ETC車道系統(tǒng)設計研究

張　燕，莫新強，歐劍聰

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院，廣西　南寧　530029)

?

ETC車道系統(tǒng)設計研究

張燕，莫新強，歐劍聰

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院，廣西南寧530029)

文章從實施及運營角度進行ETC車道系統(tǒng)的設計研究，分別針對ETC改造車道和新建ETC專用車道的車道模式選擇、車道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、廣場車道布設等問題進行分析，提出適合廣西現(xiàn)狀的設計模式，以期為將來的ETC車道改造及新建ETC專用車道方案設計提供參考。

ETC；車道布設；設計

0　引言

ETC電子不停車收費系統(tǒng)的推廣是國家正在大力推行的智能交通建設的重要組成部分，它將提高高速公路運營管理與服務水平，滿足廣大用戶跨區(qū)域流動的實際需求，是一種節(jié)約能源、綠色出行的生活方式，將大大提高高速公路使用效率。隨著交通運輸部下發(fā)《關于開展全國高速公路電子不停車收費聯(lián)網(wǎng)工作的通知》，全國高速公路ETC的聯(lián)網(wǎng)工作正式開始，并于2014年12月26日實現(xiàn)了14省(市)高速公路電子不停車收費(ETC)的聯(lián)網(wǎng)試運行，全國ETC聯(lián)網(wǎng)邁出關鍵一步。根據(jù)《全國高速公路電子不停車收費聯(lián)網(wǎng)總體技術方案》要求，2015年9月底完成全國ETC聯(lián)網(wǎng)，廣西作為最后一批并入國家聯(lián)網(wǎng)中心的地區(qū)，面臨著ETC系統(tǒng)兼容省份多、一次實施車道數(shù)量大、原有MTC車道復雜等問題。根據(jù)廣西第一批建設126個收費站254條ETC車道的經(jīng)驗，結(jié)合前期運營的情況，本文將從設計、實施以及運營的角度，對ETC車道模式選擇、車道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、廣場車道布設等問題進行分析與討論，提出適合廣西當前現(xiàn)狀的設計模式，指導將來的ETC車道改造及新建方案設計。

1　ETC車道系統(tǒng)概述

ETC車道主要由電子標簽(OBU)，車道天線(RSU)、線圈檢測器、車道控制機、高速自動欄桿機、信息提示牌及通行信號燈、車道攝像機、聲光報警器、機柜、避雷器等設備構(gòu)成。對于一般收費站，ETC車道應具備全套機電設備，但是根據(jù)《全國高速公路電子不停車收費聯(lián)網(wǎng)總體技術方案》的要求，在省際共建站采用單ETC車道系統(tǒng)方式，設置一套完整的出口ETC系統(tǒng)設備和一臺入口車道控制機，兩臺車道控制機之間通過串口通訊，見圖1。

圖1　省界共建站方案示意圖

省(區(qū)、市)際共建站ETC車道的主要功能由ETC出口車道完成，所有外設均由ETC出口車道控制機控制。共建的兩省(區(qū)、市)按各自負責出口ETC車道的原則進行建設和改造，在入口ETC車道僅需配置一臺入口車道控制機和數(shù)據(jù)通信軟件，出口ETC車道的車道設備布設和系統(tǒng)構(gòu)成與非省界站類似，僅軟件需要增加與相鄰省的數(shù)據(jù)通信功能。

ETC車道設計，首先要考慮以下幾方面因素：

(1)對于ETC車道的選擇，為便于提示車輛提前預判、低速變化車道以及用戶駕駛習慣，主線收費站、省界收費站的ETC專用車道設置在同方向收費車道左側(cè)第一或第二條收費車道；匝道收費站一般設置1入1出兩條ETC專用車道，位置在同方向收費車道左側(cè)第一條收費車道。因此，收費站雙向收費車道是設置ETC的最佳選擇。

(2)ETC車道設備的布設一般有“前置”和“后置”兩種方案，兩種方式各有利弊。前置即車道設備及欄桿機布設在ETC車道前部，包括路側(cè)天線、電動欄桿機等；后置即主要將電動欄桿布設在ETC車道后部。

前置：在ETC出入口車道自動欄桿機前置，便于非ETC車輛誤入車道后回退。欄桿機前置的優(yōu)點是車輛在ETC扣款結(jié)束后才進入ETC專用車道，對于非法車輛、誤入ETC車道的車輛或未能完成交易的車輛均可快速轉(zhuǎn)入相鄰車道，提高誤入ETC車道的非ETC車輛的駛出速率，減少因誤入車道引起擁堵的特點。缺點是：需設置前置島頭，車道島身長于一般MTC收費島，局部土建成本增加；另一方面，在實際運營過程中，出現(xiàn)ETC車輛OBU讀寫錯誤、無法完成交易等情況時，收費員常需來回走動在收費島，奔跑于車輛與車道控制機間，運營管理工作量較大。

