福建高速ETC系統(tǒng)選型及車道布設(shè)方案分析

伍俊龍

（福建省高速公路有限責(zé)任公司 龍巖管理分公司，福建 龍巖364000）

0 引言

ETC 全稱為Electronic Toll Collection，譯為電子不停車收費(fèi)，是國際上正在努力開發(fā)并推廣普及的一種用于公路、大橋和隧道的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)。 它通過路側(cè)設(shè)備（Road Side Unit，簡稱RSU）與車載電子標(biāo)簽（On Board Unit，簡稱OBU）之間的專用短程通訊協(xié)議，以達(dá)到對車輛的自動(dòng)識別，在不需要司機(jī)停車和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下，自動(dòng)完成收費(fèi)處理全過程，從而實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)收費(fèi)。

電子不停車收費(fèi)技術(shù)，以其具有免除現(xiàn)金交易、無需停車快速通過、有效提高通行能力、大大提升服務(wù)水平、簡化收費(fèi)管理、降低環(huán)境污染等等明顯特點(diǎn)和優(yōu)勢。自20 世紀(jì)90 年代初面世以來，廣受青睞，得到了廣泛應(yīng)用，被實(shí)踐證明是一種必將逐步取代傳統(tǒng)人工半自動(dòng)收費(fèi)的先進(jìn)的非現(xiàn)金支付方式的電子收費(fèi)技術(shù)手段。

1 高速公路ETC 系統(tǒng)的選型

ETC 系統(tǒng)從形式上分為架空式和路邊式兩種。架空式系統(tǒng)是在收費(fèi)站設(shè)置龍門架，在龍門架上安裝RSU，允許車輛高速通過，且可變車道，適合ETC 普及率高的地區(qū)。 路側(cè)式系統(tǒng)是在路側(cè)安裝RSU，只處理一個(gè)車道，適合于MTC 與ETC 共存的地區(qū)。 由于福建高速公路收費(fèi)站不可能在短期內(nèi)取消MTC 車道，所以架空式系統(tǒng)目前并不適合，選擇路邊式ETC 系統(tǒng)更切合福建省的實(shí)際情況。

2 ETC 專用車道的設(shè)備構(gòu)成

ETC 車道（入口車道、出口車道）系統(tǒng)主要由路側(cè)讀寫控制器（含車道讀寫天線）、電子標(biāo)簽、車道控制器、雨棚信號燈、車道信號燈、自動(dòng)欄桿、費(fèi)額顯示器(含語音報(bào)讀設(shè)備)、車輛檢測器、環(huán)形線圈、車道攝像機(jī)、車牌識別系統(tǒng)、及視頻分配器等組成。

3 ETC 車道系統(tǒng)布設(shè)原則

在一般情況下，福建省將ETC 車道設(shè)置在收費(fèi)廣場的內(nèi)側(cè)，從雙向收費(fèi)島兩側(cè)的車道開始依次設(shè)置。 優(yōu)點(diǎn)是ETC 車輛在收費(fèi)廣場行駛的路徑最短， 可以快速通過， 而且不影響MTC 車道的車輛通行能力。

4 ETC 車道系統(tǒng)布設(shè)方案對比分析

ETC 車道系統(tǒng)布設(shè)有四種方案（下文簡稱為方案一、方案二、方案三、方案四），我們將對不同的方案進(jìn)行分析，不同的方案都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，以便在高速公路ETC 系統(tǒng)建設(shè)有一個(gè)明晰的方向。

（一）方案一（見圖1）

圖1 方案一車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區(qū)域?yàn)?2m， 欄桿緊靠在RSU 通信區(qū)域后面，安裝在車輛上的OBU 與RSU 成功交易后，欄桿自動(dòng)打開，車輛從ETC 車道正常通行；安裝在車輛上的OBU 未能與RSU 成功交易或者車輛未裝OBU，則車輛轉(zhuǎn)入從相鄰MTC 車道，進(jìn)入人工收費(fèi)處理，從人工車道通行。

該方案具有以下特點(diǎn)：ETC 車道無需人工干預(yù)，車輛上的OBU 正常交易后，自動(dòng)從ETC 車道通行，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則轉(zhuǎn)入相鄰MTC 車道進(jìn)入人工收費(fèi)處理；車輛通行速度適中；通信區(qū)域只有12m，而且欄桿離通信區(qū)域很近（緊靠通信區(qū)域），車輛通行速度不夠快；12m 的通信區(qū)域足以容納兩輛車，容易產(chǎn)生跟車干擾（跟車干擾是指前面車輛未裝OBU 而后面車輛安裝OBU，RSU 與后面車輛的OBU 交易完成而導(dǎo)致放走前面的車輛）。

（二）方案二（見圖2）

圖2 方案二車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區(qū)域?yàn)?m，欄桿緊靠在RSU 通信區(qū)域后面，安裝在車輛上的OBU 與RSU 成功交易后， 欄桿自動(dòng)打開， 車輛從ETC 車道正常通行；安裝在車輛上的OBU 未能與RSU 成功交易或者車輛未裝OBU，則車輛轉(zhuǎn)入從相鄰MTC 車道，進(jìn)入人工收費(fèi)處理，從人工車道通行。

