论文部分内容阅读
摘 要：结合实际，對公路货车ETC车道系统应用分析，首先对货车ETC必要性进行解析，其次在论述货车ETC发展现状的同时，对公路货车ETC车道系统应用要点进行探讨。希望论述后，可以给相关工作人员提供参考。
关键词：公路货车;ETC车道;系统应用;研究
中图分类号：U495 文献标识码：A
1 货车ETC不停车收费技术原理
在技术原理上，货车ETC技术与普通的ECT具有相似性，即通过车载单元以及RSU天线的指定安装，完成ETC货车过道时的计算机自动运作，同时，由于货车ETC技术除去了人力干涉的过程，所以其整体效率便获得了大量增长，在计算机的全面作业下，货车的行程信息将变得更为准确，即如行驶里程等，其费用计算也就更具科学化。一般而言，ETC货车必须进入其对应车道，才可以实现不停车收费，即在ETC收费车道路侧的读写设备以DSRC通信方式为作业基础，完成ETC货车电子标签的各项信息收集、处理等工作，从而实现不停车收费。以收费完成为判定依据，车道计算机则通过对红绿灯、电动栏杆的抬起与下降，实现车辆的进出管制。
一般而言，货车ETC不停车收费技术也具备收费信息记录功能，即为了确保避免重复收费的现象，每个ETC收费点都会在收费完成后，将该车辆的该次收费信息实时上传至收费站口，从而确保收费标准化、合理化。另外需要注意的是，虽然货车ETC不停车收费技术具有十分明显的便捷性，但其仍然存在一定的技术局限，即ETC不停车技术目前还未拥有自主应对异常情况的能力，具体如非法ETC用户无法顺利通过车道，同时该车辆的处理工作仍需要工作人员进行人工处理，否则将会出现车道堵塞的状况。
2 发展货车ETC的必要性
2.1 环保节能
国家在关注发展交通运营上出台了相关《规划》，规定在交通的各个方面以及完整过程都要结合绿色发展观念，并且制定出基于2015年达成货车经营单位能够将周期耗能降低6.8%，而二氧化碳排放降低8%的目标。我国检测部门开展了定量分析工作，检测出单位无轴以及无轴以上的货车经由ETC通道运行时其油耗要比MTC少0.2 L，而二氧化碳排放减少0.7 L，因此ETC技术在货车运输上发展是必要的。
2.2 资金安全
我国货运车辆数量至2015年底已有1 389万辆，高速收费站对其通行收费的总数大致占到了整体通行费用的三分之二。而大多数的货车在进行运输时都是进行跨省运输，则为了保证高速通行需要带有较多的现金，司机在服务区休息时就无法保证现金安全，常常出现偷盗情况。ETC技术能够实现司机以及收费站现金存放的减少，这样就使得资金风险降低。
2.3 高效管理
非现金通行卡在办理时是与车牌进行绑定的，实名制一车一卡，使得车辆在高速公路通行，相关管理部门能够使用分析系统经由非现金卡的情况对车辆通行情况进行分析，查看有偷逃通行费的情况。
2.4 快速通行
货车本身具有车身长、收费额大的特点，在高速收费站人工收费时时长要进行停车缴费再启动运行，这期间消耗的时间是一般客车的2倍，而货车排队启停也会造成一定的拥堵。ETC技术能够实现不停车缴费，可以节省通行时间，也可以避免产生拥堵。
3 货车ETC发展现状
有较多的省份已经在货车ETC技术上开展了相关研究，如上海市高速公路在其辖区内高速公路上设置ETC通行车道，货车ETC通行要安装电子识别签和现金式“沪通卡”。2014年山西省针对货车在高速公路上的ETC车道进行试点实验分析。而共设件了7条ETC车道来提供货车通行，车道上使用了弯板、双秤台等相关的实时计重设备，能够将车辆在一般运行时所产生的计重差控制在±3%范围内，而货车冲刹秤、跳秤以及S型等相关行驶失常情况下产生的计重差距无法得到处理。
较多的省份开始客运车辆OBU通行作业，但针对货卡等Ⅱ型2轴的车辆还只可以经由现金卡在MTC车道通行。而当前为实现更为便捷高效的货车收费站通行，江西省针对该类型货车开展OBU安装。基于一定的统计，江西省该类货车约达到了总货运车辆的30%。实现OBU安装能够使得该类车辆经由ETC车道快速行驶，从而能够缓解人工服务车道所承受的而压力，实现高速站点实际运营性能的提升。
