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[摘 要]本文首先分析不停车收费系统应用现状。明确ETC收费系统分类以及工作流程。在此基础上，进行提出不停车收费系统框架设计理念。车辆收费系统包括车辆自动识别系统、车辆违章抓拍系统等。
[关键词]电子不停车收费系统 问题研究 系统设计
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0311-01
引言
随着我国社会经济不断发展，高速公路覆盖范围越来越广泛。高速公路是人们顺利出行的便捷工具。高速公路为人们提供了良好的驾驶环境。车辆驶入或者驶出高速公路的时候，都需要经过收费站。传统人工收费系统，耗费较多的时间，而且需要驾驶员准备现金，存在较多的不便。ETC系统成为人们的首选。我们需要优化ETC收费系统，提高系统收费准确性，提高车辆通过速度。
一、国内外不停车收费系统应用现状
1.国外不停车收费系统现状
1.1 欧洲国家
欧洲国家在80年代中期就开始实施电子收费系统，这期间的电子收费系统一般采用第一代只读车载电子标签，使用后付款方式，但仅能在同一高速公路集团公司的路网中通用；在1990年-1995年，底欧洲国家主要实施第二代电子收费系统，其特征是采用欧盟推荐的5.8GHz DSRC频率和可读/可写电子标签，其功能和特性上比第一代系统更具优势。
1.2 东南亚国家
新加坡的电子不停车收费技术在亚洲国家中也较为成熟。自1998年开始，新加坡就开始全面实施公路电子不停车收费系统。随着ETC应用范围不断扩展，应用技术不断成熟，新加坡的ETC系统得到不断优化与完善。目前新加坡应用的ETC系统包括两道闸门。闸门之上安装有感应器、自动感应摄影机、阅卡器等。安装阅卡器的车辆进入ETC收费区域时，才能激活相应装置。阅卡器内附有现金卡，现金卡中必须有存储充足的现金。带有阅卡器的汽车进入收费区域后，第一道闸门会审阅现金卡，当车辆经过第二道闸门时，系统会自动扣除现金卡中相应的费用。如果车辆不符合通过条件，则自动摄影机会拍摄记录违章车辆车牌号。相关信息会自动上传到相应部门。
2.国内不停车收费系统
2.1 技术研究
1996年，广东、北京开始引入国外相关技术，结合我国公路发展特点，进行优化改善，并用于实际路段的收费营运中，为我国ETC发展迈出坚实的一步。2000年6月，在国家经贸委和交通部的主持下，“高等级公路电子收费系统技术开发和产业化”项目启动。该项目提出了适合国情的组合式公路电子收费的技术方案——“两片式电子标签+双界面IC卡的组合式电子收费系统方案”。此种方案一直沿用至今，成为我国主要的ECT系统。
2.2 应用现状
从1996年至今，全国范围内已经有十几个省市相继开通了共200多条ETC车道。并且通过实践证明，大多数ETC系统是安全、稳定、可靠的，并且取得一定规模的社会和经济效益。
二、 ETC分类与流程
1.ETC分类
1.1 混合式電子不停车收费系统
电子不停车收费用户较少时， 收费站一般采用混合收费方式， 既要有电子不停车收费车道， 也必须保留原半自功收费车道。电子不停车收费应用初期，混合式收费不可避免， 收费车道入口端上方有明确的电子不停车收费车道标志和信号灯，车道出口端设立自动道闸， 以防无卡车辆通过； 为引导无卡用户进入普通收费车道按章收费， 收费亭另辟一条通向收费亭的车道。
1.2 自由流电子不停车收费系统
自由流电子不停车收费系是ETC系统发展成熟的表现。目前我国ETC系统使用者所占比例较低，仍需要混合式电子不停车收费系统。当ETC用户所占比例较高时，适宜采用自由流式电子不停车收费。此种方式利于降低高速集团生产运营成本，精简机构，降低人力成本。在收费广场设置一个横跨车道上空的龙门架， 架上安装电子不停车收费设备， 实施电子不停车收费。车辆无须减速， 以正常行驶车速通过收费区域， 并完成收费， 常称为自由流式电子不停车收费。
2.ETC工作流程
当车辆驶入收费车道出口读写器工作区域， 经过唤醒、相互认证有效性等过程， 读写器读出车型代码以及入口代码和时间， 传送给车道控制器；车道控制器对信息核实确认后， 计算出此次通行费额， 存储或指令读写器将费额写入射频标签。与此同时， 车道控制器存储原始数据并编辑成数据文件， 定时传送给收费站并转送收费结算中心。
