基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究

基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究摘要：随着我国交通事业的大力发展，高速公路电子不停车收费系统设计的关键技术进行分析，为其设计提供理论性支持。进而结合国内外对于ETC系统的实际应用情况，对高速公路电子不停车收费系统进行设计，从系统架构、各类软件模块的处理流程，以及界面和数据库的建立等各方面进行探讨，以期对促进该收费系统的进一步完善有所启示。关键词：高速公路；电子不停车收费系统；设计1前言我国社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐的提高，私家车也逐渐的增多，人们进入了汽车时代，高速公路上的车流量也越来越严峻。目前我国高速公路收费主要采取半人工半自动模式，在高峰期不利于车辆的管理，影响高速公路畅通性，不停车收费系统的应用，能够提高公路管理水平，增强高速收费的便捷性以及快速性，保证了公路的畅通，对处理与管理高速公路相关问题有很重要的意义。2高速公路电子不停车收费系统的关键技术分析2.1Client/Serve（rC/S）架构技术C/S架构主要指的是服务器和客户端的架构，主要为软件系统的体系架构，结合其应用可将两端硬件环境优势进行充分的应用，进而可将系统通讯开销降低。应用该技术主要优点在于促进客户端计算机处理能力的充分发挥，并可将大多的工作经过客户端处理之后，进而再将其交给服务器进行处理，可较大的提升客户端的应用速度。C/S架构的操作和界面可实现多样化的应用，并且可保证其安全性，还可进行多层认证。但同时其应用也存在一定的缺陷，相对而言其适用面较窄，而且一般不能够在局域网当中应用；用户群较为固定，其程序需经过安装才可应用，对于不可知的用户一般不适用。另外，还表现为较高的维护成本。2.2数据库技术数据库作为信息系统当中的核心技术，为一类软件科学。具体而言，其主要分为SQLServer数据库和Oracle数据库。前者为一类与服务器和客户相联系的数据库管理系统。通常客户属于的任何系统组件，能够通过其他的系统组件获取资源或是服务，服务器为组织、数据项和演示等的对象集合，其主要的目的是提供相应的服务，除物理数据不能够实现直接访问之外，其他的数据均需通过服务器访问；后者为美国甲骨文公司所提供的软件产品，为目前应用较为广泛的客户/服务器体系结构中的数据库之一。2.3车型自动识别技术自动车型识别技术的应用，可识别出不同的车型，可辅助收费系统进行正确的判断。通常情况下，该技术主要通过可测量各类车型的物理特征的传感器组成。可对车辆的重量、大小、轴型和轮胎等进行自动识别，其主要的设备包括轨道接触器、动态称重装置和电感环线圈等。结合我国采用高速公路电子不停车收费系统的省份分析，其设计主要是结合各省的车型分类标准进行，需要用户办理电子标签，并在此过程中，将座位数、车型和尺寸等均记录到OBU当中，进而在车辆的适当位置进行OBU的安装，当该车辆经过设有高速公路电子不停车收费系统的车道时，其系统能够通过OBU确定相应的收费标准。2.4车辆检测技术高速公路电子不停车收费系统的应用，通常是在车道的出口和入口处设置相应的地感线圈，进而自动检测离开或进入ETC车道的车辆。传统ETC的设计，其第一个线圈属于触发线圈；第二个线圈为抓拍线圈；第三个线圈属于落杆线圈。ETC四线圈的应用为传统设计的优化，主要是在触发线圈后增加线圈，可通过线圈判断出车辆的列队情况，识别出正在交易的车辆，有效的避开了其他车辆的干扰，同时还能够将已经退出ETC系统的车辆信息删除，实现了ETC系统的智能化应用。3高速公路电子不停车收费系统（ETC）的设计3.1ETC系统的架构设计本次设计中所采用的架构为C/S架构的，其系统主要组成包括收费站、分中心和省中心三部分组成，并且各部分均构成相应的局域网，设置有相对应的数据库服务器。并将车道设置收费站进行数据采集的前端，促使其在完成相应的数据采集之后，可将业务数据实时传送到收费站的服务器，待收费站处理完相应的数据之后，应用传输中间件将处理好的数据传送给省中心和分中心。