福建高速ETC系統選型及車道布設方案分析

伍俊龍

（福建省高速公路有限責任公司 龍巖管理分公司，福建 龍巖364000）

0 引言

ETC 全稱為Electronic Toll Collection，譯為電子不停車收費，是國際上正在努力開發并推廣普及的一種用于公路、大橋和隧道的電子不停車收費系統。 它通過路側設備（Road Side Unit，簡稱RSU）與車載電子標簽（On Board Unit，簡稱OBU）之間的專用短程通訊協議，以達到對車輛的自動識別，在不需要司機停車和其他收費人員采取任何操作的情況下，自動完成收費處理全過程，從而實現電子自動收費。

電子不停車收費技術，以其具有免除現金交易、無需停車快速通過、有效提高通行能力、大大提升服務水平、簡化收費管理、降低環境污染等等明顯特點和優勢。自20 世紀90 年代初面世以來，廣受青睞，得到了廣泛應用，被實踐證明是一種必將逐步取代傳統人工半自動收費的先進的非現金支付方式的電子收費技術手段。

1 高速公路ETC 系統的選型

ETC 系統從形式上分為架空式和路邊式兩種。架空式系統是在收費站設置龍門架，在龍門架上安裝RSU，允許車輛高速通過，且可變車道，適合ETC 普及率高的地區。 路側式系統是在路側安裝RSU，只處理一個車道，適合于MTC 與ETC 共存的地區。 由于福建高速公路收費站不可能在短期內取消MTC 車道，所以架空式系統目前并不適合，選擇路邊式ETC 系統更切合福建省的實際情況。

2 ETC 專用車道的設備構成

ETC 車道（入口車道、出口車道）系統主要由路側讀寫控制器（含車道讀寫天線）、電子標簽、車道控制器、雨棚信號燈、車道信號燈、自動欄桿、費額顯示器(含語音報讀設備)、車輛檢測器、環形線圈、車道攝像機、車牌識別系統、及視頻分配器等組成。

3 ETC 車道系統布設原則

在一般情況下，福建省將ETC 車道設置在收費廣場的內側，從雙向收費島兩側的車道開始依次設置。 優點是ETC 車輛在收費廣場行駛的路徑最短， 可以快速通過， 而且不影響MTC 車道的車輛通行能力。

4 ETC 車道系統布設方案對比分析

ETC 車道系統布設有四種方案（下文簡稱為方案一、方案二、方案三、方案四），我們將對不同的方案進行分析，不同的方案都有不同的優缺點，以便在高速公路ETC 系統建設有一個明晰的方向。

（一）方案一（見圖1）

圖1 方案一車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區域為12m， 欄桿緊靠在RSU 通信區域后面，安裝在車輛上的OBU 與RSU 成功交易后，欄桿自動打開，車輛從ETC 車道正常通行；安裝在車輛上的OBU 未能與RSU 成功交易或者車輛未裝OBU，則車輛轉入從相鄰MTC 車道，進入人工收費處理，從人工車道通行。

該方案具有以下特點：ETC 車道無需人工干預，車輛上的OBU 正常交易后，自動從ETC 車道通行，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則轉入相鄰MTC 車道進入人工收費處理；車輛通行速度適中；通信區域只有12m，而且欄桿離通信區域很近（緊靠通信區域），車輛通行速度不夠快；12m 的通信區域足以容納兩輛車，容易產生跟車干擾（跟車干擾是指前面車輛未裝OBU 而后面車輛安裝OBU，RSU 與后面車輛的OBU 交易完成而導致放走前面的車輛）。

（二）方案二（見圖2）

圖2 方案二車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區域為8m，欄桿緊靠在RSU 通信區域后面，安裝在車輛上的OBU 與RSU 成功交易后， 欄桿自動打開， 車輛從ETC 車道正常通行；安裝在車輛上的OBU 未能與RSU 成功交易或者車輛未裝OBU，則車輛轉入從相鄰MTC 車道，進入人工收費處理，從人工車道通行。

