ETC车道系统方案设计0607Word格式文档下载.docx
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管理人员可通过系统管理功能和权限管理方便地维护和管理该系统。
6.可扩展性
开发的系统必须充分考虑到与已有系统、其它单位系统以及将来待开发系统之间的互联。
并能够顺利、平稳地向更新的技术过渡。
7.安全性
防止系统外部成员的非法入侵以及操作人员的越级操作，避免遭受攻击。
另外，系统开发要选用的数据库平台，要充分保证了数据处理、存储的效率和安全性，以及重要数据的完整性、一致性和可恢复性。
1.4、项目建设依据
1.《收费公路联网收费技术要求》（交通部2007年第35号公告）；
2.《高速公路区域联网不停车收费示范工程暂行技术要求》（交公路发【2008】275号）；
3.《电子收费专用短程通信》系列标准GB/T20851.1~4-2007；
4.国内外机电系统设计、施工的标准及规范；
二、ETC车道系统技术要求
2.1、系统功能及构成
ETC系统主要由ETC车道系统、收费站系统及传输网络组成。
2.1.1、ETC车道系统构成
电子不停车收费车道分为入口车道、出口车道。
入口、出口电子收费车道系统的配置设备基本一致，主要由车道控制器、路侧设备、车牌抓拍识别设备、自动栏杆、报警设备、信息显示屏、雨棚信号灯、车道信号灯、车辆检测器及车道摄像机等组成。
ETC车道收费系统由硬件和软件两部分组成。
硬件设备主要包括：
车道计算机、车道控制器、收费员终端（显示器、收费键盘）、路侧读写设备、雨棚信号灯、车道通行信号灯、高速自动栏杆、车牌自动识别设备、点阵式费额显示器、车辆检测器、车道摄像机及视频分配器等。
软件系统主要包括入口车道系统、出口车道系统，实现自动标识电子标签，自动读取车辆信息，保存车辆的入出口站信息，根据计费规则完成各种车辆的消费扣款。
详见下图。
ETC车道系统构成图
ETC系统具体流程如下：
1.探测车辆的到来和离开并对车辆进行计数，并传送检测结果。
结合车辆识别可判断来车是否有OBU。
2.当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存。
3.在专用入口车道将入口收费站、车型等信息写入ETC预付卡；
4.在专用出口车道根据车辆经过的入口收费站、标识站、车型信息，查费率表，计算通行费金额，回写出口标识，通过复合消费完成扣款操作；
5.在专用合建站出口车道根据车辆经过的入口收费站、标识站、车型信息，查费率表，计算通行费金额，回写出口标识，通过复合消费完成扣款操作；
同时写入合建站的入口信息；
6.根据车道计算机控制指令正确控制车道设备的动作，包括：
自动栏杆的升起（自动栏杆的下落由栏杆自身控制）、通行信号灯的切换、闪光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。
7.完成车道和收费站之间的数据交换。
包括：
接受收费站下传的信息有同步时钟、费率表、预付卡黑名单、联网省份信息、里程表、收费站信息表、收费员信息表等系统设置参数等；
上传ETC预付卡原始消费数据、车道的过车记录、上下班工班表等。
其中省界合建车道还需将ETC预付卡的入口信息传输给相邻省界收费站收费系统。
8.收费车道系统能够用独立作业的方式工作，当收费站服务器不工作或网络出现问题时，不影响正常工作，作业参数、数据记录均存储在本地。
在车道长期独立工作时，可通过人工的方式用其他存储介质将收费数据上传至收费站。
9.如果车辆通过ETC车道时出现异常，车道系统将拦截该车辆，不允许通过，系统不再对该车辆进行处理，由工作人员引导至旁边的MTC车道通过。
2.1.2、ETC入口车道系统功能
在正常情况下，入口车道应至少具备以下功能：
1.能够控制RSU与其通信区域内的OBU建立通信链路，完成双向认证以及入口信息写入。
2.能够按照OBUID及用户信息核对是否在黑、灰名单之列。
3.将入口车道信息写入OBU后，能够根据执行结果控制车道外部设备（车道信号灯、自动栏杆、信息显示屏等）状态，放行或拦截车辆。
4.系统自动生成过车记录保存到本地数据库，同时可以通过网络上传至收费站。
5.能够与收费站实现实时数据通信，以完成数据的自动传输；
