ETC系统实施方案

ETC 系统简介 1 前言 高速公路电子不停车收费系统 ETC 是为了减少道路收费口处的交通拥挤 加快车辆通过收费口的速度而建设的 不停车收费系统采用车载装置纪录代付 款协议等信息 插入 IC 卡后 当通过电子收费口时 利用收费口通信天线与车 载设备之间的通信 在计算机收费系统和 IC 卡双方均完成对通行费的纪录 从 而实现电子结算收费 高速公路不停车收费系统具有全路段封闭型 智能卡车 载 电子托收 联网分账等特点 通行效率比人工缴费显著提高 系统特点 24 小时无人监管不间断工作 车道过车和银行托收都是由系统自动实现 在 收费站不设服务器 通过网络浏览器打印报表 降低成本 提高系统的安全性 银行托收一般在一分钟内完成 提供互联网服务 电子标签用户可以在网上查 询过车费用 ETC 系统是利用微波 或红外或射频 技术 电子技术 计算机技术 通 信和网络技术 信息技术 传感技术 图象识别技术等高新技术的设备和软件 包括管理 所组成的先进系统 以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行 费用 目前 大多数 ETC 系统均采用微波技术 所以本文主要针对此类系统进 行综述 不停车收费系统通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装 置 称为路边读写设备 简称 RSE 识别车辆上设备 称为车载器 简称 OBU 内特有编码 判别车型 计算通行费用 并自动从车辆用户的专用帐户中 扣除通行费 对使用 ETC 车道的未安装车载器或车载器无效的车辆 则视作违 章车辆 实施图象抓拍和识别 会同交警部门事后处理 与传统人工收费 Manual Toll Collection 简称 MTC 方式不同 ETC 带 来的好处有 无需收费广场 节省收费站的占地面积 节省能源消耗 减少停车 时的废气排放和对城市环境的污染 降低车辆部件损耗 减少收费人员 降低 收费管理单位的管理成本 实现计算机管理 提高收费管理单位的管理水平 对因缺乏收费广场而无条件实施停车收费的场合 有实施收费的可能 无需排 队停车 可节省出行人的时间等 避免因停车收费而造成收费口堵塞 形成新 的瓶颈等 高速公路电子不停车收费系统 Electronic Toll collection 简称为 ETC 是以现代通信技术 电子技术 自动控制技术 计算机和网络技术等高新 技术为主导 实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统 系统通过路侧天 线与车载电子标签之间的专用短程通信 在不需要司机停车和其他收费人员操 作的情况下 自动完成收费处理过程 近年来 随着国民经济和交通运输业务 的快速增长 特别是公路交通拥堵和环境污染问题日益严重 ETC 电子不停车 收费系统的应用已经受到越来越多的国家和地区的相关部门的关注 ETC 电子 不停车收费方式 具有全自动 快速便捷 非现金交易 大容量等特点 在当 前高速公路收费站点车辆拥堵问题日益突出 扩建收费车道涉及大量征地拆迁 及繁琐的上报审批工作和建设资金投入 收费运营管理成本不断增加等情况下 逐步发展和实施 ETC 是解决这些问题的较为有效的手段 ETC 电子不停车收费系统建成后 车主自行到公司指定的地点或代理机 构购置车载电子标签 交纳储值费用 由发行系统向电子标签输入车辆识别码 ID 与密码 并在数据库中存入该车辆的全部有关信息 识别码 车主姓名 联系电话 车牌号 车型 颜色 储值金额等 发行系统通过通信网络将上述 车主及车辆信息输入收费计算机系统 车主将电子标签贴在车内前窗玻璃上即 可 当车辆进入 ETC 收费车道即 LI 天线的发射区时 处于休眠的电子标签受到 微波激励而苏醒 随即开始工作 电子标签以微波方式发出电子标签标示和车 