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摘要：近年来，我国道路建设发展非常迅速。随着我国高速公路的发展速度越来越快，如何进行有效管理成为当前急需解决的问题。基于现有的MTC系统进行组合联网收费系统的建设，将ETC和MTC结合起来，是目前最便捷的提升高速公路收费管理的方法。
关键词：高速公路；ETC和MTC组合联网收费系统；设计与应用
引言
科技的快速发展使我国道路运输业发展非常迅速。高速公路因其“高速、高效、安全、舒适”等优点,已成为连接各主要城市和重要港口的交通枢纽。然而,随着我国经济与社会的发展,公路运输能力已经不能满足日益增长的交通运输需求。21世纪交通的发展趋势必将是由粗放型向集约型转变,即从单纯依靠政府投资新建公路向建设公路运输的配套设施及其软件转变,以提高公路的利用效率。
1组合式电子收费技术系统框架
组合联网收费系统是将多种电子收费方式有机组合在一起的电子收费系统，其设计思路是基于我国高速公路原有的MTC收费车道收费管理系统，通过采用新的技术手段，在车道内加设ETC车道，使收费车道的功能更为强大，实现组合式电子收费功能。在原有的MTC收费系统中，只有一种收费方式，即车辆进入MTC车道，领取通行卡后自车道驶出时将通行卡交给收费员，并根据相关规定进行人工现金缴费，这个过程中，从交卡到缴纳现金，再到找零，驶出车道，耗时较长，在面对通行车辆日益增多的高速公路管理情况而言，这种收费系统已存在明显的落后。而在MTC收费系统的基础上安装ETC收费系统，则可使用四种收费方式:实现以上四种收费方式，需要利用专门的技术。根据我国2007年颁布的《收费公路联网收费技术要求》，我国的高速公路使用的收费系统采用的是5．8GHz微波频段的专用短程通信(DSRC)技术，这种技术可以实现电子不停车收费，保证收费管理的效率。在ETC收费系统中，RSU(路侧设备)和OBU(车载设备)是实现自动收费的两个重要部分，RSU是安装于车道控制系统前端的信息采集设备，它是一个微波读写控制器，其主要结构由天线和读写控制器组成，其功能是实现AVI信息验证、支付信息验证等。同时该设备还是控制ETC车道的自动化操作;OBU则是实现自动收费的车载设备，其主要结构是由两片式电子标签与IC卡组成，内部存储有包括牌号、汽车ID等信息，一般安装于车辆前挡风玻璃上，这些信息可通过RSU设备被识别出来。
2ETC单车道通行能力
ETC单车道的基本通行能力为理想的交通、道路、环境条件下，一条车道单位时间内能够通过的最大车辆数。车辆在ETC车道行驶需保持满足行车安全的车头间距L，车头间距是交通流内部的微观参数，指行车过程中同一条车道上前后相邻车辆车头之间的距离。其变化会影响到ETC车道通行能力的大小，在保持行车安全的前提下，将车头间距最小化能提升ETC车道的通行能力。其中车头间距L与车身长度、前后车的安全驾驶距离、车辆行驶速度和驾驶员减速制动的反应时间和距离有关。在ETC车道中，保持最小车头间距能使通行能力最大化，由于ETC车道的车流特性，车辆在进入缴费区域的过程中需减速行驶。理想状态下的最小车头间距即为前车减速时，后车经过反应时间减速制动且不会发生追尾所满足的最小距离。
3软件