三、基于网络环境的电子不停车收费系统框架设计
1.收费系统框架结构设计
收费系统设计需要满足不同地区高速公路管理体制与联网收费范围不同的需求，设计有针对性的收费系统。本文提到的电子不停车收费系统主要针对省内高速联网收费。ETC系统包括前台部分与后台部分，继续可将其细分为收费站管理系统、收费站管理控制系统、车道控制系统、信息传输网络与金融机构。前台部分工作任务是准确判别来往车辆车型，快速完成收费信息的采集与处理，以及包括及时抓拍违章车辆等。后台部分工作内容是对系统运行进行管理与监控，并及时完成系统运行参数的修改，确保收费系统能够顺利正常运行。
2.收费系统的构成分析
2.1 车道违章抓拍系统
车辆逃费抓拍系统其主要功能是：按车道操作流程正确工作，并负责系统收费信息的采集！处理和通行能力的实时控制，违章车辆的图像抓拍与处理，并按照一定的规则整理成数据文件实时上传给收费站计算机系统；接收收费站下传的系统运行参数；对车道设备进行管理与控制，使其做出必要的反应，并具有设备状态自检功能；当通信中断时具有后备独立工作能力；为车辆通行提供控制信息；将各种违章报警信号实时传送到收费站控制室" 2.2 车辆识别系统
车辆自动识别系统是收费系统的核心技术之一。在完成快速准确完成车辆身份参数识别后，与车载电子标签快速进行高速资料交换。车辆通过收费口不停车依赖的是车辆识别系统。如果车辆识别系统反应较慢，则会造成高速出入口堵塞。车辆自动识别系统由电子标签、路侧控单元与数据处理单元组成。车辆驶入收费区域的时候，路侧控制单元会及时收集车辆属性数据，通过读取车辆电子标签，并进行预处理。我们可以认为电子标签是车辆的身份证。最终，路侧控单元会将数据传输至数据处理单元。
3.数据传输安全机制研究与实现
在本系统中，非现金支付过安全性对系统的成败起着尤为重要作用。如果天线与电子标签之间通过特定的频率来进行通讯，那么久很容易会被别人从中截获信息，如果被别人随意的进行信息的修改，或是通过PC机、RSU、OBU、IC卡之间的数据交换完成的，传输、安全性将导致的不可预料的极端影响，不但对管理高速公路交通的部门产生高额的亏损，还会造成ETC系统的崩毁。我们必须针对系统的可靠性进行加密解密处理，增强系统的安全性。
4.跟车干扰问题研究
不停车收费系统为用户提供了一定的便捷，也为高速集团节省运营成本，提高管理效率。但是依然存在一定的隐患。跟车干扰问题是系统比较常见的问题。我们进行系统设计时需要认真研究这个棘手的问题。例如，在ETC收费车道中，停着多辆车辆，但是由于收费系统漏洞问题，会针对第一辆车辆进行扣费，忽略后续车辆，从而造成较大的干扰与损失。在收费车道地下埋入四个传感器，判断是否发生相应现象。结合传感器传递的信息，判断实际具体情况。重新设计系统，当前面车辆完成交易后，后驶入的车辆才能进行交易。否则后面车辆不能被允许操作。为了实现这个目标，必须要求车辆降速通过收费通道。
5.收費系统局域网与广域网设计
5.1 局域网设计
收费站的各个车道与收费站之间距离不超过Ikm，车道计算机和收费站计算机构成收费站计算机局域网，二者之间以以太局域网接入方式连接；接入方式采用基于OLT一ONU的路段接入或基于千兆位以太网的路段收费接入。在收费站级网络中，最常用的是以集线器为中心的星形拓扑结构的以太局域网。集线器自身具有各个端口相互独立等特点，使星形局域网能实现由一个功能强的服务器管理若干功能简单的微机的工作方式该系统选择10/IOOMbps的全光纤局域网以及全光纤的CCTV（闭路电视）传输方案，
5.2 广域网设计
高速公路的收费站往往分布在沿线几百公里的范围内，为了实现统一管理，必须将各个收费站的局域网有效地连接起来，便于运营管理"因此，广域网在收费系统中是必不可少的"。从业务上必须涵盖收费系统！监控系统和通信系统；在传输媒体上必须包含：数据！图像和音频"这就要求高速公路广域网（光纤网）的组建具有宽带接口，包容上述三种媒体的共同传输。
小结
ETC系统设计需要结合城市高速高公路使用情况，与城市需求相吻合，才能体现更多的价值。本文对不停车收费系统设计进行简略阐述。本文缺点是未进行使用测评，难免存在不足之处。
参考文献
[1] 姚叶培.ETC不停车收费系统应用探索[J].科技经济市场，2006（6）.
