交通电子收费系统

收费系统应用收费系统概述123目录电子收费系统流程电子收费系统构成4课堂小结电子收费应用5学习目标知识目标了解收费系统的演变和分类。了解电子收费系统流程。掌握收费系统的构成。能力目标能描述收费系统的演变过程和当前四种主要收费方式。能列举电子收费系统构成。能描述电子收费系统工作流程。概述11.1收费系统的演变高速公路投入运营之初，完全采用人工计费方式许多收费公路基本采用入口收费、出口验票的收费管理方案。随着科学的发展，高速公路收费系统也开始实行计算机管理，实现收费系统自动化。当交通量达到一定水平，半自动收费方式会越来越不适应交通发展的需要。利用先进的电子手段，使车辆不需要停车就可以交付通行费的不停车自动收费方式，就成为社会发展的迫切需要。概述11.2电子收费系统电子收费系统（ElectronicTollCollection，简称ETC）也称为电子不停车自动收费系统。一辆车不需停车直接通过收费广场，通过专门安装在车辆上的电子标签与收费站的计算机系统进行通信，收费站路侧计算机识别这辆车并从标签对应的账号中划取本次通行的钱款。而在这之前驾驶员需要去标签充值点，预先给账户充值。22.1电子收费系统流程我国典型组合收费站设计图根据收费站收费中的检测、识别、扣费操作，将收费过程按先后次序简单划分为检测模块、通信认证、交易核实模块、监控放行、结算模块。电子收费系统流程22.2电子收费系统流程组成模块（1）监测模块当车辆进入ETC车道，安装在车道路面的车辆检测器将检测到信号传输给路侧设备，以便对车辆进行通信。电子收费系统流程22.2电子收费系统流程组成模块（2）通信认证模块激活的路侧设备（RoadSideUnit，简称RSU）通过广播信息搜寻电子标签；电子标签在接收到信息后被唤醒并自己初始化，并向路侧设备发送自身相关配置信息；路侧设备RSU向车载单元（OnBoardUnit，简称OBU）的电子标签发送读取车辆信息指令，电子标签收到后读出所记载的信息并发往路侧设备，对于敏感数据信息需要双向安全认证控制。电子收费系统流程22.2电子收费系统流程组成模块（3）交易核实模块认证后，路侧设备对安装在车辆上的电子标签通过DSRC（专用短程通信）通信技术进行读写操作以获得电子标签中存储的道路使用者信息、既定车型和余额查询，如果账户无效或余额不足，则向显示设备发出命令，通过显示设备告诉驾驶员由MTC车道通过。电子收费系统流程22.2电子收费系统流程组成模块（4）监控放行交易成功后，升降栏杆升起让车辆驶出收费车道，此次收费交易完成。如果交易不成功或车辆出现违规如闯关，则监控摄像头进行抓拍，提取出车牌号以备追缴。电子收费系统流程22.2电子收费系统流程组成模块（5）结算模块在系统设定时刻，专营公司的收费管理计算机系统与结算中心开始进行数据传输，结算中心根据专营公司上传的电子收费用户消费记录进行结算操作，最终在用户的ETC账户上生成前一日的消费记录，专营公司也得到结算中心的资金划拨。电子收费系统流程33.1车载系统OBU（现在即指电子标签）中存有车辆的识别信息，如车牌号、汽车ID号，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，允许车辆在高速行驶状态下与路旁的读写设备进行单向或双向通信。电子收费系统构成33.1车载系统按是否带IC卡接口进行分类，OBU可以分为单片式（无IC卡接口）和双片式（带IC卡接口），此外我国还研发了一种“组合式标签”。按采用的通信方式分类，OBU可分为被动式、主动式和半主动方式。被动通信方式在工作时，由路侧天线发射微波信号，电子标签被电磁波激活后进入通信状态。功能比较简单，能耗小，且造价相对主动式的要低。主动式通信方式当路侧天线向电子标签发送询问信号后，电子标签利用自身的电池或外接电源的能量发射载波及数据给路侧天线，标签将要发送的数据调制在该载波上。电子收费系统构成33.2车道系统（1）专用ETC车道系统硬件部分：电子标签读写器、车辆检测器、视频摄像机、金额显示器、自动栏杆、网络集线器电子收费系统构成33.2车道系统（1）专用ETC车道系统软件系统：车道业务逻辑控制、车道数据信息传输功能模块.车道系统组成结构电子收费系统构成33.2车道系统（1）专用ETC车道系统软件功能：车道业务管理功能

