ETC车道lgn

ETC系统简介

概述

ETC（Electronic Toll Collection,即不停车自动收费系统）是在收费型高速公路上，收费站通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通讯，在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下，完成收费处理过程的一种全自动收费系统。它避免了常规停车收费所产生的交通阻塞、资源浪费、空气污染以及资金失控等问题。ETC系统是智能交通系统的重要组成部分，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而实现车辆通过路桥收费站时无需停车，快捷交易，也是近年来国内外高速公路收费系统发展应用的趋势。

整个系统主要包括如下部分： 车载单元（On-Board Unit,简称OBU） 路侧单元(Road-Side Unit,简称RSU)

专用短程通信（Dedicated Short Range Communication,简称DSRC） ETC工作原理：载有特定车载电子标签的车辆进入ETC车道后，车道路侧的信号探测器发出扫描信号，检测天线通信区中的电子标签，并自动进行信息交换，从标签中存储的信息中识别车辆信息，根据车辆通行情况和费率表进行合理扣费，交易成功后，栏杆自动抬起，车辆迅速通行；车辆通过后，栏杆自动降下，整个收费过程无需人工处理，车辆不停车交易，快速通行。

一 工程范围

1、完成ETC收费车道、ETC车道数据上传收费站数据库，按照黑龙江省交通运输厅信息中心联网要求实现联网收费。

2、完成车道外围动态链接库的编制，编制的动态链接库应能通过黑龙江省交通运输厅信息中心的测试。

? 建设ETC专用车道，实现电子不停车收费。天线布局一：采用岛头模式

的单通讯区车道布局，天线布局二：采用岛中模式的单通讯区车道布局； ? 装有ETC合法电子标签的用户车辆能够快速通过ETC车道；

? 充分利用现有收费广场的车道资源，并结合新增的ETC车道设备和系统

软件，实现电子不停车收费的功能；

? ETC车道系统不仅能有效处理好车道运营中的特殊情况，亦避免跟车干

扰、重复交易等问题的产生；

? 该ETC车道系统具备先进的队列处理和科学的交易控制逻辑，以确保车

道运营的稳定、可靠和实用。

二 系统构成及设计参数 1系统构成

ETC车道系统主要由硬件设备和软件系统两部分组成，其中系统的硬件设备主要包括一组可独立工作的路侧读写控制器、车道控制机、电动栏杆机（含栏杆）、综合信息显示屏(含字符信息显示、闪光报警器）、车辆检测器和检测线圈、防雷设施等。

其中，路侧设备包含天线、天线控制器、控制软件、路测设备立柱等，车道控制机包含工控机（含机箱、电源、风扇等）、多串口卡、数字I/O卡、车道控制箱、视频采集卡等。

ETC车道系统的软件则主要包括操作系统、驱动程序、车道业务软件等应用程序。

专用ETC车道需要拆移原有车牌识别设备、需切换MTC车道的车牌识别设备无须拆除。

1.1 改造ETC车道系统构成

ETC车道在传统的MTC车道设备基础上，增加电子标签读写天线、天线控制器、车道控制器、自动栏杆和综合信息显示屏以及触发线圈等。为保证通过速度，电动栏杆应选用高速栏杆。（原有的收费系统的改造和拆除）

ETC车道在传统的MTC车道布局基础上，进行土建及标志标线改造，按照车道技术要求及车道实际情况进行车道布局，并布置各种土建基础，安装指示标志，铺设指示标线。（原有车道土建改造和拆除）

ETC车道根据实际情况采用ETC专用岛头（含拆除原岛头）。ETC车道根据实

际情况支持MTC车道模式和ETC车道模式、双车道模式高速公路ETC车道系统。 1.2新建ETC车道系统构成

新建ETC车道系统是在ETC预留车道增加，收费岛土建包含在收费岛施工单位中和标志、标线包含在安全设施中。收费岛雾灯、手动栏杆、收费车道摄像机、收费亭内摄像机、车牌识别、传输设备等联网收费常用设备由机电承包商负责。

2车道布局

2.1 岛头模式下的单通信ETC车道

车道布局采用岛头模式下的单通信区ETC车道布局方案。

栏杆ETC收费岛 天线MTC收费岛

图3.3-3：岛头模式下的单通信区的ETC车道布局示意图

2.2 岛中模式下的单通信ETC车道

栏杆ETC收费岛 天线MTC收费岛

3 ETC软件总体功能

3.1 非省界ETC车道的主要功能

（1）ETC车道软件系统主要包括：ETC收费车道应用软件和站级管理应用软件，系统软件界面友好，均为是图形化界面，所有向用户显示均为汉化信息。 （2）探测车辆的到达和离开并对车辆进行计数，并传送检测结果，具有判断车辆是否安装OBU的功能；

（3）具有实时的图像抓拍功能。当车辆通过车道时，系统控制外场抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存；

（4）在入口车道，具有写入口信息功能。当车辆通过车道时，自动将入口信息按照相关要求写入ETC支付卡，如入口收费站、车类等信息； （5）在出口车道，根据车辆经过的入口收费站、标识站、车类信息，查询当前版本的参数表（包括收费里程表、优惠信息表等），计算通行费金额和免收金额，从卡内扣款并回写出口标识；

