公路貨車(chē)ETC車(chē)道系統(tǒng)應(yīng)用研究

王亞民 熊建宇

摘 要：結(jié)合實(shí)際，對(duì)公路貨車(chē)ETC車(chē)道系統(tǒng)應(yīng)用分析，首先對(duì)貨車(chē)ETC必要性進(jìn)行解析，其次在論述貨車(chē)ETC發(fā)展現(xiàn)狀的同時(shí)，對(duì)公路貨車(chē)ETC車(chē)道系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行探討。希望論述后，可以給相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：公路貨車(chē);ETC車(chē)道;系統(tǒng)應(yīng)用;研究

中圖分類(lèi)號(hào)：U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 貨車(chē)ETC不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)原理

在技術(shù)原理上，貨車(chē)ETC技術(shù)與普通的ECT具有相似性，即通過(guò)車(chē)載單元以及RSU天線(xiàn)的指定安裝，完成ETC貨車(chē)過(guò)道時(shí)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)作，同時(shí)，由于貨車(chē)ETC技術(shù)除去了人力干涉的過(guò)程，所以其整體效率便獲得了大量增長(zhǎng)，在計(jì)算機(jī)的全面作業(yè)下，貨車(chē)的行程信息將變得更為準(zhǔn)確，即如行駛里程等，其費(fèi)用計(jì)算也就更具科學(xué)化。一般而言，ETC貨車(chē)必須進(jìn)入其對(duì)應(yīng)車(chē)道，才可以實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)，即在ETC收費(fèi)車(chē)道路側(cè)的讀寫(xiě)設(shè)備以DSRC通信方式為作業(yè)基礎(chǔ)，完成ETC貨車(chē)電子標(biāo)簽的各項(xiàng)信息收集、處理等工作，從而實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)。以收費(fèi)完成為判定依據(jù)，車(chē)道計(jì)算機(jī)則通過(guò)對(duì)紅綠燈、電動(dòng)欄桿的抬起與下降，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的進(jìn)出管制。

一般而言，貨車(chē)ETC不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)也具備收費(fèi)信息記錄功能，即為了確保避免重復(fù)收費(fèi)的現(xiàn)象，每個(gè)ETC收費(fèi)點(diǎn)都會(huì)在收費(fèi)完成后，將該車(chē)輛的該次收費(fèi)信息實(shí)時(shí)上傳至收費(fèi)站口，從而確保收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)化、合理化。另外需要注意的是，雖然貨車(chē)ETC不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)具有十分明顯的便捷性，但其仍然存在一定的技術(shù)局限，即ETC不停車(chē)技術(shù)目前還未擁有自主應(yīng)對(duì)異常情況的能力，具體如非法ETC用戶(hù)無(wú)法順利通過(guò)車(chē)道，同時(shí)該車(chē)輛的處理工作仍需要工作人員進(jìn)行人工處理，否則將會(huì)出現(xiàn)車(chē)道堵塞的狀況。

2 發(fā)展貨車(chē)ETC的必要性

2.1 環(huán)保節(jié)能

國(guó)家在關(guān)注發(fā)展交通運(yùn)營(yíng)上出臺(tái)了相關(guān)《規(guī)劃》，規(guī)定在交通的各個(gè)方面以及完整過(guò)程都要結(jié)合綠色發(fā)展觀念，并且制定出基于2015年達(dá)成貨車(chē)經(jīng)營(yíng)單位能夠?qū)⒅芷诤哪芙档?.8%，而二氧化碳排放降低8%的目標(biāo)。我國(guó)檢測(cè)部門(mén)開(kāi)展了定量分析工作，檢測(cè)出單位無(wú)軸以及無(wú)軸以上的貨車(chē)經(jīng)由ETC通道運(yùn)行時(shí)其油耗要比MTC少0.2 L，而二氧化碳排放減少0.7 L，因此ETC技術(shù)在貨車(chē)運(yùn)輸上發(fā)展是必要的。

