不停车电子收费系统

不停车电子收费系统随着经济的发展，汽车运输量大幅度提高，在路车辆也越来越多，从而使传统的人工收费和半自动收费方式越来越难以满足收费公路运营和管理的要求，在收费出入口处经常因收费效率低下而引起严重的交通阻塞和车辆延误，造成惊人的经济损失。为了解决这一问题，各发达国家正积极开发不停车电子收费系统，并已进入实用阶段。欧、美、日等国已在一些高速公路上安装了不停车电子收费系统，车辆通过收费站的最高时速可达200公里/小时，有效地缓解了由于停车收费而造成的交通堵塞状况。实践证明，采用不停车电子收费系统不仅能够从根本上解决因收费过程而造成的交通堵塞，而且能够减少收费成本，杜绝征费过程中产生的营私舞弊现象，以及减少车辆油耗，减轻空气污染，从而产生显著的社会、经济效益。不停车电子收费系统ETC是利用当代各种先进技术实现不停车自动收费的系统。与传统手工收费方式不同，它省去了在收费站处的停车、收费环节，从而彻底取缔了车辆在收费口处的停车等待、交费的时间，摆脱了由于收费本身造成的交通堵塞现象。而且，使用电子收费系统，甚至不再需要用来实施收费的实际收费广场，可将ETC装置安装在顶置雷达天线上和/或路面上，就能够在车辆高速通过时完成收费业务。采用不停车收费系统还给顾客一个选择付费方式如现金、支票、信用卡的机会。对于使用信用卡的顾客，当其收费帐户上的余额低于预先规定的水平时，还可从信用卡帐户上自动转帐，因此免去了顾客为收费帐户不断补充资金的烦琐事情。此外，顾客每月都能收到付费的详细清单，因此不必去索要收据。对于商业客户来说，他们雇佣的驾驶者不必在收费站直接支付现金或票据，从而避免了各种舞弊和误用现象。对于收费部门来说，采用不停车收费系统不仅可以在不建造额外收费设施（如更大的收费广场）的情况下提高车流量。而且，还可以减少收费人员的数量，从而减少收费成本。对于公众来说，由于不停车收费系统消除了汽车在收费站处的等待时间，因此在收费广场上怠速车辆大大减少，从而大大减少了排向大气的汽车尾气，使空气更加清洁。为了使ETC能够高效、可靠完成收费过程，达到最大的车辆通过率并且让顾客能够接受，它必须包括三个关键的子系统：.自动车辆识别系统（AutomaticVehicleIdentification）.自动车型分类系统（AutomaticVehicleClassification）.逃费抓拍系统（VideoEnforcementSystems）自动车辆识别系统（AVI）使用装备在车上的射频装置向收费口处的收费装置传送识别信息，如ID号码，车型、车主等，以辨别车辆是否可以通过不停车收费车道。自动车型分类系统（AVC）利用装在车道内和车道周围的各种传感器装置来测定车辆的类型，以便按照车型构成实现正确收费。逃费抓拍系统（VES）用来抓拍使用不停车收费车道但未装备有效标识卡的汽车牌照图象，用于确定逃费车主并通知其应交费用或处罚办法。所有这些子系统都与一个被称为“车道控制器（lanecontroller）”的装置相联结。车道控制器是一个计算机装置，接收来自AVI、AVC、VES装备的输入信息。通常，每个车道装备一个车道控制器，并与所有其他车道的装置配合使用，共同完成收费业务。车道控制器也是一个支持有效标识卡清单的设备，以辨别由AVI提供的信息的有效性。除了所有这些装备在车道内的装置之外，每个收费广场通常还设有一个主机，收集来自车道控制器的交易信息，并与采集所有收费广场数据的收费管理中心主机进行信息交换，同时将数据储存到管理中心主机储存地址中。收费广场主机还向每个车道控制器传送有效标识卡清单，以供自动车辆识别系统使用。最后，还通常设有一个顾客服务中心，对使用不停车收费系统的顾客进行登记，处理顾客的收费帐目，向顾客发行标识卡，处理违章车辆，处理顾客提出的问题等。顾客服务中心接收来自车道内/道路装置的有关收费业务信息，并将交易额正确地计入顾客帐户上。顾客服务中心也向收费广场主机传递有效标识卡清单，而后，再由主机传递给车道控制器，供AVI子系统确定通过车辆标识卡的有效性。