论文发表：ETC与MTC混合车道收费系统设计方案__墨水学术,论文发

所属栏目：通信论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:662

副标题#e#摘要：通过分析现有ETC车道使用情况，讨论ETC车道与MTC车道间自由切换方式，论证了ETC收费与MTC收费方式在同一收费车道间可以相互转换的混合模式的可行性。
关键词：ETC、MTC、混合收费
引  言 
电子不停车收费系统( Electronic Toll Collection system， ETC) 是一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统 ,使用该系统，车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，通行费将从预付卡中自动扣除，可以有效提高车辆通行速度，减少司机排队等待缴费时间。
目前广东、北京、长三角四省一市已经开始推广使用这种先进、快捷的收费方式，特别在广东、北京等经济相对发达的地区，由于推广工作做的好，ETC车道快捷便利的优势已经大大体现。而对于一些经济相对欠发达，客户推广工作相对滞后的地区，ETC车道使用的一些问题就显得尤为突出。
由于ETC车道刚刚投入使用，用户数量相对较少，在一些车道数少，车流量大的收费站，如果单独开辟ETC专用车道，难免造成普通MTC(Manual Toll Collection system，人工半自动收费系统)车道车辆排队的情况；或者由于路侧单元（RSU）等ETC设备故障，导致ETC车道不能正常使用，造成车道资源的浪费，这些问题都会给原本就很紧张的车道资源带来巨大压力。
针对这种情况我们提出了基于ETC和MTC相结合的高速公路混合模式联网收费系统(下文简称混合车道收费系统)。
一、    混合车道收费系统简介
所谓ETC/MTC混合车道收费系统就是让收费车道既可以处理使用车载单元OBU和预付卡的ETC车辆，同时也可以处理未安装OBU和预付卡的普通现金收费车辆，从而提高车道的利用率和使用效率。
这种混合车道收费系统既可以是在原有的MTC车道系统上增加ETC相关设备改建完成，也可以在已建成的ETC车道系统中的增加MTC相关设备来实现。建设方式十分灵活，可以根据路段的实际需要选择不同的车道进行改建。
除了进行两个系统的硬件集成改造外，软件处理流程上也需要进行整合，从而实现MTC与ETC的同时使用、无缝对接。
一、    混合车道硬件系统的设计改造
对于混合车道收费系统，既要实现ETC的电子不停车收费功能，又要可以进行MTC的人工收费处理，因此在硬件系统的设计上必须将两个系统的设备进行集成改造。我们按入出口车道分别加以介绍：
1.    入口车道设备
1)    路侧单元RSU：安装路侧单元RSU及其控制设备，实现与车载单元OBU的通信，完成 ETC交易；
2)    线圈车辆检测器：需要在车道不同位置安装多个线圈车辆检测器，对车辆的驶入、存在、离开进行检测，实现OBU交易流程控制；
3)    多功能费额显示器：需要采用点阵式费额显示器，除了可以显示车型、交易金额外还可以显示ETC交易信息，如：提示司机没有发现OBU，缴费失败等；
4)    前置自动栏杆：在ETC收费模式下用于控制ETC车辆通行，如果RSU与OBU间的交易操作成功，自动栏杆打开，允许车辆通过；否则自动栏杆处于关闭状态，并通过费额显示器提示司机换道通过收费站；在MTC混合模式下始终处于打开状态。
5)    后置自动栏杆：MTC混合模式下对车辆通行进行控制，在ETC收费模式下始终处于打开状态；
6)    IC卡读写器：可以读写Mifare One卡（当前使用的通行卡，身份卡等均属于此类）和CPU预付卡（储值卡和记账卡）；
7)    车牌识别器：用于识别车辆的车牌照；
8)    车道摄像机：用于实时记录车道情况；
9) &nb#p#副标题#e#sp;  车道工控机：用于对外围设备的控制通信；
10)    其他附属设备：收费键盘，显示器等；
2.    出口车道设备
除了入口车道所有设备外，还需要配备的出口收费设备包括：
1)    电子称重设备：获取货车重量，用于计重收费；
2)    票据打印机：用于为非电子支付用户打印通行票据。
二、    混合车道软件流程设计
混合车道需要通过软件流程的设计来实现ETC收费流程、MTC混合收费流程、以及ETC与MTC流程之间的切换功能。
1.    混合车道ETC收费流程
(一)    ETC车道入口操作流程：
1)    车辆驶入ETC车道；
2)    车辆进入RSU检测区域，RSU搜索到OBU，通知车道系统检测到车辆；
3)    系统获取OBU车辆信息，判定OBU有效性，如果OBU信息有效；
4)    获取预付卡基本信息，判定预付卡有效性，如果预付卡有效；
5)    通过OBU获取的车辆座位数，按收费标准判定车型；车种为正常车；
6)    将车型、入口站、车牌等入口信息写到预付卡；
7)    车辆压上存在线圈自动触发车牌识别，系统自动抓拍一幅照片，车道通行灯由红色变成绿色，自动栏杆打开；
8)    车辆压上通过线圈，通过线圈将检测信号传输至车道控制机，通行灯由绿色变成红色，车辆离开通过线圈后，自动栏杆放下，等待下一辆车驶入；
9)    车辆离开通过线圈后，如果自动栏杆没有放下，则认为通过线圈故障。按照线圈故障降级处理流程，使用 “模拟”键，放下自动栏杆。
10)    系统通知RSU，结束当前车辆处理。

