ETC環(huán)境下計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

席勝花

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，促進(jìn)交通建設(shè)項(xiàng)目的增多。在社會(huì)飛速發(fā)展背景下，對(duì)交通網(wǎng)的需求不斷提升，高速公路建設(shè)數(shù)量不斷增加，但收費(fèi)站的建設(shè)在一定程度上影響了通行的順暢性，不利于交通網(wǎng)的智能化發(fā)展。本文就ETC環(huán)境下計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)展開探討。

關(guān)鍵詞：ETC;計(jì)重收費(fèi);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

目前，ETC收費(fèi)系統(tǒng)的主要顧客為經(jīng)常往返于市中心和市郊或區(qū)域城市群之間的小型公務(wù)轎車和客運(yùn)車輛。從發(fā)展的角度來(lái)看，按重量進(jìn)行收費(fèi)的長(zhǎng)途貨運(yùn)車輛更應(yīng)作為ETC收費(fèi)系統(tǒng)的主要發(fā)展對(duì)象，該顧客群體量龐大、穩(wěn)定，可以成為ETC收費(fèi)系統(tǒng)重要的長(zhǎng)期顧客。因此，ETC環(huán)境下計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用成為公路主管部門、系統(tǒng)集成商和設(shè)備廠商的研究熱點(diǎn)。

1高速公路ETC收費(fèi)規(guī)劃

1.1收費(fèi)基本原則

（1）實(shí)用性原則。實(shí)用性是在考慮ETC系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)上，盡量降低改造工程量，充分利用現(xiàn)有布局，完善相應(yīng)設(shè)施，保證ETC運(yùn)行，提高系統(tǒng)的實(shí)用性和可推廣性。（2）穩(wěn)定性原則。由于ETC自動(dòng)收費(fèi)體系是無(wú)人專門看管的全方位自動(dòng)化系統(tǒng)，ETC計(jì)重收費(fèi)中需增加計(jì)重系統(tǒng)和費(fèi)用計(jì)算系統(tǒng)，目前使用的普通計(jì)重系統(tǒng)尚且不能充分滿足ETC系統(tǒng)需要，因此需要增加高穩(wěn)定性計(jì)重設(shè)備保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。（3）高效率原則。ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)就是為了達(dá)到快速收費(fèi)要求，減少收費(fèi)導(dǎo)致的停車和堵車現(xiàn)象，在規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮過(guò)車效率和過(guò)車速度問(wèn)題。

1.2ETC車道布局和分區(qū)

從ETC收費(fèi)原則來(lái)分析，箱體車最大長(zhǎng)度超過(guò)15m，平板車型最大程度為17.5m。這時(shí)候需要設(shè)置能夠保證貨車稱重前置距離控制在18m，收費(fèi)島內(nèi)則需要對(duì)稱重臺(tái)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)前的ETC車道系統(tǒng)過(guò)車邏輯則需要前置稱臺(tái)，從根本上降低不必要的額外工作量，進(jìn)一步提升通行效率。

1.3ETC計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)計(jì)重設(shè)備的選擇

在ETC計(jì)重收費(fèi)過(guò)程中，車輛需要在不停車的情況下，實(shí)現(xiàn)車輛重量的稱量和通行費(fèi)的計(jì)算自動(dòng)繳費(fèi)功能。因此在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)車輛的動(dòng)態(tài)稱重，選擇合適的動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備，是ETC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)重收費(fèi)的關(guān)鍵。ETC系統(tǒng)是一種無(wú)人值守的系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求非常高，且ETC車道過(guò)車速度基本在20km/h以上。這樣的ETC車道環(huán)境，決定了應(yīng)用于ETC計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的稱重設(shè)備擁有較高的穩(wěn)定性、優(yōu)秀動(dòng)態(tài)稱重性能、良好的稱重精度和防止異常行車的功能。從目前市場(chǎng)上的動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備來(lái)看，可連續(xù)過(guò)車式整車、陣列式彎板和六條式陣列石英為最佳的選擇。

2ETC計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.1整車計(jì)重系統(tǒng)

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用傳感器分組技術(shù)，對(duì)秤體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在動(dòng)態(tài)稱重算法的指導(dǎo)下，與車輛通行情況相結(jié)合實(shí)現(xiàn)高精度稱重。秤體結(jié)構(gòu)方面。經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)采集與計(jì)算設(shè)計(jì)出全新的結(jié)構(gòu)，對(duì)每節(jié)臺(tái)面尺寸進(jìn)行優(yōu)化配置，利用傳感器分子技術(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)車進(jìn)行精準(zhǔn)稱重，在動(dòng)態(tài)稱重算法指導(dǎo)下，對(duì)無(wú)附加裝置情況下軸數(shù)與軸重進(jìn)行檢測(cè);動(dòng)態(tài)過(guò)車計(jì)算。利用傳感器分組技術(shù)，以采集到的傳感器信息為依據(jù)，對(duì)被測(cè)車輛的軸重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。將紅外分離器設(shè)置道上泵端，利用其對(duì)泵臺(tái)上不同車輛進(jìn)行檢測(cè)，并形成辨識(shí)信息。通過(guò)特殊的泵體結(jié)構(gòu)將車輛的重量信息進(jìn)行分離，在稱重算法的指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)車的連續(xù)稱重。

