杨祥妹 江苏宁沪高速套路股份有限公司苏州管理处
摘 要 介绍了沪宁高速☆路江苏段封闭式不停车(ETC)收费系统的规划、系统组成、设计标准和原则。
关键词 不停车 (ETC)收费系统 规划 设计 规模
沪宁高速公路每一收费站安装一条入口和一条出口不停车专用车道 (ETC收费车道)，主线收费站(南京、花桥)为二进二出，全线构成封闭式ETC收费系统。ETC收费车道适用于所有装备应答器的车辆(分为6种车型)，应答器将固定在车辆的前挡风玻璃上或其它正确的位置。应答器中记录的车型和该车辆的分类一致，当从固定位置上取下应答器时，该应答器将随之失效，需到宁沪高速公路股份有限公司设置的专门机构(POS点)重新将应答器固定在车辆正确的位置上，并使其重新有效。 在正常交通条件下，ETC收费车道是独立运行的。当有车辆(无应答器或无效应答器)误入入口ETC收费车道时，入口ETC收费车道系统将显示警告信息，但允许该车辆通过。当有车辆(有应答器或无效应答器)误入出口ETC收费车道，出口ETC收费车道系统将发出警告信息，同时，该车道的MTC收费车道系统将对该车进行收费。
ETC收费系统采用预付和记账相结合的方式。当司机购买应答器并预付定金后，将在系统中给他设立一账户。该车辆每次通过沪宁高速公路时，将随之从其账户和应答器上减去每次的通行费，直至预付款扣完。司机需在高速公路沿线设置的POS点交纳预付款，否则该应答器及其账户将列为黑名单，下传给各ETC收费车道，该车辆按无效应答器处理。
1 系统组成
沪宁高速公路封闭式 ETC收费系统由1个收费中心计算机、5个收费分中心计算机系统、20个收费站计算机系统和44条收费车道组成三级计算机管理系统。 ETC收费系统还包括6处应答器销售点(POS点)。图1为ETC收费系统网络图。
1.1 ETC收费车道系统
ETC收费车道系统由读写天线、路侧控制单元(包括显示器和键盘)、雨棚信号灯、通行信号灯、报警器、车道摄像机、存在型和计数型环形线圈检测器、自动栏杆和车载应答器等组成。
ETC收费车道系统精确地检测、确认、处理和记录每一车载应答器内的信息和将收费过程的信息写入或读出车载应答器。ETC收费车道系统运行环境条件是全天候，适应所有种类的车辆，车速从0—140 km／h。 ETC收费车道系统应为ETC收费处理提供通信、账户信息、账户确认、车载应答器信息写入和读出。并提供高速的收费处理，它包括(不局限于)以下内容：检测、编码、解码、通信、处理、写入、读出、记录和交通控制。车道收费处理信息实时上传至收费站计算机系统，每辆车的收费处理总过程不超过500毫秒。
ETC收费车道系统应能对车道通行信号灯、自动栏杆、检测器、报警器进行控制，并能和MTC收费车道系统协调处理误入车辆、军警车和免费车辆。
ETC收费车道系统由以下主要设备组成：
·路侧控制单元 (包括机箱、显示器和专用键盘)；
·天线和天线支撑立柱及连接件；
·安装在车辆上的车载应答器；
·雨棚信号灯；
·通行信号灯；
·手动栏杆：
·黄色闪光报警器；
·车辆检测器；
·系统运行所需的电缆和接地保护。
ETC收费系统应能防止伪造车载应答器和仿制应答器与天线之同的信号接口。采取最新的ETC收费技术、信号处理和通信技术、有效工具和手段防止复制应答器，包括复制应答器和天线或其他附属设备之间信号生成所需的硬件和软件、算法。系统中还防止采用类似设备仿制信号给接收天线。
1.1.1 ETC收费车道的操作处理程序
(1)入口ETC收费车道系统处理车辆的基本原则
①当装有车载应答器的车辆驶入天线通信区域时，读 (写)天线将检测和读取车载应答器的信息，并由ETC收费车道系统判断车载应答器的有效性，然后将入口车道信息(入口站号、时间、车型等)写入有效的车载应答器并验证上述信息是否正确写入。如果上述程序正确完成的话，车道通行信号灯将由红色变成绿色，允许车辆快速通过，当车辆驶入检测器时，车道通行信号灯由绿色变成红色，系统恢复到车道收费业务处理的初始状态。
②当没有装设车载应答器或装设无效车载应答器的车辆通过 ETC收费车道时，将停车等待收费员发放预编码非接触IC卡，然后收费员按确认键，车道通行信号灯由红色变成绿色，允许车辆通行。当车辆驶入检测器时，车道报警器停止报警，通行信号灯由绿色变成红色，系统恢复到车道收费业务处理的初始状态。
③当装设有效车载应答器车辆紧跟无效车载应答器车辆驶入车道时，车道通行信号灯由红色变成绿色后，并持续至有效车载应答器车辆通过。
④入口 ETC收费车道系统能对可能出现的特殊情况采取合适的处理程序。
⑤收费处理过程信息应实时送给收费站计算机系统。
(2)出口ETC收费车道系统处理车辆的基本原则
出口 ETC收费车道由读(写)天线、路侧控制单元(包括专用键盘和显示器)、车道通行信号灯(共用)和自动栏杆(共用)、存在型和计数型环线圈检测器(共用)、黄色闪光报警器和MTC收费车道设备(车道控制器、专用键盘、显示器、非接触IC卡读写器、收费打印机、车道摄像机)等。
ETC收费车道系统的路侧控制单元和MTC收费车道系统的车道控铜器将共同驱动和控制车道通行信号灯、自动栏杆和计数环型线圈检测器。