[2] 刘洋.能交通系统中高速公路不停乍收费系统的研究[D].大连海事大学，2004.
[关键词]电子不停车收费系统 问题研究 系统设计
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0311-01
引言
随着我国社会经济不断发展，高速公路覆盖范围越来越广泛。高速公路是人们顺利出行的便捷工具。高速公路为人们提供了良好的驾驶环境。车辆驶入或者驶出高速公路的时候，都需要经过收费站。传统人工收费系统，耗费较多的时间，而且需要驾驶员准备现金，存在较多的不便。ETC系统成为人们的首选。我们需要优化ETC收费系统，提高系统收费准确性，提高车辆通过速度。
一、国内外不停车收费系统应用现状
1.国外不停车收费系统现状
1.1 欧洲国家
欧洲国家在80年代中期就开始实施电子收费系统，这期间的电子收费系统一般采用第一代只读车载电子标签，使用后付款方式，但仅能在同一高速公路集团公司的路网中通用；在1990年-1995年，底欧洲国家主要实施第二代电子收费系统，其特征是采用欧盟推荐的5.8GHz DSRC频率和可读/可写电子标签，其功能和特性上比第一代系统更具优势。
1.2 东南亚国家
新加坡的电子不停车收费技术在亚洲国家中也较为成熟。自1998年开始，新加坡就开始全面实施公路电子不停车收费系统。随着ETC应用范围不断扩展，应用技术不断成熟，新加坡的ETC系统得到不断优化与完善。目前新加坡应用的ETC系统包括两道闸门。闸门之上安装有感应器、自动感应摄影机、阅卡器等。安装阅卡器的车辆进入ETC收费区域时，才能激活相应装置。阅卡器内附有现金卡，现金卡中必须有存储充足的现金。带有阅卡器的汽车进入收费区域后，第一道闸门会审阅现金卡，当车辆经过第二道闸门时，系统会自动扣除现金卡中相应的费用。如果车辆不符合通过条件，则自动摄影机会拍摄记录违章车辆车牌号。相关信息会自动上传到相应部门。
2.国内不停车收费系统
2.1 技术研究
1996年，广东、北京开始引入国外相关技术，结合我国公路发展特点，进行优化改善，并用于实际路段的收费营运中，为我国ETC发展迈出坚实的一步。2000年6月，在国家经贸委和交通部的主持下，“高等级公路电子收费系统技术开发和产业化”项目启动。该项目提出了适合国情的组合式公路电子收费的技术方案——“两片式电子标签+双界面IC卡的组合式电子收费系统方案”。此种方案一直沿用至今，成为我国主要的ECT系统。
2.2 应用现状
从1996年至今，全国范围内已经有十几个省市相继开通了共200多条ETC车道。并且通过实践证明，大多数ETC系统是安全、稳定、可靠的，并且取得一定规模的社会和经济效益。
二、 ETC分类与流程
1.ETC分类
1.1 混合式電子不停车收费系统
电子不停车收费用户较少时， 收费站一般采用混合收费方式， 既要有电子不停车收费车道， 也必须保留原半自功收费车道。电子不停车收费应用初期，混合式收费不可避免， 收费车道入口端上方有明确的电子不停车收费车道标志和信号灯，车道出口端设立自动道闸， 以防无卡车辆通过； 为引导无卡用户进入普通收费车道按章收费， 收费亭另辟一条通向收费亭的车道。
1.2 自由流电子不停车收费系统
自由流电子不停车收费系是ETC系统发展成熟的表现。目前我国ETC系统使用者所占比例较低，仍需要混合式电子不停车收费系统。当ETC用户所占比例较高时，适宜采用自由流式电子不停车收费。此种方式利于降低高速集团生产运营成本，精简机构，降低人力成本。在收费广场设置一个横跨车道上空的龙门架， 架上安装电子不停车收费设备， 实施电子不停车收费。车辆无须减速， 以正常行驶车速通过收费区域， 并完成收费， 常称为自由流式电子不停车收费。
2.ETC工作流程
当车辆驶入收费车道出口读写器工作区域， 经过唤醒、相互认证有效性等过程， 读写器读出车型代码以及入口代码和时间， 传送给车道控制器；车道控制器对信息核实确认后， 计算出此次通行费额， 存储或指令读写器将费额写入射频标签。与此同时， 车道控制器存储原始数据并编辑成数据文件， 定时传送给收费站并转送收费结算中心。
三、基于网络环境的电子不停车收费系统框架设计
1.收费系统框架结构设计
