高速公路入口無人收費(fèi)模式的創(chuàng)建與應(yīng)用

周武

摘 要：本文主要介紹了公路入口無人收費(fèi)模式的功能、特點(diǎn)和組成，并分析了其創(chuàng)建方案和技術(shù)。

關(guān)鍵詞：無人智能高速公路收費(fèi)系統(tǒng);智能計(jì)重;智能監(jiān)控;EWTC

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

0 前言

信息技術(shù)在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用有著非常廣闊的發(fā)展前景，不僅能夠滿足人們?nèi)粘５氖召M(fèi)需求，而且還能夠通過智能技術(shù)的運(yùn)用提高收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行效率，進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展。

1 高速公路收費(fèi)系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著私家車數(shù)量的不斷增加，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)也面臨著更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)，盡管目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化和ETC兩種收費(fèi)方式，但是受到車輛數(shù)量不斷增加的影響，目前擁堵問題仍然十分嚴(yán)重。ETC系統(tǒng)是針對(duì)封閉式單車道進(jìn)行的有欄桿模式的電子收費(fèi)模式，采取雙片式電子標(biāo)簽（OBU+雙界面CPU卡），盡管CPU卡電子錢包的消費(fèi)模式功能較多，但是高速公路收費(fèi)系統(tǒng)計(jì)費(fèi)時(shí)間過長，因此，需要將車速控制在30 km/h以下，因此，ETC智能交通在運(yùn)用的過程當(dāng)中仍然會(huì)受到交易速度、微波通信距離等多方因素的影響，而無法實(shí)現(xiàn)高效通行。

2 無人智能高速公路的實(shí)現(xiàn)

2.1 智能監(jiān)控系統(tǒng)

（1）攝像機(jī)提升穩(wěn)定性。高清攝像機(jī)在收費(fèi)系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化視頻的高清處理，同時(shí)能夠集車牌識(shí)別、視頻收集于一體，及時(shí)抓拍車輛的收費(fèi)信息。（2）支持多種車輛特征識(shí)別?？谙到y(tǒng)可以對(duì)車輛的號(hào)牌、車標(biāo)、車型、車軸數(shù)、車身顏色進(jìn)行共同識(shí)別，尤其是在新型車牌當(dāng)中識(shí)別更加精準(zhǔn)。（3）信息技術(shù)在車輛設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用。需要進(jìn)一步強(qiáng)化各項(xiàng)數(shù)據(jù)的深入挖掘，通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行全方位的信息整合，精準(zhǔn)識(shí)別車輛情況。（4）電子車牌可確保收費(fèi)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

2.2 智能計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)

（1）智能計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)。智能計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)是建立在EWTC（電子不停車收費(fèi)）車道之上的信息收集方式，所以在智能技術(shù)的基礎(chǔ)之上，強(qiáng)化電子車牌車載設(shè)備（OBU）和收費(fèi)路側(cè)設(shè)備（RSU）這之間的信息交流，擴(kuò)大信息交換面，實(shí)現(xiàn)信息的有效共享，同時(shí)將相關(guān)信息交由收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行有效的處理，然后進(jìn)一步完成費(fèi)用計(jì)算和扣除步驟。（2）EWTC系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)布局。EWTC系統(tǒng)中，入口承擔(dān)計(jì)重治超功能，出口負(fù)責(zé)收費(fèi)工作，同時(shí)運(yùn)用雙天線稱臺(tái)后置方案，檢測機(jī)動(dòng)車輛的各種相關(guān)信息，并對(duì)車輛重量、重荷載等進(jìn)行計(jì)算。

2.3 多車道自由流聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)

（1）以寬天線協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)交通斷面信號(hào)完全覆蓋。寬天線協(xié)作的方式可以針對(duì)多車道的情況進(jìn)行綜合性的處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全面覆蓋，同時(shí)，寬天線對(duì)于交易區(qū)域內(nèi)，能夠滿足安裝在車輛的電子標(biāo)簽無誤交易盲區(qū)中的需求。（2）同步控制的方法能夠確保所發(fā)射的信號(hào)不會(huì)形成互相干擾，影響信號(hào)的質(zhì)量。信號(hào)發(fā)射會(huì)受到多重因素的影響，同步控制能夠確保唯一RSU處于發(fā)射狀態(tài)，這種方法就能有效避免重疊區(qū)域帶來的信號(hào)損傷，避免交易失敗問題的出現(xiàn)。這種方法的采用充分考量信號(hào)覆蓋和信號(hào)質(zhì)量之間的矛盾問題，確保車輛在自由行駛的過程當(dāng)中能夠交易成功。（3）動(dòng)態(tài)跟蹤OBU運(yùn)動(dòng)軌跡，避免通信區(qū)域邊緣交易。交易區(qū)域在車道斷面和定位區(qū)域之間的重合也決定了需要充分考量未知區(qū)域的問題。

3 無人收費(fèi)模式應(yīng)用問題

3.1 交易時(shí)間問題

無人收費(fèi)模式在運(yùn)用過程當(dāng)中，雖然簡化了收費(fèi)的程序，同樣也會(huì)受到車輛行駛速度大、車流量大等問題的影響，為了盡可能的提升收費(fèi)的效率，就需要壓縮RSU與OBU之間的交易通信時(shí)間。避免這一情況出現(xiàn)有兩種方法，一方面是通過技術(shù)來縮短兩者之間的交易時(shí)間，另外一方面則是加大SDSRC設(shè)備微波交易區(qū)域范圍。