型代码 天线接收确认电子标签有效后 以微波发出车道代码和时间信号 写 入电子标签的存储器内 进口车道栏杆打开 车辆即可驶入高速公路 到达出 口收费站时 当车辆驶入出口收费车道天线发射范围 经过唤醒 相互认证有 效性等过程 天线读出车型代码以及 LI 代码和时间 传送给车道控制机 车道 控制器存储原始数据并编辑成数据文件 上传给收费站管理子系统并转送收费 结算中心 经过验证 出口车道栏杆打开 车辆驶出高速公路 同时 收费结 算中心从各个用户的账号中扣除通行费和算出余额 核对账户剩余金额是否低 于预定的临界阈值 如果低于则及时通知用户补交费用 并将此名单 灰名单 下发给各收费站 如灰名单用户不补交金额 继续通行高速公路 导致剩余金 额低于危险门限值 则将其划归无效电子标签 编入黑名单 并通知收费站 拒绝无效电子标签车辆通行 ETC 专用车道 由内保人员引导改走人工收费车道 对于持无效标示卡或无卡的车辆 若其在收费车道上高速冲卡而过 天线在确认无效性的同时 将启动快速自动栏杆 关闭收费车道 当场将冲卡 车辆拦截 下图为 ETC 车道布局示意图 2 概述 路侧单元 RSU 是新兴的 ETC 产品 它由 天线和 RSU 控制器组成 其 中 天线是一个微波收发模块 负责数据的调制和解调 RSU 控制器控 制数据的接收和发送 生成并处理协议栈信息单元 RSU 以 DSRC 无线通信的方 式 和车载电子标签 OBU 进行信息交换 采集和更新标签中的收费数据 实 时发送给车道收费机 因此 RSU 是 ETC 车道系统的主要标志设备 3 ETC 系统构成 ETC 系统由前端系统和后台数据库系统组成 其中前端系统包括 ETC 车道 控制系统 ETC 路侧单元 RSU ETC 车载单元 OBU 以及电子标签 用户 IC 卡的发行系统 ETC 车道控制系统 由检测线圈 高速栏杆机 车辆抓拍摄像机和车道计算 机等组成 它负责对车道状态进行控制 并完成信息处理 ETC 路侧单元 RSU 由微波天线和天线控制器组成 内含 PSAM 消费安全 访问模块 对车载单元进行安全认证并完成信息采集 ETC 车载单元 OBU 车载单元 OBU 安装在用户车辆上 装载用户身份信 息和 ESAM 嵌入式安全模块 在交易时进行安全认证 对用户 IC 卡进行读 写并将信息发送至路侧设备 RSU 电子标签 用户 IC 卡的发行系统 完成 ETC 安全密钥的发放 用户个人信 息 包括车辆物理信息和 IC 卡帐户信息 的录入 3 1 RSU 与 ETC 车道系统 ETC 车 道 布 局 由于 ETC 收 费 系 统 刚 刚 在 国 内 实 施 并 且 没 有 被 大 多 数 所 熟 知 所 以 在 实 际 使 用 中 不 可 避 免 的 会 出 现 非 ETC 车 辆 闯 入 ETC 车 道 的 情 况 进 而 降 低 了 ETC 车 道 的 高通行效率 为了避免这种情况的出现 管理部门在 ETC 收 费 系 统 实 施 之 时 要 加 大 向 用 户 的 宣 传 力 度 在 车 道 前 端 设 置 相 应 提 示 标 志 以 尽 量 避 免 这 种 情 况 的 出 现 为 了 从 根 本 上 杜 绝 这 种 情 况 需 要 根 据 自 身 区 域 特 点 合 理 规 划 ETC 车 道 布 局 目 前 常 用 的 车 道 布 局 有 两 种 1 前 置 式 车 道 布 局 布局特点分析 ETC 车道无需人为干预 ETC 车辆交易成功后 栏杆机抬起 车辆直接从 ETC 车道通过 非 ETC 车辆或未正常交易 ETC 车辆可直接转向 MTC 车道进行人工收费处理 可较好解决误入 ETC 车道的非 ETC 车辆问题 误入车辆不需倒车 直接转 向 MTC 车道即可 前置 ETC 车道方式通讯区域为 10 米 高速栏杆机与通信区域距离较近 车 辆通行速度一般 