不断车收费系统集成方案第二组.docx

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不断车收费系统集成方案第二组

交通平安与智能操纵专业

《收费系统集成与保护》

不断车收费系统设计方案

组长：

刘君

组员：

张丽娜，方赞，谢重望

引言

      高速公路因其“高速、高效、平安、舒适”等优势，已成为连接各要紧城市和重要口岸的交通枢纽。

但是，随着我国经济与社会的进展，公路运输能力已经不能知足日趋增加的交通运输需求。

21世纪交通的进展趋必将将是由粗放型向集约型转变，即从单纯依托政府投资新建公路向建设公路运输的配套设施及其软件转变，以提高公路的利用效率。

      在高速公路收费方面，效率低下的传统收费方式（找零、回票、投币）在车流量较大时往往使车辆在收费站区域滞留，限制了高速公路快捷方便的效劳优势。

电子不断车收费系统确实是在这一矛盾中应运而生的。

目前国外和国内试点的ETC系统普遍采纳单片式ETC技术。

可是，由于与我国主流的IC卡收费方式完全独立，而成立ETC系统必需自身组成一个完整的封锁式系统，即在路网内所有的入口和出口，即便是大多数交通量小、车道数量少的收费站，都必需设置一条以上的专用ETC收费车道，这必将造成资源的极大浪费。

因此要在我国联网收费的大背景下成功推行ETC收费，必需考虑ETC收费系统与已经成立的IC卡收费系统之间的整合问题，选择一种兼容ETC收费和IC卡收费的组合式收费技术，这确实是基于ETC和MTC，人工半自动收费车道相结合的高速公路组合式联网收费系统。

组合式收费系统的整体结构设计

      组合式收费站的设计图如图1所示。

图中收费站采纳了ETC车道和MTC车道相结合的方式。

关于采纳刷卡付费或现金付费方式的车辆，由MTC车道通过。

刷卡付费有接触式刷卡和非接触式刷卡两种模式，当车辆进入MTC车道时，驾驶员停车刷卡或缴纳现金，交易完成后，启动栏杆放行；关于采纳电子标签或两片式电子标签付费方式的车辆，那么由ETC车道直接通过。

当车辆进入ETC车道时，电子不断车收费系统对安装在车上的电子标签进行付费操作，付费交易自动完成，实现车辆不断车付费。

      ETC车道和MTC车道别离交易，互不干扰，两种付费方式最后由软件系统负责整合。

ETC车道的设计

       ETC是利用专用短程微波通信技术，通过路侧单元（RSU）与车载单元（OBU）的信息互换，自动识别车辆，采纳电子支付方式，自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。

当ETC系统检测到车辆进人ETC车道的时候，安装在龙门架上的微波天线与安装在汽车挡风玻璃上的电子标签自动进行信息互换，与微波天线相连接的ETC车道运算机依照电子标签中存储的信息识别出车辆信息，并依照车主的利用情形从其账号中扣除通行费。

若是其银行账号中余额不足，那么由显示设备提示驾驶员进入MTC车道。

整个收费进程无需人工干与，用户可不断车快速通过ETC收费车道，原理如图2所示。

ETC车道通信子系统设计

（1）短程通信标准的选取

     《高速公路联网收费暂行技术要求》中第十三条明确指出：

“电子不断车收费技术中车辆自动识别系统所采纳的专用短程通信频率推荐5.8GHz电子标签宜采纳可读写的‘单片式’（可读写智能电子标签）或‘两片式’（带IC卡接口的电子签）。

