摘要:随着经济和科技水平的全面进步，区域间的人员往来和物资运输日益频繁，这使得交通运输管理行业面临着巨大的发展机遇。ETC电子收费技术在计算机、自动识别、信息通讯等现代技术的支持下得以实现，通过设置的微波天线对车辆安装的电子标签进行自动信息交换，实现了无需停车即可收取通行费用的效果，在实际应用中收到了较好的效果。当前，这一技术主要存在着跟车干扰、货车适应性能差、失误性报警以及设施成本较高等问题，同时在跨省区的技术标准和密钥体系等环节也存在这不足，这些都是限制这一技术进一步推广应用的重要因素，研究分析解决这些问题具有重要的现实意义。
关键词:高速公路；ETC电子收费系统；工作原理；应用实例
0引言
飞速发展的社会经济水平和企业生产效能，不断攀升的道路车辆通行量，对我国的交通运输行业提出了更高的要求，道路建设和交通运输管理部门都在寻求着运输网络不断完善的方法。随着高速公路联网收费里程的不断增加，车辆拥堵及环境污染等现象在高速公路收费站逐渐加剧。作为一项智能交通电子系统，高速公路ETC电子收费系统囊括了无线通信、图像识别、自动控制、传感技术及信息化处理等多项高新技术，代表了高速公路收费管理未来的发展方向。由于无需将车辆停下进行缴费，这极大的提升了车辆通过高速公路的时间，环节了拥堵现象，控制了燃油消耗及尾气排放，有效改善了高速公路的交通问题得。
1高速公路ETC电子收费系统
ETC电子收费系统的主要原理是通过其系统在行车道路或门架上设置的微波天线对车辆中电子标签信息进行采集，在管理终端计算机的帮助下对采集到的信息进行识别，从而通过数据的处理实现缴费动作，免去了人工收缴费用的环节。全自动化、非现金交易及信息容量大是ETC电子收费方式的突出特点，与传统的MTC收费系统相比，ETC电子收费系统的不同之处可可以归结为以下几个方面:
（1)收费速度得到尽可能的加快，有效提升了道路收费车道的车辆通行能力。
（2) 降低高速公路车辆通行中的刹车次数，有机件损耗现象被大量避免，车辆耗油量及尾气的污染进一步得到控制。
3)实现收费动作在多个收费站同时适用的目的，车辆通行费用缴纳快速便捷。
4)避免了收费工作中可能出现的，管理人员贪污通行费的现象。
2高速公路ETC电子收费系统的组成
现阶段，在我国广泛应用的ETC电子收费系统，通常由前台系统和后台系统两部分构成，整个系统工程包含ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行以及传输网络等几个方面软硬件设施构成。在具体分工方面这些组成部分各司其职，协同合作。
2.1前台系统
前台系统是实现不停车收费的重要环节，这一功能由ETC收费车道系统的应用完成。ETC车道的构成部分包括:天线、天线控制器、触发线圈、抓拍线圈、螺杆线圈、自动栏杆机、通行信号灯、闪光报警器、车道计算机、控制器、摄像机、余额显示器、字符叠加器、雾灯及车牌识别系统等。可以说，前台系统囊括了ETC收费系统的全部基本硬件，是集停车放行、车辆探测、数据采集、信息处理于一体的控制系统。
2.2后台系统
收费站管理子系统、ETC管理中心及专业银行构成了ETC电子收费系统中的后台系统，这三大组成部分负责系统后台ETC交易数据处理，管理运营参数，监控运行系统，在站级实现了ETC电子收费系统与联网收费系统的数据处理工作，作为ETC系统的最高管理层,ETC管理中心的实现内容包括处理交通收费信息及数据和高速公路。高速公路ETC收费的后台系统的交易、拆账及财务结算，是通过公路公司与用户之间的数据文件接收而进行，配备的高性能计算机保证了系统中内数据、图像采集及处理的有效性。
3高速公路ETC电子收费系统的使用功能
(1) 探测车辆的驶入及驶出过程，计算行车通过数量，传送车辆通行检测结果。完成车辆识别的部分内容，判断通过车辆是否安装电子标签。
2) 抓拍实时图像，进行车牌识别。在车辆通过车道时，对车辆图像进行抓拍以及车牌号码识别通过抓拍装备实现，同时保存获得的信息。