4 基于整车式称重系统的货车ETC技术研究
4.1 总体设计
4.1.1 入口车道布局
高速车道出处，使用前置预读天线，后接设称台的方式，并设置交易线圈7线圈后置的方式，确保将金额余存不够、已入黑名单以及OBU和实际绑卡不吻合等异常情况的车辆阻拦在入口外，正常通行的车辆将入口称重数据记录与通道出口进行计费对比，避免逃费现象出现。
4.1.2 出口车道布局
在高速车道出口也设置入口车道模式，使得能够将出口处出现异常情况的车辆转为人工车道进行有效的处理，确保ETC车道同学的准确和可靠。
4.2 关键技术研究
4.2.1 天线技术
在车道通行口设置二代相控阵天线，使得能够实现最大程度上的跟车干扰现象，能够有效的判断车辆，使得实际数据与系统内的保持一致，实际通信区域的宽度小于33 m，长度小于20 m，而OBU能够实现精确到0.1 m的定位，道路两侧设定相关设备来对通讯区间内出现的车辆电子识别标签进行识读，确保没有遗漏出现。将相邻车道间或h型车道上设置ETC车道时，需要错开设置车道读写器天线工作频次，使得相临道不会受到干扰。通道入口处，预读天线判断车辆为合法时则可以多车连续过杆进入车道。而要车辆被预读天线校验是否合法前还需要先经由预读队列里判断为无车状态，将货车识别放入队列，若出现有车状态则需要进行等待。当车辆至交易区落杆完成交易后再进行下一辆车，使得其计重精确度与通行有效性都得到提升。放行时可以实现1次2辆小型货车，但其他车辆则是1辆通行。 4.2.2 软件技术
在软件技术应用的过程中，需要结合货车的实际情况，对整体系统设置，以保证软件技术的应用效果得到有效的提升。
（1）队列维护、容锴技术。当车辆成功完成预读校验后车辆就进入预读队列中，当车辆前往车道，所设置的称重设施会记录车辆在车道内显示的称重数据，待到车辆进入交易区时，体系内将其与预读队列里的信息进行配对。完成准确配对就要校验分析车辆相关信息，完成验证和交易，让车进入到车道。当车辆经过光栅，当车辆经过光栅，如果此时所校验的车辆与预读中显示的数据不同，则要进行阻隔，防止跟车避费情况发生。
（2）异常处理技术。当车辆完成预读后顺利达到车道交易区，匹配预读信息成功，而计重数据无法显示，则需要对车辆进行警报提醒降速慢性来等待计重数据重新测得，系统完成计重数据后进行交易。对于此类技术的应用，需要按照货车的实际情况进行分析，然后在确定相关指标要求的基础上，做好各方面的控制管理工作。
（3）信号反射处理技术。整车称重秤台有21 m长，而交易时使用的天线信号会在秤台上产生反射，对交易的成功率产生较大的影响。因此会应用信号反射处理技术，将车辆行进的位置做好实时的标记，若产生微波反射对车辆预读和交易时则可以进行交易阻断，使得车辆进入车道后再完成交易步骤。
4.3 秤台技术
秤台技术即通过光栅的信息记录与实时对比工作，进行行驶货车的多项信息对比，即如行程等，从而避免异常状况出现，如跟车避费等。一般而言，该技术具有十分明显的信息对比性，只具备对应的甄别能力，而一旦出现跟车避费的状况时，秤台技术将通过阻隔的方式降低避费风险。
5 ETC货车不停车收费江西省应用问题
5.1 计量问题
目前，江西省省内各地收费站在ETC貨车不停车收费点所用的计量措施具有不一致性，即不同收费点所使用的计量器均不一致，这就无法保障行驶货车计量收费的统一性，因而货车行驶过程中对计量收费存在较多争议。
5.2 车道设置问题
一般情况下，由于ETC货车本身的长度与宽度均较大，因而对应的车道设置也应当具备适用性，但目前江西省内的不同收费点在车道设置问题上仍然存在争议，不符合统一性原则的车道设置往往给行驶货车带来较多不便，车辆于收费点前拥堵的状况仍然存在。因此，在实践过程中，需要按照货车车型的大小以行驶路线的具体情况，合理的对车道进行设置，从而保证整体路线的开展满足目标要求。
5.3 货车ETC解决思路