如果通信链路长期故障，可以人工通过移动介质（可读写光盘/U盘/软盘等）对ETC车道进行数据采集，到收费站进行数据上载以实现人工传输数据。
6.能够处理异常情况（无OBU、OBU故障、非法OBU等），凡是异常情况，需要做报警处理，并将本次异常记录信息存储本地数据库，同时通过网络上传至收费站。
7.能够处理特殊情况（如黑名单、灰名单、U转等），凡是特殊情况应能启动相应的车道状态，如灰名单车辆，将车道状态置于ETC车道警告通行状态；
如黑名单车辆，将车道状态置于ETC车道车辆阻截状态。
8.能够接收收费站下发的系统参数及数据表格（时钟参数、费率表、黑名单、灰名单等），并受控使其有效。
9.部分非关键设备发生故障时，系统仍然能够继续工作。
10.能够自动检测其外围设备故障，将其结果存本地数据库的同时，通过网络上传至收费站。
在正常情况下，所有设备的电源供应正常，车道控制机、路侧设备、车道读写天线、车辆检测器、车牌自动识别设备、车道摄像机等设备均运作正常，入口ETC车道至少具有以下功能：
ETC车道能够根据车辆检测器的信号，控制读写天线发出信号，能够使进入其通信区域内的电子标签被唤醒且发出响应信号。
1.当车道读写天线接收到电子标签发出的响应信号，立即与电子标签之间的通信正式建立。
2.在电子标签读写器与电子标签之间的通信过程中，电子标签读写器会读取电子标签上的信息，包括电子标签编号、合同类型等信息。
根据电子标签编号核对无效电子标签名单、灰名单和黑名单。
3.ETC系统将入口站号、车道号、时间等入口信息写入电子标签，核对后控制车道通行灯、电动栏杆，放行车辆；
并将本次交易数据存本地数据库同时通过网络上传至收费站系统。
4.入口ETC系统能够与收费站系统实时实现数据通信，以完成数据的自动传输；
如果通信链路长期故障，可以人工通过移动介质（可读写光盘／U盘等）于ETC车道进行数据采集，到收费站进行数据上载以实现人工传输数据；
无论采用自动传输还是采用人工传输，ETC系统均能充分保证ETC车道数据的真实性、可靠性、完整性和一致性。
5.入口ETC系统能够处理意外事件（电子标签故障、非本系统电子标签、车辆没有安装电子标签等），凡是意外事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统），将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。
6.入口ETC系统能够处理特殊事件（无效电子标签、黑名单、灰名单等），凡是特殊事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统），将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。
7.入口ETC车道系统能够接受收费站系统下发的系统参数（时钟参数、电子标签参数等）并受控使其有效。
8.入口ETC车道系统能够独立工作，部分非关键设备的故障仍然能够工作；
上级系统的故障不会影响其正常运行。
9.入口ETC车道系统能够自动检测其周边外围控制设备的故障，将其结果存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。
2.1.3、ETC出口车道系统功能
在正常情况下，出口车道应至少具备以下功能：
1.能够控制RSU与其通信区域内的OBU建立通信链路，自动完成双向认证，计算通行费额，扣除本次通行费额，并将本次交易信息写入OBU。
2.能够根据交易执行结果控制车道外围设备放行、警告通行或拦截车辆，并将出口信息和入口信息组成一条完整的原始收费交易记录数据存入本地数据库，同时通过网络上传至收费站。
3.能够按照OBUID及用户信息核对是否在黑、灰名单之列。
4.能够与收费站实现实时数据通信，以完成数据的自动传输；
5.能够处理异常情况（无OBU、OBU故障、非法OBU等），凡是异常情况，需要做报警处理，并将本次异常记录信息存储本地数据库，同时通过网络上传至收费站。
6.能够处理特殊情况（如黑名单、灰名单、U转等），凡是特殊情况应能启动相应的车道状态，如灰名单车辆，将车道状态置于ETC车道警告通行状态；