該方案具有如下特點：ETC 車道無需人工干預，車輛上的OBU 正常交易后，自動從ETC 車道通行，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則轉入MTC 車道進入人工收費處理；通信區域只有8m，而且欄桿離通信區域很近（緊靠通信區域），車輛通行速度很慢；8m 的通信區域，發生跟車干擾的概率非常低。

（三）方案三（見圖3）

圖3 方案三車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區域為8m， 欄桿在RSU 通信區域后面15m左右，安裝在車輛上的OBU 與RSU 成功交易后，欄桿自動打開，車輛從ETC 車道正常通行；安裝在車輛上的OBU 未能與RSU 成功交易或者車輛未裝OBU，則車輛繼續往前行駛，進入人工收費處理，依然從ETC 車道通行。

該方案具有如下特點：ETC 車道需要人工干預，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則需人工收費處理，在ETC 車道必須配備人工收費處理， 影響正常的ETC 車輛的通行； 車輛通行速度較快；8m 的通信區域，發生跟車干擾的概率非常低。

（四）方案四（見圖4）

圖4 方案四車道布局圖

方案描述：RSU 覆蓋區域分為兩個區域，即：遠區通信區域和近區通信區域。 遠區通信范圍為12m，近區通信范圍為8m，遠區近區有重疊區域，為3m。 安裝OBU 的車輛進入通信區域后，首先OBU 在遠區通信區域與RSU 進行通信交易，交易成功，則欄桿自動打開，車輛正常通行，如果在遠區交易未完，則OBU 在近區通信區域與RSU 進行通信交易，交易成功，則車輛正常通行，如果交易未完失敗，則車輛轉入相鄰MTC 車道進入人工收費處理，從MTC 車道通行。 在遠區通信區域和近區通信區域中，同時只能存在一個通信區域，當車輛駛入遠區通信區域的位置時，地感觸發，RSU 自動打開遠區通信區域，同時關閉近區通信區域；當車輛駛入近區通信區域的位置時，地感觸發，RSU自動打開近區通信區域，同時關閉遠區通信區域。

該方案具有如下特點：ETC 車道無需人工干預，車輛上的OBU 正常交易后，自動從ETC 車道通行，車輛上OBU 未能正常交易或者車輛未安裝OBU，則轉入相鄰MTC 車道進入人工收費處理；車輛通行速度較快；由于采用雙通信區域，可以有效的防止跟車干擾。

在實際的運營中，采用單通信區域方式的ETC 車道，由于通信交易區域較大（一般8m 以上），容易發生跟車干擾，而且通信交易區域與通車速度成正比關系，因此在ETC 車道建設中，在保證通信交易區域的前提下，如何提高通車速度而又能夠有效的控制跟車干擾是一個必須解決的問題。 通過與設備廠商技術人員的交流和測試，發現采用雙通信交易區域的方式，可以有效的防止跟車干擾，同時又保證了交易區域，并且由于采用雙天線通訊，可有效提高系統的備份能力和系統可靠性。 因此，從上述4 個方案的比較來看，方案四是最佳的方案。

5 結論

ETC 車道的布設與多種多樣的因素相關， 因此需要結合ETC 車道的大量實測數據進行統計分析，本文針對目前福建省高速公路ETC的實際情況， 在滿足降低投入成本和資源有效利用的前提下對ETC車道的系統選型及車道布設進行了研究。隨著我省一些主要道口車流量增大, 精確率和通車效率問題已經成為整個ETC 系統的瓶頸和軟肋,未來ETC 車道的布設方案也將伴隨新技術的研究進一步得到完善和發展。

［1］中國標準出版社編.電子收費短程通信標準[S].

［2］GB/T20851 系列[S].中國標準出版社,2007.

［3］交通部(交公路發[2000]463 號).高速公路聯網收費暫行技術要求[S].北京人民交通出版社,2000.

［4］遲峰，黑龍江省高速公路ETC 車道布設的研究[J].辦公自動化雜志，2011（02）:10-11.