收费系统设计需要满足不同地区高速公路管理体制与联网收费范围不同的需求，设计有针对性的收费系统。本文提到的电子不停车收费系统主要针对省内高速联网收费。ETC系统包括前台部分与后台部分，继续可将其细分为收费站管理系统、收费站管理控制系统、车道控制系统、信息传输网络与金融机构。前台部分工作任务是准确判别来往车辆车型，快速完成收费信息的采集与处理，以及包括及时抓拍违章车辆等。后台部分工作内容是对系统运行进行管理与监控，并及时完成系统运行参数的修改，确保收费系统能够顺利正常运行。
2.收费系统的构成分析
2.1 车道违章抓拍系统
车辆逃费抓拍系统其主要功能是：按车道操作流程正确工作，并负责系统收费信息的采集！处理和通行能力的实时控制，违章车辆的图像抓拍与处理，并按照一定的规则整理成数据文件实时上传给收费站计算机系统；接收收费站下传的系统运行参数；对车道设备进行管理与控制，使其做出必要的反应，并具有设备状态自检功能；当通信中断时具有后备独立工作能力；为车辆通行提供控制信息；将各种违章报警信号实时传送到收费站控制室" 2.2 车辆识别系统
车辆自动识别系统是收费系统的核心技术之一。在完成快速准确完成车辆身份参数识别后，与车载电子标签快速进行高速资料交换。车辆通过收费口不停车依赖的是车辆识别系统。如果车辆识别系统反应较慢，则会造成高速出入口堵塞。车辆自动识别系统由电子标签、路侧控单元与数据处理单元组成。车辆驶入收费区域的时候，路侧控制单元会及时收集车辆属性数据，通过读取车辆电子标签，并进行预处理。我们可以认为电子标签是车辆的身份证。最终，路侧控单元会将数据传输至数据处理单元。
3.数据传输安全机制研究与实现
在本系统中，非现金支付过安全性对系统的成败起着尤为重要作用。如果天线与电子标签之间通过特定的频率来进行通讯，那么久很容易会被别人从中截获信息，如果被别人随意的进行信息的修改，或是通过PC机、RSU、OBU、IC卡之间的数据交换完成的，传输、安全性将导致的不可预料的极端影响，不但对管理高速公路交通的部门产生高额的亏损，还会造成ETC系统的崩毁。我们必须针对系统的可靠性进行加密解密处理，增强系统的安全性。
4.跟车干扰问题研究
不停车收费系统为用户提供了一定的便捷，也为高速集团节省运营成本，提高管理效率。但是依然存在一定的隐患。跟车干扰问题是系统比较常见的问题。我们进行系统设计时需要认真研究这个棘手的问题。例如，在ETC收费车道中，停着多辆车辆，但是由于收费系统漏洞问题，会针对第一辆车辆进行扣费，忽略后续车辆，从而造成较大的干扰与损失。在收费车道地下埋入四个传感器，判断是否发生相应现象。结合传感器传递的信息，判断实际具体情况。重新设计系统，当前面车辆完成交易后，后驶入的车辆才能进行交易。否则后面车辆不能被允许操作。为了实现这个目标，必须要求车辆降速通过收费通道。
5.收費系统局域网与广域网设计
5.1 局域网设计
收费站的各个车道与收费站之间距离不超过Ikm，车道计算机和收费站计算机构成收费站计算机局域网，二者之间以以太局域网接入方式连接；接入方式采用基于OLT一ONU的路段接入或基于千兆位以太网的路段收费接入。在收费站级网络中，最常用的是以集线器为中心的星形拓扑结构的以太局域网。集线器自身具有各个端口相互独立等特点，使星形局域网能实现由一个功能强的服务器管理若干功能简单的微机的工作方式该系统选择10/IOOMbps的全光纤局域网以及全光纤的CCTV（闭路电视）传输方案，
5.2 广域网设计
高速公路的收费站往往分布在沿线几百公里的范围内，为了实现统一管理，必须将各个收费站的局域网有效地连接起来，便于运营管理"因此，广域网在收费系统中是必不可少的"。从业务上必须涵盖收费系统！监控系统和通信系统；在传输媒体上必须包含：数据！图像和音频"这就要求高速公路广域网（光纤网）的组建具有宽带接口，包容上述三种媒体的共同传输。
小结
ETC系统设计需要结合城市高速高公路使用情况，与城市需求相吻合，才能体现更多的价值。本文对不停车收费系统设计进行简略阐述。本文缺点是未进行使用测评，难免存在不足之处。
参考文献
[1] 姚叶培.ETC不停车收费系统应用探索[J].科技经济市场，2006（6）.
[2] 刘洋.能交通系统中高速公路不停乍收费系统的研究[D].大连海事大学，2004.