基础施工量较大 需做收费岛延长 2 后 置 式 车 道 布 局 布局特点分析 栏杆机置于通信区域后一定距离 ETC 车辆交易成功后 栏杆机抬起 车辆 可快速通过 ETC 车道 当非 ETC 车辆误入 ETC 车道或未正常交易 ETC 车辆需人工干预处理 指导 车辆通行 增加 ETC 车道设备即可 基础施工简便 在实际的工程施工中 需根据现场的实际工程条件进行以上两种方案的选 择 3 2 RSU 的参考安装方法 3 2 1 在收费站的入 出口 设置 ETC 专用车道 通常按照 专用 前置 低 速 的原则布置 RSU 等 ETC 车道外场设备 3 2 2 在 ETC 车道中 RSU 读写天线 车牌识别摄像机 电动栏杆 通行信号 灯 黄色闪光报警器等安装在车道前部 并依次排列触发线圈 抓拍线圈和落 杆线圈 费额显示器可适当置后 以保证司乘人员在一定行驶速度下可顺利观 察 3 2 3 RSU 读写天线通常采用悬臂杆安装 固定在车道中心上方 5 5m 高处 通 过安装支架中的万向调节装置调整天线角度 使 RSU 的通信区域设定在前方 6 5 7 5m 的范围内 3 2 4 考虑到 ETC 交易的安全性 车辆在 ETC 车道的通行速度应小于 40km h 3 2 5 RSU 读写天线与 RSU 控制器之间采用专用线缆传输 支持传输距离 100m 3 3 ETC 设备安装注意事项 当装有 OBU 车辆由于种种原因驶入 MTC 车道 其相邻车道设置了 ETC 设备 进行缴费时 则该车辆有可能会被相邻车道的 ETC 设备扣费 进而可能造成该 车辆的重复缴费或加大收费工作量 车辆行驶在两条或者多条并行的 ETC 车道 中的某条车道上时 如果相邻车道存在邻道干扰问题 则该车辆有可能会被相 邻车道的 ETC 设备扣费 进而造成该车辆的重复缴费 这即为邻道干扰现象 在同一 ETC 车道内前后相跟的两辆车中的后车提前交易 同时对未交易的前车 进行放行现象称之为车道内跟车 ETC 车道上出现的邻道干扰和跟车现象是由 于 RSU 天线工程安装不规范 RSU 天线设计不合理和 OBU 设计不合 一致性不 好理造成的 所以 在 ETC 收费系统项目实施时 要严格按照施工规范进行施 工 优化完善 RSU 天线辐射器的设计与生产 严控 OBU 的生产和检测 避免个 体 OBU 接收灵敏度 发射功率异常 完善 OBU 应用程序 以避免以上问题的出 现 打造高效的 ETC 车道 真正提高收费系统的收费效率 3 4 ETC 车道典型操作流程 ETC 工作流程 1 车辆驶入通讯区域 安装在车辆上的 OBU 与 RSU 成功交易后 栏杆机自动抬 杆 车辆通过 ETC 车道 2 当 RSU 未能与 OBU 成功交易或识别出车辆为安装 OBU 系统禁止车辆直行 并诱导至相邻的 MTC 车道 取出 OBU 中的双界面 IC 卡刷卡通行或按 MTC 操作后 通行 ETC 车道交易流程 整个过程分为 5 个步骤 1 得到VST信息 2 得到OBU信息 3 得到IC卡信息 4 入口仅写过站信息 出口写过站信息和消费信息 5 等待应答结果 抬竿放行车辆 保存交易流水 4 ETC 系统工程实施 4 1 MTC 车道改造 ETC 在我国现行收费模式中 在现有 MTC 人工收费 车道中扩建 ETC 车道符 合实际情况 能够最大限度上保护原有资源 原有收费系统的绝大部本设备都 可以利用 ETC 前端系统只需改造一条 MTC 车道 增加 ETC 车道硬件设备 并 在 MTC 车道中增加 IC 卡读写机和 PSAM 模块 实施的具体项目 PC RSUBST检 查 IC卡有 卡VSTVST B2帧 确 认 验 证 请 求 OU信 息 OBU 信 息 包 括 站 信 息 得 到 IC卡和 站 信 息确 认验 证 写 过 站 信 息 和消 费 信 息 写 过 站 信 息 和 消 