2.2 資金安全

我國(guó)貨運(yùn)車(chē)輛數(shù)量至2015年底已有1 389萬(wàn)輛，高速收費(fèi)站對(duì)其通行收費(fèi)的總數(shù)大致占到了整體通行費(fèi)用的三分之二。而大多數(shù)的貨車(chē)在進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)都是進(jìn)行跨省運(yùn)輸，則為了保證高速通行需要帶有較多的現(xiàn)金，司機(jī)在服務(wù)區(qū)休息時(shí)就無(wú)法保證現(xiàn)金安全，常常出現(xiàn)偷盜情況。ETC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)司機(jī)以及收費(fèi)站現(xiàn)金存放的減少，這樣就使得資金風(fēng)險(xiǎn)降低。

2.3 高效管理

非現(xiàn)金通行卡在辦理時(shí)是與車(chē)牌進(jìn)行綁定的，實(shí)名制一車(chē)一卡，使得車(chē)輛在高速公路通行，相關(guān)管理部門(mén)能夠使用分析系統(tǒng)經(jīng)由非現(xiàn)金卡的情況對(duì)車(chē)輛通行情況進(jìn)行分析，查看有偷逃通行費(fèi)的情況。

2.4 快速通行

貨車(chē)本身具有車(chē)身長(zhǎng)、收費(fèi)額大的特點(diǎn)，在高速收費(fèi)站人工收費(fèi)時(shí)時(shí)長(zhǎng)要進(jìn)行停車(chē)?yán)U費(fèi)再啟動(dòng)運(yùn)行，這期間消耗的時(shí)間是一般客車(chē)的2倍，而貨車(chē)排隊(duì)啟停也會(huì)造成一定的擁堵。ETC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不停車(chē)?yán)U費(fèi)，可以節(jié)省通行時(shí)間，也可以避免產(chǎn)生擁堵。

3 貨車(chē)ETC發(fā)展現(xiàn)狀

有較多的省份已經(jīng)在貨車(chē)ETC技術(shù)上開(kāi)展了相關(guān)研究，如上海市高速公路在其轄區(qū)內(nèi)高速公路上設(shè)置ETC通行車(chē)道，貨車(chē)ETC通行要安裝電子識(shí)別簽和現(xiàn)金式“滬通卡”。2014年山西省針對(duì)貨車(chē)在高速公路上的ETC車(chē)道進(jìn)行試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)分析。而共設(shè)件了7條ETC車(chē)道來(lái)提供貨車(chē)通行，車(chē)道上使用了彎板、雙秤臺(tái)等相關(guān)的實(shí)時(shí)計(jì)重設(shè)備，能夠?qū)④?chē)輛在一般運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的計(jì)重差控制在±3%范圍內(nèi)，而貨車(chē)沖剎秤、跳秤以及S型等相關(guān)行駛失常情況下產(chǎn)生的計(jì)重差距無(wú)法得到處理。

較多的省份開(kāi)始客運(yùn)車(chē)輛OBU通行作業(yè)，但針對(duì)貨卡等Ⅱ型2軸的車(chē)輛還只可以經(jīng)由現(xiàn)金卡在MTC車(chē)道通行。而當(dāng)前為實(shí)現(xiàn)更為便捷高效的貨車(chē)收費(fèi)站通行，江西省針對(duì)該類(lèi)型貨車(chē)開(kāi)展OBU安裝?；谝欢ǖ慕y(tǒng)計(jì)，江西省該類(lèi)貨車(chē)約達(dá)到了總貨運(yùn)車(chē)輛的30%。實(shí)現(xiàn)OBU安裝能夠使得該類(lèi)車(chē)輛經(jīng)由ETC車(chē)道快速行駛，從而能夠緩解人工服務(wù)車(chē)道所承受的而壓力，實(shí)現(xiàn)高速站點(diǎn)實(shí)際運(yùn)營(yíng)性能的提升。

4 基于整車(chē)式稱(chēng)重系統(tǒng)的貨車(chē)ETC技術(shù)研究

4.1 總體設(shè)計(jì)