3) 入口收费站及车型等信息在入口车道处录入，当车辆行至出口车道时，车辆通行费的计算按照入口收费站、费率等信息自动核对后进行。
4) 车道计算机的控制车辆设备动作，主要包括对车道自动栏杆的升起，通行信号灯的调整、报警器的开关、显示器的费用显示及人棚灯的切换等方面。
5) 高效交换车道与收费站之间的数据信息。主要交换信息包括:收费站下达信息的接收、速通卡原始通行费数据的上传以及入口车道的通行信息等。
6)车辆通行至ETC车道时，若其存在异常情况，车道系统将予以拦截，不对该车辆进行自动放行，需要在收费站工作人员的引导下，通过MTC车道进行通行。
4高速公路ETC电子收费系统的工作流程
下图1为高速公路ETC收费系统工作流程图。
图1高速公路ETC收费系统工作流程图
1)当装有电子标签的车辆进入通讯范围后，地下埋设的触发线圈会予以反应，启动前台系统的读写天线。
2) 通过微波信息交换的方式，实现电子标签和读写天线的通讯，电子标签内的信息包括车辆标示和车型代码等，这部分信息经天线接收后，会在系统形成一个有效性判断，当电子标签处于有效状态时，能够继续进行同行交易，相反则会封闭车道，系统会发出相应的报警提示，提醒收费人员对车辆进行引导。
3)在行车信息检测过程中，出现无效卡或无卡车辆时，则应根据应急方案，迅速的启动自动拦截栏杆，管理收费车道，避免可能出现的高速跟车冲卡等情况。
4)数据接收成功，完成通行费用交易后，系统会自动抬起车辆控制栏杆，车辆通行信号灯则变为绿色，车辆的交易信息在费额显示器上进行显示。
5) 车辆通过抓拍线圈时，其图像信息会被系统自动的抓拍，通过字符叠加器将车辆信息与抓拍图像进行叠加。
6)车辆通过落杆线圈后，栏杆会自动落下，车辆通行信号灯则由绿变为红色。
7)最后，交易信息由系统自动保存，上传至收费站服务器，完成收费流程。
4高速公路ETC系统应用实例
4.1应用路段
本项目位于江西省九江市境内，拟建项目是杭州至瑞丽公路在江西境内的一段，是江西省“三纵四横”公路主骨架网中第一横的一部分，经过九江县、瑞昌市及庐山区三个县市区。路线起于九江县的昌九高速公路沙河互通以南约4.35公里处，止于鄂赣两省的交界的炉下水库的南边。
4.2系统概况
（1）监控系统。监控外场数据经数据光端机传至收费站点后，通过串口网络适配器转换成以太网数据格式，再经通信系统上传监控分中心。监控图像经视频光端机上传至监控分中心，经视频分配器分路后，一路进视频事件检测器，另路进视频编码器组。
（2）收费系统。收费图像通过视频光端机传至收费站点，再视频编码，通过通信系统上传分中心，图像存储采用IP-SAN存储技术。收费分中心、收费站路由器具备ADSL功能，以便在通信系统提供的10M链路发生故障时而导致分中心不能与省收费中心相联的情况下，借用公网（PSTN）的链路实现数据通信。
4.3应用效果分析
该高速公路使用ETC收费系统，由站级子系统和车道级子系统两部分完成收费工作，其中后台的ETC交易数据服务、运营参数管理以及系统运行监控由站级子系统负责； ETC车道的电子不停车收费由车道级子系统负责。ETC收费技术的应用，不仅使得该公路和站点的整体通行能力有了很大提升，减轻了值勤人员的劳动强度，同时还提升了传输速率，提高了工作效率和管理水平，带来了较好的经济效益和社会效益，为以后类似公路收费提供了经验。
结语
随着交通运输范围的不断扩大，当前跨省区间的联网收费路段越来越多，这就需要一种适应范围更广，便于跨区段收费执行的自动化交通电子收费系统，来实现高效率的收费工作。与传统的MTC收费形式相比，ETC收费具有多方面的优势，其智能自动化水平更高，具有较快信息处理速度和准确性。在我国通信技术及ETC跨省收费技术不断完善的背景下,ETC电子收费系统的优点长处将会得到进一步的发展，能够将其本身的灵活性和可扩展性的优势更为明显的发挥出来，发挥出在高速公路收费管理中应有作用，全面提高我国的道路运输管理水平。
参考文献
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