RFID在智能高速公路收费系统的应用

江苏高速公路信息工程有限公司 吕修福

RFID在智能高速公路收费系统的应用

江苏高速公路信息工程有限公司 吕修福

随着高速公路的车流量不断增长，容易导致在收费路口出现车辆拥塞的情况。本文介绍了RFID技术及其原理，分析了现阶段高速公路的收费系统发展现状及存在的不足，然后探讨了RFID技术在“不停车”的智能收费系统的应用。

RFID；高速公路收费；信息化；车辆拥塞

一、引言

随着国民经济、社会的快速发展，汽车工业也得到快速发展，车辆的增多，大大增加了高速公路收费的压力。而传统的高速公路收费模式，不仅仅使用“路路设站“的方法，同时采用人工结合电脑系统收费的模式。这种收费模式不仅容易导致高速公路交通堵塞，严重的可能引发交通事故，同时还可能延长车辆缴费的等待时间，这就严重地降低了高速公路收费模式的效率。近年来，高速公路收费模式开始进入了智能收费的时代，而借助于无线射频技术(RFID)为开创高速公路智能化收费系统带来了曙光。为了避免高速公路收费过程中的舞弊情况或者是票款流失的情况以及漏费的情况等，为了进一步提升高速公路交通运营的效率、服务水平，为了开创高速公路智能收费系统的新局面，有必要对RFID技术进行介绍，并对RFID技术在智能高速公路收费系统中的应用模式进行分析和探索，从而提高收费系统的性能和效率。

二、RFID技术

1、RFID基本概念

RFID即无线射频识别技术，它是近年来高速发展起来的一种自动化识别技术。一般而言，RFID体系主要包含阅读器部件、射频卡部件、天线部件、主机部件等部件。而且RFID技术主要是使用了无线射频的方法实现在阅读器以及射频卡之间进行非接触式的双向数据传送，从而实现对目标车辆的识别以及数据信息通信的目标。和传统的基于条型码识别、磁卡识别及IC卡识别的方式相比较而言，射频卡具备非接触式、阅读效率高、不易磨损、抗干扰性强、使用寿命长、方便、高效的优势特点，同时还可以支持防止目标冲突的特点，支持同时数张卡片识别的特性。而目前，RFID技术已经开始在交通运输收费领域得到初步的应用，实现了智能化的收费模式。

2、RFID技术原理

RFID技术体系的基本工作原理是：首先由阅读器部件使用发射天线生成并发送特定频率的无线射频信号，然后射频卡一旦进入了发射天线支持的信号区域时，射频卡就会产生感应的电流，这样就可以为射频卡提供了能量，射频卡就会被激活；接着，由射频卡把本身携带的信息比如编码等信息借助于内置的天线传输出去；当主机系统接收了从射频卡天线发送到的无线载波信号，然后通过天线调节部件发送到阅读器，由阅读器对此信号来解调、解码处理，接着发送到后台的上位机系统处理；由主机系统依据逻辑运算法则来判别此射频卡的有效性、合法性，然后依据逻辑程序执行对应的处理及控制，最终发送控制指令信号来控制执行部件的下一步动作。

三、智能高速公路收费系统发展现状

1、普通高速公路收费模式

当前，应用较多的高速公路收费模式主要包括非接触式IC卡的方式，对应相关的付费方法可以采用现金缴费，预付卡缴费、储值卡缴费等方法。而随着智能化收费模式的出现，一些新建的高速路对应收费口可以支持“不停车”智能收费系统的车道。普通的高速路收费方法缺点较多，存在诸多问题，比如容易导致交通堵塞、缴费等待时间较长、交通安全隐患升高等情况。

2、高速公路收费智能化

目前，针对高速公路的收费信息系统的收费模式，可以分为停车收费模式以及不停车收费模式。所谓停车收费模式对应收费方法是采用“入口领卡、出口交费”持卡缴费通行，多半使用现金或者是预付卡，还可以是储值卡付费，其实还是属于半手工收费模式。而对于不停车收费模式，则实现了智能化收费，即全自动的电子缴费，主要使用无线射频识别技术。这种全自动收费模式通过在车辆内部安装射频卡，通过无线信号处理实现自动化缴费通行，完全实现了车辆不停的高效收费模式。

四、RFID在智能高速公路收费系统中的应用探讨

1、RFID实现不停车收费

在智能“不停车”收费系统中，RFID技术能够借助于无线射频载波信号来自动地识别目标车辆，不需要依赖于可见光，同时具备高穿透的特性，能够透过射频卡对外部材料以及车辆本身的材料直接到达射频卡内部，从而读取射频卡的数据信息，而且无线信号覆盖的范围较远，可以远距离读取，并不需要和目标车辆接触。这种基于RFID系统的技术可以实现“不停车”收费模式，通过和RSU(路侧单元)、OBU(车载单元)实现数据信息的传输、交换，自动地识别目标车辆，采取全自动电子支付，实现自动地完成目标车辆的通行缴费。

2、结合储值卡的优势

伴随着高速公路的交通压力的增大，以及日益增长的车流量，给高速公路收费带来了巨大的压力。而目前的公路收费方式普遍采用现金交易的方式，少量使用存值卡交易。这种落后的交易方式逐渐暴露出一些弊端，比如错收现金、收费遗漏，甚至存在误收假币等情况，这就为高速公路收费带来诸多不便。其结果就是导致运营成本升高，降低了国税的收益。而使用基于RFID系统的储值卡模式，不仅可以实现“不停车”缴费，还可以实现目标车辆的快速支付。

3、RFID实现智能化收费

使用RFID系统实现“不停车”智能全自动收费的处理过程如下：

(1)在收费口附近安装触发线圈装置，当车辆经过收费口附近的时候会碰到触发线圈装置，那么就进入了阅读器信号接收覆盖的区域内，此时阅读器的天线进入工作状态。

(2)然后由阅读器的天线和车载的无线射频识别卡进行信息通信，那么阅读器就读取了车载射频卡的编码信息，之后由阅读器把编码信息以及车辆相关信息传送到后台主机系统进行处理。

(3)此时主机系统首先会判断目标车辆的编码信息是否是有效的，如果有效，那么系统就从目标车辆对应储值卡账户里面自动扣除通行费用，系统自动管理目标车辆的车辆信息、账户信息。然后系统通过指示灯或者蜂鸣器的方式告知司机此次的收费是否完成，然后阻截栏杆自动升起，方便车辆通过，这一目标车辆根本不需停车就轻松实现缴费。当然，对于目标车辆编码信息无效以及目标车辆账户费用不足的情况，系统则通过报警，同时封闭车道的方式来处理。

(4)当车辆完成缴费后，一旦经过了落杆线圈装置之后，阻截栏杆将自动地回落，此时的通行信号灯变为红色；

(5)最后，系统将保存此次的缴费交易记录，同时把这些记录信息上传到收费总站的服务器，然后继续等待下一个目标辆车。

五、结语

通过对RFID基本概念、技术原理进行分析，并对高速公路收费模式进行限制分析，指出了目前存在的问题和不足，论述了智能化高速公路收费模式的思路和原理。最后，针对RFID技术，对RFID在智能高速公路“不停车“收费系统中的应用进行分析和研究，探讨了RFID实现智能收费的过程。借助于RFID技术可以为高速公路实现智能化收费，缓解车流拥塞的情况，降低交通压力带来的事故率，提高了收费效率，降低了各种潜在的安全风险。

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