为了避免计量问题的出现，建议货车ETC技术将计量器具的使用设定为统一性，从而在技术使用的经费上、行驶车辆的成本上等多方面减少争议，避免ETC使用弊端出现;而车道设置问题的解决，则应当以量解决，具体即如双光栅、双天线等。通过信息记录与对比的多重作业，确保ETC车辆与普通客车的科学化区分，避免专用车道占用普通车道而造成车道拥堵，增强ETC使用效率与效果，以双识别模式为ETC货车行驶、普通客车行驶等提供更加便捷、有效的行驶体验。
6 试点效果
在本研究项目中，计重测量实现是应用了整车连续跟车技术。首先，从物理结构上来说整车称重能够避免受到异常情况影响产生较大的计量误差。在智能的称重仪表上应用CPU对AD转换芯片上所接收的压力传感器模拟信号，经由应用的滤波算法，准确的对车辆行驶动态计重，然后经由集成轮轴识别设施来判别出车辆的类型信息，最后集中所接收测得的相关数据发往高速公路收费的软件中。在进行动态过车时，可以应用智能模式，称重传感器能够对每一辆车的质量进行称重然后经由算法计算，使得每一辆车都得到计重且十分精准。应用的相关算法是采用了频谱分析来开展了车辆计重的频率分散，能够更好地规避掉产生多辆车集中在同一计重设施上而产生的重叠和增加造成的计重扰乱现象，保障高速公路保持实用、可靠地计重收费模式，使得技术发展更为先进且更具经济效益。
7 结论
本研究中所涉及的两个收费站试点，实际经由较多的车辆通行检测得出江西省研究所形成的货车ETC车道通行体系可以使得各种轴类货车能够不停车而做好计重收费，另外还可以实行客车与货车混合通行，还拥有基础性基的失常现象解决性能，同时可以依据相关需求表现出一定的交易和失常数据，其次能够做好容差处理。整车式称重系统与有效的计重算法结合，并实现调整能够使得实际差值低于±1%，满足实际称重精准度规定，还具备消除和预防异常情况的功能。二代控制电线，也能够有效的解决跟车存在的干扰以及邻道车辆干扰的相关问题，使得车道交易具有高达99%以上的成功率。
参考文献：
[1]黄常基.关于高速公路实施货车ETC车道模式的探讨[J].科学与财富，2019，21（04）：225.
[2]无.河北省首条高速公路货车ETC收费车道开通[J].中国交通信息化，2018，20（07）：81.
[3]耿瑶.河北省高速公路ETC车道远程监测系统[J].大陆桥视野，2017，15（08）：237.
关键词：公路货车;ETC车道;系统应用;研究
中图分类号：U495 文献标识码：A
1 货车ETC不停车收费技术原理
在技术原理上，货车ETC技术与普通的ECT具有相似性，即通过车载单元以及RSU天线的指定安装，完成ETC货车过道时的计算机自动运作，同时，由于货车ETC技术除去了人力干涉的过程，所以其整体效率便获得了大量增长，在计算机的全面作业下，货车的行程信息将变得更为准确，即如行驶里程等，其费用计算也就更具科学化。一般而言，ETC货车必须进入其对应车道，才可以实现不停车收费，即在ETC收费车道路侧的读写设备以DSRC通信方式为作业基础，完成ETC货车电子标签的各项信息收集、处理等工作，从而实现不停车收费。以收费完成为判定依据，车道计算机则通过对红绿灯、电动栏杆的抬起与下降，实现车辆的进出管制。
一般而言，货车ETC不停车收费技术也具备收费信息记录功能，即为了确保避免重复收费的现象，每个ETC收费点都会在收费完成后，将该车辆的该次收费信息实时上传至收费站口，从而确保收费标准化、合理化。另外需要注意的是，虽然货车ETC不停车收费技术具有十分明显的便捷性，但其仍然存在一定的技术局限，即ETC不停车技术目前还未拥有自主应对异常情况的能力，具体如非法ETC用户无法顺利通过车道，同时该车辆的处理工作仍需要工作人员进行人工处理，否则将会出现车道堵塞的状况。
2 发展货车ETC的必要性
2.1 环保节能
国家在关注发展交通运营上出台了相关《规划》，规定在交通的各个方面以及完整过程都要结合绿色发展观念，并且制定出基于2015年达成货车经营单位能够将周期耗能降低6.8%，而二氧化碳排放降低8%的目标。我国检测部门开展了定量分析工作，检测出单位无轴以及无轴以上的货车经由ETC通道运行时其油耗要比MTC少0.2 L，而二氧化碳排放减少0.7 L，因此ETC技术在货车运输上发展是必要的。
