ETC电子不停车收费系统的研究资料

TOC\o"1-3"\h\u1237引言 422488一、综述 4321221.1简介 4140171.2发展现状 5148071.3主要功能 5234291.4ETC系统的组成 637361.4.1车道控制系统 787631.4.2收费站管理系统 7166821.4.3收费中心管理系统 7300851.4.4中央结算系统 82285二、ETC的应用 8208622.1我国部分省市不停车收费系统的应用状况 8294062.1.1北京 8213042.1.2上海市虹桥国际机场 99382.1.3长沙机场高速公路 9248362.1.4广东省 949422.1.5京津塘高速公路 966832.1.6山西太旧高速公路 9303742.2ETC系统中存在的问题分析及建议 10287642.2.1兼容性 10283252.2.2跟车干扰 1095362.2.3邻道干扰 11209932.2.4OBU安全性 11274452.3未来发展与展望 1119872参考文献 12摘要：本文以智能运输系统理论、高速公路收费系统理论、道路通行能力理论为科学依据和指导，紧密围绕ETC的工作原理和关键技术，采用实证研究和规范研究相结合的方法，对我国ETC的发展及实际应用进行了深入研究。作者分析了基于车牌识别和车辆定位的电子收费技术，通过比较分析DSRC,ANPR.VPS三种技术的性能，从而确定适合我国高速公路不停车收费系统的技术方案。最后，本文通过分析高速公路联网收费的实施现状，以不停车收费系统的需求站点为基础，结合ETC应用体系建设总体规划，对ETC收费车道主要功能、车道布局、车道系统构成及收费车道流程进行了研究。关键词：主要功能、体系架构、应用情况、问题、发展Abstract:Inthispaper,intelligenttransportationsystem,highwaytollsystemtheory,roadcapacitytheoryforscientificbasisandguidance,focusingontheworkprincipleandkeytechnologyofETC,usingthemethodofempiricalresearchandnormativeresearch,thedevelopmentofETCinourcountryandthepracticalapplicationofin-depthresearch.Theelectronictollcollectiontechnologybasedonlicenseplaterecognitionandvehiclelocationisanalyzed.BycomparingandanalyzingtheperformanceofDSRCandANPR.threetechnologies,thetechnicalschemesuitableforhighwaytollcollectionsysteminourcountryisdeterminedinthispaper.Finally,thispaperanalysisthestatusofimplementationofexpresswaynetworktoll,tollcollectionsystemneedstositeforthefoundation,combinedwiththeoverallplanningoftheconstructionofETCapplicationsystem,andstructureoftolllaneflowofthemainfunctionsofETCtolllanelane,lanesystemlayout.Keywords:

Function、Architecture、

application、

problem、developmentETC（电子不停车收费系统）的研究引言ETC(ElectronicTollCollection)系统是目前国际上主要研究和推广的自动电子收费系统。它利用DSRC(DedI-catedShort-RangeCommunication)技术，通过路侧单元RSU(Road-SideUnit)与车载单元OBU(On-BoardUnit)之间的信息交换自动识别车辆并扣除通行费。是适用于高速公路以及交通繁忙的桥梁隧道环境下的车辆收费解决方案。ETC系统可以有效解决交通拥堵、收费舞弊以及交通拥堵引起的能源消耗和环境污染等问题。是目前人工收费和半自动收费最理想的替代方案。