基于現(xiàn)行ETC系統(tǒng)的實(shí)例分析及維護(hù)要求

涂良良

（重慶中信滬渝高速公路有限公司，重慶 400540）

基于現(xiàn)行ETC系統(tǒng)的實(shí)例分析及維護(hù)要求

涂良良

（重慶中信滬渝高速公路有限公司，重慶 400540）

ETC系統(tǒng)即不停車收費(fèi)系統(tǒng)，它具有分布范圍廣、節(jié)省等待時(shí)間、減少資源浪費(fèi)等多種優(yōu)點(diǎn)。作為一種卓有成效的現(xiàn)行實(shí)用系統(tǒng)，對(duì)它進(jìn)行的實(shí)例分析、優(yōu)化方案提出等工作是必要的，也是具有實(shí)際意義的。本文通過對(duì)現(xiàn)行的ETC系統(tǒng)進(jìn)行原理闡述、實(shí)例分析、常見問題歸納總結(jié)，意在提出一套可行的維護(hù)方案與實(shí)施方法，保障高速公路ETC系統(tǒng)的日常管理與維護(hù)，降低問題和故障帶來的影響，提高服務(wù)質(zhì)量。

ETC系統(tǒng)；實(shí)例分析；維護(hù)方案

1 高速公路ETC系統(tǒng)原理

1.1 ETC系統(tǒng)簡介

ETC（ElectronicTollCollection）系統(tǒng)，即高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，它通過在車輛上安裝一個(gè)記載了攜帶車輛及消費(fèi)賬戶信息的電子標(biāo)簽OBU（OnboardUnit），在車輛通過高速公路的收費(fèi)站時(shí)，車載電子標(biāo)簽與收費(fèi)站的電子標(biāo)簽RSU（Road-sideUnit）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[1]，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)賬戶系統(tǒng)自動(dòng)扣費(fèi)和高速公路車輛放行。如果信息交換過程出現(xiàn)問題，車輛將被拍照記錄，并被引導(dǎo)駛出。

1.2 ETC工作原理

基于“兩片式電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡”的技術(shù)方案，我國的ETC系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)車輛通過通信區(qū)域時(shí)，通過路旁的天線系統(tǒng)將車載的OBU從休眠狀態(tài)喚醒，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，OBU此時(shí)開始主動(dòng)發(fā)射載波信號(hào)，與RSU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)非接觸式收費(fèi)，交易結(jié)束后再回到休眠狀態(tài)[2]。

2 現(xiàn)行ETC系統(tǒng)實(shí)例分析

現(xiàn)行的ETC系統(tǒng)因?yàn)閲鴺?biāo)的頒布，設(shè)計(jì)上整體具有一致性，我們對(duì)此通過分析江蘇省的ETC車道設(shè)計(jì)，來了解ETC的功能模塊及系統(tǒng)工作流程。

2.1 現(xiàn)行ETC系統(tǒng)工作流程

現(xiàn)行的ETC系統(tǒng)采用三線圈方式，當(dāng)車輛經(jīng)過第一個(gè)線圈（觸發(fā)線圈）時(shí)，觸發(fā)天線立柱發(fā)出搜索信號(hào)，OBU接收搜索信號(hào)并與RSU通信繳費(fèi)，在通過第二個(gè)線圈（邏輯線圈）時(shí)，觸發(fā)車牌識(shí)別系統(tǒng)，若繳費(fèi)狀況異常，則對(duì)車輛牌照進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)車輛圖像進(jìn)行抓拍。當(dāng)OBU和RSU通信完畢，賬戶情況將在費(fèi)額顯示器上顯示，隨后車輛經(jīng)過第三個(gè)線圈（落桿線圈）時(shí)，通過ETC系統(tǒng)，欄桿機(jī)放下。

當(dāng)ETC系統(tǒng)出現(xiàn)繳費(fèi)異常的情況下，人工收繳費(fèi)用并引導(dǎo)車輛駛出。

2.2 現(xiàn)行ETC系統(tǒng)車道設(shè)計(jì)