费 信 息 写 过 站 信 息 和消 费 信 息返 回 应答 结 果返 回 应答 结 果返 回 应 答 结 果 OBUIC 返 回 IC卡和 站 信 息 确 认 验 证 得 到 IC卡 信 息 请 求 OBU信 息信 息得 到 IC卡信 息返 回 IC卡和 站 信 息返 回 IC卡 和 站 信 息 增加入口 ETC 收费车道和出口 ETC 收费车道 改造出口 ETC 收费车道收费 岛 增加通行标志 标线等交通标识 购置 ETC 收费车道相关的硬件设备 改造原有 MTC 车道收费机 使其能够读写 ETC 电子标签的用户支付卡功能 收费流程如原 MTC 收费流程 增加收费站 ETC 车道监控设备 开发 ETC 收费车道监控软件和数据服务软 件 ETC 收费管理中心 购置电子标签 OBU 发行设备 充值机 结算服务器等设 备 开发电子标签和支付卡发行系统 充值系统 结算系统 管理系统 项目 具体实施 ETC 车道 在原 MTC 车道增加或改造 ETC 车道 增加路侧单元 RSU 在出口对原有 MTC 车道收费岛 交通标志进行改造 购置 ETC 相关的硬件设备 MTC 车道 更换 IC 卡读卡器 使其能够读写 ETC 电子标签的用户支付卡功能和原有通 行卡 监控系统 增加或改造原监控系统 提供 ETC 车道监控功能 数据传输 开发 ETC 收费数据服务软件 MTC 车道收费软件对 ETC 支付卡读写处理功 能 管理中心 电子标签发行 购置电子标签发行设备 开发相关发行管理软件 支付卡充值 购置支付卡充值设备 开发充值管理软件 费用结算 开发支付卡费用结算软件系统 4 2 新建 ETC 车道 由于 ETC 车道的明显优势 新建高速大多都设计了 ETC 车道 收费岛都是 按照 ETC 车道的要求进行 所有的设备都是以 ETC 车道的要求配置 实施的具体项目 购置 ETC 收费车道相关的硬件设备 购置收费站 ETC 车道监控设备 开发 ETC 收费车道监控软件和数据服务软 件 ETC 收费管理中心 购置电子标签 OBU 发行设备 充值机 结算服务器等设 备 开发电子标签和支付卡发行系统 充值系统 结算系统 管理系统 5 工程施工组织 5 1 优化设计 签订合同入场后要进行工艺优化设计 依据招标文件及合同针对土建 厂 家设备性能 省收费管理中心及收费软件的要求对设备的配置 施工图纸及工 艺进行细化及优化 确保系统实施的可行性及可靠性 5 2 施工组织 5 2 1 施工计划编制 收费系统的施工进度和房建及路面等单位的施工进度密切相关 施工进度 编制前要落实房建施工单位对收费岛的施工进度安排以及路面施工单位对收费 车道的施工进度安排 依据以上两家的安排 合理安排收费设备及立柱的进场 及施工时间 及检测线圈及设备安装等人员 机械的进场施工时间 确保不窝 工 5 2 2 施工方案 ETC收费系统设备安装同MTC一样出入口设备配置有所不同 但是又都包括 厅内设备和车道设备 厅内设备安装包括车道控制器 监控摄像机等设备的安装 要求设备布局 合理 安装稳定 布线横平竖直 接线牢靠 厅外设备安装主要包括以下几项 1 ETC天线安装 1 立柱安装 基础可靠 立柱高度符合要求 2 RSU天线安装 固定角度符合要求 接线可靠 3 RSU控制器安装 安装固定牢靠 接线可靠 2 线圈切割 1 线圈切割严格按照图纸切割 2 采用高压水枪冲出切缝内灰土 并用风机吹干 3 采用镀银高温线压实敷设 用环氧树脂灌缝 4 线圈区域要求路面无伸缩缝 5 线圈区域要求路面下无钢筋及钢管等金属物品 6 ETC 系统常见问题解决方案 6 1ETC 车道邻道干扰问题 分析 RSU采用5 8G微波信号与OBU进行通讯 如果RSU通信区域控制不好 即其通 信区域过宽或副瓣过大 造成ETC车道实际应用中会存在邻道干扰问题 邻道干扰问题造成的后果如下 OBU 在入口车道进行信息交换后 