劉衛(wèi)軍

(山西欣奧特自動化工程有限公司，山西 太原 030012)

1 技術(shù)方案提出的社會背景

山西省是資源大省，高速公路近年發(fā)展迅猛，貨車流量也逐年提高。隨著山西省高速公路聯(lián)網(wǎng)ETC系統(tǒng)快速發(fā)展，貨車收費(fèi)成為收費(fèi)擁堵的主要問題，對高速公路投資者、管理者的利益造成很大的影響，通過研究和應(yīng)用貨車ETC系統(tǒng)，可提高通行效率，降低人員成本、達(dá)到環(huán)保、低碳的轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo)，同時對促進(jìn)貨車ETC的進(jìn)一步推廣具有重要意義。

2 技術(shù)方案的成熟性闡述

2.1 車道布局

圖1 貨車ETC車道布局三維立體圖

圖2 貨車ETC車道布局平面圖

2.2 車道布設(shè)原則

本方案的ETC車道布設(shè)原則上主要體現(xiàn)在“快速”、“容錯”、“自動處理+人工輔助”、“整體美觀”幾個方面。

◆“快速”主要指：ETC車道應(yīng)設(shè)置為專用車道，對于ETC用戶，應(yīng)以快速通過為首要目標(biāo)，把用戶的使用感受放在首位，為用戶提供方便快捷的服務(wù)。

◆“容錯”主要指：系統(tǒng)應(yīng)能處理非ETC用戶的誤入、OBU與RSU認(rèn)證失敗等多種特殊情況，對于這些異常情況，也應(yīng)以車輛快速通過為目標(biāo)，盡量減少或避免對后續(xù)車輛的影響。

◆“自動處理+人工輔助”主要指：正常情況下，ETC車輛通過，無需人工干預(yù)，所有流程由計(jì)算機(jī)控制自動完成；當(dāng)出現(xiàn)OBU認(rèn)證失敗等異常情況，或非ETC車輛誤入時，可通過人工輔助的方式完成交易。

◆“整體美觀”主要指：由于客車ETC車道和貨車ETC車道都為專用車道，且兩個車道的收費(fèi)島都需延長數(shù)米，既體現(xiàn)了整齊美觀，也不影響收費(fèi)廣場整體的通行能力。

此外，對于認(rèn)證失敗或誤入的車輛，車道應(yīng)提供明顯的、通俗易懂的提示信息，提示車輛接受停車或倒車操作。

2.3 技術(shù)方案特點(diǎn)

本方案是將ETC交易關(guān)鍵設(shè)備移至收費(fèi)島后端，稱重區(qū)域不變；貨車在入口治超站點(diǎn)進(jìn)行一次稱重，RSU讀取車輛OBU信息；在ETC收費(fèi)出口設(shè)置稱重設(shè)備，車輛駛出ETC出口時進(jìn)行第二次稱重并與入口稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對比，并根據(jù)ETC出口計(jì)重設(shè)備提供的重量信息扣費(fèi)。

2.4 車輛交易流程

◆貨車在入口治超站點(diǎn)進(jìn)行一次稱重，車輛行駛至交易天線的通信區(qū)域RSU讀取車輛OBU信息。

◆貨車在出口經(jīng)過所有輪軸依次通過輪軸識別器、稱重臺等設(shè)備完成對車輛動態(tài)稱重。當(dāng)車輛完成計(jì)重后，稱重系統(tǒng)發(fā)出收費(fèi)信號，稱重?cái)?shù)據(jù)上傳至車道收費(fèi)控制計(jì)算機(jī)。

◆車輛行駛至交易天線的通信區(qū)域，天線讀出OBU、支付卡的相關(guān)信息，判斷該車是否合法，有無超時、U型行駛等異常情況。若不合法或有異常情況，則頂棚L(fēng)ED燈提示后方車輛倒車，避免發(fā)生車輛碰撞，影響車道通行速度；若合法并且無異常情況，系統(tǒng)結(jié)合車輛稱重?cái)?shù)據(jù)并與入口稱重比對屬于正常車輛，按資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)從貨車OBU內(nèi)完成對相應(yīng)費(fèi)額扣除，交易成功后欄桿抬起，車輛駛離車道，交易完成。

◆該系統(tǒng)對于誤入車道的非ETC車輛只能采取倒車和人工收費(fèi)的方式進(jìn)行放行，從ETC快速通行的角度出發(fā)，增加了管理難度。

3 主要設(shè)備的性能參數(shù)

3.1 計(jì)重系統(tǒng)

貨車ETC系統(tǒng)對計(jì)重設(shè)備的要求頗高，雙臺面衡器經(jīng)過長時間試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，其性能優(yōu)于單臺面動態(tài)衡，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下三點(diǎn)：

1) 雙稱臺計(jì)重檢測數(shù)據(jù)的平均車輛載重量空車能夠提高4.7%左右，重車能夠提高11.99%左右。依照噸公里計(jì)費(fèi)原則，計(jì)重收費(fèi)額亦可明顯增加；

2) 雙稱臺計(jì)重檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定性明顯的比單稱臺計(jì)重?cái)?shù)據(jù)穩(wěn)定,且更加接近車輛的實(shí)際載重；

3) 由于計(jì)重檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到了明顯的提高，對同一輛車的計(jì)重?cái)?shù)據(jù)更準(zhǔn)確，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了計(jì)重收費(fèi)的公平與公正。

