高速公路省界收費(fèi)站取消后ETC門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

付磊

（天津高速公路集團(tuán)有限公司，天津300400）

1 引言

高速公路發(fā)展歷程中，取消省界收費(fèi)站在國內(nèi)各省市相繼推行，此發(fā)展形勢(shì)帶來機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的局面。在此環(huán)境中，創(chuàng)建高度成熟的網(wǎng)絡(luò)安全體系具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義，可以為高速公路的發(fā)展以及快捷支付方式的推廣奠定良好條件，為百姓提供高效的出行服務(wù)。

2 ETC門架系統(tǒng)

ETC門架系統(tǒng)是高速公路中的重要組成，主要設(shè)于互通樞紐匝道處，或是沿線的各收費(fèi)站匝道處，所在建設(shè)位置遠(yuǎn)離周邊城鎮(zhèn)，要求該系統(tǒng)具備穩(wěn)定運(yùn)行的能力，對(duì)建設(shè)技術(shù)提出較高的要求。圖1為ETC門架布局示意圖。

圖1 非省界ETC門架系統(tǒng)布局

方案一：選擇臨近建設(shè)區(qū)域的收費(fèi)站，于該處敷設(shè)2根規(guī)格一致的通信光纜，并將其延伸至ETC門架處，從而構(gòu)成集ETC門架上行、下行以及既有收費(fèi)站于一體的閉合環(huán)路，提供渠道以便高效完成通信數(shù)據(jù)傳輸。ETC門架系統(tǒng)具有獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)，無論原通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)運(yùn)行狀況如何，其始終不會(huì)受到影響，數(shù)據(jù)傳輸可維持穩(wěn)定狀態(tài)。但存在遠(yuǎn)距離管材敷設(shè)作業(yè)的情況，期間易受到外界因素的影響，導(dǎo)致施工周期延長，成本增加。

方案二：借助既有的主干通信光纜，確定合適的ETC門架設(shè)置區(qū)域，于該處敷設(shè)通信光纜，使其能夠與高速公路既有的通信系統(tǒng)接續(xù)井連接，發(fā)揮出主干通信光纜的優(yōu)勢(shì)，將數(shù)據(jù)傳輸至收費(fèi)站。為確保接收實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，在收費(fèi)站處配置了4G路由器。此方案的特點(diǎn)在于原有建設(shè)資源得到充分的利用，施工工期縮短，所需成本相對(duì)較低。但不足之處在于易受到主干通信光纜的影響，對(duì)運(yùn)維管理提出較高的要求。

兼顧數(shù)據(jù)傳輸、建設(shè)成本等方面的要求，融合了上述2種方案的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)成全新的主備雙鏈路通信組網(wǎng)架構(gòu)，集多重優(yōu)勢(shì)于一體。

3 設(shè)計(jì)原則

基于上述分析，確定以下3方面設(shè)計(jì)原則：

1）出入口匝道處存在極為明顯的交通流量變化現(xiàn)象，ETC門架的設(shè)置可選擇在匝道前方特定距離的位置。對(duì)于省界ETC門架建設(shè)工作，需要兼顧相鄰兩省的高速公路運(yùn)營狀況，各自均要配置上下行ETC門架系統(tǒng)，可選擇在臨近分界線的互通立交處。

2）ETC門架所處位置應(yīng)在直線段，確保建設(shè)區(qū)域前方的直線距離≥50m，且周邊不存在遮擋設(shè)施。以維持ETC門架正常使用為基本目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上合理調(diào)整布設(shè)位置，使其在電力供應(yīng)、安裝作業(yè)、數(shù)據(jù)通信等方面都要具有更便捷的條件，且盡可能臨近收費(fèi)站房。

3）ETC門架的設(shè)置要遠(yuǎn)離交通擁堵路段，保證車牌圖像識(shí)別具有較高的準(zhǔn)確率。對(duì)于供電距離超3km的情況，此時(shí)以升降壓設(shè)備供電的方式較為合適；對(duì)于供電距離未超過3km的情況，可采取直接供電方式。

