ETC車(chē)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

張　燕，莫新強(qiáng)，歐劍聰

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西　南寧　530029)

?

ETC車(chē)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

張燕，莫新強(qiáng)，歐劍聰

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西南寧530029)

文章從實(shí)施及運(yùn)營(yíng)角度進(jìn)行ETC車(chē)道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，分別針對(duì)ETC改造車(chē)道和新建ETC專用車(chē)道的車(chē)道模式選擇、車(chē)道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、廣場(chǎng)車(chē)道布設(shè)等問(wèn)題進(jìn)行分析，提出適合廣西現(xiàn)狀的設(shè)計(jì)模式，以期為將來(lái)的ETC車(chē)道改造及新建ETC專用車(chē)道方案設(shè)計(jì)提供參考。

ETC；車(chē)道布設(shè)；設(shè)計(jì)

0　引言

ETC電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的推廣是國(guó)家正在大力推行的智能交通建設(shè)的重要組成部分，它將提高高速公路運(yùn)營(yíng)管理與服務(wù)水平，滿足廣大用戶跨區(qū)域流動(dòng)的實(shí)際需求，是一種節(jié)約能源、綠色出行的生活方式，將大大提高高速公路使用效率。隨著交通運(yùn)輸部下發(fā)《關(guān)于開(kāi)展全國(guó)高速公路電子不停車(chē)收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)工作的通知》，全國(guó)高速公路ETC的聯(lián)網(wǎng)工作正式開(kāi)始，并于2014年12月26日實(shí)現(xiàn)了14省(市)高速公路電子不停車(chē)收費(fèi)(ETC)的聯(lián)網(wǎng)試運(yùn)行，全國(guó)ETC聯(lián)網(wǎng)邁出關(guān)鍵一步。根據(jù)《全國(guó)高速公路電子不停車(chē)收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)總體技術(shù)方案》要求，2015年9月底完成全國(guó)ETC聯(lián)網(wǎng)，廣西作為最后一批并入國(guó)家聯(lián)網(wǎng)中心的地區(qū)，面臨著ETC系統(tǒng)兼容省份多、一次實(shí)施車(chē)道數(shù)量大、原有MTC車(chē)道復(fù)雜等問(wèn)題。根據(jù)廣西第一批建設(shè)126個(gè)收費(fèi)站254條ETC車(chē)道的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合前期運(yùn)營(yíng)的情況，本文將從設(shè)計(jì)、實(shí)施以及運(yùn)營(yíng)的角度，對(duì)ETC車(chē)道模式選擇、車(chē)道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、廣場(chǎng)車(chē)道布設(shè)等問(wèn)題進(jìn)行分析與討論，提出適合廣西當(dāng)前現(xiàn)狀的設(shè)計(jì)模式，指導(dǎo)將來(lái)的ETC車(chē)道改造及新建方案設(shè)計(jì)。

1　ETC車(chē)道系統(tǒng)概述

ETC車(chē)道主要由電子標(biāo)簽(OBU)，車(chē)道天線(RSU)、線圈檢測(cè)器、車(chē)道控制機(jī)、高速自動(dòng)欄桿機(jī)、信息提示牌及通行信號(hào)燈、車(chē)道攝像機(jī)、聲光報(bào)警器、機(jī)柜、避雷器等設(shè)備構(gòu)成。對(duì)于一般收費(fèi)站，ETC車(chē)道應(yīng)具備全套機(jī)電設(shè)備，但是根據(jù)《全國(guó)高速公路電子不停車(chē)收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)總體技術(shù)方案》的要求，在省際共建站采用單ETC車(chē)道系統(tǒng)方式，設(shè)置一套完整的出口ETC系統(tǒng)設(shè)備和一臺(tái)入口車(chē)道控制機(jī)，兩臺(tái)車(chē)道控制機(jī)之間通過(guò)串口通訊，見(jiàn)圖1。

圖1　省界共建站方案示意圖

省(區(qū)、市)際共建站ETC車(chē)道的主要功能由ETC出口車(chē)道完成，所有外設(shè)均由ETC出口車(chē)道控制機(jī)控制。共建的兩省(區(qū)、市)按各自負(fù)責(zé)出口ETC車(chē)道的原則進(jìn)行建設(shè)和改造，在入口ETC車(chē)道僅需配置一臺(tái)入口車(chē)道控制機(jī)和數(shù)據(jù)通信軟件，出口ETC車(chē)道的車(chē)道設(shè)備布設(shè)和系統(tǒng)構(gòu)成與非省界站類似，僅軟件需要增加與相鄰省的數(shù)據(jù)通信功能。