①当装有车载应答器的车辆驶入天线通信区域时，读 (写)天线检测、读取车载应答器的信息。ETC收费车道系统将判断其有效性并计算应上交的通行费减去本次通行费额，将车载应答器身份号、账号、入口信息、出口信息、本次通行费、车型、余额等记录在路侧控制单元，并实时上传给收费站计算机系统，将余额写入车载应答器内。车道通行信号灯将由红色变成绿色，自动栏杆快速打开，允许车辆快速通过。当车辆驶出检测器时，自动栏杆关闭，车道通行信号灯由绿色变成红色。
②当车载应答器余额不足本次通行费额时，系统将允许车辆通过，但在车载应答器上扣减全部余额，并在账户上记录欠款额，并显示“无效”车载应答器。司机需要在沪宁高速公路股份有限公司应答器销售点 (POS点)，重新在账户和车载应答器上写入预付款。否则收费中心计算机系统将该车载应答器列入黑名单，下传给各ETC收费车道。
③当装有无效车载应答器和没有车载应答器的车辆驶入出口ETC收费车道时，并提供报警信号给车道控制器，黄色闪光报警器将启动，MTC收费车道系统将对该车辆进行收费处理，其操作程序同MTC收费出口车道一样。检测器、自动栏杆和车道通行信号灯由车道控铜器进行驱动与控制。自动栏杆和车道通行信号灯具有MTC控制优先的特性。收费员将通知持有无效车载应答器司机到高速公路股份有限公司应答器销售点(POS点)重新在账户和车载应答器上写入预付款。
④当装设有效车载应答器车辆紧跟无效车载应答器车辆使入车道时，MTC收费车道系统处理完该车辆，车道通行信号灯由红色变成绿色，栏杆打开后，应持续至有效车载应答器车辆通过。
⑤出口 ETC收费车道对可能出现的特殊情况采取合适的处理程序。 ⑥收费处理过程信息应实时传送给各自的收费站计算机系统。
1.1.2 ETC收费车道记录的数据
考虑到在 ETC收费车道系统中，车道设备除了记录早先记录在车道级的数据，还应记录所有的收费处理过程数据和事件包括来自TPP的运行参数。对特殊处理或事件的数量没有限制，唯一的制约是车道的存贮器容量。车道设备应将这些数据保存在可靠的读写存贮器内，即使在掉电的情况下也能保证所保存的数据完整。存贮器的容量应能保证在最大交通量和规定的条件下至少保存45 d的数据，并且按先入先出操作。应能随时取出过去45 d内任一时间段的车道数据。除了与其他车道设备有关的已经存有的数据外，至少应记录下列信息：
(1)收费处理信息
·收费处理序号；
·入口信息：入口站号、入口车道号、入口时间、车型；
·出口信息：出口站号、出口车道、出口时间、车型；
·付款方式；
·车载应答器识别码。
(2)小时交通量计算
·从零时起的累积交通量；
·从零时起的累积违章；
·按日清除，其他数据在相应值被记录后每小时清除一次。
(3)指示故障类型的报警信息
所有上述的信息都应各自独立保存，包括：
·事件日期和时间；
·设备状态；
·车道事件序号
车道设备还应在同一个存贮器内保存来自 TPP的运行参数
——费率表格；
——车载应答器的黑名单。
1.2 ETC收费站计算机系统
在每一收费站的控制室安装一套 ETC收费站计算机系统，其主要功能是：
·轮询所有的 ETC收费车道设备，实时获取车道数据：
·对车道的工作情况实施实时监视；
·统计、检索、打印报表；
·向 ETC收费分中心上传收费业务数据；
·接收来自收费分中心的系统运行参数数据并下传给 ETC收费车道设备；
·销售车载应答器和给车载应答器内置预付金额 (部分收费站)。 ETC收费分中心计算机系统 在各高速公路管理分中心安装一套ETC收费分中心计算机系统，主要功能是：
·轮询所有的 ETC收费站计算机系统，获取TPP的数据；
·预付账户、记账账户的管理；
·统计、汇总管辖区内收费站和收费车道的收费统计表、交通量统计表、管理报表和各种财务报表；
·接收收费中心下传的各种数据并下传给各收费站；
·销售车载应答器和给车载应答器内置预付金额。
ETC收费中心计算机系统
在高速公路管理中心安装一套 ETC收费中心计算机系统，其主要功能是；
·轮询所有 ETC收费分中心计算机系统，实时获取数据；
·全线预付账户、记账账户的管理；
·统计、汇总各 ETC收费分中心、ETC收费站和ETC收费车道的收费统计报表、交通量统计报表、管理报表和各种财务报表；
·建立全线统一时钟、统一车型分类参数和统一收费参数表，收费分中心、收费站、收费车道代码，并下发给各收费分中心；
·销售车载应答器和给车载应答器内置预付金额。
1.3车载应答器销售点(POS点)
(1)车载应答器销售点(POS点)设置在若干的收费站、每一收费分中心和收费中心。
(2)车载应答器销售点功能和任务
·记录购买应答器司机 (单位)的信息；
·记录应答器的销售信息；
·记录应答器账户和预付金的平衡信息；
·定时传送运行操作数据 P。
(3)车载应答器销售点将配备打印终端、打印输出结果、发票等。可自动打印也可根据需要打印。
2 结语
在我国，不停车收费系统正处于研究试验阶段，在少数开放式收费的高速公路上安装了试验车道。本文介绍的沪宁高速公路江苏段不停车 (ETC)收费系统，是对我国高速公路封闭式收费采用不停车收费系统的尝试和探索，属国内首创，国际先进水平。沪宁高速公路江苏段不停车(ETC)收费系统的成功开通运行，为我国高速公路收费系统的发展起到了推动作用。