3.2 鄰道干擾問題

相鄰ETC收費(fèi)車道受多重因素干擾，為保障收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行需對(duì)其進(jìn)行處理。DSRC傳播特點(diǎn)表明，系統(tǒng)中的RSU會(huì)影響自由流系統(tǒng)信號(hào)發(fā)射功率，干擾問題的產(chǎn)生，會(huì)影響其發(fā)射準(zhǔn)確性。所以可以通過微波信號(hào)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行全方位的檢測，運(yùn)用新一代相控陣天線的定位技術(shù)動(dòng)態(tài)跟蹤0BU定位，可有效解決多車道連續(xù)安裝ETC天線的鄰道干擾問題，也是目前解決鄰道干擾的最有效手段。

3.3 信號(hào)碰撞問題

多個(gè)RSU在自由流狀態(tài)下，需要與多個(gè)OBU進(jìn)行交易，所以數(shù)據(jù)信號(hào)碰撞的概率會(huì)大大提高，數(shù)據(jù)重傳會(huì)使得交易失敗率大大提高。同步控制技術(shù)的采取能夠通過通信協(xié)議限定時(shí)間窗口，避免信號(hào)碰撞帶來的系列問題。

3.4 行駛狀態(tài)多樣問題

自由流應(yīng)用過程當(dāng)中需要充分考量車輛不同行駛狀態(tài)的交易成功率及難度相當(dāng)之大，采用動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)，以交通斷面為單位保證信號(hào)無縫連續(xù)，能夠有效解決以上問題。

3.5 OBU定位技術(shù)

在多車道自由流系統(tǒng)中，未交易車輛的識(shí)別是一個(gè)難題，系統(tǒng)需要精確定位已交易車輛的位置，車輛定位的目的是確定車載電子標(biāo)簽在通訊區(qū)域中的物理位置，并與視頻抓拍系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)違章車輛的稽查。但由于車輛的自由流行駛，通信區(qū)域會(huì)相互重疊，因此，車輛實(shí)際從哪條車道通過很難判斷。在交易過程中，可以通過檢測OBU發(fā)射微波信號(hào)的強(qiáng)度，并結(jié)合有效的定位算法來進(jìn)行OBU的精確定位。但未安裝OBU車輛的識(shí)別問題，這就需要精確定位交易車輛，配合車輛跟蹤系統(tǒng)，對(duì)通過車輛車牌等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)地識(shí)別存儲(chǔ)，結(jié)合已識(shí)別車輛的信息，共同確定、識(shí)別出已通過的未安裝OBU的車輛。

4 無人智能高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)建

4.1 智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

第一，確保攝像機(jī)穩(wěn)定性。無人智能高速公路收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高清攝像機(jī)能夠更好地對(duì)信息進(jìn)行采集，持續(xù)保證其穩(wěn)定性。第二，智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)多重車輛信息進(jìn)行有效識(shí)別，車型、車軸數(shù)、車輛顏色，車標(biāo)，排號(hào)等都是識(shí)別的信息源，有效提高車輛排查的質(zhì)量。第三，強(qiáng)化數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和分析應(yīng)用技術(shù)在智能監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用情況，通過大數(shù)據(jù)處理提高車牌判斷的精準(zhǔn)性，避免假套車牌等問題的發(fā)生。

4.2 智能計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)使用需求是智能計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，所以在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，需要充分考量EWTC車道設(shè)計(jì)形勢與車牌信息交換處理等因素，然后在大量數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行深入分析計(jì)算車輛費(fèi)用。EWTC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中需要充分考量入口計(jì)重和出口收費(fèi)模式的具體校驗(yàn)情況，實(shí)時(shí)對(duì)車輛信息進(jìn)行采集，一旦車輛通過秤臺(tái)，快速將稱重信息傳輸給車道計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并通過車道信息顯示設(shè)備顯示重量信息，實(shí)現(xiàn)車輛計(jì)扣費(fèi)。

4.3 多車道自由流聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先，寬天線協(xié)同工作是多車道自由流物聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)當(dāng)中的重點(diǎn)工作，通過使用交通斷面信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的完全覆蓋。其次，避免發(fā)射信號(hào)會(huì)干擾到同步控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，有效結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行狀況，消除重疊區(qū)域信號(hào)交換失敗問題。最后，結(jié)合車輛運(yùn)輸軌跡，優(yōu)化動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免通信區(qū)域邊緣交易現(xiàn)象發(fā)生，解決信號(hào)不穩(wěn)定引發(fā)的系列問題，提高交易的安全性和車輛使用的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

總而言之，技術(shù)可以引領(lǐng)未來。在智能交通領(lǐng)域，通信技術(shù)的飛速發(fā)展影響著收費(fèi)方式的變化。無人智能高速公路收費(fèi)系統(tǒng)顛覆了傳統(tǒng)的收費(fèi)方式，使車輛擺脫了速度、車道和行駛狀態(tài)的限制?！?.8GHz”已成為主要的發(fā)展趨勢。通過集成多種智能產(chǎn)品構(gòu)建的無人智能高速收費(fèi)系統(tǒng)將被完全實(shí)施，并取代現(xiàn)有的收費(fèi)系統(tǒng)。

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