接着与出口车道 RSU 交易 造成 U 转扣费 OBU 到达下一个出口时无入口信息 RSU 与邻道 OBU 发生交易或接收到其数据 造成车道误报警或误抬杆等现象 扰乱车道正常逻辑 解决措施 1 完善 RSU 性能 天线阵列 根据 中华人民共和国国家标准 GB T 20851 1 2007 电子收费 专用短程通信 中的规定 天线频带上行 5 790 5 800GHz 下行 5 830 5 840GHz 半功率波瓣宽度在水平面 38 垂直面 45 发射右旋圆极化信 号 圆极化天线的交叉极化鉴别率 XPD 在最大增益方向 RSU 不小于 15dB 对应 轴比 3 13dB 3dB 区域 RSU 不小于 10dB 对应轴比 5 69dB 天线的尺寸控 制在 190mm 100mm 另外 增益应不低于 10dBi 以保证系统其他部分的良好运 行 单元贴片的仿真结果显示 其 3dB 圆极化带宽为 3 在 5 8GHz 轴比为 0 2dB 经中国泰尔实验室检测 我公司 RSU 天线通信区域覆盖特性好 区域稳 定 旁瓣电平低 完全满足 ETC 应用要求 利用 RSU 设备的应用软件调节 RSU 天线的发射功率 发射功率可多级精确 调节 每级调节信号的实际发射功率经过专业仪器的定量校准 同时通过调整 RSU 的安装支架来调整天线安装角度 与水平方向夹角 35 60 范围内可调 可灵活调整通信区域 控制在车道通行范围内 通信区域宽度可以有效控制在 3m 之内 区域外 OBU 无法交易 2 采用信道分离技术 通过采用 PLL 锁相环 结合高稳定度温度补偿晶体参考源等技术手段 可以很好的实现 RSU 天线发射信号的精确定频和信道分离 在实际使用中 通 过应用软件对 RSU 天线的工作信道可进行设置 使相邻车道的 RSU 天线工作在 不同信道 可有效降低相互的信号干扰 从而避免邻道干扰 6 2 车道内跟车的解决方案 6 2 1 车道内跟车问题 在ETC系统的实际使用过程中 不可避免的会遇到车道内跟车的问题 车道 内跟车问题将会造成在同一ETC车道内前后相跟的两辆车中的后车提前交易 同 时对未交易的前车进行放行 进而扰乱整个车道的工作逻辑 6 2 2 车道内跟车问题解决方案 车道内跟车问题的解决单靠ETC设备是不能解决的 这是一个需要车道收费 系统各个设备密切配合 同时采用合理的逻辑控制才能解决的问题 在实际的ETC系统应用中 利用RSU设备的应用软件调节RSU天线的发射功率 发射功率可多级精确调节 每级调节信号的实际发射功率经过专业仪器的定 量校准 同时通过调整RSU的安装支架来调整天线安装角度 与水平方向夹角 35 60 范围内可调 实现RSU有效通信区域长度的精确控制 控制在10m以 内 这样就保证了在RSU有效通信区域长度内最多有两辆车同时存在 同时根 据RSU有效通信区域的首末端设置的检测线圈检测到的车辆通过信号 在RSU有 效通信区域首端设置的检测线圈用于激活RSU设备 同时使缴费车辆形成缴费队 列 引导RSU设备进行缴费操作 而设置在RSU有通信效区域末端的检测线圈则 是辅助收费系统进行工作 如当缴费队列中的先行车辆在后行车辆进入RSU通信 区域后仍未完成交易 则不会对先行车辆进行放行等 6 3RSU 对各厂商 OBU 兼容问题解决方案 在各厂商均通过国家交通部 ITS 中心 ETC 系统物理层专业测试认证和国家 交通部 ITS 中心 ETC 系统互换性测试专业测试认证的基础上 各厂商 OBU 与 RSU 的兼容问题得到了统一框架下的解决方式 但由于协议及物理层细节的区 别仍会造成交易不稳定问题 解决措施 1 在产品协议层设计中将严格遵守国家规范及陕西省相关规范 并精确控制 RSU 天线的载波频率 位速率 调制系数 限制在 0 7 0 8 提高 RSU 天线对 不同调制系数的微波信号的兼容性 等物理层特性指标 