遼寧省高速公路取消省界收費站ETC 門架部署方案探討

劉 暢

（遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110166）

1 概述

為貫徹落實國務(wù)院及交通運輸部關(guān)于取消高速公路省界收費站相關(guān)會議精神的總體決策部署，基于交通運輸部公路科學(xué)研究院 《推動取消高速公路省界收費站總體技術(shù)方案》 及 《取消高速公路省界收費站工程建設(shè)方案》 具體細則，結(jié)合遼寧省高速公路機電系統(tǒng)配置和運營管理現(xiàn)狀，開展取消省界主線收費站工程項目建設(shè)。

2.總體技術(shù)方案

2.1 全國聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)總體架構(gòu)

全國聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)總體架構(gòu)由收費公路聯(lián)網(wǎng)結(jié)算管理中心 （以下簡稱 “部聯(lián)網(wǎng)中心”）、?。▍^(qū)、市） 聯(lián)網(wǎng)結(jié)算管理中心 （以下簡稱 “省聯(lián)網(wǎng)中心”）、省內(nèi)區(qū)域/路段中心 （路公司）、ETC門架、收費站、ETC 車道、ETC/MTC 門架等組成，如圖1 所示。

圖1 全國高速公路聯(lián)網(wǎng)收費總體架構(gòu)示意圖

2.2 遼寧省高速公路取消省界收費站項目建設(shè)階段分析

遼寧省高速公路取消省界收費站項目共分四期建設(shè)，具體如下：

第一期工程主要包括以下內(nèi)容：在省聯(lián)網(wǎng)中心設(shè)置5 臺服務(wù)器、1 套云平臺管理軟件、2 臺省中心加密機、1 臺省聯(lián)網(wǎng)中心測試加密機，在收費站增設(shè)15 臺服務(wù)器、150 臺非接觸式讀卡器。在毛家店主線站、安民主線站、汪清門主線站、草市主線站、拐磨子主線站出省方向每處設(shè)置了2 排門架，每排門架設(shè)置了RSU 及車牌識別設(shè)備。其中每處門架車牌識別設(shè)備只抓拍車頭圖像。車牌識別設(shè)備采用由1 組LED 頻閃暖光燈和紅外白光爆閃一體燈組成的補光燈。白天采用白光暴閃，夜間為紅外暴閃，暖光燈常亮。

第二期工程主要包括以下內(nèi)容：路方省中心設(shè)備部署；ETC 中心系統(tǒng)擴容；相關(guān)機房配套系統(tǒng)擴容；ETC 發(fā)行設(shè)備采購；跨省稽查中心建設(shè)；省界ETC 門架系統(tǒng)土建及鋼結(jié)構(gòu)部分；用戶通行保障；ETC 門架系統(tǒng)機電設(shè)備部分；收費軟件部分；ETC 互聯(lián)網(wǎng)+等相關(guān)內(nèi)容。

第三期工程主要包括以下內(nèi)容：擴容路段ETC 門架機電系統(tǒng)；ETC 車道系統(tǒng)擴容；收費站收費系統(tǒng)擴容；收費中心收費視頻平臺卡口擴容；發(fā)行網(wǎng)點亮化；收費系統(tǒng)國密改造；網(wǎng)絡(luò)完全加固；通信傳輸通道建設(shè)及備份路由建設(shè)；運行監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)；路段ETC 門架系統(tǒng)-土建及鋼結(jié)構(gòu)部分、主線站物理拆除等內(nèi)容。

第四期工程主要包含遼寧省收費站入口治超內(nèi)容的建設(shè)。

3 遼寧省高速公路取消省界收費站ETC 門架部署方案

原則上在高速公路每個互通立交、入/出口之間均設(shè)立ETC 門架系統(tǒng)，實現(xiàn)ETC 車輛和MTC車輛分段計費，對于ETC 車輛生成交易流水（或通行憑證）、ETC 通行記錄和抓拍圖像信息（包括車牌號碼、車牌顏色等），并及時上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心和部聯(lián)網(wǎng)中心；對于MTC 車輛，通過讀取CPC 卡內(nèi)車輛信息 （包括車牌號碼、車牌顏色、車型信息等），計算費額并寫入 CPC 卡內(nèi)，形成CPC 卡通行記錄，并同抓拍圖像信息及時上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心和部聯(lián)網(wǎng)中心。下面以第二期工程為例探討ETC 門架具體部署方案。