2.2車輛動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)

ETC中，動(dòng)態(tài)車輛計(jì)重收費(fèi)體系要求在無(wú)需停車的情況下完成車輛稱量和費(fèi)用計(jì)算。因此對(duì)稱重設(shè)備的要求相對(duì)較高，其主要包括稱重控制器、傳感器、車輛分離器、車輛檢測(cè)線圈等。（1）彎板稱重設(shè)備。稱重設(shè)備主要采用彎板式傳感器，通過(guò)稱量器受壓變形獲取內(nèi)部感應(yīng)線圈的應(yīng)變變化測(cè)量車輛重量。其主要特征包括進(jìn)度高、穩(wěn)定性好、耐久性和耐腐蝕性好，并且不受到剎車或加速引起的水平方向力影響，該彎板稱重設(shè)備的稱重精度能達(dá)到1%～1.5%，完全能夠滿足計(jì)重收費(fèi)要求。（2）壓電傳感器。稱量信息通過(guò)壓電傳感器獲取信號(hào)累加并傳送至稱量控制器中進(jìn)行分析。其設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，不過(guò)其壽命相對(duì)較短，受各方面因素影響較大。彎板式稱重設(shè)備和壓電傳感器相比，彎板式稱重設(shè)備更具有優(yōu)勢(shì)。因此，本研究也選用彎板式稱重設(shè)備。

2.3計(jì)重?cái)?shù)據(jù)序列與ETC車道車輛數(shù)據(jù)序列的匹配和異常處理

（一）數(shù)據(jù)序列的匹配。如車輛駛?cè)階區(qū)，首先篩選ETC相關(guān)信息有誤的車輛，排除成功后記錄通行車輛OBU內(nèi)的車牌號(hào)碼、車型等信息，通過(guò)A區(qū)與計(jì)重設(shè)備光幕、實(shí)時(shí)重量的配合，保證OBU數(shù)據(jù)與車輛稱重?cái)?shù)據(jù)相匹配的待交易緩存正常。當(dāng)車輛達(dá)到B區(qū)交易區(qū)域時(shí)，交易天線首先驗(yàn)證車輛OBU的車輛信息，與車輛緩存隊(duì)列信息一致后，進(jìn)行扣費(fèi)交易。（二）異常行車的數(shù)據(jù)處理。當(dāng)人為操作干預(yù)到流程的正常工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)車輛不完全倒車和完全倒車的情形，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)%拐！I并對(duì)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行重組。不完全倒車的處理：車輛不完全倒車是指車輛已經(jīng)遮擋光幕但尚未完全駛離光幕狀態(tài)下的倒車行為。車輛倒車后，稱重設(shè)備需要發(fā)送不完全倒車指令，并修正計(jì)重設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)，保證車道緩存隊(duì)列的實(shí)時(shí)性和可靠性。完全倒車的處理：車輛完全倒車是指車輛已經(jīng)完全駛離光幕并產(chǎn)生稱重?cái)?shù)據(jù)狀態(tài)下的倒車行為。車輛倒車后，稱重設(shè)備需要進(jìn)行稱量的刪除，并發(fā)送完全倒車指令，完成該車ETC相關(guān)信息的刪除，保證車道緩存隊(duì)列的實(shí)時(shí)陜和可靠性。

2.4收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在ETC收費(fèi)車道中設(shè)置套路側(cè)單元，在前方和后方分別設(shè)置預(yù)讀天線與交易天線，在預(yù)讀天線中，當(dāng)OBU余額不足時(shí)，車輛將無(wú)法進(jìn)入到ETC車道之中，可有效保障該車道的正常流程，使車輛通行效率得到顯著提升;在交易天線中，可對(duì)稱重后的車輛自動(dòng)扣費(fèi)，上述天線設(shè)計(jì)的主要作用在于解決ETC設(shè)備異常情況下，OBU與稱重?cái)?shù)值不一致對(duì)交易產(chǎn)生的不良影響。ETC系統(tǒng)的應(yīng)用通過(guò)一體化設(shè)計(jì)，無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行維護(hù)，便可從源頭處解決上述問(wèn)題。收費(fèi)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的兼容性，采用PLL進(jìn)行溫度補(bǔ)給，使RSU不受環(huán)境限制，中頻濾波設(shè)計(jì)得到顯著提升，使交易更加穩(wěn)定。

結(jié)語(yǔ)

ETC計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)作為今后公路計(jì)重收費(fèi)的主要方向，其能夠提升公路的運(yùn)行效率。減少收費(fèi)站人員的具體投入，更好地解決收費(fèi)站在交通運(yùn)行過(guò)程中不良問(wèn)題。

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