2 在严格遵循国家规范及陕西省相关规范的基础上 严格控制 RSU 天线发送 数据的波形 以有助于多厂商 OBU 的数据接收 同时提高 RSU 数据接收能力 提高对多厂商 OBU 所发送数据的兼容能力 我公司车载电子标签 OBU 在 北京 湖南 湖北 江苏 山东 云南 武汉等省市 ETC 测试中 对各厂商 OBU 具有很强的兼容性 6 4 软件兼容性问题解决方案 分析 提高软件协议层兼容性及接口稳定性 是保证可靠交易的必要条件 解决方案 1 RSU 软件引入 模块化 和 分层 的设计理念 把业务逻辑和底层服务彻 底分开 从而使软件具有良好的可扩充性 软件整体遵循 稳定 可靠 灵活 简便 的设计思路 2 同时软件基于嵌入式可裁剪的实时内核实现 充分利用了嵌入式处理器的 强大处理能力 极大提高 ETC 设备的响应速度 3 考虑到系统升级 功能扩展等不同需求 可以通过串口和网络进行程序的 在线升级 6 5ETC 收费方式与 MTC 收费方式混合使用解决方案 分析 在 ETC 收费系统推广初期 安装车载电子标签的车辆较少 ETC 专 用车道的使用率较低 在车流量高峰期时 ETC 专用车道不但不能起到方便快 捷的效果 而且还占用车道资源 这就要求车道应具有 ETC 收费方式与 MTC 收 费方式方便切换的功能 解决方案 1 鉴于 ETC 车道布局采用前置式布局方式 ETC 收费方式与 MTC 收费方式相对 独立 因此为解决 ETC 收费方式与 MTC 收费方式混合使用 需车道机软件 增加当 ETC 收费方式与 MTC 收费方式相互切换功能 2 在原有的 MTC 系统中添加能够读取 CPU 卡的读卡机 实现在收费方式切换 后配置有车载电子标签的车辆仍可方便通行 实现无现金支付 方便 ETC 用户 6 6 缩短交易时间解决方案 ETC 系统的方便快捷体现在车辆以不停车状态快速通行 影响车辆通行速 度的因素较多 其中 ETC 交易时间是影响车辆通行速度的重要因素 提高交易 时间是提高系统整体性能的关键 实现车辆在较高速度下通过车道 有利于解 决跟车等多种问题 解决措施 我公司通过技术创新及不断升级改善 在遵循国家相关标准的基础上 RSU 天线的典型交易时间已可达到小于 200ms 1 程序流程的优化设计 车道机 RSU 和 OBU 要进行多次数据交互 才能完成一次交易 OBU 一般设 计为被动方式 即交易流程由 RSU 或者车道机来控制 目前应用比较多是 RSU 主控方式 因此 RSU 设计人员面临着符合 ETC 交易规范的交易流程设计问题 该交易流程的性能直接影响到 ETC 交易时间 RSU 的程序流程在符合 ETC 交易 规范的前提下 有很多细节可以进行优化 2 RSU 与车道机交互通信的优化 在 ETC 交易流程中 RSU 天线 RSU 控制器以及车道机之间的通信占用了很 可观的一部分时间 从当前各厂家的实现方案来看 RSU 与车道机之间的交互 基本上采用 RS232 串行通信方式 而 RSU 天线与 RSU 控制器之间多采用 RS422 串行通信方式 因此 在满足通信距离及可靠性要求的情况下 尽量提高 RS422 总线的通信速率 能大幅度缩减交易时间 另外 RSU 控制器与车道机 之间采用以太网通信也可在一定程度上缩短交易时间 在相同的交易流程下 采用以太网通信较 RS232 串口通信要快 30 50ms 因此在确保具有可靠的网络 连接的前提下 RSU 控制器与车道机之间的交互可尝试采用以太网通信方式 3 卡片操作速度的提高 提高卡片的操作速度首先要最大限度地提高卡片工作时钟 其次 通过 PPS 指令提高卡片的通信波特率来提高卡片的操作速度 4 DSRC 协议层的优化 我公司通过合理划分状态 优化 RAM 的使用和管理 加快通信数据的编解 码速度 采用数据帧拼接等方式缩短交易时间 5 DSRC 数据桢的拼接 在 