一种高速公路不停车收费系统的设计和实现

1.概述

　　不停车收费系统又称电子收费系统（Electronic Collection System），简 称ETC系统。它利用车辆自动识别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，通过计算机网路对收费数据进行处理，实现不停车自动收费的全电子收费管理系统。该系统通过安装在车辆挡风玻璃上或者车身其他部位的车载有源电子标签与在收费站 ETC车道上的远距离读写器之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。不停车收费系统主要利用车辆自动识别技术，通过路侧车道控制系统的信号发射与接收装置识别通过车辆的编号，自动从该用户的专用账户中扣除通行费。
 

　　系统是通过远距离、非接触采集射频卡的信息，实现车辆在快速移动状态下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。该系统产品集计算机软硬件、无线通信、信息采集处理、数据传输、网络通讯、自动控制和智能卡制作等技术综合应用为一体，属于先进的智能交通信息采集设备和高安全性的智能身份识别系统，是一种能有效对车辆进行自动识别和联网监管的重要技术手段。以目前的技术手段而言，只有有源电子标签能完成稳定的高速识别。Bisa远距离读写器识读距离最远可达到100米，识读可靠性达到100%.

　　2.技术系统组成

　　2.1 不停车收费系统的系统组成

　　ETC系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。根据分工的不同，系统又可分为前台和后台两大部分。前台以车道控制子系统为核心，用于控制和管理各种外场设备与安装在车辆上的电子标签的通信，记录车辆的各种信息，并实时传送给收费站管理子系统；后台由收费站管理子系统、ETC管理中心和专业银行组成。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层，既要进行收费信息与数据的处理和交换，又要行使必要的管理职能，它包括各公路的收费专营公司、结算中心和客户服务中心。后台根据收到的数据文件在公路收费专营公司和用户之间进行交易、拆帐和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。图1为电子收费系统的示意图。

　　2.2,硬件系统构成

　　不停车收费硬件系统包括收费站数据采集部分、数据传输部分、监控管理部分三部分组成。收费站数据采集设备主要是远距离非接触采集车辆通过的时间、地点信息。收费站数据采集设备由若干个收费站组成局域网，每个收费站配置如下设备：

　　（1）远距离读写器

　　（2）执行机构控制器（用于控制摄像机、交通信号灯、报警器等

　　（3）摄像机

　　（4）交通信号灯

　　（5）报警器

　　（6）车道工控机

　　（7）不间断电源

　　其中车道工控机采用，研祥专为ETC系统研制开发的研祥专用车道工控机（冗余电源供电），规格如下：

　　Intel 965芯片的全长CPU卡

　　CPU:Core Duo

　　10/100/1000M兆自适应以太网接口1个；

　　数字量：标配，8路输入，8路输出；

　　串行通讯口：标配6个，可扩展。

　　视频接口：1路标配；

　　字符叠加器

　　车辆检测器

　　电源模块：交流冗余220V输入直流5V、12V、24V输出开关电源，有过压、过流保护功能

　　电路保护：空开漏电保护避雷保护 .

　　研祥专用车道工控机，凭借其高适应性和稳定性，适应了高速公路环境污染大、灰尘多、电磁干扰严重等环境因素，更好了保障了ETC系统信息采集的准确性和系统稳定性；同时其高运算性能，存储量大，也更好的适应了告诉公路收费系统繁忙、数据传输量较大的特点。

　　3.应用项目：该项目开了上海地区的先河，具有重要意义。

　　在高速公路路网交通量的不断增长，高速公路收费站，特别是主线收费站的拥堵问题日益突出的背景下，上海建设交通部门明确了高速公路ETC系统建设总体目标，大力推进ETC系统发展的进程，力争做到道口全覆盖，目前，在已经投入使用的收费站和车道中，研祥特种计算机覆盖了A9（沪青平）、A8（沪杭）、A2（沪莘）、A4（莘奉金）、A5（沪金）、A30（北环、同三、南环、东南环）等多条上海周边高速公路。