4.1.1 入口車(chē)道布局

高速車(chē)道出處，使用前置預(yù)讀天線(xiàn)，后接設(shè)稱(chēng)臺(tái)的方式，并設(shè)置交易線(xiàn)圈7線(xiàn)圈后置的方式，確保將金額余存不夠、已入黑名單以及OBU和實(shí)際綁卡不吻合等異常情況的車(chē)輛阻攔在入口外，正常通行的車(chē)輛將入口稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)記錄與通道出口進(jìn)行計(jì)費(fèi)對(duì)比，避免逃費(fèi)現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.1.2 出口車(chē)道布局

在高速車(chē)道出口也設(shè)置入口車(chē)道模式，使得能夠?qū)⒊隹谔幊霈F(xiàn)異常情況的車(chē)輛轉(zhuǎn)為人工車(chē)道進(jìn)行有效的處理，確保ETC車(chē)道同學(xué)的準(zhǔn)確和可靠。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)研究

4.2.1 天線(xiàn)技術(shù)

在車(chē)道通行口設(shè)置二代相控陣天線(xiàn)，使得能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度上的跟車(chē)干擾現(xiàn)象，能夠有效的判斷車(chē)輛，使得實(shí)際數(shù)據(jù)與系統(tǒng)內(nèi)的保持一致，實(shí)際通信區(qū)域的寬度小于33 m，長(zhǎng)度小于20 m，而OBU能夠?qū)崿F(xiàn)精確到0.1 m的定位，道路兩側(cè)設(shè)定相關(guān)設(shè)備來(lái)對(duì)通訊區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的車(chē)輛電子識(shí)別標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)讀，確保沒(méi)有遺漏出現(xiàn)。將相鄰車(chē)道間或h型車(chē)道上設(shè)置ETC車(chē)道時(shí)，需要錯(cuò)開(kāi)設(shè)置車(chē)道讀寫(xiě)器天線(xiàn)工作頻次，使得相臨道不會(huì)受到干擾。通道入口處，預(yù)讀天線(xiàn)判斷車(chē)輛為合法時(shí)則可以多車(chē)連續(xù)過(guò)桿進(jìn)入車(chē)道。而要車(chē)輛被預(yù)讀天線(xiàn)校驗(yàn)是否合法前還需要先經(jīng)由預(yù)讀隊(duì)列里判斷為無(wú)車(chē)狀態(tài)，將貨車(chē)識(shí)別放入隊(duì)列，若出現(xiàn)有車(chē)狀態(tài)則需要進(jìn)行等待。當(dāng)車(chē)輛至交易區(qū)落桿完成交易后再進(jìn)行下一輛車(chē)，使得其計(jì)重精確度與通行有效性都得到提升。放行時(shí)可以實(shí)現(xiàn)1次2輛小型貨車(chē)，但其他車(chē)輛則是1輛通行。

4.2.2 軟件技術(shù)

在軟件技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，需要結(jié)合貨車(chē)的實(shí)際情況，對(duì)整體系統(tǒng)設(shè)置，以保證軟件技術(shù)的應(yīng)用效果得到有效的提升。

（1）隊(duì)列維護(hù)、容鍇技術(shù)。當(dāng)車(chē)輛成功完成預(yù)讀校驗(yàn)后車(chē)輛就進(jìn)入預(yù)讀隊(duì)列中，當(dāng)車(chē)輛前往車(chē)道，所設(shè)置的稱(chēng)重設(shè)施會(huì)記錄車(chē)輛在車(chē)道內(nèi)顯示的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，待到車(chē)輛進(jìn)入交易區(qū)時(shí)，體系內(nèi)將其與預(yù)讀隊(duì)列里的信息進(jìn)行配對(duì)。完成準(zhǔn)確配對(duì)就要校驗(yàn)分析車(chē)輛相關(guān)信息，完成驗(yàn)證和交易，讓車(chē)進(jìn)入到車(chē)道。當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)光柵，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)光柵，如果此時(shí)所校驗(yàn)的車(chē)輛與預(yù)讀中顯示的數(shù)據(jù)不同，則要進(jìn)行阻隔，防止跟車(chē)避費(fèi)情況發(fā)生。