‘两片式’电子不断车收费系统应与人工半自动收费系统兼容。

”因此依据该文件，选取5.8GHz短程通信标准为专用短程通信（DedicatedShortRangecommunication，DSRC）标准。

我国DSRC通信技术指标如下：

        频段：

5795～5815GHz；输出功率：

300mW；调制方式：

ASK，BPSK；通信距离：

10m。

        选用5.8GHz作为微波短程通信中心频段有3个优势：

     ①5.8GHz频段背景噪声小，抗干扰性较好。

     ②5.8GHz频段的设备供给商较多，有利于我国ETC系统的设备引进，有利于降低系统本钱。

     ③有利于以后在此频段内开展智能运输系统的其他各项效劳。

（2）路侧设备（RSU）技术

     路侧设备指安装在路侧的ETC设备及其辅助设备，其功能是与车载单元通信完成ETC收费交易、检测车辆和抓拍违章车辆图像等。

RSU通常由以下部份组成：

     ①路边设备操纵器：

是一台运算机设备，通常与天线及其操纵器、抓拍系统、车辆检测器互联，关于具有收费岛的单车道ETC系统，与之互联的还有通行信号灯、电动栏杆等外设。

路边设备操纵器完成对所连接设备的各类操纵功能、通信功能和处置功能。

     ②天线及其操纵器：

实现与车载OBU之间的通信。

     ③抓拍系统：

抓拍系统是针对违章车辆和无电子标签车辆的电子记录系统，用于事后对这些车辆进行通行费追缴和违章惩罚。

     ④车辆检测器：

对车辆的到来进行检测，和对来车车型进行分类。

     ⑤其他的辅助设备，如电源、照明等。

     车道天线接收从天线操纵器传来的数据信号，信号经调制和功率放大后经天线口面辐射出去。

当ETC用户驾车通过ETC车道时，电子标签被车道天线信号激活，进人工作状态，依照接收到的命令向车道天线回送相应的响应数据。

     车道天线通常由电源单元、RS485／422通信接口、振荡器、发射单元、接收单元、数据处置单元、外部信号指示器、喇叭天线或微带天线组成，如图3所示。

     天线操纵器从车道操纵运算机系统同意通信请求，形成符合DSRC标准通信协议的数据帧，通过车道天线将数据帧发给车道上的电子标签，并接收和解析从电子标签返回的数据，再上传给车道操纵运算机系统。

     天线操纵器通常内置多块操纵模块，每一个操纵模块能够操纵一个车道天线。

     天线操纵模块通常由PC通信接口单元、双端口存贮器（DPRAM）、通信协议处置单元、RS485／RS422天线接口单元组成。

PC通信接口单元负责天线操纵模块与车道操纵运算机的数据通信，他能够是PC总线接口，也能够是RS232接口。

     （3）电子标签的选取

     针对我国的具体国情，兼顾到大部份收费站采纳IC卡交易方式，系统采纳组合式电子标签。

组合式电子收费是一种基于两片式电子标签的组合式收费技术。

组合式电子标签是一种两片式电子标签，其带有标准的IC卡接口（一样为ISO7816规格的接触式IC卡接口或ISO14443规格的非接触IC卡接口），与IC卡一起组成一套完整的两片式ETC车载设备。

采纳该技术有两大优势：

     ①系统是基于IC卡作为收费介质的收费系统，具有兼容人工半自动收费（MTC）和电子不断车收费（ETC）的能力。

     ②适合我国的大体国情，组合式电子标签适合于已经成立起的ETC收费系统和MTC收费系统，为设计组合式收费系统制造了条件。

车辆自动分类子系统的设计（AVC）

     为了对不同车型依照不同的费率实施收费，必需对车辆进行分类。

分类系统设计为前分类系统和后分类系统。

前分类系统能够使收费系统计算通过车辆的正确费率；后分类系统用于核实所通过车辆是不是依照车型实施了正确收费。

     通过传感器对车辆高度、轴数、是不是装备双胎和车重等要素进行检测，检测结果通过数据搜集卡送入软件系统进行判定比较，从而确信收费金额。

该项技术已经普遍应用于各收费站，传感器和数据搜集卡的选择也超级普遍。

视频监控系统（VES）

     VES不依托于ETC的电子标签，而是以摄取车牌的图像来获取车牌号码、车籍资料等信息，并将缴费通知寄给车主。

用于事后追踪逃费者，追回漏征费用并实施罚款的依据，以减少漏征费用损失并起到威慑作用，该系统已经普遍应用于实际。

MTC车道的设计

     MTC车道是由汽车自动分类系统（AVC）、读卡装置、显示设备、视频临控、自动栏杆和运算机软件系统组成，读卡器能够采纳接触式或非接触式。

当汽车进入MTC车道时，汽车自动分类系统（AVC）将车辆信息自动分类，然后告知软件系统该车属于哪一类型的车辆，软件系统依照此信息告知读卡器应该收取多少数额的通行费，当交易完成后，软件系统向自动栏杆发出命令，让车辆通过，完成收费。

由于MTC收费系统已经大规模地应用于实际，而且技术也已经相当做熟，在那个地址不做太多的表达。

软件系统设计

     合式收费系统不仅要使ETC和MTC两种收费方式别离进行互不干扰，还要使两种收费方式彼此统一彼此和谐，这在硬件上是无法统一的，因此软件系统就担负了那个任务。

组合式收费的软件系统包括：

ETC车道收费子系统、MTC车道收费子系统、收费站效劳器系统、中心效劳器系统和用户效劳子系统

ETC车道收费子系统设计

     ETC车道收费子系统包括：

认证交易模块、车型分类库模块、账户治理模块、数据治理模块、账务治理模块、系统治理模块、统计查询和报表打印模块等。

设计要求如下：

     认证交易模块

关于进入ETC车道通信区的车辆，交易认证模块负责向硬件没备发出通信命令，对安装在车辆上的电子标签进行读写操作以取得车辆的账户信息和余额查询，若是账户无效或余额不足，那么向显示设备发出命令，通过显示设备告知驾驶员由MTC车道通过。