現(xiàn)行的ETC車道長度是經(jīng)過科學(xué)計(jì)算設(shè)計(jì)的，其有效長度（ETC車道島頭到MTC車道島頭）由五個(gè)因素確定：車輛通行的最高時(shí)速、ETC系統(tǒng)的收費(fèi)時(shí)間、用戶對(duì)信息閱讀的反應(yīng)時(shí)間、欄桿抬起的動(dòng)作時(shí)間、異常狀況下用戶的反應(yīng)時(shí)間。

首先，設(shè)計(jì)的ETC車道時(shí)速為20km/h，收費(fèi)時(shí)間要求上是不能超過0.5s，根據(jù)器件參數(shù)，我們能夠確定，ETC對(duì)于每輛車的收費(fèi)時(shí)間為30ms左右，收費(fèi)期間行駛距離為處理時(shí)間乘以時(shí)速，約為0.168m。根據(jù)人體學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，人的視覺身體反應(yīng)時(shí)間，即看到圖像再交給大腦分析產(chǎn)生動(dòng)作的時(shí)間，一般為0.75s，欄桿升起時(shí)間1s，所以ETC車道的有效長度應(yīng)為：

所以ETC車道設(shè)計(jì)至少為10m，才能滿足設(shè)計(jì)需求，使各類車輛快速通過。

3 現(xiàn)行ETC系統(tǒng)維護(hù)要求

3.1 ETC系統(tǒng)常見的問題

高速公路ETC系統(tǒng)常見問題為鄰道干擾和跟車干擾。

鄰道干擾現(xiàn)象，是指在車輛通行過程中，激活天線系統(tǒng)后，RSU接收到的并不是本到上即將通行車輛的OBU發(fā)出的信號(hào)，而是誤讀其他車輛發(fā)出的信號(hào)，這樣的問題會(huì)影響車輛通行于收費(fèi)結(jié)賬。鄰道干擾可能的情形有：第一，A車道的RSU誤讀到了行駛在B車道車輛的OBU。第二，雙向的出入口ETC通道：A車道的RSU誤讀正在相向行駛車輛的OBU。第三，RSU可能讀取未通過ETC車道上車輛的OBU。

跟車干擾現(xiàn)象，是指在同行同一ETC車道的兩車，設(shè)備讀取了后車的OBU信息而讓前車通行的現(xiàn)象[3]。發(fā)生現(xiàn)象的原因有兩種可能，一種是由于ETC設(shè)備的硬件軟件因素導(dǎo)致的接受范圍、信號(hào)強(qiáng)度不一致產(chǎn)生的誤讀現(xiàn)象，另一種可能就是車主人為超車逃費(fèi)，當(dāng)ETC抬桿的時(shí)候插入應(yīng)通過的車輛前搶先通行。

3.2 ETC系統(tǒng)常見故障的分析及解決方案

ETC系統(tǒng)常見的故障有如下幾種：

（1）車輛進(jìn)入車道后ETC系統(tǒng)均無反應(yīng)。

解決方案：若車無OBU，引導(dǎo)到MTC系統(tǒng)人工處理。若有OBU，檢查計(jì)算機(jī)是否死機(jī)，檢查車檢器故障指示燈是否出問題，如果以上都未發(fā)生問題，但是后面車輛依然報(bào)錯(cuò)，則需要考慮線圈是否發(fā)生故障。

（2）正常繳費(fèi)通行的車輛繳費(fèi)顯示正常，但是欄桿未抬起。

解決方案：首先判斷是否為欄桿的機(jī)械部分出現(xiàn)故障，其次該問題可能是軟件部分堆棧區(qū)信號(hào)卡在等待序列中，需要檢測車檢器的工作是否正常，以及抬桿部分線圈是否發(fā)生故障。

（3）無車進(jìn)入時(shí)無故報(bào)警。

解決方案：可能是激活線圈收到路面雜物干擾產(chǎn)生了長時(shí)間的反饋信號(hào)，需要檢查車檢器和線圈的工作情況，另外，有可能是軟件部分對(duì)隊(duì)列的檢測停留在之前無OBU車輛誤入的階段，可以考慮重啟系統(tǒng)排除干擾。