后置：欄桿后置方式的優(yōu)點則是ETC車輛通行速度較快，ETC車道的通行能力大于欄桿機前置方式，相比于前置方式，收費島長度較短，對于在原有MTC車道改造的土建改動量小，缺點則是當非法車輛、誤闖車輛或者未能完成交易車輛進入ETC車道時，車輛難以倒車退出車道，需要人工引導，在車流量較大時會影響ETC車輛的通行速度，也容易引起車道堵塞。

2　ETC車道分類

2.1ETC車道改造

ETC車道改造指將已建成的MTC人工收費車道改造成ETC車道。根據(jù)廣西全區(qū)MTC收費的現(xiàn)狀，多數(shù)收費站為2入2出MTC車道，為了應對前期ETC車輛較少，避免因?qū)⑵渲?入1出車道改造為ETC專用車道而造成交通量較大時的擁堵，當前對原有MTC車道的改造均直接在現(xiàn)有MTC車道基礎上進行，新建全套ETC收費車道機電設備，保留原MTC收費車道所有機電設備，在MTC流量較大時，把ETC車道切換為MTC車道。保留現(xiàn)有收費島上的設備基礎及預留預埋設施，新增ETC系統(tǒng)車道設備的立柱基礎及預埋管線。根據(jù)欄桿機前置和后置方式的不同，ETC車道改造的設備布設有所不同，見圖2～3。

圖2　欄桿機前置方式示意圖

圖3　欄桿機后置方式示意圖

2.2新建ETC車道

隨著ETC用戶的增多以及用戶習慣的養(yǎng)成，對于新建收費站ETC車道均應考慮為ETC專用車道。為更好地體現(xiàn)ETC的通行效率，給用戶更好的體驗，新建ETC車道設計推薦采用后置方式，將收費站雙向車道設置為ETC專用車道(見圖4)。新建收費站ETC車道所受現(xiàn)有條件限制較少，設計時可合理對車道進行布設，同時根據(jù)遠期的需求，合理預留預埋管線基礎等。

圖4　新建ETC車道布設示意圖

3　從實施的角度看ETC車道系統(tǒng)改造設計

ETC車道改造受限于原有MTC車道系統(tǒng)現(xiàn)狀，現(xiàn)場情況復雜、各收費站軟硬件限制條件多，同時要秉承盡可能少拆少改的經(jīng)濟性、減少對現(xiàn)有系統(tǒng)影響的兼容性原則，因此在設計之初應進行詳細的實地調(diào)研，其中供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸和視頻傳輸方式又是調(diào)研的重中之重。

(1)ETC車道設備供電

ETC車道系統(tǒng)改造設計首先要調(diào)查原MTC車道供電系統(tǒng)是否有充足的備用回路滿足ETC收費車道設備供電需求，原MTC車道UPS供電系統(tǒng)是否有空余的容量滿足ETC收費車道設備用電需求，其中ETC收費車道設備供電需要用UPS供電的主要設備有：ETC車道控制機、高速自動欄桿機、ETC車道信息顯示器、車道攝像機(含輔助光源)、車牌識別儀、車道頂棚指示燈、ETC車道通行信號燈、RSU天線。

(2)數(shù)據(jù)傳輸

ETC非現(xiàn)金收費的管理模式采用與現(xiàn)金收費類似的模式，即“電子收費結(jié)算中心/MTC結(jié)算中心-路段收費分中心-收費站”(見圖5)。

圖5　非現(xiàn)金/現(xiàn)金收費數(shù)據(jù)管理模式圖

ETC電子收費數(shù)據(jù)傳輸模式沿用人工現(xiàn)金處理模式：MTC/ETC車道產(chǎn)生的原始收費數(shù)據(jù)直接上傳至聯(lián)網(wǎng)收費中心進行實時保存和清分結(jié)算，收費站級服務器主要作為備份數(shù)據(jù)載體。