[1][2]一、综述1.1简介不停车收费系统(又称电子收费系统ElectronicTollCollectionSystem,简称ETC系统)是利用车辆自动识别(AutomaticVehicleIdentification简称AVI)技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯,进行车辆自动识别和有关收费数据的交换,通过计算机网络进行收费数据的处理,实现不停车自动收费的全电子收费系统。使用该系统,车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用,通过收费站时,便不用人工缴费,也无须停车,高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每辆车收费耗时不到两秒,其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。它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。1.2发展现状目前,我国已实施的ETC收费系统主要有广东粤通卡系统、江苏苏通卡系统、北京速通卡收费系统、深圳高速公路系统等另外还有很多处于试运行或在建的系统。这些系统在方便用户的同时解决了很多交通和环境问题。实际运行中表明它们是安全、可靠、稳定的。但由于各地高速公路管理公司具有较大的独立经营权,导致各地实施的ETC系统存在较大区别,普遍存在区域兼容性的问题“一路一卡“的管理体制是目前比较普通的现象。这使ETC系统的社会效益、经济效益大打折扣不利于ETC系统的推广应用、因此制定统一的ETC技术标准和规范就显得极为重要。在ETC标准方面国际标准化组织成立了ISO/TC204负责交通信息和控制领域的标准化工作，其中第15工作组制定了基于5.8GRFID系统的DSRC标准，ETC系统中的设备通信基本符合这种通信标准。目前世界各国都在积极研究制定适合本国的DS日C标准形成了以欧洲CEN/TC278、美国ASTM/IEEE、日本ISO/TC204为核心的DSRC标准化体系但并没有形成确定的国际标准。我国也致力于适合本国的DSRC标准研究，中国电子收费国家标GB/T20851-200《电子收费专用短程通信》(以下简称国标)于2007年5月起颁布实施，除已经发布的国外.包括卡结构等一系列规范也已经形成并发布。国标及相关规范的发行.为各省市进行ETC系统的研究、实施和运营指明了技术方向和建设依据为我国ETC行业的发展指明了道路。国标的制定以及组合式联网ETC技术的提出充分考虑了我国经济发展的水平和承受能力是适合我国国情、技术先进的ETC标准和技术体系，对目前电子不停车收费系统的整合、升级、集成，实现跨省市跨区域的联网收费将起到极大的指导和推进作用，中国ETC系统的建设必将进入一个繁荣阶段。[3][4]1.3主要功能ETC特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费,一方面,可以允许车辆高速通过,大大加快了高速公路收费道口的通行能力;另一方面,也使公路收费走向电子化,极大改善了路上密集车辆所造成的环境污染,减少车辆阻塞现象,行车更加安全,大大提高过桥收费效率。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。其主要功能为它可以提高收费效率，节省车辆通行时间。ETC车道允许车辆高速通过，一般车速可以达到30公里以上，通行能力是传统人工收费车道的4-6倍，可以减少车辆在收费站的通行时间，从而减少车辆的堵塞现象。（2）改善收费站环境经有关部门检测,使用电子不停车收费系统后,收费车道废气排放量将会减60%少了以上,可以提高环境保护效果。ETC系统大幅降低了收费站的噪音水平和废气排放，降低了环境污染。ETC系统降低了收费管理费用和基建费用。可大量减少收费人员,节省25%-60%日常管理费用。同时还可减少由于车型判别和收费操作差错,以及人为贪占通行费所造成的大量资金流失。ETC系统提供了交通管理数据和手段。通过实时采集的收费数据，交通部门能及时掌握完整的路桥车流信息、收费情况，进行交通量的合理分配、整体疏导、管理，为新建路桥提供科学依据，有助于提高政府的交通管理水平，改善出行质量。[5][6]1.4ETC系统的组成电子收费系统与其它收费系统相比,最主要的区别是增加了车道微波通信系统,借助电子标签,通过路侧设备和车载装置之间的无线通信实现路网与车辆之间的信息交流。