etc系统车道规划.docx

ETC系统收费站场车道规划随着我国道路交通网的不断发展和完善，道路收费系统也有了其应用的广阔乾坤。当今的道路收费方式大致有三种：传统的人工收费（MTC）、不停车电子收费（ETC）、MTC和ETC混合（指在同一车道可实现MTC和ETC的切换）。一、ETC峻ETC系统是利用微波技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、传感技术、图象识别技术等高新技术的设备和软件所组成的一个先进系统，可实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用的功能。系统主要采用车辆自动识别（AVI）技术，通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置（称为路边读写设备，简称RSE）,识别车辆上设备（称车载器，简称OBE）内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用的专用账户中扣除通行费，对使用ETC车道的未安装车载器或者车载器无效的车则视作其违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。从技术角度来说，车辆可以在高速通行的条件下完成自动交费业务。与传统人工收费方式相比，ETC系统使车辆免除了在收费站的停车收费环节，从而节省了车辆在收费口的停车、等候、交费、找零等花费的时间。二、ETC车道控制的关键技术不停车收费的车道控制系统必须包括以下子系统：1、车辆自动识别技术（AUtOmatiCVehicleIdentification,简称AVI）主要由车载设备（C）BE）和路边设备（RSE）组成，两者通过短程通信完成路边设备对车载设备信息的一次读写，即完成收（付）费交易所必须的信息交换手续。而短程通信所用的通信规约就称为DSRC规约，是国际ITS领域车一路之间共同遵守的通信协议，是ETC系统车载设备（OBE）与路边设备（RSE）之间通信的技术规范。目前用于ETC的短程通信主要有微波和红外两种方式，微波方式的ETC已成为各国DSRC的主流2、自动车型分类技术（AutomaticVehicleClassification9简称AVO在ETC车道安装车型传感器测定和判断车辆的车型，以便按照车型实施收费。也有简单的方式，即通过读取车载器中的车型信息。3、违章车辆抓拍技术（VideOEnfOrCementSyStern,简称VES）主要由摄像机、图象传输设备、车辆牌照自动识别系统等组成。对不安装车载设备OBE的车辆用摄像机实施抓拍措施，并传输到收费中心，通过车牌自动识别系统识别违章车辆的车主，实施通行费的补收手续。三、ETC车道控制设备的组成1、车载设备OBE（OnBoardEquipment）车载设备主要有两种：单片式、双片式。1）单片式：单为车载器，不设IC卡接口。在费用结算方面主要采用账户管理，即事后结算的非实时收费方式。主要应用于被动式ETC系统。因价格相对较低，易为ETC用户接收，有利于不停车收费收费系统的起步和推广。它也可用于军、警等免费车辆使用。2）双片式：OBE+IC卡。使用IC卡可实现实时收费，确保收费的确实性。IC卡还可应用到其他领域。IC卡又分接触式及非接触式两种。OBE十非接触式IC卡：优点：非接触式IC卡已广泛应用与公交领域，且现在使用的公交卡具有电子钱包的功能。上海东方交通卡股分有限公司发行的“上海公共交通卡”就属于这一类的非接触IC卡。因此，只要OBE带有与现有公交IC卡相匹配的接口，即可将现在使用的公交IC卡应用于道路自动收费系统中，以利于实现公共交通“一卡通”的目标。缺点：由于非接触式IC卡在交易时耗电较大，因此OBE采用电池供电不适合，而只能采用外部电源供电（例如点烟器电源）。但是目前我国车种较杂且车况较差，车内取电有一定难度。此外，可使用非接触式IC卡的（DBE创造成本非常高，使处于起步阶段的ETC系统的应用因OBE的成本高而较难推广。OBE十接触式IC卡：优点：我国金融系统使用的是接触式IC卡，因此在IC卡的发行及结算方面较便利。使用接触式IC卡的OBE创造成本较低。缺点：与公交非接触IC卡不兼容，不利于一卡通的发展。2、路边设备RSEETC系统路边设备主要由天线、天线控制器以及OBE发行机组成。ETC系统基本均由上述3种设备构成，其中天线及天线控制器安装于路边，普通一台天线控制器可控制一个或者多个天线。天线的数量可根据实际需要进行选择。最简单的配置为道路入口、出口分别每一个车道设置一台天线。根据需要可在入口附近增加设置预告天线，在出口增设天线用于确认OBE是否已从IC卡中扣除了应收的费额。OBE发行机用于发行OBE,将车辆的固有信息写入OBE中。OBE发行机置于客户服务中心。3、车道辅助设备ETC车道辅助设备主要包括：信号灯、电动栏杆、违章抓拍摄像（照像）机、车辆检测器、车种判别器等。1）电动栏杆用于拦截有问题的车辆，其包括列入黑名单的车辆及普通逃费车辆。