（4）連續(xù)多次安裝OBU的車輛在ETC系統(tǒng)顯示為無標(biāo)簽車輛。

解決方案：這種情況基本屬于ETC系統(tǒng)損壞，故障發(fā)生部位可能有三個(gè)：天線部分、RSU部分或者軟件信息傳遞，這種情況下線圈功能完好，需要依次檢查天線、RSU和軟件系統(tǒng)的反應(yīng)。

（5）正常繳費(fèi)通行的車輛繳費(fèi)顯示失敗，交易超時(shí)。

解決方案：交易超時(shí)一般是由于反應(yīng)時(shí)間的時(shí)差導(dǎo)致的響應(yīng)不同步問題?？赡茉蚴牵很嚧昂穸葘?dǎo)致接收問題、車輛通過速度過快、車檢器響應(yīng)慢或者RSU系統(tǒng)處理運(yùn)行異常。

3.3 ETC系統(tǒng)維護(hù)方案的提出

對(duì)于高速公路ETC系統(tǒng)，總的來說，結(jié)構(gòu)比較簡單，原理工作過程清楚，應(yīng)用的可靠性足夠高，對(duì)于它的維護(hù)，提出如下原則：

（1）日常維護(hù)上要“定期檢測，詳細(xì)記錄”，定期檢測一般路段大概每個(gè)月檢測一次設(shè)備，對(duì)于繁忙路段，每兩周檢測設(shè)備，對(duì)于ETC系統(tǒng)很重要的參數(shù)是反應(yīng)時(shí)間，所以在記錄時(shí)不是光記錄是否能完成動(dòng)作，而是記錄完成動(dòng)作的時(shí)間，根據(jù)這些檢測的詳細(xì)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有的時(shí)候能很快找到問題的癥結(jié)所在并優(yōu)化方案。

（2）突發(fā)情況時(shí)要“引導(dǎo)車輛，安全駛出”，一般來說，現(xiàn)行的ETC車道是可以與MTC車道混合工作的[4]，所以出現(xiàn)故障時(shí)，首先要保證用戶的行車安全以及后續(xù)車輛的有序進(jìn)出，要體現(xiàn)出服務(wù)人民，以人為本的工作精神和辦事理念。

（3）排除故障時(shí)要“先查人為，再看硬件，最后軟件”，維護(hù)方法涉及到一個(gè)故障機(jī)制的次序問題，因?yàn)榻陙碛?jì)算機(jī)和硬件系統(tǒng)功能的提升，其發(fā)生故障的幾率極低，最主要的問題還是人為的因素，為避免故障的發(fā)生，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候就已經(jīng)最大化的削弱過人為因素的干擾，而硬件設(shè)備，因?yàn)槠涔ぷ鳝h(huán)境的不穩(wěn)定性，出現(xiàn)故障的可能性排在人為之后。軟件問題的可能性最小，一旦出現(xiàn)，要么以重啟的形式快速解決問題，要么則需復(fù)雜的手段來處理，所以對(duì)于軟件可能出現(xiàn)的故障我們放在最后考慮。

4 總結(jié)

本文通過對(duì)高速公路ETC系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行實(shí)例分析，結(jié)合常見的問題與故障情況，提出了“日常維護(hù)，定期檢測，詳細(xì)記錄。突發(fā)情況，引導(dǎo)車輛，安全駛出。排除故障，先查人為，再看硬件，最后軟件。”的合理維護(hù)方案，一方面促進(jìn)管理的制度性規(guī)劃，另一方面也是對(duì)于設(shè)備維護(hù)人員、機(jī)電工程師在處理高速公路ETC系統(tǒng)故障時(shí)，提供一條有效的思路，以便于迅速便捷的解決問題與故障。

[1]李凌志，周金萍.淺談高速公路“ETC”不停車收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用及前景[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2013(19).

[2]馮濤，史旭為.高速公路機(jī)電設(shè)備的維護(hù)模式[J].中國交通信息化，2010(6):29～30.

[3]吳政鋒.如何解決高速公路ETC鄰道干擾問題[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2014,10(4):41～43.

[4]薛慧，董琦.ETC中基于RFID的雙標(biāo)簽汽車牌照自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)研究[J].價(jià)值工程，2 012,31(28):221～222.

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