该系统的硬件组成主要包括车道控制器、工控机、触发线圈、车辆检测器、微波读写控制器、抓拍摄像机和声光报警器等。在各设备的连接应用过程当中。车道计算机的连接主要结合RS232串行微波读写控制器和电缆线实现。而微波天线和电子标签之间的信息交互作用主要通过ETC车道的相应软件系统进行控制。车道计算机则主要是由车道控制器，进而实现与高速挡车器、车道通行灯、费用显示器和车辆检测器等的连接，并且ETC车道软件对其运行进行控制。3.2ETC系统功能模块的划分ETC系统的功能模块主要组成包括数据通信、车道前端、ETC管理和车道监视四部分。车道前端主要处理相应的车道交易，并控制和检测车道的外部设备，同时还需抓拍过往的车辆，并将其图像保存。数据通信的功能主要是进行参数下载，以及上传对应的收费数据。而车辆模块主要在于对收费情况，以及车辆的设备状况进行监视。ETC的管理职责主要是对其数据进行统计、查询和稽核等。3.3系统模块的设计3.3.1入口处OBU的处理在系统模块的设计中，应注重入口处OBU的处理。其主要是将设有电子标签的车辆的入口信息进行写入操作，并且还能够自动生成入口处过车交易的明细记录。在具体的操作过程中，应注意关键步骤的实施。①应对OBU的有效性进行判定。在应用过程中，系统能够将OBU在二次发行时所携带的信息读取出，并将省联网中心所给出的时间与OBU自身启用的时间进行比较，进而对OBU读取时间的有效性进行判断。其中所读取的OBU的自带信息主要包括OBU的有效时间、车型和OBU的编号等；②应注重OBU卡当中基本文件的读取，以及其有效性的判断，其中需要读取的基本文件包括卡类型、卡网络号、有效时间、卡编号等。而OBU卡有效性的判断的流程图见图2。图1OBU卡有效性判断的流程图最后为入口信息的写入，以及相应交易明细的形成。在进行相应写入信息的操作当中，需写入的数据主要包括自动识别车牌的、收费站的编号、车辆的类型、车辆通过的时间和入口的状态标识等。同时，在完成相应的交易之后，并在高速档杆器将杆抬起之前，应将所生成的交易明细记录通过实时上传的方式，促使其到达收费站的服务器当中。而入口处的交易明细主要包括入口的通过时间、操作员、车道号、车型、终端机的编码、收费站的名称和终端的交易序号等。3.3.2车道异常的处理在车道异常的处理中：①需做出无电子标签的判断。在应用开始之后，若是无电子标签，声光报警将会提升不存在电子标签，之后值班人员应让车辆通过MTC车道，之后进行下一辆车的处理，无效电子标签的处理同以上相同。此外，还包括无CPU卡判断、无效CPU卡的识别和无效入口信息的识别等，其处理流程均大同小异；②为与车干搅方面的处理，若是发生两辆车干搅的其区域设有天线，并且天线所检测到的OBU属于后一辆车。将会导致未进行正常流产处理的车辆被放行，但经处理的车辆无法通过，为防止该类情况的发生，应设置相应的处理流产；③为双通信区域当中切换流程的设计，其设计主要在于预防同车出现干搅的问题发生。在其设计过程中，可结合双通信区域模式的应用，避免在同一区域同时有两辆车通过，其设计除添加区域切换流流程之外，其设计和单通信区域大致相同。除以上的设计之外，为完善高速公路电子不停车收费系统，还应进行数据库的设计和界面的设计，进而提升其实用性。另外，还应注重与车干搅的处理。为避免处于天线区域中的两辆车发生混淆，应对其区域中的车进行判断，若是发现跟车应停止相应操作并进行处理。同时还应注重数据的上传，将车道产生的车辆图片、信息、异常处理和收费流水等数据上传到收费站的服务器中。4结束语在我国社会经济的不断发展，以及交通运输系统的不断完善之下，高科技的、智能化和信息化的高速公路运营管理的应用，对于满足社会经济的发展需求具有重要的作用。为此，为促进高速公路电子不停车收费系统的进一步完善，还需结合各省的具体情况进行设计。参考文献[1]韩鹰.高速公路计算机收费系统的设计[J].电脑开发与应用，2012，3（4）：189~190.[2]张勇，周跃华，赵蕊.高速公路电子不停车收费系统（ETC）节能分析探讨[J].交通节能与环保，2011，2（3）：134~135.[3]张方方.设置ETC车道的高速公路收费站车道规模确定方法探讨[J].上海公路，2013，6（2）：157~158.