高速公路不停车收费车道系统的设计与实现

摘要

智能交通是未来交通系统的发展方向，电子不停车收费(ETC)作为当今世界最先进的路桥收费系统在智能交通的发展中极为重要。这种系统不仅可以节约交通系统管理者的人力，降低交通管理的成本，还可以实现来往车辆的快速通行，解决因车辆过多导致收费路口堵塞的问题。它是由信息化产业和电子计算机技术推动而产生的一种高效快捷的路桥收费系统，对其进行研究具有重大的现实意义。
　　 本文描述了省级高速公路不停车收费车道系统的设计与实现，提出了一种栏杆前置，单车交易，单车通行的不停车收费模式。系统采用5.8GHz专用短程无线通信技术完成路侧读写单元(RSU)与车载单元(OBU)之间的数据通信，使用安全性较高的非接触式IC卡记录车辆的通行信息，保证了用户电子钱包的安全，还实现了通行卡在人工车道和ETC车道的双重使用。为了确保车辆的快速通行，系统缩减了设备的反应时间，实现了车辆的自动交易，还实现了收费车道的无人职守和来往车辆的快速通行，最大程度的利用了现有交通系统的资源，缓解了高速公路收费站通行高峰时段的车辆拥堵现象，大大的提高了联网收费系统的效率。
　　 文中分析和设计了高速公路联网收费系统中ETC车道的布局、设备组成、业务逻辑和运营模式，提出了不停车收费车道系统的总体设计方案。在windows平台下使用VC开发和实现了适用于省级封闭式高速公路联网收费的电子不停车收费系统，系统使用四个地感线圈检测来往车辆，对正常通行的车辆计算行驶速度，对安装有车载单元的车辆进行通讯交易，对没有车载单元的车辆通过费额显示器给与提示。在通常情况下，系统通过路测读写单元完成一辆车的交易时间在200毫秒左右，高速栏杆接到抬起指令后，从水平状态到抬起状态的时间为0.6秒左右，能够保证车辆以30km/h的速度通行，完全满足省级高速公路电子不停车收费车道系统的要求，是一套较为先进的不停车收费系统。
　　 通过对系统的测试和使用，确定了系统运行的稳定性，在山东省内几十个收费站得到了广泛的应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 高速公路的发展状况

1．2 国外不停车收费系统的发展状况

1．3 国内不停车收费系统的发展状况

1．4 本文研究内容

第2章 电子不停车收费系统简介

2．1 常用名词解释

2．2 ETC车道布局

2．3 ETC车道设备构成

2．3．1 微波天线及适配器

2．3．2 费额显示器

2．3．3 车道技术机柜

2．3．4 高速栏杆

2．4 ETC的关键技术

2．5 ETC的运营体系

2．6 本章小结

第3章 电子不停车收费系统天线通讯技术

3．1 ETC天线通讯设备及接口

3．2 ETC使用动态库控制天线设备

3．2．1 接口指令

3．2．2 程序实例分析

3．3 ETC使用串口通讯控制天线设备

3．3．1 基本通讯流程

3．3．2 程序实例

3．4 本章小结

第4章 电子不停车收费系统需求分析和系统设计

4．1 高速公路联网系统结构

4．1．1 结算中心

4．1．2 路段分中心

4．1．3 收费站

4．1．4 收费车道

4．2 ETC车道系统通用业务

4．2．1 上班

4．2．2 下班

4．2．3 系统关闭

4．2．4 工班汇总

4．2．5 车队处理

4．2．6 车道状态显示

4．2．7 车辆超时停留

4．2．8 设备测试

4．2．9 系统中异常车辆处理

4．3 ETC车道系统入口处理流程

4．3．1 入口系统正常发卡流程

4．3．2 OBU有效性验证

4．3．3 卡片有效性验证

4．4 ETC车道系统出口处理流程

4．4．1 出口系统正常收费流程

4．4．2 入口信息有效性验证

4．5 本章小结

第5章 电子不停车收费系统软件说明和代码分析

5．1 ETC系统业务处理

5．1．1 ETC系统界面

5．1．2 ETC系统登录

5．1．3 ETC系统车队处理

5．1．4 ETC系统车辆停留超时

5．2 ETC系统设备管理

5．2．1 ETC系统设备测试

5．2．2 ETC系统的路测设备控制

5．2．3 ETC系统的IO卡控制

5．3 ETC系统接口实现

5．3．1 ETC系统计算车速

5．3．2 ETC系统对无电子标签的判断和处理

5．3．3 ETC系统抓拍图像

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文取得的主要研究成果

6．2 发展ETC收费系统的展望

参考文献

致谢