2.2 资金安全
我国货运车辆数量至2015年底已有1 389万辆，高速收费站对其通行收费的总数大致占到了整体通行费用的三分之二。而大多数的货车在进行运输时都是进行跨省运输，则为了保证高速通行需要带有较多的现金，司机在服务区休息时就无法保证现金安全，常常出现偷盗情况。ETC技术能够实现司机以及收费站现金存放的减少，这样就使得资金风险降低。
2.3 高效管理
非现金通行卡在办理时是与车牌进行绑定的，实名制一车一卡，使得车辆在高速公路通行，相关管理部门能够使用分析系统经由非现金卡的情况对车辆通行情况进行分析，查看有偷逃通行费的情况。
2.4 快速通行
货车本身具有车身长、收费额大的特点，在高速收费站人工收费时时长要进行停车缴费再启动运行，这期间消耗的时间是一般客车的2倍，而货车排队启停也会造成一定的拥堵。ETC技术能够实现不停车缴费，可以节省通行时间，也可以避免产生拥堵。
3 货车ETC发展现状
有较多的省份已经在货车ETC技术上开展了相关研究，如上海市高速公路在其辖区内高速公路上设置ETC通行车道，货车ETC通行要安装电子识别签和现金式“沪通卡”。2014年山西省针对货车在高速公路上的ETC车道进行试点实验分析。而共设件了7条ETC车道来提供货车通行，车道上使用了弯板、双秤台等相关的实时计重设备，能够将车辆在一般运行时所产生的计重差控制在±3%范围内，而货车冲刹秤、跳秤以及S型等相关行驶失常情况下产生的计重差距无法得到处理。
较多的省份开始客运车辆OBU通行作业，但针对货卡等Ⅱ型2轴的车辆还只可以经由现金卡在MTC车道通行。而当前为实现更为便捷高效的货车收费站通行，江西省针对该类型货车开展OBU安装。基于一定的统计，江西省该类货车约达到了总货运车辆的30%。实现OBU安装能够使得该类车辆经由ETC车道快速行驶，从而能够缓解人工服务车道所承受的而压力，实现高速站点实际运营性能的提升。
4 基于整车式称重系统的货车ETC技术研究
4.1 总体设计
4.1.1 入口车道布局
高速车道出处，使用前置预读天线，后接设称台的方式，并设置交易线圈7线圈后置的方式，确保将金额余存不够、已入黑名单以及OBU和实际绑卡不吻合等异常情况的车辆阻拦在入口外，正常通行的车辆将入口称重数据记录与通道出口进行计费对比，避免逃费现象出现。
4.1.2 出口车道布局
在高速车道出口也设置入口车道模式，使得能够将出口处出现异常情况的车辆转为人工车道进行有效的处理，确保ETC车道同学的准确和可靠。
4.2 关键技术研究
4.2.1 天线技术
在车道通行口设置二代相控阵天线，使得能够实现最大程度上的跟车干扰现象，能够有效的判断车辆，使得实际数据与系统内的保持一致，实际通信区域的宽度小于33 m，长度小于20 m，而OBU能够实现精确到0.1 m的定位，道路两侧设定相关设备来对通讯区间内出现的车辆电子识别标签进行识读，确保没有遗漏出现。将相邻车道间或h型车道上设置ETC车道时，需要错开设置车道读写器天线工作频次，使得相临道不会受到干扰。通道入口处，预读天线判断车辆为合法时则可以多车连续过杆进入车道。而要车辆被预读天线校验是否合法前还需要先经由预读队列里判断为无车状态，将货车识别放入队列，若出现有车状态则需要进行等待。当车辆至交易区落杆完成交易后再进行下一辆车，使得其计重精确度与通行有效性都得到提升。放行时可以实现1次2辆小型货车，但其他车辆则是1辆通行。 4.2.2 软件技术
在软件技术应用的过程中，需要结合货车的实际情况，对整体系统设置，以保证软件技术的应用效果得到有效的提升。
（1）队列维护、容锴技术。当车辆成功完成预读校验后车辆就进入预读队列中，当车辆前往车道，所设置的称重设施会记录车辆在车道内显示的称重数据，待到车辆进入交易区时，体系内将其与预读队列里的信息进行配对。完成准确配对就要校验分析车辆相关信息，完成验证和交易，让车进入到车道。当车辆经过光栅，当车辆经过光栅，如果此时所校验的车辆与预读中显示的数据不同，则要进行阻隔，防止跟车避费情况发生。
