刍议RFID技术在高速公路收费管理的应用

钟国

（吉林省高速公路管理局）

刍议RFID技术在高速公路收费管理的应用

钟国

（吉林省高速公路管理局）

高速公路管理已经成为交通管理部门的主要职能之一。高速公路上的局部堵塞问题越来越严重，甚至会影响到城市的经济发展。为了解决这些问题，在高速公路上实行不停车收费模式将会展现科技的优越性与便利性。本文对目前RFID技术的研究现状进行分析，并就其关键技术过程进行描述。通过RFID技术在高速公路收费管理中的应用，大大提高高速公路的使用效率。

RFID；不停车收费；收费管理；高速公路；关键技术

随着经济的发展，人们生活水平的提高，汽车成为了目前最重要的出行交通工具。但人们对交通的要求越来越严格，快速通达成为了基本目标。但由于高速公路的发展存在一定的问题，导致高速公路上的车辆行驶速度受到严重限制。高速公路公司的收费是为了还清建设贷款，从而达到有效地运转。但是在收费的过程中，却有可能会带来其他的问题。在高速公路的建设过程中，有多家主体参与其中，互相独立收费，造成了在短距离内多家收费站的情况，大大制约了通行能力的发挥。在收费站附近，车辆行驶缓慢，而且频繁制动，造成了汽车部件受损严重，环境污染更为加剧，严重影响到了人们的出行心情以及城市的形象建设。若想改变这种局面，就要对高速公路的收费管理模式进行创新改革，提高工作效率。

1 RFID技术应用研究意义与现状分析

首先我们要看我国目前的高速公路收费管理的现状。我国的高速公路事业取得突飞猛进的发展，通车里程被不断刷新，在世界范围内位列前三。但与之相配套的设施与管理却存在着一些弊端。收费站的管理不规范，是高速公路管理不善的重要问题。目前仍有约30%收费站采用的是人工收费，而其他的基本实现了半自动收费。高速收费站已经成为了制约高速公路发展的瓶颈。车辆在收费站附近拥堵，造成高速公路局部出现大面积的拥挤问题，严重是影响道路使用效率。

RFID技术是一门新型的识别技术，它的作用已经得到了认可，它在高速公路的应用将会在其在社会生活中更广泛的应用提供更好的思路与应用基础，同时是实现智能交通系统的必要条件。其次该技术的应用将会有利于资源节约，减少汽车尾气排放，提高高速公路的运行效率，满足经济的发展与服务水平的要求。

RFID技术的发展会涉及到信息、材料与工艺等多方面内容，涵盖了天线设计、制造、芯片设计、信息安全技术等。我国的RFID标签芯片设计技术水平已经位于世界前列，自主开发了芯片，并应用于城市交通一卡通与二代身份证项目中。国内目前在低功耗技术与安全机制方面没有完成超高频RFID标签芯片的设计，并未实现量产，目前主要依赖于进口。RFID芯片设计中，芯片的推出速度将会更快，数量将会更多。芯片的功耗将会进一步降低，作用的距离更远，可靠性提升，成本有效降低。另外我国在相关标准的制定上仍然存在着一定的问题，标准完善，未完全参与到国际标准的制定工作中去。

2 基于RFID技术的信息化收费管理

随着网络的普及，国民经济的很多工作都是通过计算机完成，现代化的解决方案可以让我们的工作更加高效。高速公路同样需要自己的统一的信息系统。通过信息网络的建立，可以更加快捷准确地采集到车辆行驶数据，便于后期统计及数据处理。在高速公路收费站的职能应用中，也发挥着不可低估的作用。

在无线射频识别技术之前，有着专家已经研究过多种识别技术，如感应线圈识别技术、红外通信识别技术等。最终射频识别技术作为不停车收费管理系统中的关键技术利益于它本身的完善特点。

ETC系统（电子收费系统）利用车辆自动识别的技术来完成车辆与收费处之间的无线数据传输，进行必要的收费数据交换，通过网络来对收费的数据进行统一处理，实现现实的车辆不停止即可完成付费。不停车收费系统通过路旁的信号收发装置来识别车辆的编号，从而对它的专用帐号进行扣款。

使用RFID技术的不停车收费系统具有车辆管理方便的特点，可靠性非常高，安全性也有了明显的改善，它的安装与维护相对操作简单。通过这样一款设备，实现了现场数据的采集，而不再使用人工进行处理，从而避免了失误与作弊的情况出现。基于RFID的不停车收费系统是在车辆快速通过的状态下完成自动对车辆的识别，从而实现目标的自动化运营，系统通过网络与其他专业技术结合在一起。它相当于智能的交通信息采集设备与身份识别设备，是联网监管的重要手段。