稱重檢測通過傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換成電壓信號送稱重?cái)?shù)據(jù)處理器處理后得到車軸的實(shí)際重量。其具有以下技術(shù)指標(biāo)：

1) 可對各軸(軸組)分別計(jì)量并且計(jì)量性能良好；

2) 單軸額定載荷：≥30噸(T)；

3) 最大過載能力：≥150%；

4) 靜態(tài)稱重精度：≤1%,滿足OIML Ⅲ級秤標(biāo)準(zhǔn)；

5) 動態(tài)稱重精度：不低于表1要求，滿足國家動態(tài)II級稱標(biāo)準(zhǔn)。

表1 秤臺式稱重檢測設(shè)備動態(tài)稱重精度要求

3.2 數(shù)據(jù)采集器/控制器

該部分是系統(tǒng)的核心部件，完成數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和上位機(jī)通信應(yīng)答功能。

控制器除支持秤臺的動態(tài)稱重外，還具備輪軸識別器和車輛分離器接口，接收來自輪軸識別器和車輛分離器的信息，組合成完整的稱重檢測數(shù)據(jù)向收費(fèi)計(jì)算機(jī)傳送。主要技術(shù)指標(biāo)如下：

1)增益漂移：5PPM/℃；

2)非線性：<0.01%FS；

3)A/D速率：1×103次/秒；

4)A/D輸入：0～39mV；

5)數(shù)據(jù)儲存：FIFO堆棧式數(shù)據(jù)單元，8組數(shù)據(jù)；

6)供橋電壓：5VDC/350mA；

7)傳感器輸入：6線/4線；

拈花灣集聚了當(dāng)?shù)氐纳剿Y源、靈山景區(qū)的佛教文化資源等，塑造了禪意景觀和表演等新的旅游吸引物。而當(dāng)?shù)卣块T，無論是在土地配給，還是資金扶持方面，都給予了實(shí)質(zhì)性的支持。在各類旅游風(fēng)情小鎮(zhèn)開發(fā)中，政府居于主導(dǎo)地位。因此，開發(fā)旅游風(fēng)情小鎮(zhèn)，便應(yīng)該發(fā)揮政府在區(qū)域中的協(xié)調(diào)功能，有效地統(tǒng)籌區(qū)域內(nèi)的各類旅游資源，合理規(guī)劃，整體布局，為旅游者提供更加豐富的旅游服務(wù)。

8)通信接口：RS232/RS422 9600bps。

3.3 車牌自動識別系統(tǒng)

主要技術(shù)指標(biāo)如下：

1)識別符合“GA36-92”(92式牌照)和“GA36.1-2001”(02式牌照)標(biāo)準(zhǔn)的民用車牌照和04式軍車牌照與07式新武警車牌照的漢字、字母、數(shù)字、顏色等信息；

2)車牌字符識別率≥99%；

3)車牌定位率>99%；

5)支持單路模擬視頻流輸入；

6)通信接口：RS232串口、10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)口。

3.4 路側(cè)設(shè)備

主要技術(shù)指標(biāo)如下：

1)符合最新國家標(biāo)準(zhǔn)：執(zhí)行GB/T20851系列電子收費(fèi)專用短程通信國家標(biāo)準(zhǔn)；

2)多種通訊接口與車道計(jì)算機(jī)相連，配置靈活：支持RS-485、RS-232接口、以太網(wǎng)接口；RS-485、RS-232最大通訊速率可達(dá)115200bps；以太網(wǎng)速度率為10M/100M自適應(yīng)；

3)通信速率：下行鏈路256kbps；上行鏈路512kbps；

4)發(fā)射功率：≤33dBm，可調(diào)整。

4 技術(shù)方案系統(tǒng)交易流程

本技術(shù)方案對客車ETC收費(fèi)軟件及貨車計(jì)重收費(fèi)軟件和片區(qū)收費(fèi)軟件的車道參數(shù)、報表統(tǒng)計(jì)等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修改，以滿足達(dá)到貨車ETC計(jì)重收費(fèi)的電子收費(fèi)系統(tǒng)。其交易流程如圖3。

圖3 貨車ETC系統(tǒng)交易流程圖

5 結(jié)語

高速公路貨車ETC計(jì)重收費(fèi)科研項(xiàng)目是為了提高通行效率，降低收費(fèi)人員成本，達(dá)到了環(huán)保、低碳的轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo)。

第一，提高了收費(fèi)效率，使交通更流暢。用戶可以不用停車直接用ETC系統(tǒng)就能進(jìn)行通行費(fèi)支付，這樣就能很好地避免收費(fèi)站交通堵塞。

第二，無需找零，繳費(fèi)更方便。用戶不需要停車?yán)U費(fèi)，這就意味著單位時間內(nèi)通過的車輛數(shù)量會更多。

第三，更加節(jié)能環(huán)保。貨車ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)減少了貨車在收費(fèi)站出口的等待時間，減少了因?yàn)闇p速、加速而產(chǎn)生的燃油浪費(fèi)，同樣減少了汽車損耗的油料惡化尾氣排放，達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的效果。

第四，提高了收費(fèi)的工作效率。利用貨車ETC電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)工作的完全自動化，促使收費(fèi)操作可以與機(jī)器之間通過電子信號以極快的速度進(jìn)行。