3.1 ETC 門架系統(tǒng)構(gòu)成

ETC 門架系統(tǒng)由站級服務(wù)器、ETC 門架管理工作站、車道控制器、RSU 路側(cè)單元 （支持PSAM 及 PCI 密碼卡）、高清攝像機、車牌圖像識別設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、補光燈、戶外機柜等構(gòu)成，通過工業(yè)交換機、收費站三層交換機形成以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)保護，與站級服務(wù)器、業(yè)務(wù)管理工作站相連。

3.2 ETC 門架布設(shè)原則

（1） 在交通流發(fā)生變化 （如互通立交及入/出口匝道） 前的路段區(qū)間設(shè)置ETC 門架。ETC 門架應(yīng)布設(shè)在直線段，與互通立交、入/出口匝道端部、被交道路直線距離宜為1.5km～3km，不具備條件的路段可根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整。在省界設(shè)置ETC 門架時，應(yīng)由相鄰兩省分別設(shè)置。

（2） 在滿足ETC 門架功能要求的前提下，布設(shè)位置的選擇應(yīng)綜合考慮，優(yōu)選供電、安裝、通信方便的地點，盡量靠近附近的收費站房。

（3） 應(yīng)盡量布設(shè)在高速公路主線與相鄰非收費公路距離較遠的位置。應(yīng)盡量避開交通擁堵嚴重的路段、避免逆光等干擾，利于提高車牌圖像識別準確率。ETC 門架布設(shè)應(yīng)盡量避開5.8GHz相近頻點干擾源。

3.3 ETC 門架系統(tǒng)布局

ETC 門架系統(tǒng)由上下行雙方向門架組成，上下行雙方向門架宜背向錯開設(shè)置，距離宜不小于30m，同時距離不宜過遠。ETC 門架系統(tǒng)采用自由流方式設(shè)置，布局應(yīng)考慮美觀、實用。為避免門架間信號相互干擾，同向設(shè)置兩個門架時，其最小間距應(yīng)不小于500m。對于同向不具備設(shè)置兩個門架條件的路段，可根據(jù)實際情況設(shè)置單門架，同時應(yīng)考慮關(guān)鍵設(shè)備的冗余設(shè)置，如圖2、圖3 所示。

圖2 省界ETC 門架系統(tǒng)布局示意圖

圖3 省界ETC 門架系統(tǒng)布局示意圖 （俯視）

3.4 省界處ETC 門架部署方案

省界ETC 門架須在每個方向前后各設(shè)置兩排，互為冗余。每兩個車道部署兩套不低于300萬像素車牌識別設(shè)備，分別負責(zé)抓拍車頭和車尾圖像；一套車牌圖像識別設(shè)備覆蓋兩條車道，應(yīng)急車道按普通車道計算；每個車道部署一套RSU天線，每個門架設(shè)置一套天線控制器。同向兩道門架互為冗余；每處門架設(shè)置1 套不低于900 萬像素的高清槍式攝像機，拍攝車頭方向全部車道圖像，每處門架設(shè)置1 套高清快球攝像機拍攝門架周圍道路通行情況。圖像存儲于就近收費站新增的網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機中。

3.4.1 省界ETC 門架機電設(shè)備系統(tǒng)

在一期工程建設(shè)基礎(chǔ)上，根據(jù)交通主管部門意見，完善省界ETC 門架系統(tǒng)的建設(shè)。在毛家店主線站、安民主線站、汪清門主線站、草市主線站、拐磨子主線站出省車道方向的門架處增設(shè)戶外機柜，設(shè)置后備電源，保證設(shè)備在供電異常情況下正常運行，在車尾方向增設(shè)車牌識別設(shè)備，使每個門架具備抓拍車頭、車尾圖像功能，為實現(xiàn)對道路路況和周邊情況進行實時監(jiān)控。在門架處設(shè)置高清快球攝像機和高清槍式攝像機。在毛家店主線站、安民主線站、汪清門主線站、草市主線站、拐磨子主線站入省方向補充2 套ETC 門架及設(shè)備，在黑水、三十家子、萬家、阿爾鄉(xiāng)、海州主線處設(shè)置2 套入省、2 套出省方向ETC，共新增30 套門架及設(shè)備，具體樁號見表1。