将这些技术集成在一起是一项非常艰巨复杂的工作，因此，绝大多数部门都委托制造商将这些技术集成到他们现存的收费环境中，或研制包括ETC在内的全新收费系统。一、自动车辆识别系统自动车辆识别系统是指借助收费系统的各种硬件和处理程序来辨别通过车辆的识别信息以实现正确收费的系统。每个收费车道都装备一个通常装在车道上方中心位置的RF“天线”，每个天线都连接到控制车载标识卡和车道内天线间通讯的识读器（reader）上。识读器通过天线向标识卡发射信号激活标识卡开始进行通讯。标识卡反馈回与具体车辆对应的独一无二的ID号码，用于ETC收费系统对车辆（顾客）进行身份辨析。对于读/写标识卡、智能标识卡、带独立应答器的智能卡，还可以传递一些其他的信息（如帐户余额信息、过境地点等），识读器也将反馈回修改信息对标识/智能卡的相关信息进行修改。AVI技术可分为两大类：激光技术（Laser）和射频技术（RF）。激光系统使用激光扫描仪对通过收费车道的车辆进行扫描，读取贴在车辆上的条形码标牌（一般贴在司机侧后窗上）。从本质上说，激光系统的操作与百货商店结帐扫描仪的工作过程相同。射频系统使用识读器/天线读取安装在汽车保险杠、挡风玻璃内侧或车顶上的脉冲应答器（标识卡）。激光技术有很多弊端限制了它在收费环境，尤其是开放公路系统中的使用。首先，条形码标牌易于伪造，而且易于受天气和道路灰尘的影响（在雾天或雨天时效果不理想）。此外，激光扫描仪和汽车间的有效距离也有很大限制。射频技术克服了激光系统的这些不足，因此，最近建成的ETC系统的AVI子系统大都采用射频技术。除了用于收费以外，RF标识卡的一些型号也可以用于路车通讯（VRC）。这一技术允许装备读出器/显示器的标识卡向驾驶者通告有关交通信息。在今天的应用和试验中，主要包括三个RF技术：RF标识卡、RF智能标识卡、带RF发射－应答器的智能卡。1、RF标识卡RF标识卡是装在车内或车上的一种装置，用于和车道内RF天线/识读器的通信，验证车辆和车主的识别信息。一般来说，储存在RF标识卡内的信息是只读性的，不能修改，而且标识卡也没有任何数据处理能力，通常将这种标识卡称为TypeI型标识卡。不过，也有一些RF标识卡包含一个可更改（读/写）的区域，在此区域，天线/识读器可以写入信息（如过境地点、经过日期/时间等），通常将这种标识卡称为TypeII型标识卡。RF标识卡在美国和其他一些发达国家的许多收费系统中投入使用已经几年了。RF标识卡采用半双向操作方式，即它们不能同时进行数据的发送和接收。RF标识卡与天线/识读器进行通讯的信号产生方式有两种途径：主动式，RF标识卡本身含有信号发射装置生成自己的RF信号；被动式，RF标识卡反射从天线/识读器接收到的信号（因此，这种标识卡没有信号产生装置）。目前，RF标识卡使用的频率带宽有三种：.900－928MHz.2.45GHz.5.8GHz其中，美国采用的频率范围为900－928MHz，日本采用2.45GHz，欧洲采用5.8GHz。RF标识卡最大的读/写距离不超过100英尺，在实际应用中，通信距离通常在20～30英尺范围内。RF标识卡存储器采用EPROOM或EEPROOM，存储容积通常为128～512比特，也有一些RF标识卡的存储容积被扩大到16兆比特。RF标识卡内有一个用户不可更换电池，使用寿命为5～10年。RF标识卡的其他装置包括：.大电子显示器（LED）－受识读器控制，向驾驶者指示有关通行信息。.液晶显示器（LCD）－受识读器控制，向驾驶者显示有关业务消息。.蜂鸣器（或其他声音产生装置）－向驾驶者发出警示。.滚动按钮－使驾驶者能够翻动显示屏阅读接收到的信息。.通讯端口－允许标识卡与其他车载装置进行通讯。带有这种特征的标识卡常被称作TypeIII型标识卡。2、RFRF智能标识卡是装在车内或车上的一种装置，用于和RF天线/识读器进行通讯联系，验证车辆、车主以及帐户余额的识别信息。