（6）根据车道计算机控制指令正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起下落、声光报警器的开启和关闭、综合信息显示屏的显示等； （7）完成车道和收费站之间的数据交换。包括：接收收费站下传的信息，包括同步时钟、费率表、通行卡黑名单表、区域编码表、收费站信息表、班次定义表、收费员信息表等系统设置参数等；上传入口车道的过车记录、出口车道的过车和收费记录、异常车辆通行记录、班次统计信息等； （8）ETC车道系统能够以独立作业的方式工作，在出现异常情况时，车道系统可降级运行和脱机离线操作。例如当收费站计算机不工作或网络出现问题时，作业参数、数据记录均可存储在本地；

（9）对ETC车道产生的特殊事件能够进行合理、有效的处理。特殊事件指车辆在通过ETC车道时无法完成正常交易的事件，主要包括：无电子标签、在黑名单、非本系统电子标签、电子标签未插入正确的ETC支付卡、出入口信息不匹配、入口信息无效、无入口信息、出入口车型不一致、ETC支付卡过期、支付卡不可用、车载机过期、非法拆卸、回头车、入口倒车、从出口进、闯关、跟车、交易失败、超时停留等；

（10）如果车辆通过ETC车道时出现异常，车道系统将拦截该车辆、不允许通过，系统不再对该车辆进行处理，可通过标志标线引导至旁边的MTC车道进行人工处理通过；

（11）ETC车道系统设置了数据完整性校检机制，以确保系统在网络、配电异常等情况下不会出现上传数据的丢失或出现重复上传的问题，从而确保数据的完整；

（12）系统将依据合理的车辆处理序列处理通行车辆，包含科学、合理的天线区切换、车辆身份复检控制逻辑等，以有效解决跟车干扰、误放车、倒车和重复交易等问题。

（13）在ETC车道专用模式下实现无人职守。

（14）ETC车道能够记录每一步交易所用时间，并能进行统计分析。查找因电子标签或卡本身问题而无法通过车辆的信息并能够按照电子标签厂家进行统计分析。

（15）车道软件应具有完善的车道日志功能。日志简洁明了，简单易懂。 3.2 省界ETC车道的主要功能

（1）在出口车道，根据车辆经过的入口收费站、标识站、车类信息，查费率表，计算通行费金额，进行卡面扣款，生成交易记录。具有代写相邻省份入口信息功能。当车辆通过车道时，将相邻省份的入口信息按照相邻省份的要求写入ETC专用卡，并将相关信息发送给相邻省份的车道计算机设备。 （2）在入口车道，接收相邻省份出口车道传输的入口信息，并将其按照相关规定转换为本省的入口流水数据，存储在本收费站服务器数据库中。 （3）其他功能同非省界ETC车道。

4系统过车处理流程

4.1 ETC用户车辆处理流程

当ETC车道系统检测到车辆进入ETC车道时，安装在路侧的天线与安装在汽车挡风玻璃上的电子标签自动进行信息交换，与天线相连接的ETC车道控制机根据电子标签中存储的信息识别出车辆信息，并根据行驶里程和费率从储值卡的电子钱包或记账卡的账号中扣除通行费。交易完成后，车道自动栏杆自动升起，放

行车辆，车辆通过后，栏杆自动降下。整个收费过程无需人工干预，用户可不停车快速通过ETC收费车道。

5软件系统构成

根据ETC车道系统建设要求，结合系统的总体功能特性，ETC车道软件系统主要由八个功能模块构成包括：车辆识别模块、车辆检测模块、设备控制模块、计费模块、通信模块、图像抓拍模块、工班管理模块和设备诊断模块。各模块的功能如下所示： 5.1车辆识别模块

要通过用户车辆上所装设的电子标签（OBU）与天线的通信功能，完成对用户车辆的OBU及非现金支付卡片信息的采集，判断OBU及卡片的有效性，以及结合计费模块的处理结果，向非现金支付卡写入通行信息或扣款。

同时，车辆识别模块还可根据所获取到的车辆识别信息实现黑名单判定、有效启用日期判定、车类转换等功能。 5.2车辆检测模块

当车道控制器检测到车辆检测器的某检测通道的状态产生改变时，将以中断方式通知ETC车道程序读取最新I/O状态，读出I/O状态后，跟原来的状态比较以判断出车辆的到来和离开。车辆检测模块的主要功能包括：检测系统初始化、检测系统退出、检测系统中断处理等。 5.3设备控制模块

根据系统的处理条件和状况，通过向车道控制器发送控制指令，进行相应的交通指挥操作，包括：自动栏杆的升起下落、声光警报器的开启和关闭、综合信息显示屏的显示等；并且通过向串口发送数据，输出到费率显示牌和字符叠加器。该模块包括综合信息显示屏控制、字符叠加器控制和其他外设控制。

5.4计费模块

计费模块能够根据车辆经过的入口收费站、标识站、车类信息，查询当前版本的参数表（包括收费里程表、优惠信息表等），正确计算并拆分通行费金额和免收金额，从卡内扣款并回写出口标识。 5.5通信模块