(二)    ETC车道出口操作流程
1)    车辆驶入ETC车道；
2)    车辆进入RSU检测区域，RSU搜索到OBU，通知车道系统检测到车辆；
3)    系统获取OBU车辆信息，判定OBU有效性，如果有效；
4)    获取预付卡基本信息，判定预付卡有效性，如果有效；
5)    通过OBU获取的车辆座位数，按收费标准判定车型；获取预付卡入口信息，系统自动根据车型计算费额。
6)    系统扣款，清空预付卡通行信息中入口信息，改写预付卡内的流通状态标记。
7)    语音报价，金额显示器上显示费额，预付卡余额等信息；
8)    车辆压上存在线圈自动触发车牌识别，系统自动抓拍一张照片，自动栏杆打开，车道通行灯由红色变为绿色。
9)    车辆压上通过线圈，通过线圈将检测信号传送给车道控制机，通行灯由绿色变成红色，车辆离开通过线圈后，自动栏杆放下，界面恢复到正常的收费状态，等待处理下一辆车。
10)    车辆离开通过线圈后，如果自动栏杆没有放下，则认为通过线圈故障。通过线圈故障后使用“模拟”键，放下自动栏杆，模拟正常的操作。

2.    混合车道MTC混合收费流程
(一)    MTC入口操作流程
1)    车辆驶入车道；
2)    车辆压上存在线圈自动触发车牌识别，系统显示车牌识别结果；如果车牌识别失败（车牌为空），系统提示收费员手工录入车牌后三位数字；
3)    收费员判断并录入车辆客货类别、车型、车种；
4)    收费员按下“确认”键#p#副标题#e#，刷IC通行卡，写入入口信息及车牌识别信息，刷卡成功后，收费员将IC通行卡交于司机；
5)    收费员再次按下“确认”键，系统自动抓拍一幅照片，车道通行灯由红色变成绿色，自动栏杆打开；
6)    车辆离开通过线圈后，通过线圈将检测信号传输至车道控制机，然后放下自动栏杆，界面恢复到正常的收费状态，可以处理下一辆车；
7)    车辆离开通过线圈后，如果自动栏杆没有放下，则认为通过线圈故障。按照线圈故障降级处理流程，使用功能键“模拟”键，放下自动栏杆，界面恢复到正常的收费状态；

