路桥射频自动识别不停车收费(ETC)系统

　　一、应用背景

　　射频自动识别不停车收费系统（ETC）是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的电子标签与在收费站ＥＴＣ车道上的微波天线之间的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能交纳费用的目的。

　　ＥＴＣ特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费，一方面，可以允许车辆高速通过（几十公里以至１００多公里），与传统的人工收费８秒出票相比较，不停车收费大大加快了高速公路收费道口的通行能力，据测算，较人工收费车道，ＥＴＣ车道通行能力将提高４～６倍，可减少车辆在收费口因交费、找零等动作而引起的排队等候。另一方面，也使公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益，同时也大幅降低收费口的噪声水平和废气排放，并可以杜绝少数不法的收费员贪污路费、减少国家损失，与原来的人工收费和人工电脑收费方式相比，实行不停车收费后具有明显优势，不仅极大地改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，更为主要的是将大大提高过桥收费效率。

　　一般来说对于公路收费系统、车辆的大小和形状不同、需要大约4米的读写距离和很快的读写速度、也就要求系统的频率应该在900M Hz和2400MHz。射频卡一般在车的挡风玻璃后面。现在最现实的方案是将多车道的收费口，分为两个部分：自动收费口、入工收费口。天线架设在道路的上方。在距收费口约50-100米处，当车辆经过天线时，车上的射频卡被头顶上的天线接收到，判别车辆是否带有有效的射频卡。读写器指示灯指示车辆进人不同车道，人工收费口仍维持现有的操作方式，进入自动收费口的车辆，养路费款被自动从用户帐户上扣除，且用指示灯及蜂鸣器告诉司机收费是否完成，不用停车就可通过，挡车器将拦下恶意闯入的车辆。1996年、佛山市政府安装了RFID系统用于自动收取路桥费以提高车辆通过率，缓解公路瓶颈。车辆可以在250公里的时速下用少于0.5毫秒的时间被识别，并且正确率达99.95％。上海也安装了基于RFID的自动收聚养路费系统。另外两个安装在广州的与上海和佛山的工程不同，广州的工程尝试在开放的高速公路上对正在高速行驶的车辆进行自动收费，通道采用RFID系统。中国有把握改善其公路基础设施，而现在最大的问题是应用于高速公路收取养路费的RFID技术没有统-的标准。各个厂家使用自己的专用标准、使得建立全国高速公路自动收费系统时, 情况变得很混乱。

　　二、无源射频卡（电子标签）的优势

　　(1)非接触性。无源射频卡与读写设备之间没有机械接触，无机械损伤。与读写设备也没有插口(全密封)，能适应多尘、潮湿等恶劣环境，可靠性高，使用寿命长。

　　(2)响应速度快。普通磁卡的信息交换只有1～2kb／s，而射频识别卡信息交换速度为毫秒级，支持在高速移动中读卡。

　　(3)安全保密性好。普通磁卡受到强磁场干扰会丢失信息，信息易被窃取、篡改或伪造。射频识别卡利用存储器记录信息，不受磁场的干扰，卡内有专用的电路模块，可作密码运算和双向密码鉴别，数据安全性和保密性能好。

　　(4)可离线操作。感应式IC卡安全保密性好，既可联网线使用，亦可脱离计算机网络离线操作，免除网络开销。

　　(5)体积小，方便各种封装形式，价格比有源卡便宜许多。

　　三、系统构成

　　射频自动识别不停车收费系统按其功能可分为自动识别控制子系统、自动判断型子系统、数据采集子系统、车辆检测子系统、闭路电视子系统和信号控制子系统等几个

　　(1) 自动识别控制子系统主要由DRF8801A系列射频自动识别读写器、DRF300系列射频自动识别卡、车道道闸控制机、收费员计算机终端等组成，它是整个不停车收费系统的核心，负责控制不停车收费车道所有设备的运行、收费业务操作的管理以及与收费站计算机的通信和数据交换。

　　(2) 自动判断型子系统主要由光栅、高度检测器、轴数检测器等组成，它通过采集车辆的高度和轴数等参数，经综合分析比较来判别车辆的车型；该子系统至少可以判别三种以上车型。自动判断型子系统在有些场合可以由用户选择使用。

　　(3) 数据采集子系统主要由DRF8801A系列射频自动识别读写器和DRF300系列射频电子标签卡构成。射频电子标签被安装在汽车挡风玻璃内侧的上方，在电子标签上写有标签编号、车号、车主、车型、应缴金额、剩余金额和有效期等信息；DRF8801A系列射频自动识别读写器被安装在收费岛的前端，它通过微波技术从DRF300系列射频电子标签卡上读取有关信息，并同步传送给车道控制主机。