ETC 的交易过程中 专用短程通讯的链路建立时间在整个空中的数据传 输中占据了相当一部分的时间 因此减少空中的交互次数 能减少一定的交易 时间 通过 APDU 的拼接可有效减少数据的空中交互次数 6 7 提高通行速度解决方案 为充分发挥 ETC 车道系统特点 应保证车辆在较快速度下可靠通行 提高 车道车辆通行效率 解决措施 我公司 RSU 在采用前置式安装方式 拦杆机与 RSU 均在岛前布置 仍可保 证车辆在 0 40 公里可靠通行 1 通过缩短 RSU 典型交易时间 现已可实现小于 200 ms 即在车辆在 40km h 11 11m s 的速度下通过时 在通讯区域的前 3m 即可完成交易 从而也 为进一步提高车辆的通行速度提供了可能 2 通过合理安装 RSU 天线 并通过调整安装角度 使通讯区域覆盖范围功率点 连续 无间断点 提高交易成功率 减少 RSU 天线指令的重发次数 进而提高 车辆的通行速度 6 8 提高交易成功率解决方案 在 ETC 车道实际运行中 ETC 交易的成功率直接影响到整个 ETC 车道的通 行效率 解决措施 1 通过采用 PLL 锁相环 结合高稳定度温度补偿晶体参考源等技术手段 使 RSU 天线在高 低温恶劣环境下可稳定工作 良好的外壳密封性能 保证 RSU 天线在雨雪天气下的正常运行 2 通过合理安装 RSU 天线 并通过调整安装角度 使通讯区域覆盖范围功 率点连续 无间断点 提高交易成功率 减少 RSU 天线指令的重发次数 进而 提高车辆的通行速度 3 高效 可靠的软件设计 确保实时处理数据 6 9 异常情况报警及处理 为了保证整个 ETC 车道的通行效率 除了要保证 ETC 设备的运行稳定性 还要保证如果车道出现异常情况 车道系统可以及时报警 以便故障的解决 解决措施 1 RSU 故障的报警 RSU 天线实时地对自身内部的关键器件进行状态检查 如果出现器件故障 RSU 天线将把故障信息添加到用于表明 RSU 天线处于工作 状态的心跳包中 而后上传给上位机 进行报警通知收费站人员进行相应处理 2 RSU 与上位机通信故障的报警 如果上位机不能接收到表明 RSU 天线处 于工作状态的心跳包 则上位机需要检查 RSU 与上位机通信线路故障 同时进 行报警处理 3 ETC 车道的车辆误入的报警 当无标签的车辆误闯入 ETC 车道后 车道 系统应根据 RSU 天线的检测信号和系统其他的检测设备的检测信号 及时发出 报警 同时通过显示设备引导误闯入车辆旁道分流 4 车辆重复交易的报警 RSU 天线如果在 255s 的时间间隔内接收到同一 个 OBU 发送的信号 则 RSU 天线不对其进行重复交易 同时如果在一定时间段 内多次不断重复接收到同一个 OBU 发送的信号 则认为该车辆可能会堵塞 ETC 车道 需进行报警 并通过显示设备提示车辆迅速通过 ETC 车道 6 10 RSU 防雷处理 由于 ETC 车道天线采用前置式布置 暴露在收费站雨棚之外 设备容易遭 受雷电侵害 为保证其正常运行 必须采用可靠的防雷措施 解决措施 1 RSU 天线内部电路采用由气体放电管 瞬变二极管 温度保险管和 PTC 热敏电阻组成的三级防雷电路来实现设备电源及其通讯线路的防雷和浪涌电流 吸收 2 在系统设计时要充分考虑到系统的防雷接地问题 RSU天线保护接地 与天线外壳连接 其外壳涂抹导电材料与系统地做等电位连接 为工程施工的 防雷接地提供可靠的接地端子 建议 ETC 车道机电系统承包人在 RSU 天线的安装立杆的施工中 提供的 RSU 接地点与收费站的联合接地做等电位连接 应检测接地电阻小于 1 应采用至少 10 平方毫米铜线将 RSU 天线与接地点连接 做等电位处理 为 雷击浪涌电流提供可靠的泄放回路 如果收费站接地系统不能满足要求 施工时应根据防雷规范要求采取相应 措施 如打接地钢钎或做接地网 最终满足要求