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摘要：本文以高速公路收费为研究对象，进行关于ETC自动收费系统的工作原理，系统框架以及实现技术分析，得到高速公路实现的主要技术是通过短程无线通信电子收费技术，同时进行国内外关于ETC技术在高速公路上的应用性研究。
关键词：ETC技术 高速公路 自动收费
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-638-01
引言
随着经济的不断发展，我国的高速公路得到了突飞猛进进步，在国民经济中占据着重要的地位。在高速公路的收费环节，如何能够有效的提高车辆的通行的效率，减少收费过程中所花费的时间，一直是关注的热点问题。随着科技的进步，收费技术也随着不断地发展，收费方式从人工收费、半自动收费，ETC收费等，其中ETC收费成为今后一个发展方向，是智能运输系统ITS的一个重要额定组成部分，可以有效的减少停车次数，保护环境，提高运输效率的特点，在高速公路收费中应用具有重要的意义。
1.ETC系统概述
电子收费系统简称ETC，或者叫做不停车收费系统，成为今后应用在高速公路，桥梁的一种新的自动收费系统。ETC技术主要利用地感线圈，通过感知运行车辆，通过机载设备与外部天线之间进行通信，完成车辆的识别，从而实现收费数据的交互的功能。ETC广泛的采用多方面的技术，具有无人操作、无现金交易以及不停车的三方面特征。
一个完整的ETC系统主要有车道控制器、后台系统以及RSU、OBU等组成，其中后台的子系统主要有自动车辆分类、现场稽查处理以及自动车辆识别三个子系统，这三个子系统都是通过车道控制器来连接起来的。如图1-1所示，是ETC系统的体系结构：
ETC系统的车道控制器主要的组成有控制器、自动栏杆机、天线、费用显示器以及车辆检测其组成。自动车辆识别系统AVI主要有电子标签、读写器以及PC机组成，主要通过天线发射信号，根据标签来读写车辆的信息，传递到计算机中进行分析。自动车辆分类系统可以采用图形匹配、红外线与压力传感器技术、红外与光纤传感器方式进行车辆的车型识别。现场稽查处理系统主要通过现场栏杆拦截、视频抓拍稽查处理等方式进行高速公路运行的相关管理。
ETC系统基本原理主要通过车辆上的电子标签与天线进行数据的交换，根据计算机识别出来的关于车辆的信息，车型信息，通过关联的银行账户扣除相对应的费用。假如扣除失败，则采用现场稽查处理系统进行事故处理。
2.ETC实现技术对比分析
为了实现电收费的目的，主要的技术手段可以有车牌识别、短程无线通信、车辆定位系统电子收费技术。
1）短程无线通信电子收费技术
此技术主要通过路边设备与车辆上的机载设备进行关联，可以在不停车的情况喜爱进行扣费的一种技术，在高速公路中得到广泛的应用。其主要有车载单元、分类系统、路边设备组成的前台系统与扣费功能的后天系统组成。通过安装在车辆上的机载设备（有相关的车型信息、用户账户信息等），当进入到收费站时候，路边的设备与其进行通信，根据相关的车辆信息进行扣除费用，此操作在后台系统进行。
2）车牌识别电子收费技术
此技术主要是根据图像与光学识别的技术进行车牌的识别，此方法需要事先将预付费用以及车牌信息输入到计算机中，通过经过收费站拍摄到的图片信息与计算机存储的数据信息进行比对分析，实现扣费的功能，如果未付款，则会记录下来，待核实后，给予罚单。系统的构成主要有摄像机与照明等组成的数据采集系统与费用管理饿后台收费系统组成。
3）车辆定位系统电子收费技术
此方法主要是利用GPRS或者GSM技术与车辆上的记载设备进行数据的通信，从而实现不停车收费的功能。主要由车载单元与定位系统或者GSM系统组成的前台系统与后台结算系统组成。当运行到收费站时候，通过安装在车上的机载设备启动通信模块进行数据的通信，将相关的信息传递给计算中心，只有当审核正确后才能进扣款的功能。付费成功显示在车载显示单元，、否则结束通信显示错误，并判断用户的合法性，将其信息进行记录。
这三种方法都有自身的优缺点，根据路测设施成本，车载成本，技术成熟性，以及收费准确率，干扰性进行比较，如表2-1所示：