4 ETC門架系統(tǒng)建設(shè)方案

4.1 主用鏈路建設(shè)方案

主用鏈路的建設(shè)應(yīng)充分涵蓋“新敷設(shè)光纜-ETC門架-原有通信光纜-收費(fèi)站”四大要素，彼此串聯(lián)從而形成以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，借助RSTP協(xié)議達(dá)到高效率、高精度切換保護(hù)的效果。除了ETC門架建設(shè)選址外，還需考慮到供電系統(tǒng)方案的選擇問題，此處提出2種較詳細(xì)的建設(shè)方案。

1）ETC門架系統(tǒng)設(shè)于臨近既有收費(fèi)站的位置，通信方式采取的是從收費(fèi)站敷設(shè)光纜的方式，使其延伸至門架處，并于該處設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，將源自收費(fèi)站的光纜進(jìn)一步接入主干光纜接續(xù)井，構(gòu)成環(huán)路后，可以將數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給收費(fèi)站。

2）ETC門架系統(tǒng)建設(shè)在臨近服務(wù)區(qū)周邊的位置，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜【1】，在該處敷設(shè)新光纜，并將其有效接入與之間距最小的主干光纜接續(xù)井，完成熔接作業(yè)，由此構(gòu)成完整的環(huán)路，此方式依然可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向收費(fèi)站的高效傳輸。

4.2 備用鏈路建設(shè)方案

在原有收費(fèi)站端的基礎(chǔ)上增設(shè)4G路由器，創(chuàng)建備用鏈路（運(yùn)營商的專線網(wǎng)絡(luò)），使其能夠有效連接ETC門架系統(tǒng)和收費(fèi)站系統(tǒng)，在此條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)共同通信傳輸鏈路的冗余備份處理，其作用在于維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。此外，機(jī)電設(shè)備是ETC門架系統(tǒng)的重要組成部分，其主要包含了收費(fèi)網(wǎng)和視頻監(jiān)控網(wǎng)，各自所選擇的專用網(wǎng)絡(luò)存在差異，且采取的信息安全防護(hù)等級(jí)也有特殊之處，此時(shí)對(duì)各自分別配備相適應(yīng)的物理設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的傳輸作業(yè)【2】。

5 特殊點(diǎn)位設(shè)計(jì)方案

在具體建設(shè)過程中，需要注意以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

1）發(fā)揮ETC門架基礎(chǔ)的作用，對(duì)已建成的ETC門架鋼結(jié)構(gòu)采取優(yōu)化措施，除了為ETC門架系統(tǒng)配套設(shè)備的安裝提供支持外，還需滿足交通安全標(biāo)識(shí)牌的要求。根據(jù)室外一體化機(jī)柜的特點(diǎn)，對(duì)其采取設(shè)計(jì)方案優(yōu)化作業(yè)，靈活調(diào)整柜內(nèi)設(shè)備的安裝位置，使其設(shè)于就近的收費(fèi)站房內(nèi)，此時(shí)的布設(shè)方案為前端配置小型機(jī)箱，安裝以太網(wǎng)交換機(jī)等相關(guān)設(shè)備，采取的是光纖傳輸機(jī)制，發(fā)揮出站內(nèi)機(jī)房柜的控制作用，以便前端設(shè)備可正常運(yùn)行。

2）以寧靜樞紐為節(jié)點(diǎn)，第1方向經(jīng)過該處后通往高速服務(wù)區(qū)，第2方向經(jīng)過該處后則通往未來科技城，沿線均采取的是單匝道的方式，共配置2處門架，目的在于分別收取各方向的費(fèi)用，并提高交易效率，保證成功率。