ETC車(chē)道設(shè)計(jì)，首先要考慮以下幾方面因素：

(1)對(duì)于ETC車(chē)道的選擇，為便于提示車(chē)輛提前預(yù)判、低速變化車(chē)道以及用戶駕駛習(xí)慣，主線收費(fèi)站、省界收費(fèi)站的ETC專用車(chē)道設(shè)置在同方向收費(fèi)車(chē)道左側(cè)第一或第二條收費(fèi)車(chē)道；匝道收費(fèi)站一般設(shè)置1入1出兩條ETC專用車(chē)道，位置在同方向收費(fèi)車(chē)道左側(cè)第一條收費(fèi)車(chē)道。因此，收費(fèi)站雙向收費(fèi)車(chē)道是設(shè)置ETC的最佳選擇。

(2)ETC車(chē)道設(shè)備的布設(shè)一般有“前置”和“后置”兩種方案，兩種方式各有利弊。前置即車(chē)道設(shè)備及欄桿機(jī)布設(shè)在ETC車(chē)道前部，包括路側(cè)天線、電動(dòng)欄桿機(jī)等；后置即主要將電動(dòng)欄桿布設(shè)在ETC車(chē)道后部。

前置：在ETC出入口車(chē)道自動(dòng)欄桿機(jī)前置，便于非ETC車(chē)輛誤入車(chē)道后回退。欄桿機(jī)前置的優(yōu)點(diǎn)是車(chē)輛在ETC扣款結(jié)束后才進(jìn)入ETC專用車(chē)道，對(duì)于非法車(chē)輛、誤入ETC車(chē)道的車(chē)輛或未能完成交易的車(chē)輛均可快速轉(zhuǎn)入相鄰車(chē)道，提高誤入ETC車(chē)道的非ETC車(chē)輛的駛出速率，減少因誤入車(chē)道引起擁堵的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是：需設(shè)置前置島頭，車(chē)道島身長(zhǎng)于一般MTC收費(fèi)島，局部土建成本增加；另一方面，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，出現(xiàn)ETC車(chē)輛OBU讀寫(xiě)錯(cuò)誤、無(wú)法完成交易等情況時(shí)，收費(fèi)員常需來(lái)回走動(dòng)在收費(fèi)島，奔跑于車(chē)輛與車(chē)道控制機(jī)間，運(yùn)營(yíng)管理工作量較大。

后置：欄桿后置方式的優(yōu)點(diǎn)則是ETC車(chē)輛通行速度較快，ETC車(chē)道的通行能力大于欄桿機(jī)前置方式，相比于前置方式，收費(fèi)島長(zhǎng)度較短，對(duì)于在原有MTC車(chē)道改造的土建改動(dòng)量小，缺點(diǎn)則是當(dāng)非法車(chē)輛、誤闖車(chē)輛或者未能完成交易車(chē)輛進(jìn)入ETC車(chē)道時(shí)，車(chē)輛難以倒車(chē)退出車(chē)道，需要人工引導(dǎo)，在車(chē)流量較大時(shí)會(huì)影響ETC車(chē)輛的通行速度，也容易引起車(chē)道堵塞。

2　ETC車(chē)道分類

2.1ETC車(chē)道改造

ETC車(chē)道改造指將已建成的MTC人工收費(fèi)車(chē)道改造成ETC車(chē)道。根據(jù)廣西全區(qū)MTC收費(fèi)的現(xiàn)狀，多數(shù)收費(fèi)站為2入2出MTC車(chē)道，為了應(yīng)對(duì)前期ETC車(chē)輛較少，避免因?qū)⑵渲?入1出車(chē)道改造為ETC專用車(chē)道而造成交通量較大時(shí)的擁堵，當(dāng)前對(duì)原有MTC車(chē)道的改造均直接在現(xiàn)有MTC車(chē)道基礎(chǔ)上進(jìn)行，新建全套ETC收費(fèi)車(chē)道機(jī)電設(shè)備，保留原MTC收費(fèi)車(chē)道所有機(jī)電設(shè)備，在MTC流量較大時(shí)，把ETC車(chē)道切換為MTC車(chē)道。保留現(xiàn)有收費(fèi)島上的設(shè)備基礎(chǔ)及預(yù)留預(yù)埋設(shè)施，新增ETC系統(tǒng)車(chē)道設(shè)備的立柱基礎(chǔ)及預(yù)埋管線。根據(jù)欄桿機(jī)前置和后置方式的不同，ETC車(chē)道改造的設(shè)備布設(shè)有所不同，見(jiàn)圖2～3。