别技术主要用户城市拥挤收费的。由于第二种技术的精确度不高，则发展收到了很大的制约；第一种技术成熟，在高速公路中大部分采用此技术，但是需要对路测设施进行良好的维护；第三种技术技术先进，车载成本高，具有很好的灵活性，收费点分布广，广泛的适用于路网的收费。
3.ETC技术在高速公路的应用
3.1国外应用
欧洲国家采用5.8GHz的短程无线通信电子收费技术与电子标签的方式进行高速公路收费，典型的代表如葡萄园的BRISA电子收费系统，意大利采用的Telepass系统每日不停车交易的次数达到五十万次。
日本在高速公路自动收费系统中，建立了400多台的ETC车道，通过双ETC天线与两片式电子标签结合的方式增加到接触CPU中，实现了车道高效的通行能力。美国最著名的的是采用E-Zpass系统，具有一定的联网的功能，是一种开放收费的方式，此方式采用混合车道与专用车道两种模式下进行自动收费。国外关于ETC应用在高速公路走在技术与管理前面，有效的提高了高速公路收费的效率，使得车辆高速的通行。
3.2 国内应用
我国的ETC系统在公路的应用中得到了一定程度的应用，并取得了一定的效果。
自從2000以来，第一个采用电子收费系统的京珠高速广东韶关段运行，有效的解决了区域经济内的交通的问题，采用的是双界面IC卡与两片式电子标签相互结合方式。到2004年，广东省基本实现了高速公路的联网收费的能力，具有78条ETC车道，得到了广泛的发展与应用，电子收费系统已经成为当代高速公路收费的主要方式。从整体来看我国的ETC系统存在以下特点：
1） 成本高。在高速公路的自动收费系统中，前期的投入大，花费高，车载单元、天线，自动栏杆等都要花费大量的资金，比传统的收费方式，虽然效率得到了提升，但是费用大大的增加。
2） 自动栏杆为常闭式。由于受到法规制度，信用等因素的影响，对于国外采用的自由流收费的方式，我国的适用性不强，主要因为非法车辆闯关的配套法律措施不完善，很难对逃车费的车辆进行处罚。因此必须进行安装闭式自动栏杆的方式，防止收费过程秩序的混乱。
4.结语
高速收费系统采用ETC技术，可以有效的提高车辆通行的效率，对高速公路的运行质量起到很重要的作用。本文通过ETC技术的工作原理、组成与实现技术进行比较分析进行介绍，得到高速公路自动电子收费系统主要利用短程无线通信电子收费技术来实现。同时进行国内外关于ETC技术在高速公路的应用性分析的研究，为高速公路自动收费系统提供了依据，具有重要的实践意义。
关键词：ETC技术 高速公路 自动收费
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-638-01
引言
随着经济的不断发展，我国的高速公路得到了突飞猛进进步，在国民经济中占据着重要的地位。在高速公路的收费环节，如何能够有效的提高车辆的通行的效率，减少收费过程中所花费的时间，一直是关注的热点问题。随着科技的进步，收费技术也随着不断地发展，收费方式从人工收费、半自动收费，ETC收费等，其中ETC收费成为今后一个发展方向，是智能运输系统ITS的一个重要额定组成部分，可以有效的减少停车次数，保护环境，提高运输效率的特点，在高速公路收费中应用具有重要的意义。
1.ETC系统概述
电子收费系统简称ETC，或者叫做不停车收费系统，成为今后应用在高速公路，桥梁的一种新的自动收费系统。ETC技术主要利用地感线圈，通过感知运行车辆，通过机载设备与外部天线之间进行通信，完成车辆的识别，从而实现收费数据的交互的功能。ETC广泛的采用多方面的技术，具有无人操作、无现金交易以及不停车的三方面特征。
一个完整的ETC系统主要有车道控制器、后台系统以及RSU、OBU等组成，其中后台的子系统主要有自动车辆分类、现场稽查处理以及自动车辆识别三个子系统，这三个子系统都是通过车道控制器来连接起来的。如图1-1所示，是ETC系统的体系结构：
ETC系统的车道控制器主要的组成有控制器、自动栏杆机、天线、费用显示器以及车辆检测其组成。自动车辆识别系统AVI主要有电子标签、读写器以及PC机组成，主要通过天线发射信号，根据标签来读写车辆的信息，传递到计算机中进行分析。自动车辆分类系统可以采用图形匹配、红外线与压力传感器技术、红外与光纤传感器方式进行车辆的车型识别。现场稽查处理系统主要通过现场栏杆拦截、视频抓拍稽查处理等方式进行高速公路运行的相关管理。