若是账户和余额都没有问题，那么依照车型分类库模块提供的收费标准对车辆实施收费，并确认交易是不是成功。

若是交易不成功，那么通知硬件设备再次进行收费操作，当车辆已经通过通信区仍然没有完成交易，那么将收费不成功信息发送给中心效劳器，将在下一个收费站或出口收费。

若是交易成功，那么报告给账户治理模块，由账户治理模块向中心效劳器报告这次收费操作细节。

     车型分类库模块：

负责接收由AVC提供的车辆信息，再与车型分类库中的车辆参数相较较，确信收费标准。

并通知交易认证模块，预备收取多少数额的通行费。

     账户治理模块：

负责对新卡的初始化、黑名单治理、向中心效劳器查对车辆信息及报告收费细节，包括收费的用户账号、收费金额、收费时刻、收费地址等信息。

     数据治理模块：

负责本车道的车辆收费数据治理、数据备份与恢复。

     账务治理模块：

负责统计本车道的财务治理和向收费站效劳器汇报财务信息。

     系统治理模块：

负责系统保护、参数设置、密码治理、断点爱惜等。

     统计查询和报表打印模块：

负责本车道的数据统计、查询及报表打印。

MTC车道收费子系统

     MTC车道子系统的软件设计与ETC大体一样，也是由车型分类库模块、交易认证模块、账户治理模块、数据治理模块、账务治理模块、系统治理模块、统计查询和报表打印模块等组成。

     在设计要求上，MTC车道收费子系统除认证交易模块之外，账户治理模块、数据治理模块、账务治理模块、系统治理模块、统计查询和报表打印模块的设计要求与ETC车道收费子系统一样。

     在MTC车道收费子系统中认证交易模块功能是：

关于进入MTC车道的车辆，交易认证模块负责向读卡器发出命令，依照车型分类库模块提供的收费参数对车辆实施收费，并确认交易是不是成功。

若是交易不成功，那么提示工作人员改用现金交易，交易完成后，启动自动栏杆，让车辆通行。

同时报告给账户治理模块，由账户治理模块向中心效劳器报告这次收费操作细节。

收费站效劳器系统

      收费站效劳器系统与收费站内各车道的收费子系统互联，实现ETC收费方式与MTC收费方式相融合。

要紧由监控模块、数据治理模块、账务治理模块、系统治理模块、统计查询和报表打印模块等。

设计要求如下：

      监控模块：

负责监控各车道向中心效劳器发出的账户信息和交易细节，若是中心效劳器没有响应，那么该模块记录这些信息，并非断查询中心效劳器的状态，当中心效劳器不忙时，再从头发送，并对发出信息进行记录。

同时实现车道收费子系统故障和异样数据报警、断点爱惜等。

      数据治理模块：

负责整个收费站的数据统计，实现对ETC收费方式和MTC收费方式的融合、数据备份与恢复。

      账务治理模块：

负责整个收费站的财务治理。

      系统治理模块：

负责整个收费站的系统保护和参数设置。

中心效劳器系统

      中心效劳器是连接各收费站，对各收费站的信息实行统一治理。

中心效劳器系统包括认证交易模块、账户治理模块、数据治理模块、财务治理模块、系统治理模块、查询统计和报表打印模块。

设计要求如下：

      认证交易模块负责验证来自各收费站发送过来的账户信息，并对账户信息进行确认，把是不是同意交易信息返回给各个收费车道，同时通知账户治理模块预备接收数据。

认证交易模块还负责与外部银行的认证交易。

      账户治理模块负责整个区域的账户信息统一治理，包括卡号、密码、余额、收费时刻、收费地址、收费金额，以幸免重复收费。

同时完成关于外来车辆或新车信息的初始化、注销账户，还负责自动生成新的卡号和密码，送至用户效劳子系统。

      数据治理模块负责中心效劳器的数据治理、数据备份和恢复。

      财务治理模块负责整个地域的收费站的财务治理，包括现金交易量、电子交易量（包括ETC和IC卡收费方式交易量）、与银行的交易量、各收费站交易量、各业主交易量等。

      系统治理模块负责保护系统平安、设置系统参数。

      统计查询和报表打印模块负责数据统计和查询、报表打印等业务。

建设目标

一、ETC车道系统按需设置，降低电子收费系统建设的投资，有力爱惜道路运营者和用户的利益；

二、提高收费治理效率和公路通行效劳水平

3、杜绝少收、漏收和营私舞弊行为，保证公路营运者运取得最大的经济效益和社会效益；

4、减少出入口的收费手续，提高收费的工作效率，最大限度地降低由于收费进程引发的交通延误；

结语

      本文对高速公路组合式联网收费系统作了初步的轮廓性的设计。

我以为，在提倡可持续进展的今天，高速公路组合式联网收费系统关于提高高速公路利用效率、节省社会资源是有实际意义的。

可是，高速公路组合式联网收费还只是停留在理论时期，与实际应用还有必然距离。