ETC環境下計重收費系統總體設計分析

席勝花

摘要：經濟的發展，城鎮化進程的加快，促進交通建設項目的增多。在社會飛速發展背景下，對交通網的需求不斷提升，高速公路建設數量不斷增加，但收費站的建設在一定程度上影響了通行的順暢性，不利于交通網的智能化發展。本文就ETC環境下計重收費系統總體設計展開探討。

關鍵詞：ETC;計重收費;系統設計

引言

目前，ETC收費系統的主要顧客為經常往返于市中心和市郊或區域城市群之間的小型公務轎車和客運車輛。從發展的角度來看，按重量進行收費的長途貨運車輛更應作為ETC收費系統的主要發展對象，該顧客群體量龐大、穩定，可以成為ETC收費系統重要的長期顧客。因此，ETC環境下計重收費系統的應用成為公路主管部門、系統集成商和設備廠商的研究熱點。

1高速公路ETC收費規劃

1.1收費基本原則

（1）實用性原則。實用性是在考慮ETC系統構架的基礎上，盡量降低改造工程量，充分利用現有布局，完善相應設施，保證ETC運行，提高系統的實用性和可推廣性。（2）穩定性原則。由于ETC自動收費體系是無人專門看管的全方位自動化系統，ETC計重收費中需增加計重系統和費用計算系統，目前使用的普通計重系統尚且不能充分滿足ETC系統需要，因此需要增加高穩定性計重設備保證系統正常運行。（3）高效率原則。ETC不停車收費系統就是為了達到快速收費要求，減少收費導致的停車和堵車現象，在規劃過程中，應當充分考慮過車效率和過車速度問題。

1.2ETC車道布局和分區

從ETC收費原則來分析，箱體車最大長度超過15m，平板車型最大程度為17.5m。這時候需要設置能夠保證貨車稱重前置距離控制在18m，收費島內則需要對稱重臺進行設置，當前的ETC車道系統過車邏輯則需要前置稱臺，從根本上降低不必要的額外工作量，進一步提升通行效率。

1.3ETC計重收費系統計重設備的選擇

在ETC計重收費過程中，車輛需要在不停車的情況下，實現車輛重量的稱量和通行費的計算自動繳費功能。因此在系統中實現車輛的動態稱重，選擇合適的動態稱重設備，是ETC系統實現計重收費的關鍵。ETC系統是一種無人值守的系統，對系統的穩定性要求非常高，且ETC車道過車速度基本在20km/h以上。這樣的ETC車道環境，決定了應用于ETC計重收費系統的稱重設備擁有較高的穩定性、優秀動態稱重性能、良好的稱重精度和防止異常行車的功能。從目前市場上的動態稱重設備來看，可連續過車式整車、陣列式彎板和六條式陣列石英為最佳的選擇。

2ETC計重收費系統設計方法

2.1整車計重系統

該系統的設計采用傳感器分組技術，對秤體結構進行優化設計，在動態稱重算法的指導下，與車輛通行情況相結合實現高精度稱重。秤體結構方面。經過大量數據采集與計算設計出全新的結構，對每節臺面尺寸進行優化配置，利用傳感器分子技術對動態過車進行精準稱重，在動態稱重算法指導下，對無附加裝置情況下軸數與軸重進行檢測;動態過車計算。利用傳感器分組技術，以采集到的傳感器信息為依據，對被測車輛的軸重數據進行測量。將紅外分離器設置道上泵端，利用其對泵臺上不同車輛進行檢測，并形成辨識信息。通過特殊的泵體結構將車輛的重量信息進行分離，在稱重算法的指導下，實現對動態過車的連續稱重。

2.2車輛動態稱重技術

ETC中，動態車輛計重收費體系要求在無需停車的情況下完成車輛稱量和費用計算。因此對稱重設備的要求相對較高，其主要包括稱重控制器、傳感器、車輛分離器、車輛檢測線圈等。（1）彎板稱重設備。稱重設備主要采用彎板式傳感器，通過稱量器受壓變形獲取內部感應線圈的應變變化測量車輛重量。其主要特征包括進度高、穩定性好、耐久性和耐腐蝕性好，并且不受到剎車或加速引起的水平方向力影響，該彎板稱重設備的稱重精度能達到1%～1.5%，完全能夠滿足計重收費要求。（2）壓電傳感器。稱量信息通過壓電傳感器獲取信號累加并傳送至稱量控制器中進行分析。其設計較為簡單，不過其壽命相對較短，受各方面因素影響較大。彎板式稱重設備和壓電傳感器相比，彎板式稱重設備更具有優勢。因此，本研究也選用彎板式稱重設備。

2.3計重數據序列與ETC車道車輛數據序列的匹配和異常處理

（一）數據序列的匹配。如車輛駛入A區，首先篩選ETC相關信息有誤的車輛，排除成功后記錄通行車輛OBU內的車牌號碼、車型等信息，通過A區與計重設備光幕、實時重量的配合，保證OBU數據與車輛稱重數據相匹配的待交易緩存正常。當車輛達到B區交易區域時，交易天線首先驗證車輛OBU的車輛信息，與車輛緩存隊列信息一致后，進行扣費交易。（二）異常行車的數據處理。當人為操作干預到流程的正常工作時，會出現車輛不完全倒車和完全倒車的情形，系統應能自動%拐！I并對數據序列進行重組。不完全倒車的處理：車輛不完全倒車是指車輛已經遮擋光幕但尚未完全駛離光幕狀態下的倒車行為。車輛倒車后，稱重設備需要發送不完全倒車指令，并修正計重設備的檢測數據，保證車道緩存隊列的實時性和可靠性。完全倒車的處理：車輛完全倒車是指車輛已經完全駛離光幕并產生稱重數據狀態下的倒車行為。車輛倒車后，稱重設備需要進行稱量的刪除，并發送完全倒車指令，完成該車ETC相關信息的刪除，保證車道緩存隊列的實時陜和可靠性。

2.4收費系統設計

在ETC收費車道中設置套路側單元，在前方和后方分別設置預讀天線與交易天線，在預讀天線中，當OBU余額不足時，車輛將無法進入到ETC車道之中，可有效保障該車道的正常流程，使車輛通行效率得到顯著提升;在交易天線中，可對稱重后的車輛自動扣費，上述天線設計的主要作用在于解決ETC設備異常情況下，OBU與稱重數值不一致對交易產生的不良影響。ETC系統的應用通過一體化設計，無需對數據隊列進行維護，便可從源頭處解決上述問題。收費系統具有較強的兼容性，采用PLL進行溫度補給，使RSU不受環境限制，中頻濾波設計得到顯著提升，使交易更加穩定。

結語

ETC計重收費系統作為今后公路計重收費的主要方向，其能夠提升公路的運行效率。減少收費站人員的具體投入，更好地解決收費站在交通運行過程中不良問題。

參考文獻

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