ETC的相关知识

********智能交通系统的概要********5分钟

今天非常荣幸和诸位老师一起探讨计算机技术在交通系统中的应用。

首先我先概述一下智能交通的相关概念，之后我会以路桥收费系统为例，讲解一下计算机技术的具体应用情况。

随着社会经济的发展，城市化进程加快，汽车保有量迅速增长，交通拥挤、交通事故、环境污染等问题已经成为世界各国面临的共同问题。

解决交通问题的传统方法是大规模修建道路。但目前大部分国家，可供修建道路的空间已经越来越小。另外，交通系统是一个复杂的巨系统，仅仅单独从道路方面或者车辆方面考虑，都难以从根本上解决问题。在此背景下，充分利用信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术 、计算机技术等多项高新技术的集成及应用，使现有资源能够得到最大效率的利用，这种解决交通问题的方式就是智能交通系统。

▲(Intelligent Transportation systems)ITS。

智能交通系统可以细分成若干个子系统，如交通信息服务系统（ATIS），通过装在道路、车辆、停车场的传感器和传输设备，向交通信息中心提供各地的实时交通信息，ATIS得到这些信息并通过处理后，实时向出行者提供道路交通信息、出行者可以根据这些信息确定自己的出行方式、选择线路。当车上装备了自动定位和导航系统时，还可以帮驾驶员自动选择行驶路线。世博出行综合信息服务系统就属于该类系统，该系统通过交通网站发布静态信息和动态信息；通过移动终端，提供实时的交通信息服务；此外还利用交通电台、电视台及时播报交通新闻，其运用为世博会的成功召开提供了有力的保障。

此外智能交通系统还包括，交通管理系统（ATMS），公共交通系统(APTS) 、车辆控制系统（AVCS）、和电子收费系统(ETC)等

和ATIS不同的是，ATMS的使用对象是交通管理者，它的作用是根据收到的信息对交通进行控制。

公共交通系统是采用智能技术促进公共运输业的发展、如在公交车辆管理中心，可以通过车辆的实时状态合理安排发车等。

AVCS是帮助开发驾驶员实行本车辆控制的各种技术。

ETC是指世界上最先进的路桥收费系统，在现行的车道上安装该系统，可以使车道的通行能力提高3到5倍。

刚才简单阐述了智能交通系统的概况，接下来，让我们结合ETC系统，进一步更具体的讲述计算机技术的运用方法。

********智能交通系统的概要********5分钟

路桥收费系统是交通系统的一个重要组成部分，早期的收费系统采取全人工收费。由于存在诸多弊病，已经逐步被淘汰。我国目前的路桥收费系统，主要以IC卡、磁卡为介质，采用人工半自动收费方式为主。由于需要驾驶员停车/递钱/找零/离开的动作，收费时间比较长，制约了路桥系统的有效利用。

▲（MTC/ Manual Ton Collection system） ETC( Electronic Toll Collection )

为了减少缴费所需的时间，出现了不停车电子收费系统，在安装于车辆上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间，通过微波专用短程通讯协议进行通讯，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费的目的。该技术在国外已有较长的发展历史，不停车收费技术特别适于在高速公路收费。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过（几十公里以至 100 多公里），因而可以极大的提高公路的通行能力。

接下来，我们简单阐述一下ETC的系统构成。ETC系统包含三个主要部分，分别是车载部分OBU、路侧部分RSU和车道控制器。

OnBoardUnit/RoadSideUnit

其中车载部分，主要作用是保存车辆的信息，可以分为单片式电子标签和双片式电子标签，其区别是两片式电子标签带IC卡接口。国外ETC系统多选用单片式电子标签。在我国，由于两片式电子标签带有IC卡接口，可以和我国广泛使用的人工半自动收费系统相兼容，因而我国的相关标准推荐使用两片式电子标签。

路侧系统可以分为车道天线控制器和微波天线。功能是完成，车道控制器和车载单元的通信。

车道天线控制器从车道控制器中接收通信请求，形成符合DSRC标准通信协议的数据侦，通过微波天线将数据祯发给ETC车上的电子标签；之后微波天线接收到电子标签返回的数据，经车道天线控制器后解析后再传给车道控制器。