混合车道分别在ETC和MTC工控机上安装两套收费软件，并通过一个共享器和两台车道控制器对线圈及栏杆机实现过车信息共享。当车辆进入车道时，线圈将同时把感应信息反馈到ETC、MTC软件上。混合车道共有5个线圈，前三个线圈为ETC车辆交易范围，已安装OBU的车辆在此区间完成自动交易；后两个线圈为MTC车辆交易范围，未安装OBU或ETC交易失败的车辆将在此区间完成人工收费。对ETC和MTC混合车道的软件大致交易流程做如下的说明：⑴ETC和MTC混合车道不管是在入口还是在出口，其总体操作流程大致相同，区别之处在于收费软件对车道模式设置，即入口模式设置为3、出口模式设置为4。⑵当车辆驶入ETC和MTC混合车道的时候，首先通过ETC模块来对车辆进行判别交易，如果没有交易成功则自动转入MTC模块进行处理，所以，如果车道中发生了车辆排队的情况，ETC系统和MTC系统允许同时运行，实现对2辆车同时交易，两辆车辆全部完成交易之后一车一杆按照先后顺序依次放行。⑶ETC和MTC混合车道中正在排队的车辆数量通过线圈进行计算得出，在执行正常交易的时候，ETC用户完成交易之后必须首先判断前面的MTC交易区是不是有车存在，在确定没有车辆的时候才可以抬杆放行，如果有车存在则需等待前面车辆放行之后再抬杆放行，而MTC用户在完成交易之后则无需等待直接抬杆放行。⑷装设了OBU的车辆优先通过ETC模块对其实施处理，如果操作失败转到MTC模块进行人工处理；没有安装OBU的车辆直接使用MTC模块进行人工处理。⑸不管是ETC用户还是MTC用户，只要完成了交易之后，在对应的显示器中都会显示对应的交易信息，根据前方是不是存在车辆，通行灯会显示红灯和绿灯，绿灯则直接抬杆通行，而如果是红灯则需继续停车等候。
4双通信区域ETC系统的优势
(1)跟车干扰问题得到技术攻克双通信区域方案为收费系统将跟车干扰问题造成的影响减到了最低。在近通信区，由于信息识别范围仅能容纳一辆车，可以有效控制前后车OBU交易出错问题，从而保证不会出现前车无法正常交易，而后车正常交易，前车被放行，而后车被拦截的问题。(2)车辆通行速度得以提高双通信区域的设计，可以使远、近两个通信区重叠，形成一个更大的总通讯区，由于通信区域的扩大，可以使车辆信息被识别的区域更大、时间更多，从而保证车辆通行的速度，提高收费系统的服务质量。(3)栏杆前通信盲区问题得以解决由于双通信区域方案中远近通信区域的信号重叠，使得栏杆前两米范围内的通信盲区问题得以解决，即使车辆从侧面变道进入ETC车道，依然可以被正常识别。(4)有效减少因通信识别不到位而出现倒车和跟车问题双通信区设计方案中对于多辆车同时进入通信区域出现信息识别差错的问题进行了解决，同时完成了栏杆前区域的信号覆盖，车辆在ETC车道进行信号识别时的出错率降到了最低，消除了车辆逃费的隐患。
5对现有MTC车道改造的方式
通过在车道内增加RSU的方式，可以在尽可能控制对原有MTC车道的改造成本的基础上，使原有MTC车道具备ETC收费功能，当车辆进行车道时，如自动收费无法完成，即可通过人工干预进行MTC收费。
结语
高速公路ETC和MTC组合联网收费系统，是目前适应我国高速公路快速发展、加强相关管理的重要有效技术。该系统不仅可以提高高速公路收费管理的效率，同时也结合了目前我国高速公路原有的MTC系统相关设施、设备的具体情况，以最小的成本完成最有效的改造，是一项具有较高推广价值的高速公路收费系统实用技术。
参考文献
［1］卞延鹏．ETC与MTC混合式收费车道通行能力分析［J］．科学技术创新，2018(11):101－102
［2］白云恩．高速公路ETC与MTC混合车道收费系统技术研究［J］．交通世界，2016(12):14－16
［3］李锐．一种ETC/MTC融合的车道系统软硬件研究与实现［D］．大连海事大学，2014
［4］石雪霞．高速公路ETC和MTC方式下车辆延误比较［J］．中国科技信息，2014(11):202－203