RF智能标识卡的信息包括不可更改部分（如车辆和顾客数据）和可更改的部分（如帐户余额信息）。智能标识卡内有一个微信息处理机，用于维护帐户余额信息并根据使用情况随时进行修改。无论是在美国还是其他国家，RF智能标识卡都没有被广泛应用。RF智能标识卡采用双向操作方式，即它能同时发送和接收数据。它能够产生通讯信号并通过发送器与天线/识读器进行通讯。RF智能标识卡使用的频率带宽包括：.900－928MHz.2.45GHz.5.8GHz其中，美国采用的频率范围为900－928MHz，日本采用2.45GHz，欧洲采用5.8GHz。由于RF智能标识卡能独立产生通讯信号，因此，它的最大读/写距离比RF标识卡大，但在实际应用中，它与天线的通信距离通常也在20～30英尺范围内。RF智能标识卡存储器采用EPROM、EEPROM、ROM或RAM，存储容积为16～64千比特。RF智能标识卡内有一个用户可更换电池，使用寿命为1～2年。RF智能标识卡的其他装置包括：.大电子显示器－受识读器控制，向驾驶者指示有关通行信息。.液晶显示器－受识读器控制，向驾驶者显示业务消息。.蜂鸣器（或其他声音产生装置）－向驾驶者发出警示。.滚动按钮－使驾驶者能够翻动显示屏阅读接收到的信息。.通讯端口－允许智能卡与其他车载装置进行通讯。目前，RF智能卡使用专用的通讯标准。3、带独立RF应答器的智能卡带独立RF应答器的智能卡是智能卡本身和RF应答器（标识卡）两个硬件分开的装置。智能卡是一个包含微信息处理机和存储器的集成电路（IC）装置，用于存储帐户余额信息。RF应答器是一个与智能卡接口的车载RF装置，允许智能卡与车道内天线/识读器进行通讯。一般来说，这种RF应答器实际上就是TypeIII型RF标识卡。此外，RF应答器还包含有车辆信息，该信息与智能卡信息一起被传送给天线/识读器。目前在欧洲，带RF应答器的智能卡正处于广泛试验阶段。和智能卡一起使用的标识卡采用主动或被动传送的双向或半双向通讯方式。其使用的频率范围、通讯距离以及其他装置与RF标识卡相同。现在，有各种各样的带RF应答器的智能卡技术试验正在进行，其中，最有名的是车辆运输自动记帐和电子付费系统（ADEPT－AutomaticDebitingandElectronicPaymentforTransport）。ADEPT已经完成了设计工作，并且也完成了车辆运输自动记帐技术的野外试验。该技术应用先进的车载发射－应答器，在路侧收费系统和车载智能卡间方便地进行高车速、多车道收费事务处理。如同在欧洲的六个地方进行多车道电子收费系统的演示一样，它还在城市划价和停车收费上进行了演示。目前，在欧盟的1994～1998年研究、技术开发的第4框架内（4thFrameworkPrograme），ADEPTII将从与发射－应答器和智能卡付费系统相关的技术问题转到自动收费业务交割ATT的研制、论证所需的所有关键领域，以达到无现金多模式付费和综合需求管理的开放系统两个目标。二、自动车型分类系统为了对不同车型，如轿车、卡车、公共汽车等按照正确的费率实施收费，必须对车辆的构型进行分类。自动车型分类系统就是利用收费系统的硬件和处理程序来确定车辆的构型以便按正确的收费费率实施收费的系统。它由测量车辆物理特征的各种车道传感器和利用这些装置输出的信息把车辆分成确定类型的AVC处理机组成。车道传感器记录车辆的物理特征，处理机汇集各种传感器装置的输入信息并根据这些信息对车辆进行分类。确定了车型的车辆信息发送到车辆事务处理系统，将被确定的车型和车辆收费事务联系起来。AVC的处理逻辑必须与车辆事务处理系统紧密联系在一起，以确保按车型实施正确收费。在手工收费系统中，AVC系统用于对收费人员确定的车辆构型进行检验。在电子收费系统中，AVC系统用于计算费款总额或对预先在车载标识卡上设置的车型进行检验。1、车型分类要素车辆的类型可根据车辆的物理特征、乘员数、车辆的用途或这三个要素的联合进行判断。举一个例子，具有双轴且在第二轴上装备单组轮胎的汽车可归类为轿车，而具有双轴