圖2　欄桿機(jī)前置方式示意圖

圖3　欄桿機(jī)后置方式示意圖

2.2新建ETC車(chē)道

隨著ETC用戶的增多以及用戶習(xí)慣的養(yǎng)成，對(duì)于新建收費(fèi)站ETC車(chē)道均應(yīng)考慮為ETC專用車(chē)道。為更好地體現(xiàn)ETC的通行效率，給用戶更好的體驗(yàn)，新建ETC車(chē)道設(shè)計(jì)推薦采用后置方式，將收費(fèi)站雙向車(chē)道設(shè)置為ETC專用車(chē)道(見(jiàn)圖4)。新建收費(fèi)站ETC車(chē)道所受現(xiàn)有條件限制較少，設(shè)計(jì)時(shí)可合理對(duì)車(chē)道進(jìn)行布設(shè)，同時(shí)根據(jù)遠(yuǎn)期的需求，合理預(yù)留預(yù)埋管線基礎(chǔ)等。

圖4　新建ETC車(chē)道布設(shè)示意圖

3　從實(shí)施的角度看ETC車(chē)道系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

ETC車(chē)道改造受限于原有MTC車(chē)道系統(tǒng)現(xiàn)狀，現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜、各收費(fèi)站軟硬件限制條件多，同時(shí)要秉承盡可能少拆少改的經(jīng)濟(jì)性、減少對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)影響的兼容性原則，因此在設(shè)計(jì)之初應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)地調(diào)研，其中供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸和視頻傳輸方式又是調(diào)研的重中之重。

(1)ETC車(chē)道設(shè)備供電

ETC車(chē)道系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)首先要調(diào)查原MTC車(chē)道供電系統(tǒng)是否有充足的備用回路滿足ETC收費(fèi)車(chē)道設(shè)備供電需求，原MTC車(chē)道UPS供電系統(tǒng)是否有空余的容量滿足ETC收費(fèi)車(chē)道設(shè)備用電需求，其中ETC收費(fèi)車(chē)道設(shè)備供電需要用UPS供電的主要設(shè)備有：ETC車(chē)道控制機(jī)、高速自動(dòng)欄桿機(jī)、ETC車(chē)道信息顯示器、車(chē)道攝像機(jī)(含輔助光源)、車(chē)牌識(shí)別儀、車(chē)道頂棚指示燈、ETC車(chē)道通行信號(hào)燈、RSU天線。

(2)數(shù)據(jù)傳輸

ETC非現(xiàn)金收費(fèi)的管理模式采用與現(xiàn)金收費(fèi)類似的模式，即“電子收費(fèi)結(jié)算中心/MTC結(jié)算中心-路段收費(fèi)分中心-收費(fèi)站”(見(jiàn)圖5)。

圖5　非現(xiàn)金/現(xiàn)金收費(fèi)數(shù)據(jù)管理模式圖

ETC電子收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸模式沿用人工現(xiàn)金處理模式：MTC/ETC車(chē)道產(chǎn)生的原始收費(fèi)數(shù)據(jù)直接上傳至聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)保存和清分結(jié)算，收費(fèi)站級(jí)服務(wù)器主要作為備份數(shù)據(jù)載體。

因此，在設(shè)計(jì)之初應(yīng)充分調(diào)查改造ETC車(chē)道向收費(fèi)站傳輸數(shù)據(jù)是否有多余的端口、通信管道和通信鏈路。

(3)視頻傳輸

根據(jù)交通運(yùn)輸部《全國(guó)高速公路電子不停車(chē)收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)工作總體技術(shù)方案》的要求，不停車(chē)電子收費(fèi)必須配置相應(yīng)的車(chē)道車(chē)輛通行的視頻留存設(shè)施，便于后期收費(fèi)記錄的稽查和收費(fèi)爭(zhēng)議的處理，在收費(fèi)站車(chē)道一級(jí)設(shè)置有視頻存儲(chǔ)服務(wù)器。因此，為了對(duì)視頻進(jìn)行有效的調(diào)度，應(yīng)調(diào)研ETC改造車(chē)道至收費(fèi)站、分中心、總中心進(jìn)行視頻傳輸是否有可用的通信管道和通信鏈路資源等。

4　從運(yùn)營(yíng)的角度看ETC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1工控機(jī)機(jī)箱、ETC一體機(jī)和特情IC卡讀寫(xiě)器位置的設(shè)置