3 RFID高速公路不停车收费系统的组成

RFID高速公路不停车收费硬件系统主要包括射频天线、智能RFID、读写器、电子车牌等。 电子车牌是将芯片植入到塑料片中，识别合法车辆编号与车主信息；射频天线是利用发射无线信号来激活电子车牌，同时接收反馈信号，并传输给读写器。读写器是指在车辆通过需要监控的路口时安装，将会驱动天线发射信号，分析处理电子车牌信息，同时与计算机相联系。

RFID高速公路不停车收费系统主要涉及到的环节有发卡、数据采集与记录查询等方面的内容。在发卡时，把信息上传到计算机中，并在车辆使用时，将其贴在车窗玻璃上数据采集主要是实现车辆卡号，并上传到服务器中，持卡车辆自动识别红绿交通信号灯，并对没有卡的车辆进行抓捕摄像。记录查询是根据时间与车辆的信息，查询出车辆通告的数据，满足管理需求。

从全面管理角度上讲，RFID车辆收费管理系统包括监控中心、门禁系统、车载标签、视频系统与通讯系统五大主要部分组成。视频系统主要包括车辆在进出时进行的抓拍与录像，通过全景摄像头对进出的车辆进行录像，并在系统中进行存档，监控中心也可以对进出口的车辆实行监控；在进出口与监控中心之间会有语音对讲系统，如果因为进出口设备不能正常使用时，或者有特殊车辆需要通过时，可以通过语音对讲系统与监控中心管理人员通话，后台控制放行；在出入口处，一般配有两块显示屏，显示路况信息及收费站将要发布的相关信息。

4 系统功能

首先基于RFID的不停车收费系统具有防伪性，在车辆信息中除了有明显的基本信息外，还有可能存在着安全、防伪方面的因素。对于持假证的车辆则根本没有办法进入到特定的区域内部。另外具有明显的防盗用特点。电子标签中可以设置密码，保护安全使用，如果存在卡丢失的问题，则可以根据系统备案中，从车牌的编号进行判定，还可以使之挂失，当其他车辆通过挂失的电子标签进入到某些特定的区域内时，将会被当场进行识别。

基于RFID的不停车收费系统的电子标签是可读写的，在封闭高速公路中，进入高速时，路边的雷达则会向标签写入入口的车辆信息，而在出口时，则会读出入口信息，进行系统计算通告费用数额。

机动稽查车安装有远距离的射频识别系统后，车辆系统中会有车辆的信息数据库，通过识别的车辆信息，从系统中调出图像与车辆信息，认定是否合法。

高速公路不停车收费系统的运行流程主要为以下：当车辆到达进口位置时，数字视频设备会进行视频跟踪，开始读卡，来提取车辆信息，监控中心将会从系统中判断车辆是否合法被允许进入。当车辆被允许进入时，控制车辆通道两侧的档杆抬起，记录下车辆经过的相关信息，如果不能自动抬起时，则可以通过对讲机等语音系统向监控室报告情况。

5 RFID系统中防碰撞技术

一般来讲，识别技术每一次只识别一个目标，当有多个电子标签在同一频率需要识别时，将会遇到信道争用的问题，使得读写器发生判断失误，认为标签不能使用，即发生了碰撞。读写碰撞是十分常见的问题，当出现碰撞时，可以采用一些技术来进行修正，避免错误，称为防碰撞技术。它的好处就是在读写器天线的识别区同时有很多电子标签存在时，可以通过一定的机制来实现一对多的识别。

在高速公路射频站点，车辆行驶速度快，电子标签数量繁多，在对所有的方法进行比较后，优先使用动态调整传输时隙及数据包的大小，来达到减少碰撞的发生率。

6 总结与展望

随着汽车工业的发展与高速公路的不断市场化，人工收费方式因其效率的弊端与成本的支出势必会被淘汰。高速公路上采取的这种不停车收费方式，可以大大提高汽车的通行效率，展现出巨大的优越性。上文对RFID的原理、系统组成、应用情况进行了分析，提出系统的策略，结合社会的需求，提出此种基于RFID的不停车收费系统的总体设计方案，并对其所产生的碰撞现象进行描述，初步提出解决办法。

RFID技术在高速公路收费管理中的应用会越来越多，它的作用将会进一步体现，由于目前研究水平的限制，还没有完全挖掘出它的潜力。在未来RFID技术将会协助高速公路管理机构完成自动车辆识别系统、车型自动识别系统与逃费抓拍系统的研究工作，使防碰撞技术的应用更加成熟与稳定。实现更加快捷、人性化的收费管理，从而大大降低管理成本，提高高速公路收费站的汽车通行率，保障整个高速公路顺畅，实现高速公路管理者与使用者的双赢收益。