电子道路收费系统

中国人民公安大学中国人民公安大学 论论 文文（设设 计计） 题 目: 关于电子道路收费系统的研究与其在我国 交通管理中的应用 学生姓名: 李月雯 学号 200821320077 08 年级 交通管理工程 专业 安全 方向 交管涉外大队 08 中队 交管二 区队 教教 务务 处处 制制 中国人民公安大学中国人民公安大学 关于关于电子道路收费系统电子道路收费系统的研究与在其我国的研究与在其我国 交通管理中的应用交通管理中的应用 李月雯李月雯 （ （08 交管二区交管二区 200821320077） ） 摘摘要要 电子道路收费系统是目前世界上最先进的收费系统， 是智能交通系统的服务功能之一，过往车辆通过道口时无须停 车，即能够实现自动收费，大大提高了道路收费效率，它特别适 于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下使用。如今 ETC 也开始 在我国北京，山东，湖北，广东等多个省市的道路收费站中应用开 来。 关键词关键词 电子道路收费系统 DSRC 技术 1 1 电子道路收费系统电子道路收费系统 电子道路收费系统（Electronic Toll Collection，以下简称： ETC）它又叫做不停车电子收费系统。 ETC 于 20 世纪 7080 年代开始应用研究，到 20 世纪 80 年 代末 90 年代初步入成熟商用阶段，诸如美国的 Autopass 不停车 收费等，已在欧美亚洲等多个领域中应用。近几年我国的电子不 停车收费系统的研究和实施取得了一定进展。 ETC 是无需停车收费道路的通行劵、自动支付收费道路的通 行费用的系统。通过安装在车辆上的车载器与安装在道路两旁的 天线之间的无线通信设备进行信息交换、缴纳相应行驶区间的通 行费。和传统的人工收费系统不同，ETC 技术是以 IC 作为数据 载体，通过无线数据交换方式实现收费计算机与 IC 卡的远程 数据存取功能。计算机可以读取 IC 卡中存放的有关车辆的固 有信息（如车辆类别、车主、车牌号等）、道路运行信息、征费状 态信息。按照既定的收费标准，通过计算，从 IC 卡中扣除本次 道路使用通行费。当然，ETC 也需要对车辆进行自动检测和自 动车辆分类。 ETC 通道收费每车耗时不到两秒，其通行效率是人工收费通 道的 7 倍，可大幅提高车流通过收费站的速度。收费站的 ETC 专 用车道，在电子收费系统中，广泛的采用了现代的高新技术，尤其 是电子信息方面的技术，包括无线通信、计算机、自动控制等多个 领域。在收费过程中流通的也不是传统的纸币现金，而是电子货币。 由此可见，采用高新技术实现收费电子化，是电子收费系统的一个 重要特征。 2 2 ETCETC 的体系结构的体系结构 ETC由路侧无线装置（天线）、车辆检测装置、车道服务器、控 制装置、龙门显示装置、车到服务器、车道监视摄像机等设置在收 费所车道旁的设备，和车道监视控制盘、收费所服务器等设置在收 费事务室的设备构成。ETC 车道系统结构图如图1 所示。 电子收费系统的基本原理是使安装在车辆上的专门装置 (车 上单元)通过无线信号与安装在收费口上的天线进行信息交换，根 据该专门装置中保存的与收费相关的数据，可以即时算出并征收 通行费用。费用征收不用现金，而使用电子货币式的系统(如 IC 卡)。 一套完整的电子收费系统是由识别、通信等多个子系统和设备构 成的。 整个电子收费系统运行的大致过程是：首先用户前往发行安 装部门，申请安装车上单元，预缴通行费或设立事后付费账户，相 应的信息被存入车上单元中，然后该车辆便可以上路行驶。在进入 收费站时，车辆按规定限速通过电子收费车道。识别子系统识别出 该车辆所属的类型。报告控制单元。通信子系统通过天线与车上单 元进行双向通信，收费操作在通信的过程中同时完成。收费操作的 具体步骤包括根据车型按照收费规则确定收费额，核对余额、账号 信息，有关结果通知对方等。如果一切无误 (剩余金额充足或账号 有效)，则正常结束收费操作(改写余额、记账等)。 3 3 电子收费系统的优点电子收费系统的优点 电子收费系统与现行的人工收费及半自动收费系统相比有如 下优点： (1)极大地提高了收费工作的效率，同时杜绝了工作中的贪污、作 弊、乱收费等现象。收费操作所花费的时间从原来手工方式下的十 几秒、几十秒甚至更长，一下缩短到几秒甚至一秒以内，收费效率 显著提高。同时，由于采用电子货币来支付道路通行费，收费人员 不再直接接触现金，从根本上切断了收费中贪污作弊现象，彻底杜 绝了这种不正之风。 (2)电子收费系统还大大方便了驾乘人员，减少了无谓的消耗和污 染。采用电子收费系统以后，实现了路桥通行费征收的不停车操作， 这极大地方便了车辆上的驾乘人员。对于车辆来说，这意味着不必 再频繁地启动、刹车，无谓的油耗和机件、轮胎的损耗将降低。此 外，车辆排放的废气也会因为不必再怠速等待而得以减少，这对环 境的保护是很有益处的。 (3)减少了公路的交通堵塞和拥挤。采用电子收费系统以后，车辆 经过收费站时只需稍做减速不必再停车，收费口的车辆通行能力 大大增强，一般可达到手工收费时的数倍，瓶颈制约作用将明显减 弱。 (4)提高交通效率。道路通行能力的提高，意味着同一段道路在一 定时间内可以通过的车辆更多，每一车辆通过所需要的时间更短， 公路乃至整个交通系统的运输效率由此得到显著的提高。 