ETC电子不停车收费系统的研究综述.docx

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ETC电子不停车收费系统的研究综述

引言4

一、综述4

1.1简介4

1.2发展现状5

1.3主要功能5

1.4ETC系统的组成6

1.4.1车道控制系统7

1.4.2收费站管理系统7

1.4.3收费中心管理系统7

1.4.4中央结算系统8

二、ETC的应用8

2.1我国部分省市不停车收费系统的应用状况8

2.1.1北京8

2.1.2上海市虹桥国际机场9

2.1.3长沙机场高速公路9

2.1.4广东省9

2.1.5京津塘高速公路9

2.1.6山西太旧高速公路9

2.2ETC系统中存在的问题分析及建议10

2.2.1兼容性10

2.2.2跟车干扰10

2.2.3邻道干扰11

2.2.4OBU安全性11

2.3未来发展与展望11

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、development

ETC（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：

14111621213___

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）：

注1：

请选择填写：

期末考核、阶段考核。

教师签字：

年月日