基于RFID的ETC电子不停车收费管理方案

1.系统概述

1.1.系统背景

随着国民经济快速发展，我国综合国力不断增强，交通基础建设大为改善，尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成，高速公路为交通事业跨越式发展奠定了坚实的基础，在某种程度上缓解了交通在经济建设中的瓶颈制约作用。但是，随着经济的持续快速增长，路网通过能力日益满足不了交通量增长的需要，交通拥挤，阻塞现象日趋严重，尤其以高速收费站车辆拥挤堵塞现象更为突出。如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。

经过长期和广泛的研究，各发达国家已从主要依靠修建更多的公路，扩大路网规模来解决不断增长的交通需求，转移到用高科技技术来改造现有公路运输系统及管理体系，从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质量的目的。ETC电子不停车收费系统应运而生，ETC特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。ETC系统不仅极大的改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，而且大大提高过路桥收费的通行效率。

图一高速收费站拥挤车辆

1.2.现状及分析

高速公路堵车现象时有发生，高速公路管理手段虽然越来越先进，但大部分已通车高速公路收费管理却仍停留在比较低效的人工收费阶段，这就给高速公路使用带来诸多不便：

（1）车辆停车排队交费等候通关的时间较长，在车流量增加时很容易造成拥堵；

（2）因停车等候交费的时间较长，降低了大桥的通行能力和服务水准；

（3）各收费站点的现金结算工作量巨大，所需工作人员较多，增加了人力使用成本；

（4）人工收费存在人员交接班的现金复核、稽查和统计工作量，同时还存在现金移交的资金安全问题；

（5）存在收费漏、交钱不给票或给假票的情况时有发生，甚至出现假钞假币方面损失；

（6）不便于路况和车流信息及时交流；

（7）由不同投资主体修建的公路收入分配问题日益严重；

（8）经过收费站时停车缴费造成的通行速度缓慢、频繁制动引起的机械磨损、油耗、噪音和由此产生的大量有害尾气等问题严重。

我国高速公路普遍采用封闭式收费制式，各省市在联网收费系统中，普遍采用了基于IC卡作为通行券的人工现金收费（MTC）方式，公路收费中实现电子支付的主要方式有记帐卡、信用卡、预付卡、电子钱包等等。在各种公路收费的电子支付手段当中，基于专用短程通讯（DSRC）技术的ETC电子不停车收费技术，以其具有免除现金交易、无需停车快速通过、有效提高通行能力、大大提升服务水平、简化收费管理、降低环境污染等等明显特点和优势广为受人青睐。不停车收费系统又称电子收费系统（Electronic Toll Collection System），简称ETC系统。它利用车辆自动识别技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网路对收费数据进行处理，实现不停车自动收费的全电子收费管理系统。

2.系统介绍

2.1.系统原理

ETC电子不停车收费系统是基于RFID技术通过远距离、非接触采集射频卡的信息，实现车辆在快速移动状态下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。该系统产品集计算机软硬件、无线通信、信息采集处理、数据传输、网络通讯、自动控制和智能卡制作等技术综合应用为一体，属于先进的智能交通信息采集设备和高安全性的智能身份识别系统，是一种能有效对车辆进行自动识别和联网监管的重要技术手段。

该系统通过安装在车辆挡风玻璃上或者车身其他部位的车载电子标签（OBU）与在收费站ETC车道上的车道设备控制系统信号发射与接收装置（称为路边读写设备，简称RSE）以专用短程通信（Dedicated Short-Range Communication，简称DSRC）方式交换信息，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。不停车收费系统主要利用车辆自动识别技术（AVI），通过路侧车道控制系统的信号发射与接收装置识别通过车辆的编号，自动从该用户的专用账户中扣除通行费。对使用ETC车道未安装车载器或车载器无效车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。

图二收费站工作原理示意图

2.2.系统结构

ETC电子不停车收费系统主要包括底层应用单元（车道计算机）、车道控制单元（包括工控机、车辆检测器、道闸）、图像采集单元（摄像机、视频采集卡）、显示告警单元（车道通行灯、声光报警装置、车道显示屏）、射频识别单元（RSE和OBU），该系统主要实现的功能如下：

车辆自动识别

车辆自动收费

控制道闸、通行灯以示通行或放行

对当前车辆进行抓拍

对非正常车辆进行告警