7.能够接受收费站系统下发的系统参数及数据表格（时钟参数、费率表、黑名单、灰名单等），并受控使其有效。
8.部分非关键设备的故障时，系统仍然能够继续工作。
9.能够自动检测其外围设备的故障，将其结果存入本地数据库，同时通过网络上传至收费站。
在正常情况下，所有设备的电源供应正常，车道控制机、路测设备、车道读写天线、车辆检测器、车牌自动识别设备、车道摄像机等设备均运作正常，出口ETC车道至少具有以下功能：
2.在电子标签读写器与电子标签之间的通信过程中，电子标签读写器会读取电子标签上的信息，包括电子标签编号、合同类型、车型代码、入口收费站编码、入口车道、通过入口收费站的日期和时间等信息。
3.出口ETC车道系统计算通行费额，将出口收费站编码、出口车道、收费金额、通过出口收费站的日期和时间等写入电子标签，核对后控制车道通行灯、电动栏杆，放行车辆；
并将出口信息和入口信息组成一条完整的原始收费交易记录数据存本地数据库同时通过网络上传至收费站系统。
4.出口ETC系统能够与收费站系统实现实时数据通信，以完成数据的自动传输；
如果通信链路长期故障，可以人工通过移动介质（可读写光盘/U盘等）于ETC车道进行数据采集，到收费站进行数据上载以实现人工传输数据；
5.出口ETC系统能够处理意外事件（电子标签故障、非本系统电子标签、车辆没有安装电子标签等），凡是意外事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统），将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。
6.出口ETC系统能够处理特殊事件（无效电子标签、黑名单、灰名单等），凡是特殊事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统），将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。
7.出口ETC车道系统能够接受收费站系统下发的系统参数（时钟参数、电子标签参数、费率参数等）并受控使其有效。
8.出口ETC车道系统能够独立工作，部分非关键设备的故障仍然能够工作；
9.出口ETC车道系统能够自动检测其周边外围控制设备的故障，将其结果存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。
10.省界主线站出口ETC车道，在成功完成本方出口缴费流程后，同时写对方省份入口信息；
如果入口信息写入失败，车辆转入人工车道处理。
2.1.4、电子收费车道系统的性能
在正常情况下，电子收费车道系统应满足以下性能指标的要求：
1.每条电子收费车道通行能力：
≥800辆/小时。
2.交易可靠性：
每万笔电子收费交易不能有多于3次的错误。
3.车辆分辨最小距离为不大于1.1米。
4.电子收费车道信息保存：
至少为10万次电子收费交易记录。
5.MTBF：
≥10000小时。
2.1.5、电子不停车收费车道检测项目
电子不停车收费车道检验测试项目及测试方法如下：
项次
检查项目
技术要求
检查方法
1
△RSU物理层关键参数
GB/T20851-2007《收费公路联网收费技术要求》、《收费公路联网电子不停车收费技术要求》
频谱分析仪等
微波测量仪表测量
1.1
频率容限
1.2
等效全向辐射功率
1.3
调制系数
1.4
占用带宽
1.5
前导码
1.6
接收带宽
1.7
接收机误码率
2
△入/出口正常交易流程
GB/T20851-2007《收费公路联网收费技术要求》《收费公路联网电子不停车收费技术要求》设计要求
实际操作，通过仪表记录交易过程
3
不停车收费车道系统可靠性测试
①ETC系统连续交易50次，交易及车道控制无异常，用计算机软件核对应无错误。
②外设发生故障，应有相应报警信息。
③网络中断时，系统提示异常并能够继续运行，保证本地安全存储交易记录，网络恢复时，数据自动上传。
实际操作
4
△RSU兼容性测试
能适应符合标准的多省份、多生产企业的OBU和用户卡
实际操作
5
△ETC交易处理时间
典型完整交易处理时间≤270ms
实际操作，通过仪表记录交易时间
6
△防冲突
同时处理两个OBU，处理正确
7
△防拆卸
对已经拆卸的OBU处理正确