3）部分匝道站存在連接線偏長的情況，可將其作為收費(fèi)站而使用，提供ETC門架扣費(fèi)功能，打破了原方案中ETC門架系統(tǒng)過于獨(dú)立的局面，以達(dá)到收費(fèi)數(shù)據(jù)高效接收與轉(zhuǎn)發(fā)的效果。部分收費(fèi)站所采取的費(fèi)率具有差異性，此時(shí)在一個(gè)收費(fèi)站設(shè)置省界ETC門架系統(tǒng)，另一收費(fèi)站則采取車道計(jì)費(fèi)的方式。

4）鑒于天津市通行介質(zhì)大范圍丟失的情況，充分考慮現(xiàn)行的設(shè)計(jì)原則，提出了如下幾點(diǎn)解決方法：增設(shè)車載單元（OBU）的同時(shí)還采取后臺(tái)記賬方式，彼此配合之下實(shí)現(xiàn)對(duì)ETC車輛的自動(dòng)扣費(fèi)處理，改變了ETC車輛交易方式，使其朝單片式OBU應(yīng)用轉(zhuǎn)變。選擇的是5.8GHz復(fù)合通行卡，將其作為重要的通行介質(zhì)，面向的是MTC車輛，遵循的是“分段計(jì)費(fèi)、出口收費(fèi)”的原則；此外，ETC車輛均對(duì)應(yīng)有特定的ETC賬戶，其綁定車主的實(shí)名制銀行卡，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扣費(fèi)。

5）現(xiàn)階段，天津市高速公路建設(shè)領(lǐng)域存在貨車認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)模糊的局面，針對(duì)此問題，需要以車型、路徑和里程為依據(jù)，確定相應(yīng)的收費(fèi)額度。具體而言，當(dāng)車輛駛?cè)敫咚俟泛?，首先將?huì)經(jīng)過入口，于該處領(lǐng)取通行卡（包含了詳盡的行駛特征信息），當(dāng)駛離高速公路時(shí)，在出口處將通行卡交回，由此得到車輛在過去時(shí)段內(nèi)的行駛里程數(shù)量，并根據(jù)車輛的基本信息（車型或計(jì)重），按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)確定需支付的通行費(fèi)用。高速公路中的部分路段較為特殊，即采取的是開放式收費(fèi)制式，此時(shí)則要以車型或車重為基本依據(jù)進(jìn)行收費(fèi)，做到獨(dú)立拆賬，支付相應(yīng)的通行費(fèi)。整個(gè)運(yùn)行過程中，ETC車輛要具有較高的交易成功率，同時(shí)還要具備準(zhǔn)確獲取通行信息的能力，這是正常收取通行費(fèi)用的必要前提【3】。立足于天津市高速公路發(fā)展?fàn)顩r，針對(duì)ETC收費(fèi)方式同時(shí)采取了多種保障措施，盡可能避免通行費(fèi)流失現(xiàn)象。對(duì)于MTC車輛，采取的是以5.8GHz復(fù)合通行卡為基礎(chǔ)，輔以車輛圖像識(shí)別的綜合型收費(fèi)模式，通行介質(zhì)選擇的是CPC卡，捕捉車輛的基礎(chǔ)信息，經(jīng)過分段計(jì)費(fèi)后在出口收費(fèi)。對(duì)于CPC卡的內(nèi)容，其必須包含計(jì)費(fèi)車型信息，車輛駛離高速時(shí)在出口處核對(duì)。

6 結(jié)語

高速公路建設(shè)大環(huán)境下，取消省界收費(fèi)站將為ETC的發(fā)展奠定良好條件，此進(jìn)程中涉及大規(guī)模的ETC門架系統(tǒng)建設(shè)工作，ETC門架及其配套的附屬裝置則是發(fā)展智慧公路的重要基礎(chǔ)設(shè)施。對(duì)此，需要充分抓住取消省際收費(fèi)站所創(chuàng)造的寶貴契機(jī)，加大力度做好車路協(xié)同的研發(fā)工作，以期在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)換道超車，提高高速公路通行服務(wù)水平。