ETC系統(tǒng)鄰道及跟車干擾問題的研究

王玉凡 陳宏濤 王青林

摘要：隨著我國私家車擁有量的不斷提高，高速公路收費(fèi)站收費(fèi)擁堵的問題越來越突出，電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)，在國內(nèi)外均有廣泛的應(yīng)用，但是該系統(tǒng)目前仍然存在著很多問題，比較突出的是ETC系統(tǒng)的鄰道干擾和跟車干擾問題，該文將著重討論電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)干擾問題產(chǎn)生的原因及解決措施。

關(guān)鍵詞：ETC；鄰道干擾；跟車干擾

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）35-8572-02

Research on Adjacent Lane and Following-Car Interference in ETC System

WANG Yu-fan1， CHEN Hong-tao2， WANG Qing-lin2

Abstract：With the increasing amount of private car ownership， the problem of highway toll station congestion are becoming increasingly prominent， the electronic toll collection system is currently the world's most advanced highway toll system， widely used in both domestic and foreign， but the system is currently still exist many problems， the more prominent is adjacent channel interference ETC system and the interference problem with the car， this article will focus on the reasons and solutions for electronic toll collection system interference problems arising.

Key words：ETC； adjacent lane interference； following-car interference

目前，高速公路的電子收費(fèi)系統(tǒng)在我國的應(yīng)用還處在快速發(fā)展的時期，自2012年從交通運(yùn)輸部正式頒布國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以后，很多省市高速管理中開始建設(shè)和推廣ETC不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)。

電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（Electronic Toll Collection，簡稱ETC）是利用車輛自動識別技術(shù)完成車輛與收費(fèi)站之間的無線數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)行車輛自動識別和有關(guān)收費(fèi)數(shù)據(jù)的交換，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費(fèi)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)不停車自動收費(fèi)[1]。ETC系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是車載單元（OBU）、路側(cè)單元（RSU）和ETC交易軟件系統(tǒng)。其中OBU固定安裝在車輛上，是識別車輛的唯一標(biāo)簽；RSU用以接收OBU發(fā)射出來的信號。ETC 交易軟件是進(jìn)行RSU接收到的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理與身份驗(yàn)證、通行費(fèi)的計算等工作。

ETC技術(shù)不僅能夠解決我國高速公路收費(fèi)站擁堵問題，而且能夠?qū)崿F(xiàn)收費(fèi)無卡話、無現(xiàn)金話、節(jié)省人力資源成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而ETC系統(tǒng)在實(shí)施的過程中存在著諸多問題，其中最突出的兩個問題就是鄰道干擾和跟車干擾問題，下面本文將會對這兩種問題進(jìn)行討論和研究。

1 鄰道干擾產(chǎn)生的原因及解決措施

所謂“鄰道干擾”是指一個車道上的ETC的RSU讀寫器讀到了不在本車道上行駛即將進(jìn)行讀寫操作的車輛的電子標(biāo)簽，造成被誤讀的車輛上的電子標(biāo)簽OBU產(chǎn)生邏輯判斷錯誤和交易錯誤。

鄰道干擾問題包括以下幾種情況：1） 單純的出（入）口廣場：即A車道的RSU誤讀到了正在B車道行駛車輛的OBU；2） 雙向的出入口廣場：即A車道的RSU可能誤讀同向行駛車輛的OBU，也有可能誤讀相反方向行駛車輛的OBU；3） 可能讀取未通過ETC通道上車輛的OBU和輔道車輛的OBU。

1.1 鄰道干擾問題產(chǎn)生的主要原因

鄰道干擾問題主要是以下兩種原因引起：

1.1.1 工程安裝問題

ETC系統(tǒng)中的RSU設(shè)備安裝過程中，RSU沒有安裝在車道的正中間位置，造成其信號強(qiáng)度偏向一側(cè)鄰道的信號較強(qiáng)，引起對偏向側(cè)車道內(nèi)行駛車輛的OBU誤讀取錯誤；RSU安裝高度過高，造成其信號覆蓋范圍較大，引起兩側(cè)車道內(nèi)行駛車輛的OBU誤讀取錯誤；同時，ETC車道設(shè)計時應(yīng)選擇平直的道路。

1.1.2 ETC設(shè)備問題

ETC設(shè)備問題分為RSU設(shè)備問題和OBU設(shè)備問題。其中RSU設(shè)備的問題主要是天線的設(shè)計問題，天線主瓣寬度與車道寬度不合適就會造成鄰道干擾。天線的副瓣抑制不好，也會出現(xiàn)副瓣過強(qiáng)的信號覆蓋到相鄰的車道中，造成干擾。OBU設(shè)備是其接收靈敏度調(diào)整問題。RSU的覆蓋區(qū)域與OBU靈敏度密切相關(guān)，如果OBU靈敏度過低，會使得OBU的喚醒和通信區(qū)域變小，則易造成讀寫OBU設(shè)備數(shù)據(jù)失??；如果OBU靈敏度過高，會造成OBU的喚醒和通信區(qū)域變大，則易造成鄰道干擾問題。

1.2 鄰道干擾解決方案

由以上分析可以知道產(chǎn)生鄰道干擾是多方面原因造成的。我們可以從以下幾方面進(jìn)行鄰道干擾問題的解決：

1.2.1 規(guī)范工程安裝

首先RSU必須安裝在車道中間位置，并且 RSU的安裝高度要符合規(guī)范要求，同時控制RSU的安裝角度。ETC車道要選擇在平直的車道上，RSU遠(yuǎn)離大面積金屬等反射體。