（2）異常處理技術(shù)。當(dāng)車(chē)輛完成預(yù)讀后順利達(dá)到車(chē)道交易區(qū)，匹配預(yù)讀信息成功，而計(jì)重?cái)?shù)據(jù)無(wú)法顯示，則需要對(duì)車(chē)輛進(jìn)行警報(bào)提醒降速慢性來(lái)等待計(jì)重?cái)?shù)據(jù)重新測(cè)得，系統(tǒng)完成計(jì)重?cái)?shù)據(jù)后進(jìn)行交易。對(duì)于此類(lèi)技術(shù)的應(yīng)用，需要按照貨車(chē)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，然后在確定相關(guān)指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，做好各方面的控制管理工作。

（3）信號(hào)反射處理技術(shù)。整車(chē)稱(chēng)重秤臺(tái)有21 m長(zhǎng)，而交易時(shí)使用的天線(xiàn)信號(hào)會(huì)在秤臺(tái)上產(chǎn)生反射，對(duì)交易的成功率產(chǎn)生較大的影響。因此會(huì)應(yīng)用信號(hào)反射處理技術(shù)，將車(chē)輛行進(jìn)的位置做好實(shí)時(shí)的標(biāo)記，若產(chǎn)生微波反射對(duì)車(chē)輛預(yù)讀和交易時(shí)則可以進(jìn)行交易阻斷，使得車(chē)輛進(jìn)入車(chē)道后再完成交易步驟。

4.3 秤臺(tái)技術(shù)

秤臺(tái)技術(shù)即通過(guò)光柵的信息記錄與實(shí)時(shí)對(duì)比工作，進(jìn)行行駛貨車(chē)的多項(xiàng)信息對(duì)比，即如行程等，從而避免異常狀況出現(xiàn)，如跟車(chē)避費(fèi)等。一般而言，該技術(shù)具有十分明顯的信息對(duì)比性，只具備對(duì)應(yīng)的甄別能力，而一旦出現(xiàn)跟車(chē)避費(fèi)的狀況時(shí)，秤臺(tái)技術(shù)將通過(guò)阻隔的方式降低避費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)。

5 ETC貨車(chē)不停車(chē)收費(fèi)江西省應(yīng)用問(wèn)題

5.1 計(jì)量問(wèn)題

目前，江西省省內(nèi)各地收費(fèi)站在ETC貨車(chē)不停車(chē)收費(fèi)點(diǎn)所用的計(jì)量措施具有不一致性，即不同收費(fèi)點(diǎn)所使用的計(jì)量器均不一致，這就無(wú)法保障行駛貨車(chē)計(jì)量收費(fèi)的統(tǒng)一性，因而貨車(chē)行駛過(guò)程中對(duì)計(jì)量收費(fèi)存在較多爭(zhēng)議。

5.2 車(chē)道設(shè)置問(wèn)題

一般情況下，由于ETC貨車(chē)本身的長(zhǎng)度與寬度均較大，因而對(duì)應(yīng)的車(chē)道設(shè)置也應(yīng)當(dāng)具備適用性，但目前江西省內(nèi)的不同收費(fèi)點(diǎn)在車(chē)道設(shè)置問(wèn)題上仍然存在爭(zhēng)議，不符合統(tǒng)一性原則的車(chē)道設(shè)置往往給行駛貨車(chē)帶來(lái)較多不便，車(chē)輛于收費(fèi)點(diǎn)前擁堵的狀況仍然存在。因此，在實(shí)踐過(guò)程中，需要按照貨車(chē)車(chē)型的大小以行駛路線(xiàn)的具體情況，合理的對(duì)車(chē)道進(jìn)行設(shè)置，從而保證整體路線(xiàn)的開(kāi)展?jié)M足目標(biāo)要求。