系统主要由车道控制系统、收费站管理系统、收费中心管理系统、中央结算系统以及金融机构组成,系统组成如图所示。图一ETC系统构成1.4.1车道控制系统车道控制系统是系统中最前端的系统,由各种前端设备含车道天线、路侧交易控制系统、专用供电模块、过电压保护器等组成,它控制路侧设备与车载机进行读写通信,并根据车辆信息控制辅助装置如自动栏杆、报警装置的开启,同时负责生成和收集系统的收费原始数据信息,并上传到收费站管理系统或收费中心管理系统。1.4.2收费站管理系统收费站管理系统可与站内所有车道控制系统组成局域网,并通过该网络与收费中心或中央结算中心连接。主要负责对车道过往车辆的收费处理各个车道控制系统的管理收费站管理系统自身的监控对现场实时记录的数据如收费数据、违章车辆信息数据和监测数据进行分类和汇总,并实时向收费中心管理系统传递。1.4.3收费中心管理系统收费中心管理系统是为了便于业主管理而设置的。业主可在高速公路路段上设置光纤传输网络,在路段中心配置控制中心、专用服务器以及应用软件,形成收费中心管理系统。此系统可以对其下属收费站进行有效监控,同时收集这些收费站的收费数据以及违章车辆信息数据等并将收集到的数据进行分类汇总,适时向中央结算系统传递。同时接收中央结算系统向下分发的信息数据,并转发到下级收费站。1.4.4中央结算系统中央结算系统是电子收费系统的最高管理层,负责管辖范围内所有收费站管理系统的运行状态监控、车辆信息管理、过车记录管理、客户与业主之间的计费信息处理等,并与承办银行之间计算机通信,执行账务结算。[7][8][9][10][11]各个系统单元按功能不同又可分成多个子系统,如图二所示。图二ETC功能单元结构二、ETC的应用2.1我国部分省市不停车收费系统的应用状况2.1.1北京北京首都机场高速公路天竺收费站于1996年10月安装了不停车收费系统，设备从美国AMTECH公司引进，经过几年来的运行，系统运行稳定;同时北京的八达岭高速已经完成ETC规划和ETC收费软件开发工作，于2006年底在八达岭高速公路建设了15条ETC车道，进行试点工作，目前已经发展用户1000多个，设有2个速通卡发售点。目前正在考虑与一卡通结合进行组合式收费系统的规划。2.1.2上海市虹桥国际机场采用组合式不停车收费系统，使用5.8G微波进行DSRC短程通信以及主、被动兼容的天线，系统采用两种IC卡(双界面智能IC卡和上海储值式公共交通卡)。2.1.3长沙机场高速公路由深圳产学研提供的ETC设备，6条ETC车道，发行约120张卡，2003年9月2日开通。2.1.4广东省国内高速公路发展较快的广东省，己经采用“两片式电子标签+双界面CPU卡”的组合式收费技术方案实现了ETC收费，建立了分布全省13个重要城市的“一粤通卡”客户服务中心。广东省在2004年12月全省分区(分六大区域)联网收费时，全部出口实行了电子支付，截止2006年12月，联网的高速公路3200公里，日通行量150万辆次，总车道数1500余条，不停车收费车道数155条，占总车道数10.3%。目前，一粤通卡用户超过了23万个。2.1.5京津塘高速公路京津塘高速公路采用单片式电子标签十非接触式IC卡的组合式不停车收费系统，通过路段中心的后台结算进行系统扣款和缴费，设备采用挪威Q-Free5.8G设备。2005年底通过验收，系统运行正常。2.1.6山西太旧高速公路太旧高速公路作为山西省第一条也是目前唯一条使用不停车收费系统的路没，采用由广州埃特斯公司和广东新一粤公司提供ETC设备，在旧关、武宿枢纽互通各安装1入//1出ETC车道，目前系统运行正常。太旧路组合式收费系统已经通过验收，仅限于内部车辆通过，没有向社会公开，主要用于调试程序、测试系统，是值得全省推广的典范。[12][13]2.2ETC系统中存在的问题分析及建议2.2.1兼容性目前各ETC设备厂家大都已经研发了符合国标的ETC设备这些设备都需要通过交通部智能交通部门的国标检测以及互通性、兼容性测试才能正式使用。但是各省份在实施ETC应用时有可能在国标基础上提出一些比国标更加丰富而且实用的接口或要求。同时各厂家的设备可能在国标允许的范围内对一些细节方面有所微调。这就导致在各省份进行ETC应用时极有可能出现互通性、兼容性问题从而需要再次组织互通性、兼容性测试。这极大的浪费人力物力并且可能对将来的省际间大规模ETC联网应用造成极大地兼容性问题。这个问题的出现,主要还是由于国标的制定在某些方面不够完善、不够明确,厂家可能出于设备性能方面的考虑,对设备进行细节上的微调。