天线交易控制功能

图像抓拍识别功能

车辆检测及车辆检测处理功能信息显示控制功能

人工辅助处理及人机交互功能

数据管理功能电子收费系统构成33.2车道系统（2）自由流ETC车道系统不仅应用于城市道路拥挤收费，还可延伸到高速公路收费、停车场收费等众多场所。自由流ETC车道系统主要由硬件部分和软件系统组成。硬件结构上相对专用ETC车道系统简单，技术相对复杂。硬件部分：龙门架、电子标签读写天线和视频摄像机。后两者均设置在龙门架上，功能和专用ETC收费系统的硬件部分相同。自由流收费系统组成电子收费系统构成33.3收费系统（1）封闭式：车道级计算机系统、收费站级计算机系统，以及后台收费中心/分中心计算机系统。封闭式收费主要用于高速公路，开放式收费主要用于非封闭公路收费站，如桥梁、隧道和专用路等。封闭式系统有出入口划分和校核问题，按行驶里程分车型收费。而开放式系统上下行车道的设备完全相同，按车辆通过次数分车型征收固定费额。（2）开放式：主要采用“车道——收费站”的二级结构。车道级计算机系统收费站级计算机系统电子收费系统构成33.3收费系统（3）区域联网收费系统一个公司同时拥有几个路段的所有权时，往往需要把所辖区域内的高速公路及其他公路收费站联成网络，统一管理。区域联网收费系统电子收费系统构成课堂小结4小结电子收费系统（ElectronicTollCollection，简称ETC）也称为电子不停车自动收费系统。收费过程按先后次序简单划分为检测模块、通信认证、交易核实模块、监控放行、结算模块。OBU（现在即指电子标签）中存有车辆的识别信息，如车牌号、汽车ID号，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，允许车辆在高速行驶状态下与路旁的读写设备进行单向或双向通信。ETC车道系统从应用形式上来分，可大致分为专用ETC车道系统和自由流车道系统。