　　(4) 闭路电视子系统主要由车道摄像机和收费站的监视器等组成。车道摄像机被安装在收费岛的前端，主要用于拍摄非法通过的违章车辆。

　　(5) 信号控制子系统主要由通行信号灯、偏叉信号灯和自动栏杆等组成，用于提醒驾驶员正确使用不停车收费车道。

　　(6) 车辆检测子系统主要由三组环形线圈组成。第一组环形线圈(ENTER LOOP)被安装在收费岛的入口处，用于激活天线读取电子标签的信息；第二组环形圈(ESC LOOP)被安装在收费岛的中间出口处，用于控制通行信号灯和偏叉信号灯的状态；第三组环形线圈(EXIT LOOP)被安装在收费岛的出口端，用于统计车流量，并控制自动栏杆、通行信号灯和偏叉信号灯的工作状态。

　　工作原理和流程

　　1、射频自动识别不停车收费系统不需要专门的收费员进行操作，它利用微波自动识别技术，完全通过设备本身来完成对通行车辆的收费工作。

　　2、存储有车型、车号、金额、有效期等信息的射频电子标签卡被安装在汽车前方挡风玻璃内侧的左下角。当持卡车辆进入不停车收费车道时，车辆感应器的“ENTER LOOP”线圈产生来车信号，激发DRF8801A系列射频自动识别读写器读取该车DRF300系列射频电子标签卡上的信息(车型、车号、剩余金额和有效期等)，同时光栅、高度检测器和轴数检测器等车型差别设备，自动检测来车的实际车型。

　　3、从车载DRF300系列射频电子标签卡读取的信息，以及车型判别设备所采集到的数据均被送到车道控制计算机内进行分析比较，如电子卡中所记录的车型与设备所判别的车型一致、卡中车号不在黑名单内、应缴金额小于等于剩余金额、车辆通过时间在卡的有效期范围内，则该卡被认为是有效卡；如前述四项比较中，有一项不符合，则该卡被认为是无效卡。

　　4、如来车所持DRF300系列射频电子标签卡为有效卡，则通行信号灯由红色变为绿色，偏叉信号灯呈绿色直行标志，自动栏杆抬起；当来车驶离EXIT LOOP的检测范围后，通行信号灯由绿色变为红色，偏叉信号灯熄灭，自动栏杆关闭。驶离EXIT LOOP的检测范围后，通行信号灯由绿色变为红色，偏叉信号灯熄灭，自动栏杆关闭。

　　5、如来车所持DRF300系列射频电子标签卡为无效卡，则通行信号灯呈红色，偏叉信号灯呈黄色左转通行标志，自动栏杆关闭；当来车左行驶离无卡车辆转向人工收费车道的车辆感应器的“ESC LOOP” 线圈的检测范围后，偏叉信号灯熄灭；如来车没有转向人工收费道（有些场合不设此转向旁道），而依然向前行驶，当其抵达车辆感应器线圈“ENTER LOOP的”检测范围时，警铃报警，将有收费员前来人工收费处理后，人工放行。

　　6、DRF300系列射频电子标签卡的销售和费用结算均在收费中心(即购卡中心)进行。为适应不同用户的需要，一般发行两种电子卡，一种是预付费电子标签卡，一种是信用式电子标签卡。

　　7、预付费电子标签卡，顾名思义是必须先付费后通行的电子卡，该卡的发行面向整个社会。用户仅需直接到购卡中心购买存有一定金额的电子卡，即可使用不停车收费车道。在每次使用时，系统将自动从电子卡中扣除该车的应缴金额。该电子卡可以重复使用，当卡中剩余金额很少或没有时，用户可以到购卡中心重新存入一定的金额到电子卡中，以保证其继续有效。

　　8、信用式电子标签卡，是一种允许用户先通行后付款的电子卡，该卡的发行对象主要是一些由银行信用卡为结算手段的用户，或企业形象很好的国家机关和企事业单位，费用结算采用银行托收的方式。

　　随着我国公路事业的发展和不停车收费系统的开发应用，也会随着增长的交通需求，我们相信不停车收费系统一定会被国家、被企业、被消费者广泛关注和接受。不停车收费系统在我国的市场一定会有着广阔的光明前景。