试析ETC技术在高速公路机电系统中的应用与改进

陈增炳

摘 要 ETC相较于传统的收费形式具有显著的优势，其优化了人工配置、管理模式、体制统筹等各方面的内容，改善了高速公路的通行能力，为驾驶人员提供了更高的安全保证，能够降低高速公路的管理运营成本。

关键词 ETC技术;高速公路;机电系统中;改进

我国逐步实现交通信息的整合及资源统一配置，将先进ETC不停车收费技术应用于交通工程领域，满足国家创新型发展战略要求，同时指明了未来交通运输行业的发展道路。

1 ETC技术内容介绍

1.1 ETC基础理论

ETC全自动收费方式模式是通过无线射频技术等相关软件实现对车辆的不停车识别后收费的新技术形式，通常在操作过程中，无须人工介入，能够避免因为人工因素导致的操作误差及成本投入，提升了高速公路收费的效率及安全性、经济性[1]。随着自动化技术的推行，ETC技术有了广泛的应用，且在应用的过程中不断改进，演化到更加适应我国国情的收费体系形式。

1.2 工作流程

应用ETC模式的车辆首先需要办理专用的射频标签，同时填入车辆的相关信息，做好初步各项登记工作，在完成信息完善及绑定后，在车辆抵达高速入口位置，在特定的频段，射频标签可将信息向读写器上传，完成确认后将高速入口的代码以及其他信息向射频标签写入。在驶离公路的出入口时，经过读写器的工作位置，经过读写器及射频标签的信息核实，完成费用的计算上报，银行会受到结算的数据，随后从用户的银行账户中转出相应的金额，同时对卡内的余额是否低于临界阈值进行判断，若低于阈值则会向用户提示。如未能完成射频标签读取，或车辆未办理专用射频标签则会出现收费通道的关闭。对违法的车辆进行抓拍的过程中，会将违法的具体内容向控制中心上传，以保留有效证据。如果用户在拒绝续费后仍然在高速路上行驶，则会被设置为黑名单，车辆无法继续在车道行驶。

2 ETC车道系统构成

2.1 收费车道系统

收费车道设备包括工控机、工作线圈、车牌识别器、天线控制器、自动栏杆机等，通过计算机的信息处理技术支持设备的运行，在完成电子标签及微波天线之间的信息互换及核验后，由计算机对车道的通行设备、显示设备、车检器等进行控制，将所有的车辆信息读取后显示到后台的ETC系统工作站中，管控效率更高。其中收费时通过车载的标签及微波天线之间的射频短波完成信息互换，微波发射接收设备包括单片及两片式两种类型，不同标签均具有车辆及个人信息的存储功能[2]。相较于单片式非现金支付卡不兼容的弊端，兩片式更具有应用优势。

2.2 客户服务系统

客户服务系统硬件组成包括网络设备、工作站、非接触IC读卡器等，同时需要具备相应的软件支持系统，能够满足服务系统人员配置的需要，同时提供收费、汇总查询等服务。

2.3 资金安全管理系统

在进行通行费的结算时，需要重视资金经由的安全性，非现金结算尽管较为便利高效，但具有一定的安全风险，在通行费结算的过程中，需要配置除了交换机、备份设备及管理服务器等物理设备外，还需要相关的安全运行保障设备，主要包括加密设备、安全认证及密钥管理设备等。

3 ETC系统的改进设计

3.1 A3D双开超高速栏杆机

当前较为先进的电动栏杆改进技术为A3D双开超高速栏杆机，相较于ETC系统中A6全数字高速栏杆机，其能够在短时间内带动更大惯性的栏杆臂动作及停止，响应更加迅速。应用了大扭矩的电动驱动机，通过精准同步控制，实现两机器的运行同步，通过单栏杆机的信号控制，完成两栏杆机动作。

双开式高速自动栏杆机结构包括箱体、传动单元、臂部结构及控制系统，栏杆能够实现2维度的自由转换，在任意方向发生触动后均能够完成打开动作，在栏杆抬起后，行车方向转动迅速完成，发生意外动作则可以自行复位。通过双开式自动栏杆机能够完成不停车电子收费过程中的道路管控迅速开启、关闭，能够避免造成误操作导致的砸车，且因栏杆臂及主轴之间有回转设备，能够在被撞后转开，当在停电状态下时能自动抬起，具有断电保护的作用。

相较传统的栏杆机，对开式高速栏杆能够迅速完成抬杆，且材质为超轻量碳素纤维软材，具有更小的惯性，司机无须担心撞杆，即使出现碰撞也不会造成对车辆的损伤，舒适性及安全性更高。

3.2 无地下通道ETC过车警示系统

MTC出口车道与入口及自动发卡道在不同区域，若收费站无地下通道，则工作人员工作时需要横穿ETC车道，这导致ETC车道存在安全隐患，在工作人员走出票亭时，无法看到车道是否有车辆进出，ETC车道车辆通过时，会给工作人员安全带来隐患。为了改变这种情况，可通过有效的警示手段对工作人员进行提醒，利用有效醒目、安全的警示设备消除这种风险。无地下通道ETC过车警示系统能够通过简单的并联时间继电器形式解决车辆驶入信号的触发问题，通过对车道软件进行升级，根据工控机控制栏杆机抬杆原理进行车道控制器简化。

一种方案是利用车辆交易后的工控机发出抬杆信号，因信号存在的时间较短，此时可以通过时间继电器来对信号进行延长，以驱动后端的警示设备。另一种方案为通过ETC车道控制器上的开关量接口来对信号进行触发。这两种方法各具优势，时间继电器较为简单，适用性较高，通过工控机与抬杆点的设置，形成VBC公共端及抬杆点的回路，因为抬杆信号时间较短，通过延时关闭继电器，将延时时间设为8s，用延时关闭继电器输出作为输入信号，则可以在栏杆机抬杆时将整个ETC过车警示系统触发。而利用ETC车道控制器预留开关量信号接口，需要进行车道的软件升级，这种方式运行的稳定性高，其运行的原理与普通MTC车道控制器原理相同，通过工控机的I/0板来实现控制，能够在交易完成后，进行车道控制器抬杆信号的发送，从而实现ETC过车信号的触发。

4 结束语

ETC技术的应用改进了我国高速道路的通行能力，A3D 双开超高速栏杆机作为重要的设计组成之一，具有多方面的实用优势，无地下通道ETC过车警示系统，对于电子不停车收费系统服务质量及安全性能的提升具有积极价值，也为ETC系统的进一步改进提供指导。

参考文献

[1] 顾洋洋.浅析机电工程在高速公路运营管理中的作用[J].百科论坛电子杂志，2018，（14）：360，535.

[2] 黄飞.现代高速公路机电通信系统新技术分析[J].建筑工程技术与设计，2019，（36）：1967.