但考虑到栏杆的误动作，会损坏车辆，以及电动栏杆的反应速度可能会跟不上ETC车辆的通行速度，所以在普通逃费车辆通过时，原则上不使用电动栏杆拦截，而采用当场抓拍摄像、会同交警部门事后处理的办法。2）违章摄像（照像）机对所有通行车辆进行拍摄。接到控制系统指令后，可消除正常通行车辆的图象；对问题车辆，将图象传输到后台管理终端，作为事后处理违章车辆的证据。考虑个人隐私等问题平时仅拍摄车辆的车牌号位置，但功能上，可根据需要（公安等）调节角度拍摄驾驶员影像。3）车辆检测器车辆检测器检测到车辆通过时，通知ETC控制系统向天线发出起动指令，天线与OBE建立通行关系，并在一定程度上可用于车种判别。4）车种判别器在目前的MTC系统中主要使用感应线圈通过感应车重、车轴距等判别车种，或者由收费人员目测判别。在ETC系统中由于车辆不停车通行速度快,收费人员目测车种可靠性不能保证，建议使用车种判别器。5）感应线圈在目前的ETC系统中也可通过感应线圈感应车种，与天线结合使用ETC方式。此外，在发行OBE时已将车辆的固有信息（车种、牌号、发动机号等）写入OBE中，由于OBE具有防止拆卸功能（防止将小型车OBE拆下后安于大型车上用以逃费的行为），即拆下OBE后，OBE内的信息全部自动消失且无法工作，这样可彻底信任并依靠OBE中的车种信息进行收费。四、ETC车道的规划布局现有ETC系统中时常采用的车道设备布局有以下两种：1、岛外式如下图（图1）：采用这种方式布局的车道的因两端都比传统车道长了4-8米，可避免因发生非ETe用户车辆错入车道倒车或者ETC交易异常、不成功时，浮现交通阻塞。用户车辆可直接转入MTC传统车道进行交易，减少车辆的等待时间，提高通行效率。该种方式比较适合车流量较大的路段使用。2、岛内式如下图（图2）：岛内式ETC收费车道布局采用这种车道布局方式的因其栏杆和其他设备均与传统MTC车道的位置基本相似，需车辆直接开入车道内才可正常交易，如交易失败需倒车，重新进入其他MTC车道，比较费时，在交通拥堵，车流较大的路段不适合使用，但该种方式可最大限度的避免非ETC用户车辆以侥幸心理逃费。五、ETC车道天线种类与应用ETC系统可采用两种天线，分别是：门架式、路侧式。1、 门架式天线门架式天线普通高度为5.5M,覆盖面较广，较少存在覆盖死角，但安装成本较高。2、 路侧式天线路侧式天线普通高度为5M,覆盖面较窄，但安装快捷方便，成本较低。在ETC系统运行中时常会遇到跟车干扰情况，这种情况可修改天线的通信区域与布局得到解决，具体如下：1）在普通情况下，天线的通信区域惟独一个区域，覆盖从触发线圈到落杆线圈的范围，普通为自动栏杆前2-10米范围内（图3）,由于天线通信区域较大，时常浮现两辆车同时处于通信区域，当前车交易异常不成功，而后车正常时，会浮现前车放行后车被拦截的情况。解决该种情况最好的办法就是修改天线区域，将原有的一个通信区域划分为两个通信区域（图4）远区与近区，并根据车辆位置及交易状态进行通信区域的切换。当车辆进入区域进入触发线圈时，远区启动（图5）,开始交易；如较为未完成或者交易异常情况下造成远区未完成交易，自动切换为近区继续交易（图6）O如遇到误入车道近区交易也不成功时，可再转入MTC车道。这种双区域模式可将跟车干扰彻底排除。图3：图4：77图5：zZ37Z7图6：2)该方案在实际应用已经取得了良好的效果，由于采用双通信区，车道设备的布局与单通信区域有所区别，(主要在如何合理实现双区域的分布),投资成本将比单通信区域较高，适合新开通的路段使用。(老路段改造难度较大，大部分设备可能位置会有所变更)以上的方案较适合岛内式车道布局来排布设备。六、普通参数和布局1、车辆速度每车道宽3M-3.5M,收费岛长30-35moETC车道的设计车速为30-40kmh,则ETC车道识别装置到电动栏杆的距离为30-40mo根据开通路段现有的车道长度，确定ETC车道的设计车速为15-25kmh,识别装置到电动栏杆的距离为35-40m。具体计算如下：Ss=L1+St+Lo_VTkV1=16+254(÷z)+0其中：L1制动反应时间的行走距离(空驶距离)St制动距离1.o一一安全距离(5m)V设计行车速度T反应时间(1.OS,2.0S)k一一安全系数(1.2,1.4)路面磨阻系数(0.4)i一一道路纵坡当V=20kmh,k=1.4,T=1.0S,i=0.01时Ss=I5.15m2、通信时间每次车辆与天线之间的交易时间计算如下:其中：T通信时间SO通信距离V设计行车速度N一一车辆数通信距离T指天线至车载器间的距离。天线高度5m,车载器安装高度约1.4m,所以通信距离为约3.6m。车辆数N是指天线所覆盖的通信范围内的车辆数，如车长以5m计，车辆间的间隔为车速的1/2,即Iom,则30米车道内容纳的车辆数为2辆。这样，每辆车经过ETC车道交易一次所需的通信时间就等为：T=3.620×12=0.09S3、车道设备的布置车道设备的具体布置见下图（岛内式）单侧IfSs¾ H 5JLXDBln2* 口车道设备的具体布置见下图（岛外式）单侧七、总结综合以上所述，ETC的车道站场规划，需根据路段的实际情况来决定采用“岛内式”或者“岛外式”并根据通行需求，车辆流量来判断采用何种天线通信方式。车道设备安装标准与传统MTC基本一致。