛的图像抓拍和处理等功能。管理中心又称为后台，负责收费信息与数据的处理和交换，并行使必要的管理职能。实现ETC不停车收费改造增加的主要设备是路侧设备和车载设备。
2.1路侧设备（RSU）
路侧设备是车辆自动识别的主要设备，用于完成和车载设备的通信（用于读取车载设备OBU内的车辆标识码等数据，并对数据进行预处理，然后将数据发送给车道控制计算机），以及与车道控制机的数据传输（车道控制计算机接收RSU送出的有关数据，对车辆身份进行验证并实施有关计算和控制的操作，通过RSU给OBU发送有关数据）,它由车道天线及天线控制器等功能模块组成，路侧设备提供以太网或标准串行接口与车道机连接，内置2个或2个以上符合ISO/IEC7816标准的PSAM卡座。其主要参数有：载波频率、发射功率、频谱、调制方式和通信接口等。设备的技术指标及产品检测应符合GB/T20851.1-5-2007国家标准。
2.2车载设备（OBU）
车载单元又称为车载电子标签，通常安装在车辆挡风玻璃上，主要由收发器与信息存储介质（如IC卡）组成。通过OBU收发器与RSU收发器，就可以实现车辆与车道控制机之间的信息交互。
2.3信息存储介质（非现金支付IC卡）
IC卡存储了许多关于该车的信息，如车主的基本信息、车牌号码、车型、车辆年审有效时间、车辆的标识码和其他有关车辆属性的数据，当车辆进入RSU的识别区时，能将这些数据传送给RSU，起到车辆身份证的作用；同时，也可接受、记录由RSU发送的有关数据，同时它还具有储蓄收费先进的作用。
3、 ETC车道软件自备的功能
ETC车道软件提供的功能主要有(1)与车道上行驶的车辆进行通讯：系统能够通过DSRC链路准确、可靠地与通过ETC车道并持有有效电子标签的车辆进行通信，读写车辆身份及相关的收费信息，在通讯过程中，不能因为车辆速度变化等其他一些因素影响车辆通过收费系统的准确性和可靠性。（2）检测车辆的到来和离开，对车辆进行记数，并传送检测结果。结合车辆识别信息判断来车是否有OBU。（3）当车辆经过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍保存。（4）在入口车道将入口收费站、车类等信息写入卡内；在出口车道，根据车辆经过的入口收费站、车类信息、查询费率表，计算通行费金额，回写出口标志，完成收费交易过程，并记录和存储相关信息。（5）根据车道计算机控制指令正确控制车道设备的动作，进行相应的交通指挥操作，包括：自动栏杆的升起降落、综合信息显示器的信息变化、车道通行信号灯的切换、黄色闪光报警器的开启和关闭等。（6）完成车道和收费站之间的数据交换。接受收费站下传的信息，包括同步时钟、费率表、储值卡黑名单表、记账卡黑名单表、收费站信息表、收费员信息表等系统设置参数；上传原始收费交易记录、车道设备状况和报警信息等。系统应支持灵活的费率系统。（7）收费车道系统能够以独立作业的方式工作，当收费站计算机故障或网络出现问题时，不影响正常工作，作业参数、数据记录均存储在本地，当车道长期独立工作时，可通过人工的方式用其他存储介质将收费数据上传至收费站。（8）如果车辆通过ETC车道出现异常时，车道系统将拦截该车辆、不允许通过，此时将车辆转入相邻的人工收费车道，由人工操作进行处理。
4、ETC设备间的通讯
4.1路侧设备RSU和ETC车道机之间通讯
路侧设备RSU和ETC车道机之间通讯是通过RS232串口进行通讯的，RSU路侧设备与ETC车道机通讯是将RSU与车载设备OBU（电子标签）之间的通讯交易信息传送到车道控制机上，车道控制机根据本地参数表对该信息进行校验，然后发送相应的应答指令给RSU控制器，最后进行扣费完成交易，允许车辆交易通过。
4.2路侧设备RSU和车载设备之间oBu通讯
路侧设备RSU和车载设备oBu之间通讯采用交通专用短程通讯方式进行通讯（Dedicated Short Range Communication，简称DSRC）。DSRC是一种无线通信系统，可以实现车辆和道路之间信息的双向传输和交互，但它不能应用于车辆之间的通信。采用5.8GHz系统,通信方式采用被动式，调制方式采用ASK、DPSK,下行传输速率500Kbps,上行传输速率250Kbps路侧设备,在改造中车载设备与（微波读写天线）无线通讯区域纵向通讯距离为4-6米。
2011年5月甘肃省改造的ETC不停车收费系统在试运行阶段运行良好。装有ETC电子标签的车辆在ETC专用通道通过时以时速5-30km可达到不停车收费通行，减少因用现金收费所造成的交通延误，使车道的通行能力提高了3～5倍。参考文献
[1]陈燮奇,潘秀.ETC国家标准漫谈.交通信息产业,2008,(07)：16-19
[2]张北海.国内电子不停车收费系统的发展现状.国际智能交通,2005,(6):1-10
[3]张星.ETC车道收费软件的设计与实现.交通信息产业.2011,(1):23-25
[4]杨祥妹.非接触IC卡在收费系统中的应用[J].1999,(6):20-25