ETC系统基本原理主要通过车辆上的电子标签与天线进行数据的交换，根据计算机识别出来的关于车辆的信息，车型信息，通过关联的银行账户扣除相对应的费用。假如扣除失败，则采用现场稽查处理系统进行事故处理。
2.ETC实现技术对比分析
为了实现电收费的目的，主要的技术手段可以有车牌识别、短程无线通信、车辆定位系统电子收费技术。
1）短程无线通信电子收费技术
此技术主要通过路边设备与车辆上的机载设备进行关联，可以在不停车的情况喜爱进行扣费的一种技术，在高速公路中得到广泛的应用。其主要有车载单元、分类系统、路边设备组成的前台系统与扣费功能的后天系统组成。通过安装在车辆上的机载设备（有相关的车型信息、用户账户信息等），当进入到收费站时候，路边的设备与其进行通信，根据相关的车辆信息进行扣除费用，此操作在后台系统进行。
2）车牌识别电子收费技术
此技术主要是根据图像与光学识别的技术进行车牌的识别，此方法需要事先将预付费用以及车牌信息输入到计算机中，通过经过收费站拍摄到的图片信息与计算机存储的数据信息进行比对分析，实现扣费的功能，如果未付款，则会记录下来，待核实后，给予罚单。系统的构成主要有摄像机与照明等组成的数据采集系统与费用管理饿后台收费系统组成。
3）车辆定位系统电子收费技术
此方法主要是利用GPRS或者GSM技术与车辆上的记载设备进行数据的通信，从而实现不停车收费的功能。主要由车载单元与定位系统或者GSM系统组成的前台系统与后台结算系统组成。当运行到收费站时候，通过安装在车上的机载设备启动通信模块进行数据的通信，将相关的信息传递给计算中心，只有当审核正确后才能进扣款的功能。付费成功显示在车载显示单元，、否则结束通信显示错误，并判断用户的合法性，将其信息进行记录。
这三种方法都有自身的优缺点，根据路测设施成本，车载成本，技术成熟性，以及收费准确率，干扰性进行比较，如表2-1所示：
别技术主要用户城市拥挤收费的。由于第二种技术的精确度不高，则发展收到了很大的制约；第一种技术成熟，在高速公路中大部分采用此技术，但是需要对路测设施进行良好的维护；第三种技术技术先进，车载成本高，具有很好的灵活性，收费点分布广，广泛的适用于路网的收费。
3.ETC技术在高速公路的应用
3.1国外应用
欧洲国家采用5.8GHz的短程无线通信电子收费技术与电子标签的方式进行高速公路收费，典型的代表如葡萄园的BRISA电子收费系统，意大利采用的Telepass系统每日不停车交易的次数达到五十万次。
日本在高速公路自动收费系统中，建立了400多台的ETC车道，通过双ETC天线与两片式电子标签结合的方式增加到接触CPU中，实现了车道高效的通行能力。美国最著名的的是采用E-Zpass系统，具有一定的联网的功能，是一种开放收费的方式，此方式采用混合车道与专用车道两种模式下进行自动收费。国外关于ETC应用在高速公路走在技术与管理前面，有效的提高了高速公路收费的效率，使得车辆高速的通行。
3.2 国内应用
我国的ETC系统在公路的应用中得到了一定程度的应用，并取得了一定的效果。
自從2000以来，第一个采用电子收费系统的京珠高速广东韶关段运行，有效的解决了区域经济内的交通的问题，采用的是双界面IC卡与两片式电子标签相互结合方式。到2004年，广东省基本实现了高速公路的联网收费的能力，具有78条ETC车道，得到了广泛的发展与应用，电子收费系统已经成为当代高速公路收费的主要方式。从整体来看我国的ETC系统存在以下特点：
1） 成本高。在高速公路的自动收费系统中，前期的投入大，花费高，车载单元、天线，自动栏杆等都要花费大量的资金，比传统的收费方式，虽然效率得到了提升，但是费用大大的增加。
2） 自动栏杆为常闭式。由于受到法规制度，信用等因素的影响，对于国外采用的自由流收费的方式，我国的适用性不强，主要因为非法车辆闯关的配套法律措施不完善，很难对逃车费的车辆进行处罚。因此必须进行安装闭式自动栏杆的方式，防止收费过程秩序的混乱。
4.结语
高速收费系统采用ETC技术，可以有效的提高车辆通行的效率，对高速公路的运行质量起到很重要的作用。本文通过ETC技术的工作原理、组成与实现技术进行比较分析进行介绍，得到高速公路自动电子收费系统主要利用短程无线通信电子收费技术来实现。同时进行国内外关于ETC技术在高速公路的应用性分析的研究，为高速公路自动收费系统提供了依据，具有重要的实践意义。