这个问题的解决需要靠交通管理部门以及国标制定组织,不断吸收ETC在实际应用中的经验进一步完善和明确国标不断提高符合国标产品的应用性能从而增加各厂家设备的兼容性。2.2.2跟车干扰跟车干扰有两种情况，第一种情况是前后两车陆续经过ETC车道RSU与后车的OBU发生了交易车道栏杆抬起未交易的前车驶离了车道交易完成的后车反而被拦截;第二种情况是.前后两车陆续经过ETC车道，RSU与前车发生了交易，紧随其后的车辆在没有交易的状态下.也尾随其后通过了ETC车道。第一种情况的原因可能是前车无0BU、没插卡、OBU灵敏度低、或者由于前车为小车(尤其是挡风玻璃贴有防爆膜)而后车为客车造成的交易角度不同。第二种情况的原因更可能是后车利用落杆线圈的防砸系统蓄意跟车逃费或者前后两者联合作弊。跟车干扰在出口会造成高速公路通行费的流失，在入口则会造成前车用户卡没有成功写入入口信息，到了出口无法进行非现金交易而引发收费纠纷。2.2.3邻道干扰当ETC车道与相邻车道的车辆均安装有0BU时，RSU与相邻车道的车辆的OBU发生了交易，ETG车道栏杆抬起ETC车道的车辆驶离车道这个时候E下C车道的车辆实际并没有成功完成交易同样也造成了逃费情况。邻道干扰的问题，主要靠控制RSU的有效交易范围来解决.RSU必须做到交易区域边界明显交易宽度控制在2.5-3m左右，这样就可以很大程度上解决邻道干扰问题。2.2.4OBU安全性ETC车辆的车辆信息(如车型、车牌、颜色等)固化在OBU里，有以下几种情况可以造成车辆信息错误:OBU安装人员人工失误、司机通过贿赂安装人员写入低型车信息、司机篡改OBU车型信息或将安装在低型车的OBU放在高型车使用.实现少缴通行费的目的。[14][15]2.3未来发展与展望当今，ETC技术正受到各发达国家的高度重视，但还没有统一的国际标准，而国内外5.8GHz商用系统都在研制和试验阶段，我国完全可以利用这个机会发展自己的ETC系统。而且我国幅员辽阔，高速公路等收费公路总里程数及其发展速度都名列世界前茅，ETC系统具有广阔的市场前景，如果我们没有自己的ETC系统，一味引进别国的ETC系统，不但会把国内的巨大市场拱手让给国外公司。更为严重的是，由于我国公路建设条块分割，外国的系统采用不同的标准，这将使我国的ETC系统很难进行全国联网，也就使“一卡走遍天下”成为空话，对我国“金卡”工程和我国公路运输现代化建设都是严重的阻碍。为此我国必须不失时机研究开发出具有自主知识产权的ETC系统和相关设备。参考文献[l]戴连贵，龙开红一种ETc车道的交易模型.交通与计算机，2006(4):69-72.[2]郎为民，胡东华朱元诚，张昆.ETC系统关键技术研究.商品储运与养护.2007(6):50-54.[3]燕海兵.我国ETC的现状及发展趋势.山西交通科技，2005年05期.[4]陈红华,李洁,王文骐.ETC技术及其发展[J].公路交通科技,2001,(6).[5]杨继成，施莉娟.ETC技术原理及其在高速公路收费中的应用.上海公路，2003年第S1期.[6]马铖.基于DSRC的多功能不停车收费系统[J].计算机工程与应用,2002,(10).[7]电子收费专用短程通信物理层GB/l20851.1-2007[8]电子收费专用短程通信数据链路层GB/T20851.2-2007[9]电子收费专用短程通信应用层GB/T20851.3-2007[10]电子收费专用短程通信设备应用GB1T20851.4-2007[11]电子收费专用短程通信物理层主要参数测试方法GB/T20851.5-2007[12]王丽红.关于对电子不停车收费系统的思考与探索.交通世界，2011[13」付玉强.浅谈电子不停车收费系统的发展.山西交通科技，2008[14]何站稳，范崇贵.排除ETC“跟车干扰”的好方法.中国交通信息产业.2006(10):37-40.[15]郑奋，黄志军刘以建.高速公路ETC欺诈行为及防范研究.建材与装饰.20079(08Z):400-403.北京城市学院信息学部课程考核评分表2016-2017学年秋季学期课程名称：智能交通概论考核环节①：期末班级：14交通本2班姓名：张思楠学号__考核题目：ETC（电子不停车收费系统）的研究序号评分细则（每行对应得分点及满分分值）得分1论文选题（理论意义、与课题的相关性、题目命名要求、现实意义或实用价值。）（15分）2科技论文内容是否完整。包括选题背景分析（引出选题的价值），铺垫必要的理论以为后续发现问题和分析问题提供理论依据，在选题方向的现状及存在的问题分析，研究提出的措施方案等。（15分）3理论或技术水平（背景分析是否到位，理论铺垫是否充分，问题分析是否深入（需要有一定的数据支撑），措施是否具有针对性）（20分）4学术规范（遵守学术规范，态度严谨，论文主要内容为本人独立完成。）