《港珠澳大桥收费系统和应用》
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摘 要 电子不停车收费（ETC）系统利用无线通信技术进行数据通信,香港与大陆、澳门的系统所使用的无线频段不同,因此港珠澳大桥收费系统需实现两种体系下的不停车收费系统兼容于同一车道.本文完成了兼容粤港两地ETC天线的车道布局方案及应用软件流程处理方案,并且解决了重复扣费、跟车干扰与邻道干扰等问题.该方案已在港珠澳大桥上成功应用,为相同通道兼容不同体系的电子收费系统开创了先例.
关键词 港珠澳大桥;邻道干扰;ETC;兼容;跟车干扰
引言
电子不停车收费系统是中国正在普及的用于道路、桥梁和隧道的快速通行收费技术.ETC系统使用无线射频（radio frequency identification）技术来实现通行车辆与车道通行控制机之间的通信.国际上,使用的通信频段主要有5.8GHz、2.45GHz和915MHz这3种.从目前已有系统来看,5.8GHz主要应用于欧亚地区,915MHz在北美地区应用较多,而香港最新采用915MHz.
目前无两种自动扣费方式于同一条车道兼容的案例,无法借鉴.通过本课题的研究,收费系统可以实现同一收费车道兼容香港和广东自动收费标准的同时,也可解决邻道干扰、跟车以及重复扣费等问题,并且兼容ETC与MTC的功能.该研究对我国ETC系统的理论、实践创新均具有重要意义.
1收费系统的总体设计
一般,高速公路收费系统采用一套ETC交易天线,本课题为每根车道设置兼容香港和广东自动收费标准,在一根车道上既设置国标天线（5.8GHz）又设置香港快易通天线（915MHz）,香港和广东ETC用户均可通行,这样就完成了车道兼容粤港两地自动扣费天线的车道布局方案[1].
1.1 方案选择
每一个ETC车道设置香港快易通天线和国标天线,合理的设计布置两套天线、光栅、检测线圈与自动栏杆机的位置,是解决交易系统跟车干扰与重复扣费的关键所在.在单一标准体系下,ETC交易两个车辆的车辆跟随情况为4种,如表1所示.
单个车道,两种体系下,如果出现区域重合,那么两车的跟随情况组合将变为16种.为了实现兼容粤港两地不同ETC收费模式,设计两种车道布局方案进行对比：
（1）香港快易通天线与国标天线单独安装,香港快易通在前,国标天线在后,两种自动收费天线的交易区域从物理上完全隔绝.
（2）香港快易通天线与国标天线同址（共杆安装）,使得两种天线的交易区域重叠.
通过光栅技术进行ETC交易事务触发和车辆分别,缩短了信号延时,能够直接弥补方案一的劣势,因此该课题采用方案一.
1.2 方案内容
每个车道设置5套光栅,5套线圈,线圈一所在的光栅系統,可以用于倒车识别,触发快易通天线系统交易;线圈二所在的光栅系统,可以用于倒车识别,并触发国标天线系统交易;国标系统天线与快易通系统天线分别安装在两根柱子上,这样实现了两个系统交易区完全隔离分开,第一个交易区设置在线圈一与线圈二之间,设置为快易通系统天线交易区域;第二个交易区设置在线圈二与线圈三之间,设置为国标天线交易区域;线圈三截止国标天线的交易;在第一个线圈处设置车牌识别摄像机,一旦车辆进入了交易识别区,就可以对车辆牌号进行识别,上传至收费亭的计算机内,为每一辆车绑定车牌.车道布局图如下图1所示.
任一车道都具有MTC和ETC收费功能,运营时可以依据具体的业务操作需要灵活地设置为MTC车道或ETC车道.
如果车道足够长,那就可以将国标系统天线的交易区与快易通系统天线的交易区完全隔离分开,使得两种体系下的收费交易业务均可以独立进行,在各自系统交易区内,车辆跟随情况依旧保持有4种,这样将有利于降低车辆跟随问题的复杂度[2].
2收费系统的技术难点与解决方案
传统体系下ETC业务交易的主要难点是邻道干扰问题以及车辆跟随干扰问题,在同一车道上兼容两种或者多种不同体系的ETC业务系统,上述问题将更加复杂.
2.1 跟车干扰解决方案
车辆跟随分为两种,一种为非法后车跟随干扰,即前车正常,后车非法通行,非法的后车跟随干扰可以通过车道光栅的车辆识别技术解决.本方案重点解决非法前跟车干扰.
非法前车跟随干扰,即前面的车是非法通行,后车正常通行,交易发生在后车上,导致非法的前车通过.解决非法的前车跟随干扰问题的主要思路与方法如下.
（1）两种标准下的ETC交易区彻底隔离分开,各个交易区解决各自的车辆跟随干扰问题;
（2）准确及时判断前车是非法跟随车辆.
2.2 关于相邻车道之间的干扰问题
相邻车道之间的干扰问题指的是多条平行的ETC车道,在进行ETC交易时车道控制机读到了其他车道的交易信息,造成交易错误.相邻车道之间的干扰问题主要解决方案如下.
（1）硬件解决方案.国标系统天线可以通过把交易区域设置得更加精细解决此问题,快易通系统天线可以通过设置车道之间的电磁屏蔽网解决.
（2）软件解决方案.通过光栅触发交易,交易结束后就将天线关闭,不同车道的天线工作时间互相错开,这样可以降低相邻车道出现互相干扰的概率[3].
3结束语
本课题提出的一种车道布局方案,将不同体系的交易区在物理上彻底隔离分开,使得交易系统可以各自独立运行,有利于降低了交易系统软件处理的复杂程度.通过精细设置的光栅与车辆设别技术可以解决车辆跟随干扰问题,利用天线系统分区技术解决相邻车道干扰问题.本课题对不同体系的ETC收费系统应用于相同收费车道的工程项目具有一定的借鉴参考意义.
参考文献
[1] 马广青. 高速公路ETC收费系统运营管理模式与目标实施浅淡[J]. 黑龙江交通科技,2006,（12）：128-129.
[2] 李媛媛,马春香,尹忠才,等. 一种用于ETC收费系统的信息发送装置及系统[P]. 中国：CN207020730U,2018.
[3] 张勇,周跃华,赵蕊. 高速公路电子不停车收费系统（ETC）节能分析探讨[J]. 交通节能与环保,2011,（3）：40-45,54.
概括总结:上文是一篇适合不知如何写系统方面的港珠澳大桥专业大学硕士和本科毕业论文以及关于港珠澳大桥论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
港珠澳大桥引用文献:
[1] 港珠澳大桥和火灾论文范文集 关于港珠澳大桥和火灾类论文范文素材3000字
[2] 港珠澳大桥论文范文素材 港珠澳大桥方面有关硕士论文范文5000字
[3] 港珠澳大桥和应急电源毕业论文开题报告范文 关于港珠澳大桥和应急电源专升本论文范文2万字