实现车道系统与收费站服务器的通讯，上传出入口流水、工班数据车道控制、异常情况等，接收车道参数如费率表、收费站编码表、操作员表、各类黑名单表、有效启用日期等。并且可通过TCP/IP协议与收费站服务器进行通讯，发布ETC车道计算机和外设目前的状态。 5.6图像抓拍模块

当系统检测到抓拍线圈被触发时，系统将会启动车辆的图像抓拍功能，抓拍出一幅清晰的图像，图像上可清晰看出被抓拍车辆的车牌信息，以便日后的稽查管理之用。 5.7工班管理模块

主要包含工班管理模块，实现操作员上下班管理。 5.8设备诊断模块

实现对各种外部设备进行检测，以确定各种外部设备是否工作正常。能对天线、车道控制器、车辆检测器、综合信息显示屏、交通灯、声光报警器等外部设备进行诊断检测。

6 ETC和MTC的接口

6.1传输机制

MTC站服务器与车道的传输可以采用第三方商业中间件来完成，工控机采用

windows平台。

7 ETC车道系统性能指标

a) 车道通行能力：大于1200辆/车道·小时；

b) 可靠性：ETC用户车辆每100000次交易不能有多于3次的错误； c) 车道信息保存：至少60000车次过车记录； d) MTBF：大于10000小时；

e) 可方便的进行模式切换，如ETC车道模式、MTC车道模式，LED显示屏的

显示内容可方便的进行编辑。

8 ETC软件省界通信功能

根据京津冀高速公路联网要求，出口车道完成出口交易并代入口车道成功写入入口信息后（将入口信息发送给入口车道，入口车道给予回包确认）当出口车道与入口车道通讯发生故障时，不能影响出口车道的正常通行，出口车道先抬杆放行车辆，待通讯恢复后重新补传入口数据。在合建站时，采用的处理方式为车道软件完成出口交易后再代入口车道写入入口信息。

三 ETC车道系统

1技术要求

l、ETC车道收费亭内设备应为工业生产的、高质量的产品，用于自然环境中进行收费过程处理。

2、利用原有收费亭，保留原有设备以便出现紧急情况启用MTC车道。 3、车道控制器、机箱等是不锈钢模块或其他经批准的类似材料组装而成的。整套收费车道设备经设计、制造和在实验室试验保证系统在规定寿命期间内工作性能良好，并具有令人满意的外观。收费亭内设备的制造、清洗和电镀工艺应能防止组装件生锈和腐蚀。

4、室外电缆插头应坚固，用螺丝固定，满足通用电器规范的有关条款对设备的要求。插脚应为楔形，以防止插入时不对中和防止与插头不配合。所有通过终端设备底部的电缆应绝缘并防磨损，入线孔应加衬垫并封闭，以符合有关技术

条款的要求。

5、应在接线板、接线器、插头和其它终端点上或旁边用型板喷刷或其它印刷方法做永久识别标志。

6、印刷电路板、插入式模块和类似装置应有锁定连接器或附属物，以保证这些单元不会由于设备的振动和操作力作用而脱开。

7、设备中所有具有识别标志和说明的终端点、接线器和其它电路点在所有示意图、布线图、运行图以及设备和系统的其它文件中都应有相同的识别标记。

四 电子标签

1 概述

电子标签的其他技术标准应满足国家相关标准及“示范工程”中形成的规定。 2 基本功能

电子标签应满足以下基本要求：

? 采用两片式电子标签作为电子收费交易的车载设备；

? 电子标签必须提供安全的信息存储器，支持3-DES算法的数据存取和访

问控制，以存放访问控制密钥和ETC应用信息等。电子标签的数据存储区应具有只读或允许读写属性，以适应公路收费业务存储不同业务数据的需要。电子标签的数据存取应具备适当的权限控制机制，内部数据不应被未授权的操作读写；

? 电子标签配置的外部部件包括：符合国标CPU IC卡读写接口、字符显

示器、LED指示灯、蜂鸣器；

? 电子标签电池使用寿命：不小于5年（以每天交易10次计算），或可支

持不小于20000次读写操作；

? 电子标签平均无故障时间（MTBF）要求大于50000小时；

? 电子标签具有适当的工作状态等信息指示，能以适当方式提示内部电池

电量不足；

? 电子标签支持应用更新，更新方式可采用电子标签的DSRC无线链路方

式或外部串口方式；

? 电子标签具备防止用户进行机械移位或者拆动的功能，一旦拆移应当立

即在两片式电子标签内的相应信息存储区中设置相应标志字节/标志位；

? 电子标签具备绑定检测功能，因拆移而引起的ETC应用失效，能够通过

软件设置的方式得到恢复；

? 电子标签具备良好的电磁兼容性（EMC），不会被电子标签通常所处的电

磁环境所干扰；

? 电子标签具有唯一的序列号，且该序列号不可更改、不可丢失；

附录

单通信区域ETC模式：

双通信区域ETC模式：

ETC车道主要组成设备：

双通信区域ETC车道的过车处理流程：

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