8
黑名单处理流程
符合规定的操作流程
9
△RSU通信区域
宽度不大于3.3米
使用场强仪测量
10
△车道基本控制逻辑
①对合法以及各种情况的非法ETC车辆，车道能够正常处理。
②合法、非法车辆在各种跟车情况下，车道能够正常实际操作处理。
③车道能够正确处理低值车辆和黑名单车辆。
11
数据传输车道与收费站间能够正常数据交换。
注：
其中标△为关键测试项目。
2.2、ETC车道的操作流程
2.2.1、ETC入口车道操作流程
ETC入口车道操作流程一般包括以下基本步骤：
1.车道初始状态；
2.检测有无车辆进入；
3.车载设备有效性判断；
4.卡片有效性判断；
5.黑名单判断；
6.写入入口信息；
7.完成入口交易；
ETC入口车道操作流程图
2.2.2、ETC出口车道操作流程
1.ETC出口车道操作流程一般包括以下基本步骤：
2.车道初始状态；
3.检测有无车辆进入；
4.车载设备有效性判断；
5.卡片有效性判断；
6.黑名单判断；
7.读入口信息；
8.入口信息有效性判断；
9.回写出口信息；
10.完成出口交易。
ETC出口车道操作流程图
2.3、ETC车道土建要求
2.3.1、ETC车道设置要求
主线收费站、省界收费站的ETC专用车道设置在同方向收费车道左侧第一或第二条收费车道；
匝道收费站一般情况下设置一条ETC专用车道，位置在收费车道左侧第一条或第二条收费车道。
在省市区域内，设置统一的ETC服务标志、ETC专用车道标线、限速标志等。
在收费广场前500米处、广场的渐变段起始段应设置ETC专用车道标识、指引标识；
进入收费广场后，ETC专用车道地面应铺设ETC专用车道标线和标识，ETC专用车道所在收费天棚正面设置“ETC专用车道”标志，收费岛上应设置限速标志。
2.3.2、ETC车道收费岛设置要求
电子收费系统收费岛的长度增至36～60米，并集中增加在车辆驶入方向一侧，广场砼路面的长度应相应加大；
电子收费车道可以设置在收费广场中线两侧，也可以设置在收费广场的外侧车道，推荐设置在收费广场中线两侧，即同方向收费车道左侧第一或第二条收费车道。
1.收费岛以防撞、美观和整体协调为设计原则，砼岛头的砼标号不应低于40号；
2.收费岛内应按不同收费方式预埋（留）设备基础和管线，预埋管的内径不低于60毫米，并预留有穿缆线用的穿线带（或铅线）；
3.收费岛体不宜采用砼整体浇注，以方便收费车道外围设备的定位、安装和敷设管线；
4.收费岛应按GB5768的要求喷涂立面标记；
5.双向收费岛岛身的纵向中轴线位置应与广场路基中心线重叠或平行。
电子收费岛的主要尺寸见下表：
收费方式
电子收费
省界主线收费站
一般主线及匝道收费站
出口车道
入口车道
设计速度
30公里／小时
20公里／小时
岛长（m）
60
48
36
岛高（m）
0.2～0.25
岛头应设计成流线型，高度在1.2米左右，长度不超过9米。
岛头应按GB5768--1999的规定设置黄黑相间的反光立面标志，多雾地区宜设置雾灯，并可设置必要的引导及防撞设施。
收费岛岛尾可设计成流线型，岛尾高出岛身，也可与岛身同高，长度不超过3.3米。
收费岛应接照电子收费系统机电设施总体设计要求预埋收费设施管线、电子收费设备基础和地下通道出口等。
在潮汐交通比较明显的收费路段，收费岛应设计为双向岛头形式，岛上设施及预埋管线、预埋件等应满足电子收费系统总体设计的要求。
2.3.3、ETC车道布局方案
采用自动栏杆岛头设置模式，自动栏杆岛头设置模式具有提高误入ETC车道的非ETC车辆快速驶出，减少因误入车道引起的拥堵的特点。
车道布局将自动栏杆设置在岛头，将普通MTC收费岛进行土建改造。
ETC车道岛头比MTC车道岛头向前延伸至少10米的距离，新增ETC天线基础、费额显示基础、车牌识别基础和自动栏杆机基础。
利用原有的车牌识别设备和车道摄像机等设备，新增ETC天线、费额显示器、高速自动栏杆等设备。
采用统一规格的ETC车道控制器及工控机，利用原有收费键盘，雨棚信号灯更换为红叉黄箭方式。
ETC天线前端设置3米×
6米（通过调节天线的角度，可以设置最大区域为3米×
8米）的通讯区域（交易区域）。
ETC车道共设置5道车辆检测线圈，其中自动栏杆下设置通过线圈，用于检测车辆通过车道，自动栏杆获取落杆信号；