表1 二期工程ETC 門架樁號一覽表

每個省界ETC 門架系統(tǒng)包含門架、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、路側(cè)天線、天線控制器、高清車牌圖像識別設(shè)備、戶外機柜、高清快球攝像機和高清槍式攝像機等設(shè)備，敷設(shè)光電纜至就近收費站，在收費站設(shè)置服務(wù)器、工作站、以太網(wǎng)交換機、硬盤錄像機等設(shè)備，安裝管理系統(tǒng)軟件等進行ETC 門架系統(tǒng)運行管理，同時進行圖像和數(shù)據(jù)的存儲。

3.4.2 ETC 門架通信傳輸系統(tǒng)

ETC 門架系統(tǒng)通信應(yīng)滿足以下要求：

（1） 網(wǎng)絡(luò)帶寬應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求合理規(guī)劃。

（2） ETC 門架系統(tǒng)與站級服務(wù)器之間應(yīng)采用千兆工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)連接，自愈時間不大于200ms。

（3） 站級服務(wù)器與上級系統(tǒng)應(yīng)建立可靠的通信鏈路，采用主備雙鏈路，主用鏈路采用省內(nèi)現(xiàn)有收費通信網(wǎng)絡(luò)，備份通信鏈路可采用電信運營商專線網(wǎng)絡(luò)，帶寬應(yīng)不小于4Mbps。

（4） 系統(tǒng)以主用通信鏈路為主進行數(shù)據(jù)通信。當(dāng)主用通信鏈路中斷時，系統(tǒng)應(yīng)自動切換至備份通信鏈路以保證數(shù)據(jù)上傳功能，切換時間不超過60s。當(dāng)主用通信鏈路由中斷狀態(tài)恢復(fù)后，系統(tǒng)宜自動切換為主用通信鏈路，條件不具備時可人工方式切換使用主用通信鏈路。

（5） 通信傳輸安全應(yīng)符合 《聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)省域系統(tǒng)并網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)安全基本技術(shù)要求》 相關(guān)要求。

3.4.3 ETC 門架設(shè)備供電

（1） 外場設(shè)備的供電方案采用低壓電力電纜供電方式。

（2） 供電線路引自附近收費站區(qū)的電源機房，旺清門、草市主線收費站附近門架從旺清門服務(wù)區(qū)取電，三十家子主線站處門架從三十家子匝道站取電，本期對收費站和服務(wù)區(qū)的電源機房內(nèi)配電柜進行擴容，電力電纜采用室外直埋YJV22 型電纜。

（3） 在每個 ETC 設(shè)置一套戶外機柜，后備電源時間不少于24 小時。

（4） 省界ETC 門架系統(tǒng)上、下行門架采用2根線纜分別從收費站配電柜敷設(shè)至門架戶外機柜進行供電。

電力電纜選用YJV22 型1kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣鎧裝電力電纜。適用于直埋條件下交流額定電壓1kV 以下的電力線路中，供輸配電能使用。對于三相四線制傳輸選用4 芯電纜，對于單相傳輸，選用 2 芯電纜。

電力電纜敷設(shè)完后，其芯線之間、芯線對地之間的絕緣電阻用1000V 兆歐表測，應(yīng)保證溫度在20℃時不小于50 兆歐/公里。

3.4.4 ETC 門架光纜工程

ETC 門架傳輸光纜采用鎧裝光纜，選擇直埋方式敷設(shè)。從路側(cè)設(shè)備敷設(shè)到收費站機房，根據(jù)實際路段，確定長度及盤長：

（1） 選擇最短路徑，直埋光纜走路側(cè)，以節(jié)省光纜。

（2） 不破壞路面、嚴禁損壞路基防護墻和其他已建設(shè)施。

采用一條路徑只挖一條電纜溝方案，將該路徑上的電力電纜和通信光纜均埋在同一電纜溝中，電纜底溝寬400mm，應(yīng)完全保證各種類型電力電纜和信號電纜間的間距要求。采用同一路由的電力電纜和通信光纜同穿一根保護鋼管的方案。

4 結(jié)語

以上論述的遼寧省高速公路取消省界收費站ETC 門架部署方案已經(jīng)得到成功應(yīng)用并順利開通運營。取消高速公路省界收費站，進一步提升高速公路服務(wù)能力和水平，實現(xiàn)不停車快捷收費、解決擁堵和便利群眾，提高綜合交通運輸網(wǎng)絡(luò)效率，促進物流降本增效，利于相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更好地服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展和人民群眾安全便捷出行。