1.2.2 ETC設(shè)備解決方法

在處理RSU設(shè)備時，采用天線陣列設(shè)計，一方面加強(qiáng)天線主瓣波束強(qiáng)度，同時要控制天線主瓣波束寬度，避免產(chǎn)生鄰道干擾；天線陣列的每個小陣列單元之間能夠相互起作用，抑制天線副瓣的信號強(qiáng)度，使該信號強(qiáng)度正好滿足對本車道上OBU設(shè)備的喚醒及交易工作。

2 跟車干擾產(chǎn)生的原因及解決措施

所謂“跟車干擾”是指行駛在同一ETC車道內(nèi)的兩輛車并且均在RSU通信區(qū)域內(nèi)，RSU先與后面的車輛的OBU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而在前面車輛上的OBU并沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所以前面的車輛通過了欄桿卻沒有進(jìn)行交易，而后面的車輛雖然進(jìn)行了交易，卻被攔截了下來。

2.1 跟車干擾產(chǎn)生的原因

跟車干擾主要由以下幾種原因：

2.1.1 ETC設(shè)備原因

目前我國高速公路總里程已經(jīng)達(dá)到了10.44萬（2013年末）公里，位居世界首位，同樣使得我國存在眾多的ETC設(shè)備供應(yīng)商。雖然國家在ETC設(shè)備生產(chǎn)的某些方面制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，并且這些標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的完善、細(xì)化，但是不同廠家的設(shè)備在互通性、兼容穩(wěn)定性等方面還需要做的更好。在人員安裝調(diào)試方面同樣存在差異，例如在使用過程中發(fā)現(xiàn)，有的電子標(biāo)簽過于靈敏，這樣容易產(chǎn)生鄰道干擾，有的電子標(biāo)簽過于不靈敏，這樣又產(chǎn)生跟車干擾問題。同樣還存在不同廠商生產(chǎn)的天線存在不同交易距離的問題，即使同一廠家的設(shè)備，其在各個路段安裝調(diào)試過程中產(chǎn)生的誤差也達(dá)到了1米。在實(shí)際運(yùn)行過程中，在車流量很大的時候，兩輛車之間2米的情況很容易發(fā)生。所以此時的跟車干擾問題尤為突出，這不僅將會造成更嚴(yán)重的堵車問題，還將為高速公路的運(yùn)營管理帶來更大的難度。

2.1.2 人為原因

為使交易失敗的車輛不影響后面車輛的正常運(yùn)行，通常會在ETC與相鄰車道間設(shè)置缺口，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)ETC欄桿抬起時，逃費(fèi)車輛快速插入到ETC車道內(nèi)先通過，利用此缺口進(jìn)行插隊逃費(fèi)。還有些車輛尾隨前車，在ETC欄桿落下的瞬間通過，以達(dá)逃費(fèi)目的。

2.2 跟車干擾的解決措施

由以上分析可以知道產(chǎn)生跟車干擾是多方面原因造成的。我們可以從以下幾方面進(jìn)行跟車干擾問題的解決：

2.2.1 針對ETC設(shè)備而引起的跟車干擾問題

我國不僅需要在生產(chǎn)設(shè)備時制定國家標(biāo)準(zhǔn)，而且使該標(biāo)準(zhǔn)更加細(xì)化，還要保證生產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化，以達(dá)到高可靠性，使不同廠家的ETC設(shè)備的各項參數(shù)指標(biāo)達(dá)到高度的一致性。另外，OBU可采取半休眠的喚醒方式工作，OBU休眠期間保存了部分器件的工作狀態(tài)，需要喚醒OBU設(shè)備時，使其喚醒時間小于1ms，也可以在一定程度上減小跟車干擾產(chǎn)生的幾率。

在安裝工人安裝調(diào)試過程中，使天線的通信區(qū)域誤差達(dá)到0.5米以下。同時，應(yīng)該在ETC交易區(qū)前設(shè)置明顯的標(biāo)識牌，以方便各車輛注意兩車之間的距離應(yīng)保持在5米以上，這樣可以有效的解決由設(shè)備原因引起的跟車干擾。

2.2.2 對于故意逃費(fèi)的情況，需要增加車輛檢測裝置

用來檢測進(jìn)行一次交易而通過兩輛車的情況，同時對這兩輛車使用高清攝像頭進(jìn)行電子拍照，通過人工篩選確認(rèn)違規(guī)車輛，并加大懲罰力度，從法律上進(jìn)行嚴(yán)懲。

除以上介紹的措施外，還有很多方式方法可以避免跟車干擾，例如。通過提高設(shè)備質(zhì)量來縮短交易時間；使用ETC專有標(biāo)志進(jìn)行車輛的引導(dǎo)，以避免車輛誤進(jìn)入ETC專用車道；增加車輛號牌識別系統(tǒng)，在交易前首先核對車輛信息，對于無車牌或者車牌信息不符合交易要求的直接停止交易。

3 結(jié)束語

隨著我國高速公路里程、車輛擁有量的不斷增加，電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)對于高速公路越來越重要。該文從理論上闡述了鄰道干擾和跟車干擾問題產(chǎn)生的原因，并提出了有效的解決措施，解決好鄰道干擾和跟車干擾問題就能夠使電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)全國范圍內(nèi)的使用，從而達(dá)到無紙化、無卡化、無人化的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)。

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