从自动栏杆向车辆驶入方向依次设置4道车辆检测线圈，即1#线圈、2#线圈、3#线圈、4#线圈。
其中4#线圈用于检测车辆驶入ETC车道；
3#线圈用以触发车牌识别、抓拍车辆；
2#线圈用以确认车道中车辆存在、区分前后车辆；
1#线圈用于验证车辆交易的完成结果。
3#、4#线圈还可用于作为将来双通道通信的扩展应用。
车辆在进入ETC车道前必须减速，保持低速通过收费车道，该布设模式能够保证用户快速通过。
非ETC车辆、黑名单车辆、误入车辆等将被拦截在ETC专用收费车道外，通过人工引导至人工收费车道处理。
功能要求
首先满足电子收费车道的基本功能。
能够正常处理ETC车道形成队列情况，逻辑周全、缜密，队列车辆的放行原则是：
不能由于队列后边的合法ETC车辆导致前边非法ETC车辆的放行。
拦截在ETC车道内的非法ETC车辆，可以转入邻近的MTC车道刷卡通行。
ETC车道系统布设工作示意图
2.3.4、施工技术要求
（1）原有设施的拆除
防止由于拆除作业对邻近的交通、设备和人员产生影响或损害。
（2）收费岛加长
收费岛加长时应将原岛头拆除，先按要求埋设锚固钢筋。
锚固钢筋应与收费岛缘石钢筋牢固绑扎（岛头钢筋比较复杂，宜进行实地放样），浇筑混凝土前应将原混凝土路面清洗干净，并凿毛。
（3）收费岛岛面铺装
收费岛加长部分岛面铺装与原岛面铺装保持一致。
（4）收费岛立面标记
收费岛立面标记应按GB5768—1999采用黄黑相间普通油漆，标线间隔20cm；
岛头不涂黄黑相间斜线的顶面和内侧部分，应刷白漆。
在刷油漆之前，表面先用腻子找平，施工时应保证两种不同颜色之间界限分明、整齐、没有相互污染。
（5）设备基础和管道
设备基础均采用C30混凝土现浇，收费岛内管道均采用φ60×
3.0mm热浸镀锌焊接钢管，一端至设备基础，另一端至收费岛上手孔，再由收费岛上手孔引至收费亭基础布线槽内，其埋深为岛面至管顶15cm，管道需拐弯时，其弯曲半径不得小于管径的10倍，管道铺设完成后应加穿φ3mm镀锌铁丝，并用φ8mm钢筋与原管道点焊一体接地。
收费岛内回填应与原收费岛内回填材料保持一致。
2.4、ETC车道标志标线改造要求
2.4.1、设置内容
ETC专用标志标线主要包括以下内容：
1.ETC预告标志；
2.ETC车道指示标志；
3.非ETC车辆禁行标志；
4.ETC车道岛头标志；
5.ETC车道地面标线和文字；
6.ETC辅助标志。
2.4.2、设置要求
ETC专用标志标线的设置主要包括以下要求：
1.应设置统一的ETC专用标志标线。
2.TC专用标志标线应醒目，易于区别于其它标志标线。
3.“ETC车道预告标志”主要用于告知驾驶员前方收费站设有ETC车道，可单独设置也可与收费站预告标志或出口预告标志设置在一起。
4.“ETC车道指示标志”包括“ETC广场前指示标志”、“ETC车道图形化标志”、“ETC车道天棚标志”，用于指示ETC车道在收费广场的位置。
5.“ETC车道岛头标志”一般设在ETC收费岛的岛头。
6.“非ETC车辆禁行标志”一般设置在ETC车道起点处。
7.ETC车道地面文字与ETC车道地面标线配合使用，将ETC车道与其它车道区别开来，防止普通用户误入ETC车道。
8.ETC辅助说明标志一般与ETC预告标志、广场前指示标志组合设置。
9.标志、标线中的中、英文和阿拉伯数字应采用交通标志专用字体，该字体可在交通部网站免费下载。
2.4.3、施工技术要求
（1）标志平面布设
在ETC实施以后，为引导ETC车辆行驶，在收费站广场及其前方设置相关ETC车道引导标志及标线。
相关ETC车道标志有：
ETC及收费站预告标志，其设置在主线收费站前，分别设置2km、1km、500m预告标志及ETC、收费站标志。
广场前ETC车道指示标志，设置在广场收费广场前适当位置，设置时根据广场大小、渐变段长度及附近的标志情况进行设置。
ETC车道指示标志，设置在ETC车道正上方的收费大棚上。
ETC车道岛头标志，设置在ETC车道的岛头上，并设置在雾灯后面。
其采用膨胀螺栓固定在岛头上。
（2）标志版面设计、标志反光材料
ETC及收费站预告标志、广场前ETC车道指示标志汉字
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