（2）异常处理技术。当车辆完成预读后顺利达到车道交易区，匹配预读信息成功，而计重数据无法显示，则需要对车辆进行警报提醒降速慢性来等待计重数据重新测得，系统完成计重数据后进行交易。对于此类技术的应用，需要按照货车的实际情况进行分析，然后在确定相关指标要求的基础上，做好各方面的控制管理工作。
（3）信号反射处理技术。整车称重秤台有21 m长，而交易时使用的天线信号会在秤台上产生反射，对交易的成功率产生较大的影响。因此会应用信号反射处理技术，将车辆行进的位置做好实时的标记，若产生微波反射对车辆预读和交易时则可以进行交易阻断，使得车辆进入车道后再完成交易步骤。
4.3 秤台技术
秤台技术即通过光栅的信息记录与实时对比工作，进行行驶货车的多项信息对比，即如行程等，从而避免异常状况出现，如跟车避费等。一般而言，该技术具有十分明显的信息对比性，只具备对应的甄别能力，而一旦出现跟车避费的状况时，秤台技术将通过阻隔的方式降低避费风险。
5 ETC货车不停车收费江西省应用问题
5.1 计量问题
目前，江西省省内各地收费站在ETC貨车不停车收费点所用的计量措施具有不一致性，即不同收费点所使用的计量器均不一致，这就无法保障行驶货车计量收费的统一性，因而货车行驶过程中对计量收费存在较多争议。
5.2 车道设置问题
一般情况下，由于ETC货车本身的长度与宽度均较大，因而对应的车道设置也应当具备适用性，但目前江西省内的不同收费点在车道设置问题上仍然存在争议，不符合统一性原则的车道设置往往给行驶货车带来较多不便，车辆于收费点前拥堵的状况仍然存在。因此，在实践过程中，需要按照货车车型的大小以行驶路线的具体情况，合理的对车道进行设置，从而保证整体路线的开展满足目标要求。
5.3 货车ETC解决思路
为了避免计量问题的出现，建议货车ETC技术将计量器具的使用设定为统一性，从而在技术使用的经费上、行驶车辆的成本上等多方面减少争议，避免ETC使用弊端出现;而车道设置问题的解决，则应当以量解决，具体即如双光栅、双天线等。通过信息记录与对比的多重作业，确保ETC车辆与普通客车的科学化区分，避免专用车道占用普通车道而造成车道拥堵，增强ETC使用效率与效果，以双识别模式为ETC货车行驶、普通客车行驶等提供更加便捷、有效的行驶体验。
6 试点效果
在本研究项目中，计重测量实现是应用了整车连续跟车技术。首先，从物理结构上来说整车称重能够避免受到异常情况影响产生较大的计量误差。在智能的称重仪表上应用CPU对AD转换芯片上所接收的压力传感器模拟信号，经由应用的滤波算法，准确的对车辆行驶动态计重，然后经由集成轮轴识别设施来判别出车辆的类型信息，最后集中所接收测得的相关数据发往高速公路收费的软件中。在进行动态过车时，可以应用智能模式，称重传感器能够对每一辆车的质量进行称重然后经由算法计算，使得每一辆车都得到计重且十分精准。应用的相关算法是采用了频谱分析来开展了车辆计重的频率分散，能够更好地规避掉产生多辆车集中在同一计重设施上而产生的重叠和增加造成的计重扰乱现象，保障高速公路保持实用、可靠地计重收费模式，使得技术发展更为先进且更具经济效益。
7 结论
本研究中所涉及的两个收费站试点，实际经由较多的车辆通行检测得出江西省研究所形成的货车ETC车道通行体系可以使得各种轴类货车能够不停车而做好计重收费，另外还可以实行客车与货车混合通行，还拥有基础性基的失常现象解决性能，同时可以依据相关需求表现出一定的交易和失常数据，其次能够做好容差处理。整车式称重系统与有效的计重算法结合，并实现调整能够使得实际差值低于±1%，满足实际称重精准度规定，还具备消除和预防异常情况的功能。二代控制电线，也能够有效的解决跟车存在的干扰以及邻道车辆干扰的相关问题，使得车道交易具有高达99%以上的成功率。
参考文献：
[1]黄常基.关于高速公路实施货车ETC车道模式的探讨[J].科学与财富，2019，21（04）：225.
[2]无.河北省首条高速公路货车ETC收费车道开通[J].中国交通信息化，2018，20（07）：81.
[3]耿瑶.河北省高速公路ETC车道远程监测系统[J].大陆桥视野，2017，15（08）：237.