5.3 貨車(chē)ETC解決思路

為了避免計(jì)量問(wèn)題的出現(xiàn)，建議貨車(chē)ETC技術(shù)將計(jì)量器具的使用設(shè)定為統(tǒng)一性，從而在技術(shù)使用的經(jīng)費(fèi)上、行駛車(chē)輛的成本上等多方面減少爭(zhēng)議，避免ETC使用弊端出現(xiàn);而車(chē)道設(shè)置問(wèn)題的解決，則應(yīng)當(dāng)以量解決，具體即如雙光柵、雙天線(xiàn)等。通過(guò)信息記錄與對(duì)比的多重作業(yè)，確保ETC車(chē)輛與普通客車(chē)的科學(xué)化區(qū)分，避免專(zhuān)用車(chē)道占用普通車(chē)道而造成車(chē)道擁堵，增強(qiáng)ETC使用效率與效果，以雙識(shí)別模式為ETC貨車(chē)行駛、普通客車(chē)行駛等提供更加便捷、有效的行駛體驗(yàn)。

6 試點(diǎn)效果

在本研究項(xiàng)目中，計(jì)重測(cè)量實(shí)現(xiàn)是應(yīng)用了整車(chē)連續(xù)跟車(chē)技術(shù)。首先，從物理結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)整車(chē)稱(chēng)重能夠避免受到異常情況影響產(chǎn)生較大的計(jì)量誤差。在智能的稱(chēng)重儀表上應(yīng)用CPU對(duì)AD轉(zhuǎn)換芯片上所接收的壓力傳感器模擬信號(hào)，經(jīng)由應(yīng)用的濾波算法，準(zhǔn)確的對(duì)車(chē)輛行駛動(dòng)態(tài)計(jì)重，然后經(jīng)由集成輪軸識(shí)別設(shè)施來(lái)判別出車(chē)輛的類(lèi)型信息，最后集中所接收測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)往高速公路收費(fèi)的軟件中。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)過(guò)車(chē)時(shí)，可以應(yīng)用智能模式，稱(chēng)重傳感器能夠?qū)γ恳惠v車(chē)的質(zhì)量進(jìn)行稱(chēng)重然后經(jīng)由算法計(jì)算，使得每一輛車(chē)都得到計(jì)重且十分精準(zhǔn)。應(yīng)用的相關(guān)算法是采用了頻譜分析來(lái)開(kāi)展了車(chē)輛計(jì)重的頻率分散，能夠更好地規(guī)避掉產(chǎn)生多輛車(chē)集中在同一計(jì)重設(shè)施上而產(chǎn)生的重疊和增加造成的計(jì)重?cái)_亂現(xiàn)象，保障高速公路保持實(shí)用、可靠地計(jì)重收費(fèi)模式，使得技術(shù)發(fā)展更為先進(jìn)且更具經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)論

本研究中所涉及的兩個(gè)收費(fèi)站試點(diǎn)，實(shí)際經(jīng)由較多的車(chē)輛通行檢測(cè)得出江西省研究所形成的貨車(chē)ETC車(chē)道通行體系可以使得各種軸類(lèi)貨車(chē)能夠不停車(chē)而做好計(jì)重收費(fèi)，另外還可以實(shí)行客車(chē)與貨車(chē)混合通行，還擁有基礎(chǔ)性基的失?，F(xiàn)象解決性能，同時(shí)可以依據(jù)相關(guān)需求表現(xiàn)出一定的交易和失常數(shù)據(jù)，其次能夠做好容差處理。整車(chē)式稱(chēng)重系統(tǒng)與有效的計(jì)重算法結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)調(diào)整能夠使得實(shí)際差值低于±1%，滿(mǎn)足實(shí)際稱(chēng)重精準(zhǔn)度規(guī)定，還具備消除和預(yù)防異常情況的功能。二代控制電線(xiàn)，也能夠有效的解決跟車(chē)存在的干擾以及鄰道車(chē)輛干擾的相關(guān)問(wèn)題，使得車(chē)道交易具有高達(dá)99%以上的成功率。

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