該方案具有如下特點(diǎn)：ETC 車道無需人工干預(yù)，車輛上的OBU 正常交易后，自動(dòng)從ETC 車道通行，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則轉(zhuǎn)入MTC 車道進(jìn)入人工收費(fèi)處理；通信區(qū)域只有8m，而且欄桿離通信區(qū)域很近（緊靠通信區(qū)域），車輛通行速度很慢；8m 的通信區(qū)域，發(fā)生跟車干擾的概率非常低。

（三）方案三（見圖3）

圖3 方案三車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區(qū)域?yàn)?m， 欄桿在RSU 通信區(qū)域后面15m左右，安裝在車輛上的OBU 與RSU 成功交易后，欄桿自動(dòng)打開，車輛從ETC 車道正常通行；安裝在車輛上的OBU 未能與RSU 成功交易或者車輛未裝OBU，則車輛繼續(xù)往前行駛，進(jìn)入人工收費(fèi)處理，依然從ETC 車道通行。

該方案具有如下特點(diǎn)：ETC 車道需要人工干預(yù)，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則需人工收費(fèi)處理，在ETC 車道必須配備人工收費(fèi)處理， 影響正常的ETC 車輛的通行； 車輛通行速度較快；8m 的通信區(qū)域，發(fā)生跟車干擾的概率非常低。

（四）方案四（見圖4）

圖4 方案四車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區(qū)域分為兩個(gè)區(qū)域，即：遠(yuǎn)區(qū)通信區(qū)域和近區(qū)通信區(qū)域。 遠(yuǎn)區(qū)通信范圍為12m，近區(qū)通信范圍為8m，遠(yuǎn)區(qū)近區(qū)有重疊區(qū)域，為3m。 安裝OBU 的車輛進(jìn)入通信區(qū)域后，首先OBU 在遠(yuǎn)區(qū)通信區(qū)域與RSU 進(jìn)行通信交易，交易成功，則欄桿自動(dòng)打開，車輛正常通行，如果在遠(yuǎn)區(qū)交易未完，則OBU 在近區(qū)通信區(qū)域與RSU 進(jìn)行通信交易，交易成功，則車輛正常通行，如果交易未完失敗，則車輛轉(zhuǎn)入相鄰MTC 車道進(jìn)入人工收費(fèi)處理，從MTC 車道通行。 在遠(yuǎn)區(qū)通信區(qū)域和近區(qū)通信區(qū)域中，同時(shí)只能存在一個(gè)通信區(qū)域，當(dāng)車輛駛?cè)脒h(yuǎn)區(qū)通信區(qū)域的位置時(shí)，地感觸發(fā)，RSU 自動(dòng)打開遠(yuǎn)區(qū)通信區(qū)域，同時(shí)關(guān)閉近區(qū)通信區(qū)域；當(dāng)車輛駛?cè)虢鼌^(qū)通信區(qū)域的位置時(shí)，地感觸發(fā)，RSU自動(dòng)打開近區(qū)通信區(qū)域，同時(shí)關(guān)閉遠(yuǎn)區(qū)通信區(qū)域。

該方案具有如下特點(diǎn)：ETC 車道無需人工干預(yù)，車輛上的OBU 正常交易后，自動(dòng)從ETC 車道通行，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則轉(zhuǎn)入相鄰MTC 車道進(jìn)入人工收費(fèi)處理；車輛通行速度較快；由于采用雙通信區(qū)域，可以有效的防止跟車干擾。

在實(shí)際的運(yùn)營中，采用單通信區(qū)域方式的ETC 車道，由于通信交易區(qū)域較大（一般8m 以上），容易發(fā)生跟車干擾，而且通信交易區(qū)域與通車速度成正比關(guān)系，因此在ETC 車道建設(shè)中，在保證通信交易區(qū)域的前提下，如何提高通車速度而又能夠有效的控制跟車干擾是一個(gè)必須解決的問題。 通過與設(shè)備廠商技術(shù)人員的交流和測試，發(fā)現(xiàn)采用雙通信交易區(qū)域的方式，可以有效的防止跟車干擾，同時(shí)又保證了交易區(qū)域，并且由于采用雙天線通訊，可有效提高系統(tǒng)的備份能力和系統(tǒng)可靠性。 因此，從上述4 個(gè)方案的比較來看，方案四是最佳的方案。

5 結(jié)論

ETC 車道的布設(shè)與多種多樣的因素相關(guān)， 因此需要結(jié)合ETC 車道的大量實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，本文針對目前福建省高速公路ETC的實(shí)際情況， 在滿足降低投入成本和資源有效利用的前提下對ETC車道的系統(tǒng)選型及車道布設(shè)進(jìn)行了研究。隨著我省一些主要道口車流量增大, 精確率和通車效率問題已經(jīng)成為整個(gè)ETC 系統(tǒng)的瓶頸和軟肋,未來ETC 車道的布設(shè)方案也將伴隨新技術(shù)的研究進(jìn)一步得到完善和發(fā)展。

［1］中國標(biāo)準(zhǔn)出版社編.電子收費(fèi)短程通信標(biāo)準(zhǔn)[S].

［2］GB/T20851 系列[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

［3］交通部(交公路發(fā)[2000]463 號).高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求[S].北京人民交通出版社,2000.

［4］遲峰，黑龍江省高速公路ETC 車道布設(shè)的研究[J].辦公自動(dòng)化雜志，2011（02）:10-11.