车道控制器是ETC系统中最重要的组成部分，一般是由一台工控机和相关软件组成，负责完成数据采集、信息处理、设备控制等任务。

▲车道天线：电源单元/RS485接口、震荡器、发射单元、接收单元、数据处理单元、天线

▲车道天线控制器：PC通信接口单元、存储器、通信协议处理单元、RS485天线接口单元

接下来，我讲解一下，不停车电子收费系统的工作主要过程， 首先是车主到客户服务中心购置车载电子标签，交纳储值。然后由发行系统向电子标签输入车辆识别码(ID)与密码，并在数据库中存入该车辆的全部有关信息(如识别码、车牌号、车型、颜色、储值等)。车主将标识卡安置在车内。当车辆驶入ETC收费车道入口天线的发射区，处于休眠的电子标签受到微波激励而苏醒，转入工作状态的电子标签通过微波发出电子标签标识和车型代码，天线接收确认电子标签有效后，以微波发出入口车道代码和时间信号等，写入电子标签的存储器内。当车辆驶入收费车道出口天线发射范围，经过唤醒、相互认证有效性等过程后，天线读出车型代码以及入口代码和时间，传送给车道控制机，车道控制器存储原始数据并编辑成数据文件，上传给收费站管理子系统并转送收费结算中心。

下面我们看一下，典型的ETC车道图。

首先看一下刚才讲到的2个部分，车道控制器和路侧单元。路载单元由天线控制器和微波天线构成。正如我们所看到的，实际的ETC车道还包含许多辅助设备。例如车辆检测器，功能是测量车高、车重等参数通过串口通信线上传至车道控制器，作为收费依据使用。又如牌照识别处理器和牌照识别摄像机组成车牌识别系统，将抓拍到的车牌上传至车道控制计算机，用于和电子便签内存储的车牌信息进行比对，以防止车/卡不一致。此外出口还装有费额显示器，显示本次费用和余额等信息。

通常来说，ETC的入口和出口车道一般采用相同的硬件构成，区别在于车道控制计算机的软件系统不同。下面我们看一下入/出口的软件工作流程。

从该图可以看到，首先判定OBU的有效性，其次读取电子标签的基本信息，并根据这些信息，对电子标签的有效性进行判定。然后进行黑名单判定，以上判定都正确无误后，通过天线控制器向电子标签内写入入口信息，并抓拍图像，形成入口流水纪录，打开电子栏杆放行。

接下来让我们看一下出口车道的流程图，我们可以看到截至黑名单判断，出口和人口的处理流程是完全相同的，之后出口流程将会从电子标签中读取入口信息，进行入口有效性判断，之后根据入口编号、入场时间和车辆类型等进行费率的计算。并通进行扣款，通常这些过程，是通过收费子系统完成。当扣款成功后，向电子便签中写出口信息，并抓拍图像，形成出口流水纪录放行。

通过前面的讲述，我们了解了车道控制器的控制流程，正是计算机技术的应用，使收费工作，可以自动完成，大大的提高了收费的速度和准确度，从而提高了路桥系统的利用效率。

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接下来，我们就ETC系统中尚存在的一些问题，进行分析。

目前ETC在我国的运营中也有一些问题，主要有如下几类。

误入的非ETC车辆引起ETC车道拥堵/ETC系统跟车干扰严重/短通信区车辆通行速度低/自动栏杆附近存在通信盲区/各类ETC系统之间的兼容问题。

目前的解决方案是，加强交通诱导；

跟车问题比较复杂，主要有三种情况，前车是ETC车后者不是，2车都是ETC，后者是ETC，前车不是ETC，通过统一标签的灵敏度、规范电子标签的安装位置、提高车道软件的逻辑判断能力。各类ETC系统的兼容，可以通过强化相关规范，统一标准。

随着计算机技术的不断发展，ETC也会随之完善。

我的本次试讲就是以上内容，谢谢大家。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/d58ca9a3284ac850ad024248.html