4 4 电子收费系统中的电子收费系统中的 DSRCDSRC 技术技术 专用短程通信（DSRC,dedicated short range communication ） 是一种高效的无线通信技术。相对全球定位系统 GPS 而言，它可 以实现小范围内图像、语音和数据的实时、准确和可靠的双向传输， 将车辆和道路有机连接，因而成为 ITS 的重要通信平台。 DSRC 系统主要由 3 个部分组成：车载单元（OBU,On-Board Unit）、路侧单元（BSU,road-side unit）以及专用短程通信协议。 DSRC 系统结构如图所示： 主控计算机 控制器 收发机 电子标签 电子标签 路旁单元（RSU） 车载单元 （OBU） （1（车载单元 目前国际上使用的 OBU 种类很多，主要应用于电子自动收费 系统。IC 卡存储账号、余额、交易记录和出入口编号等信息，CPU 单元存储车主、车型等有关的车辆物理参数并为 OBU 与 RSU 之 间的高速数据交换提供保障。 （2）路侧单元 RSU 指安装在车道旁边或车道上方的通信及计算机设备，其 功能是与 OBU 完成实施高速通信，实施车辆自动识别，特定目标 检测及图像抓拍等。它通常由于设备控制器、天线、抓拍系统、计 算机系统及其他辅助设备等组成。 （3）专用通信链路 下行链路：从 RSU 到 OBU，采用 ASK 调制，非归零 NRZI 编 码方式。上行链路：从 OBU 到 RSU，RSU 的天线不断向 OBU 发 射 5.8GHz 连续波，其中一部分作为 OBU 的载波，将数据进行 BPSK 调制后又反射回 RSU。 整 DSRC 个系统由车载单元、前端数据采集控制系统（路旁 单元+检测控制器）、中心区停车控制中心（ETC 监控管理中心+数 据库服务器）和银行 ETC 收费系统构成。车载单元（OBU）记录车 辆的相关信息，路旁单元实时读取通过车辆的车载单元的数据，进 行合法性判断后，发送控制信号给停车场收费管理系统对路闸、交 通指示信号等设备进行控制，并将车辆通行信息传送至监控管理 中心。ETC 监控管理中心对所有车道系统和整个系统进行监控和 管理，与银行 ETC 收费系统进行通讯和业务处理数据交换。银行 ETC 收费系统对接收到的扣费请求进行处理，返回处理结果，日 终进行结算和对账处理。 5 5 ETC 系系统统在我国的在我国的发发展和展和现现状状 ETC 系统的发展和现状在国内，广东省是 ETC 系统建设最 早的省份。在 1998 年开始研讨 ETC 系统的建设方案，研发 ETC 系统的关键设备（DSRC 设备），到 2010 年开通使用 ETC 车道 300 多条，粤通卡发卡量达到 50 多万张。在广东 ETC 系统建设 成功的经验基础上，2007 年 5 月 ETC 系统的国家标准正式颁布， 随着 ETC 国标的出台，全国各地也相继掀起了 ETC 系统建设的 高潮。现在全国各省基本上完成了 ETC 系统初期建设，积极进 行 ETC 系统的全面建设和推广工作。全国在建设 ETC 系统，从 已经开通的 ETC 车道系统来看，取得了不少成绩。 6 ETC 系系统统存在的存在的问题问题 ETC 系统有许多优势，在高速公路收费方面取得了不少成绩， 但从这几年ETC 系统建设和营运的经验来看，由于各种原因，此 阶段的ETC 系统还存在以下一些问题。首先，在ETC 车道存在跟 车干扰，跟车干扰是指由于跟车过近，前车交易完成后，后车跟随 前车一起离开了车道，或者是后车先完成了交易，放走了前车。其 次，由于短程微波通信设备存在一定的交易范围，通信范围也会受 到客观环境的影响，在单天线的ETC 系统可能在栏杆前面会存在 一定的通信盲区，当车辆来到栏杆前还没完成交易时，车辆需要后 退，才能够完成收费交易，这样会影响ETC 系统的通行效率。由 于电子标签电量低等原因，也会在ETC 系统上造成电子标签写卡 失败的现象，车辆的电子标签写卡失败后，需要重新对电子标签进 行写入操作，才能完成正常的收费交易，这样也降低了ETC 系统 的使用效率。最后，在收费站上，还是有许多车辆会误入ETC 车 道，造成ETC 车道无法正常，需要将误入车辆引导离开后，ETC 车道才能正常使用，误入车辆的引导也会大大降低ETC 系统的通 行效率。针对这些问题，我们经过多年的研究设计了几种新的ETC 车道系统和设备。 7 7 结束语结束语 目前交通运输部正在大力推广智能交通技术，特别是在组织 实施京沈高速公路跨区联网收费后，又以京津冀和长三角地区为 示范，在全国范围内全面推广联网不停车收费系统。 交通运输部和国家发改委、财政部曾联合出台关于促进高 速公路应用联网电子不停车收费技术的若干意见（简称意见）， 决定在基本具备条件的省（区、市）和区域加快推广应用高速公路 联网电子不停车收费（ETC），逐步形成跨省区联网的收费格局， 并加快形成规模化应用和产业链，充分发挥规模效益，在大幅提 升服务水平的同时实现节能减排、节约土地和节省费用，为广大 人民群众提供畅通、便捷、安全、高效、绿色的公路交通运输服务 体系。 我国力争到“十二五”期末，全国高速公路 ETC 平均覆盖率达 到 60%，ETC 车道数达到 6000 条，ETC 用户