电子收费系统的应用技术电子收费系统的关键技术123目录电子收费系统的新发展和新应用课堂小结学习目标知识目标了解电子收费系统的关键技术。了解电子收费系统的新发展和新应用。能力目标能描述自动车辆识别系统基本原理。能列举电子收费系统新发展。能描述电子收费系统新应用。电子收费系统的关键技术11.1自动车辆识别系统基本原理利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）的传输特性，通过耦合原件实现电子标签和标签读写器间射频/微波信号的耦合，并在耦合通道内，根据时序关系，实现能量传递和数据变换，达到对物体识别的目的。车辆的编号及相关信息均以一定顺序存储在电子标签内部存储空间中，当电子标签进入路侧天线的通信区域时，天线对标签内存储的内容进行读写操作，从而识别出当前通行车辆。电子收费系统的关键技术11.1自动车辆识别系统自动车辆识别系统由电子标签、路侧阅读器以及标签信息管理系统三大部分组成。电子标签结构电子收费系统的关键技术11.1自动车辆识别系统电子标签用于记录与车辆相关信息，并在收费区域以微波通信的方式与路侧标签读写器完成信息交互的一种车载设备。路侧阅读器也称收发器或询问器，由车道天线、天线控制器和电源等组成。标签信息管理系统对电子标签管理信息、发行电子标签和采集的标签信息集中进行存储和管理。电子收费系统的关键技术11.2自动车型分类系统(1)自动车型分类的标准欧美国家多采用按车辆外廓几何参数车型分类的方法，这种方法简单、明确，人工和自动判别车型均较易实现。目前，我国部分省份（如广东）的车型分类标准是按照车辆轴数、轮数、车高、轴距进行分类。基于GPS和移动通信网络的虚拟收费系统电子收费系统的关键技术11.2自动车型分类系统按车辆外形特征如车辆轮数、轮距、轴数、轴距、车头高、车头侧面形状等进行车型分类的分类标准在很大程度上兼顾了公平合理性和简单明确性原则。电子收费系统的关键技术11.2自动车型分类系统基于红外线车辆分离和压力感应技术结合由埋置在车道地面下以一定形状分布的感应线圈和一对垂直于地面的红外线探测器构成。基于红外检测自动车型分类方法采用红外检测的系统是利用布置在车道两侧的红外阵列检测器，取得车辆侧面的几何轮廓特征，再通过计算机处理得出车辆类型。(2)自动车辆分类的方法电子收费系统的关键技术11.2自动车型分类系统基于红外线检测和光纤传感器相结合自动车型分类方法主要由红外线检测通过收费站的车辆的侧轮廓，得到车辆的车头高、轴距、轴数。其次，利用轮压式光纤传感器获得车辆的轮数。最后将获得的车辆参数与数据库中参数进行比较，可以准确的对车辆进行分类。基于视频图像匹配自动车型分类方法利用摄像机摄取获得车辆图像，并将图像进行一系列预处理以后（如图像平滑、图像增强、图像分割、边缘检测等手段），得到车辆的外形尺寸及各项指标，最后将其同模板库进行模板匹配，从而达到自动车型分类的效果。(2)自动车辆分类的方法电子收费系统的关键技术11.3车辆抓拍系统车辆抓拍系统是指利用收费系统的各种硬件和处理程序对未付或未按正确费率付费的通过车辆进行车辆信息抓拍的系统。在ETC系统中，用于抓拍没有装备有效ETC电子标签但使用了ETC车道的通过车辆的车牌照图像。在不同的车道系统，车辆抓拍系统具有不同的特点：专用车道电子收费系统一旦车辆识别系统发现来车为非ETC车，车道控制子系统将锁住自动栏杆和红色交通信号灯，并同时发出声光报警信号，稽查人员将截住违章车辆，进行现场处理。电子收费系统的关键技术11.3车辆抓拍系统自由流电子收费系统普遍采用一套高速摄像系统记录违章车辆的车牌照号码作为逃费证据和寻找肇事者的依据进行事后惩处。早期抓拍系统采用视频磁带摄像装置，目前大都采用数字图像抓拍存储视频系统，其特点是能将图像数字化，并能自行存储或传输给远端存储单元。在连续抓拍车辆的情况下，如何在抓拍的众多车辆图像中（车辆形状和车辆照号码），将无效卡的逃费车辆挑选出来，是一个有关视频图像识别的技术问题，涉及到图像预处理、车辆特征提取、神经网络等相关技术方法。电子收费系统的新发展和新应用22.1基于GPS和移动通信网络的虚拟收费系统VPS（VehiclePositioningSystem，车辆定位系统）是近几年不停车收费系统关注的技术。利用卫星定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）及全球移动通信系统GSM（GlobalSystemforMobileCommunication），通过与车载装置的通信，进行不停车收费。通过卫星定位记录车辆行驶的路线和距离，自动计算和扣除道路通行费用，最终通过GSM将缴费数据发送至监控中心。电子收费系统的新发展和新应用22.1基于GPS和移动通信网络的虚拟收费系统目前，全球真正采用VPS电子收费技术的国家，只有德国“TollCollection”系统。我国香港地区早在1997年就开始了电子道路收费（ElectronicRoadPricing，简称ERP）可行性研究，VPS电子收费技术是研究之一。电子收费系统的新发展和新应用22.1基于GPS和移动通信网络的虚拟收费系统

VPS收费系统结构VPS电子收费系统包括前端系统和后台系统