ETC改造車(chē)道，為了管理維護(hù)方便和避免ETC工控機(jī)置于室外高溫、灰塵多等比較惡劣的環(huán)境，延長(zhǎng)工控機(jī)的使用壽命，在原MTC車(chē)道收費(fèi)亭有空間的情況下，優(yōu)先將ETC工控機(jī)機(jī)箱設(shè)置于收費(fèi)亭內(nèi)。在原有收費(fèi)亭無(wú)法設(shè)置工控機(jī)機(jī)箱的情況下，工控機(jī)機(jī)箱應(yīng)設(shè)置于收費(fèi)大棚內(nèi)，避免日曬雨淋等影響。ETC一體機(jī)和特情IC卡讀寫(xiě)器應(yīng)盡量設(shè)置于收費(fèi)亭內(nèi)，避免收費(fèi)員進(jìn)行特情處理時(shí)頻繁開(kāi)關(guān)工控機(jī)機(jī)箱，既延長(zhǎng)機(jī)箱的使用壽命，又避免了頻繁開(kāi)關(guān)時(shí)灰塵、雨水等進(jìn)入機(jī)箱內(nèi)，影響設(shè)備使用壽命。收費(fèi)員在進(jìn)行特情處理時(shí)，如若采用欄桿機(jī)前置的方式，收費(fèi)員需往返較長(zhǎng)的距離，尤其是對(duì)于ETC建設(shè)初期，用戶習(xí)慣未養(yǎng)成，需要進(jìn)行特情處理比較多，給運(yùn)營(yíng)帶來(lái)極大的不便；如若采用欄桿機(jī)后置的方式，相比前置方式可大大減少收費(fèi)站的運(yùn)營(yíng)壓力。

對(duì)于新建ETC專用車(chē)道設(shè)計(jì)，建議工控機(jī)機(jī)箱、ETC一體機(jī)和特情IC卡讀寫(xiě)器等均設(shè)置于收費(fèi)亭內(nèi)。

4.2車(chē)道攝像機(jī)安裝位置應(yīng)因地制宜

為了確保事后稽查有據(jù)可查，相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求車(chē)道攝像機(jī)安裝位置應(yīng)以確保能看清ETC車(chē)道來(lái)車(chē)方向情況和ETC車(chē)道自動(dòng)欄桿臂起落部位為準(zhǔn)，盡量將車(chē)輛進(jìn)入車(chē)道的過(guò)程包含在攝像機(jī)的視野范圍內(nèi)。目前，各個(gè)ETC改造車(chē)道現(xiàn)狀各有特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)前應(yīng)充分調(diào)研，車(chē)道攝像機(jī)的安裝位置應(yīng)因地制宜。

5　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)廣西ETC建設(shè)的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前ETC運(yùn)營(yíng)已過(guò)了用戶習(xí)慣培養(yǎng)期，誤闖車(chē)輛逐漸減少，從運(yùn)營(yíng)、實(shí)施及設(shè)計(jì)的角度考慮，未來(lái)對(duì)于在原有MTC車(chē)道進(jìn)行ETC改造的車(chē)道以及新建ETC專用車(chē)道推薦采用設(shè)備后置方案，在不具備條件的情況采用前置方式。原則上選擇收費(fèi)站雙向車(chē)道作為ETC車(chē)道。工控機(jī)、ETC一體機(jī)、特情IC卡讀寫(xiě)器、攝像機(jī)等位置設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮后期實(shí)施、運(yùn)營(yíng)需要。

[1]收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求(交通運(yùn)輸部交公路發(fā)〔2007〕35號(hào))[Z].

[2]收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)要求(交通運(yùn)輸部〔2011〕13號(hào))[Z].

[3]JTG D80-2006，高速公路交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[4]李從凡.ETC-MTC混合模式研究與應(yīng)用[J].北京：中國(guó)交通信息化，2015(2)：84-85.

[5]何培舟.ETC車(chē)道改造設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].北京：公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2013(3)：265-266，300.

[6]符方睿，羅方.廣東省高速公路ETC/MTC混合車(chē)道實(shí)施方案[J].北京：中國(guó)交通信息化，2015(4)：5-8.

[7]賈毅.貴州省高速公路第一期ETC工程建設(shè)實(shí)踐及探討[J].湖北：中國(guó)水運(yùn)，2014(5)：56-57.

[8]操一方.河南省電子不停車(chē)收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)改造技術(shù)方案[J].北京：中國(guó)交通信息化，2015(3)：100-102，108.

Study on ETC Lane System Design

ZHANG Yan，MO Xin-qiang，OU Jian-cong

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

This article conducted the design research of ETC lane system from the perspective of imple-mentation and operation，analyzed the lane mode selection，lane system structure，plaza lane layout and other issues regarding ETC renovation lanes and new special ETC lanes，proposed the design patterns suitable for current Guangxi situation，so as to guide the program design of future ETC lane renovation and new special ETC lanes.

ETC；Lane layout；Design

U491.5+1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.023

1673-4874(2016)05-0085-04

2016-04-20

張燕(1982—)，工程師，研究方向：交通工程設(shè)計(jì)；

莫新強(qiáng)(1987—)，碩士，助理工程師，研究方向：交通工程設(shè)計(jì)；

歐劍聰(1980—)，高級(jí)工程師，研究方向：交通工程設(shè)計(jì)。