（15分）5表述是否条理清晰，文笔流畅。（10分）6行文格式及文字、图表、引文注释、附录等符合规范。（15分）7中英文摘要描述是否准确并满足要求。（10分）总分评语（需说明的情况）：：请选择填写：期末考核、阶段考核。教师签字：年月日附录资料：不需要的可以自行删除火电厂工艺流程火力发电厂。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂1、火电厂的分类（1）按燃料分类：①燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂；邹县、石横青岛等电厂②燃油发电厂，即以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂；辛电电厂③燃气发电厂，即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂；④余热发电厂，即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂。此外还有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂。（2）按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃汽轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃汽轮机发电厂等。（3）按供出能源分类：①凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂；②热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂。（4）按发电厂总装机容量的多少分类：容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂；②中容量发电厂，其装机总容量在100～250MW范围内的发电厂；③大中容量发电厂，其装机总容量在250～600MW范围内的发电厂；④大容量发电厂，其装机总容量在600～1000MW范围内的发电厂；⑤特大容量发电厂，其装机容量在1000MW及以上的发电厂。（5）按蒸汽压力和温度分类：①中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa（40kgf／cm2）、温度为450℃的发电厂，单机功率小于25MW；地方热电厂。②高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa（101kgf／cm2）、温度为540℃的发电厂，单机功率小于100MW；③超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa（141kgf／cm2）、温度为540／540℃的发电厂，单机功率小于200MW；④亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa（171kgf／cm2）、温度为540／540℃的发电厂，单机功率为30OMW直至1O00MW不等；⑤超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.llMPa（225.6kgf／cm2）、温度为550／550℃的发电厂，机组功率为600MW及以上，德国的施瓦茨电厂;⑥超超临界压力发电厂,其蒸汽压力不低于31MPa、温度为593℃.水的临界压力：22.12兆帕；临界温度：374.15℃（6）按供电范围分类：①区域性发电厂，在电网内运行，承担一定区域性供电的大中型发电厂；②孤立发电厂，是不并入电网内，单独运行的发电厂；③自备发电厂，由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发电厂（一般也与电网相连）。2、火力发电厂工艺流程。燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。火力发电厂在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一台小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水