(二)    MTC出口操作流程
1)    车辆驶入车道，匀速通过称重平台并离开车辆分离设备；
2)    车辆压上存在线圈自动触发车牌识别，系统显示车牌识别结果；如果车牌识别为空，系统提示收费员手工录入车牌后三位数字；
3)    收费员判断并录入车辆客货类别、车型、车种；
4)    收费员按下“确认”键，从司机手中接收IC通行卡，放到IC卡读卡器上；显示器显示车辆入口的站址编码和入口的车牌识别信息；
5)    系统根据车型、车种、客货类型计算出通行费额；
6)    系统报价，并在计算机显示器和金额显示器上显示费额等信息；
7)    收费员收取通行费；
8)    收费员收费结束后，按“确认”键，票据打印机打印票据；
9)    票据打印机打印正确，收费员将收费收据交于司机，按“确认”键，系统将出口信息写入IC卡，更改IC卡流通状态，系统自动抓拍一幅照片，自动栏杆打开，车道通行灯由红色变为绿色；
10)    车辆压上通过线圈，通过线圈将检测信号传送给车道控制机，通行灯由绿色变成红色，删除一辆车的计重信息，界面恢复到正常的收费状态；
11)    车辆离开通过线圈后，自动栏杆放下；
1)    车辆离开通过线圈后，如果自动栏杆没有放下，则认为通过线圈故障。通过线圈故障后使用功能键“模拟”键，放下自动栏杆，模拟正常的操作。
3.    ETC/MTC模式之间的切换方式
通过ETC车辆处理流程与MTC车辆处理流程的对比，我们可以看出两种收费模式的差异，一种是全自动收费，一种是半自动人工收费，因此如果想让车道同时具有ETC功能和MTC功能，就需要选择一种切换方式，在两种收费模式间自由切换：1.上班时选择收费模式；2.车辆处理过程中切换收费模式。
1)    上班时选择收费模式
a)    收费员按上班键，车道收费系统提示选择收费方式：1.ETC模式，2.MTC模式
b)    如果选择“ETC模式”，车道后置自动栏杆抬起，前置自动栏杆落下，出口不对称重设备获取的称重数据进行处理，车道收费系统进入ETC收费模式，按上述的ETC方式处理车辆，如果有ETC车辆不能正常缴费，必须从旁边的MTC车道通过；
c)    如果选择“MTC模式”，车道后置自动栏杆落下，车道前置自动栏杆抬起，收费员按MTC车道方式上班，然后等待处理车辆，如果有ETC车辆过来，需要让司机从OBU中将预付卡拔出，交予收费员进行刷卡缴费，预付卡缴费成功后，收费员将预付卡返还司机，后置栏杆抬起,车辆通过。
    该模式的优点：
a)    对原有车道软件改动小，只需要增加ETC/MTC程序转换模块就可以实现，不需要修改原有程序处理流程；
b)    监控软件，财务软件也基本#p#副标题#e#不需要修改；
c)    一般情况下，混合车道仍采用ETC模式，保证ETC车辆快速交易通过车道，当车流量大，道口紧张时，可以采用MTC模式，缓解其他车道通行压力。
    该模式的缺点：
在MTC模式下，RSU被停用，会影响ETC车辆的通行速度，不能达到ETC车道设计时的车辆快速缴费通过收费站的目的；

2)    车辆处理过程中切换收费模式
a)    收费员按MTC车道收费员方式上班；
b)    如果有ETC车辆没有按ETC方式缴费成功，收费员需要按键，切换到MTC收费模式
c)    让前置自动栏杆抬起，后置栏杆落下，将车辆放行至收费亭处，
d)    对ETC车辆进行刷卡缴费。
e)    缴费完成，抬起后置自动栏杆，放行车辆
f)    如果RSU正常，自动切换到ETC方式，如果RSU天线故障不自动切换到ETC方式； 
g)    闯道处理，需要人工选择闯道、误报警，不能按ETC直接记录闯道，避免称重队列错误；
h)    ETC模式增加称重队列管理，需保证过车后删除相应的称重数据；
i)    ETC模式特殊车辆时，按现有ETC流程，报警、提示走MTC车道，需人为处理切换到MTC收费方式；
j)    需要增加出口车辆倒车处理；
k)    收费站监控程序的修改：需要增加单独的ETC/MTC混合车道类型；
l)    收费站管理程序的修改：如果工班中有人工收费，需要人工交班，不能按自动生成工班记录的方式自动完成交班；
    该方式的优点：
车道同时具有ETC/MTC收费功能，只有当ETC缴费失败的情况下才转入MTC收费流程，因此在大多数情况下不影响ETC车辆的通行速度。
    该方式的缺点：
a)    车道程序，需要增加对称重数据的管理，闯道处理，收费站程序也需要做相应的改动；
b)    在MTC模式下，需要通过控制前置栏杆的方式防止其他车辆同时进入收费车道，因此处理非MTC车辆的速度相对于一般MTC车道速度慢；
c)    如果收费车道正在进行MTC收费，此时有ETC车辆驶入车道，在处理完成当前车辆后，ETC车辆很可能已经行驶到前置栏杆的位置，从而错过了ETC交易区，要么让车辆倒车，要么让车辆进入车道，也按MTC方式收费；
d)    需要增加收费员在车道值守，不能充分发挥收费员工作效率。
三、    混合车道与单纯的ETC车道的优势及问题
ETC车道刚刚投入使用，单纯的ETC车道只能处理装有ETC设备的车辆，在ETC用户相对较少的情况下，并没有充分发挥车道的使用效率，而车道资源相对有限，造成了一定的资源闲置，鉴于此，ETC/MTC混合车道模式的解决方案可以有效缓解在ETC用户从少到多的过渡期内，缓解处理非ETC车辆的车道数少的问题，而在岗前选择ETC车道当前的使用方式，在完整的保持了原ETC车道处理流程的同时，增加了处理非ETC车辆的功能，提高车道利用率。