因此，在設計之初應充分調(diào)查改造ETC車道向收費站傳輸數(shù)據(jù)是否有多余的端口、通信管道和通信鏈路。

(3)視頻傳輸

根據(jù)交通運輸部《全國高速公路電子不停車收費聯(lián)網(wǎng)工作總體技術方案》的要求，不停車電子收費必須配置相應的車道車輛通行的視頻留存設施，便于后期收費記錄的稽查和收費爭議的處理，在收費站車道一級設置有視頻存儲服務器。因此，為了對視頻進行有效的調(diào)度，應調(diào)研ETC改造車道至收費站、分中心、總中心進行視頻傳輸是否有可用的通信管道和通信鏈路資源等。

4　從運營的角度看ETC系統(tǒng)設計

4.1工控機機箱、ETC一體機和特情IC卡讀寫器位置的設置

ETC改造車道，為了管理維護方便和避免ETC工控機置于室外高溫、灰塵多等比較惡劣的環(huán)境，延長工控機的使用壽命，在原MTC車道收費亭有空間的情況下，優(yōu)先將ETC工控機機箱設置于收費亭內(nèi)。在原有收費亭無法設置工控機機箱的情況下，工控機機箱應設置于收費大棚內(nèi)，避免日曬雨淋等影響。ETC一體機和特情IC卡讀寫器應盡量設置于收費亭內(nèi)，避免收費員進行特情處理時頻繁開關工控機機箱，既延長機箱的使用壽命，又避免了頻繁開關時灰塵、雨水等進入機箱內(nèi)，影響設備使用壽命。收費員在進行特情處理時，如若采用欄桿機前置的方式，收費員需往返較長的距離，尤其是對于ETC建設初期，用戶習慣未養(yǎng)成，需要進行特情處理比較多，給運營帶來極大的不便；如若采用欄桿機后置的方式，相比前置方式可大大減少收費站的運營壓力。

對于新建ETC專用車道設計，建議工控機機箱、ETC一體機和特情IC卡讀寫器等均設置于收費亭內(nèi)。

4.2車道攝像機安裝位置應因地制宜

為了確保事后稽查有據(jù)可查，相關技術規(guī)范要求車道攝像機安裝位置應以確保能看清ETC車道來車方向情況和ETC車道自動欄桿臂起落部位為準，盡量將車輛進入車道的過程包含在攝像機的視野范圍內(nèi)。目前，各個ETC改造車道現(xiàn)狀各有特點，在設計前應充分調(diào)研，車道攝像機的安裝位置應因地制宜。

5　結(jié)語

根據(jù)廣西ETC建設的實施經(jīng)驗，當前ETC運營已過了用戶習慣培養(yǎng)期，誤闖車輛逐漸減少，從運營、實施及設計的角度考慮，未來對于在原有MTC車道進行ETC改造的車道以及新建ETC專用車道推薦采用設備后置方案，在不具備條件的情況采用前置方式。原則上選擇收費站雙向車道作為ETC車道。工控機、ETC一體機、特情IC卡讀寫器、攝像機等位置設計應充分考慮后期實施、運營需要。

[1]收費公路聯(lián)網(wǎng)收費技術要求(交通運輸部交公路發(fā)〔2007〕35號)[Z].

[2]收費公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費技術要求(交通運輸部〔2011〕13號)[Z].

[3]JTG D80-2006，高速公路交通工程及沿線設施設計通用規(guī)范[S].

[4]李從凡.ETC-MTC混合模式研究與應用[J].北京：中國交通信息化，2015(2)：84-85.

[5]何培舟.ETC車道改造設計中應注意的問題[J].北京：公路交通科技(應用技術版)，2013(3)：265-266，300.

[6]符方睿，羅方.廣東省高速公路ETC/MTC混合車道實施方案[J].北京：中國交通信息化，2015(4)：5-8.

[7]賈毅.貴州省高速公路第一期ETC工程建設實踐及探討[J].湖北：中國水運，2014(5)：56-57.

[8]操一方.河南省電子不停車收費聯(lián)網(wǎng)改造技術方案[J].北京：中國交通信息化，2015(3)：100-102，108.

Study on ETC Lane System Design

ZHANG Yan，MO Xin-qiang，OU Jian-cong

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

This article conducted the design research of ETC lane system from the perspective of imple-mentation and operation，analyzed the lane mode selection，lane system structure，plaza lane layout and other issues regarding ETC renovation lanes and new special ETC lanes，proposed the design patterns suitable for current Guangxi situation，so as to guide the program design of future ETC lane renovation and new special ETC lanes.

ETC；Lane layout；Design

U491.5+1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.023

1673-4874(2016)05-0085-04

2016-04-20

張燕(1982—)，工程師，研究方向：交通工程設計；

莫新強(1987—)，碩士，助理工程師，研究方向：交通工程設計；

歐劍聰(1980—)，高級工程師，研究方向：交通工程設計。