当代通信RFID-公路ETC不停车收费系统方案

一、应用背景： 

射频自动识别不停车收费系统（ETC）是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收费站ETC车道上的微波天线之间的特殊短程通信，利用计算机网络技术与银行进行后台结算，实现车辆无需停车即可通过路桥收费站支付费用的目的。 


ETC特别适用于高速公路或交通繁忙的桥隧环境。一方面，车辆可以通过高速公路（几十公里甚至100多公里）。与传统的8秒手动收费相比，非停车收费大大加快了高速公路收费路口的通行能力。据估计，ETC车道的通行能力将比手动收费车道提高4~6倍，这可以减少车辆在收费站因支付费用和找零而排队等候。另一方面，也使道路收费电子化，可以降低收费管理成本，有利于提高车辆运营效率，也大大降低收费噪声水平和废气排放，可以消除少数非法收费员腐败，减少国家损失，与原人工收费和人工计算机收费相比，实施不停车收费具有明显优势，不仅大大改善了道路密集车辆造成的环境污染，减少车辆堵塞，使驾驶更安全，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，读写距离约4米，读写速度快，系统的频率应为900M Hz和2400MHz。射频卡通常在汽车的挡风玻璃后面。现在最现实的方案是将多车道收费口分为自动收费口和入场收费口两部分。天线架设在道路上方。在距收费口约50-100米处，当车辆通过天线时，车上的射频卡被头顶的天线接收，以确定车辆是否有有效的射频卡。读写器指示灯指示车辆进入不同车道，手动收费口仍保持现有操作模式，车辆进入自动收费口，道路费用自动从用户账户中扣除，指示灯和蜂鸣器告诉司机费用是否完成，无需停车即可通过，停车器将停止恶意进入车辆。佛山市政府于1996年安装RFID该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。在250公里的速度下，车辆可以在0.5毫秒以下识别，正确率为99.95％。上海也安装了基础RFID自动收集养路费系统。另外两个安装在广州的项目不同于上海和佛山。广州的项目试图在开放的高速公路上自动收费高速车辆，通道采用RFID系统。中国肯定会改善其公路基础设施，但现在最大的问题是应用于高速公路收取养路费RFID没有统一的技术标准。各厂家使用自己的专用标准，建立国家高速公路自动收费系统， 情况变得非常混乱。  

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无机械接触，无机械损坏。读写设备无插座（全密封），可适应灰尘、湿度等恶劣环境，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，射频识别卡信息交换速度为毫秒，支持高速移动读卡。 
(3)   良好的安全性和保密性。普通磁卡被强磁场干扰会丢失信息，信息很容易被盗、篡改或伪造。射频识别卡使用存储器记录信息，不受磁场干扰。该卡有一个特殊的电路模块，可用于密码操作和双向密码识别，具有良好的数据安全性和保密性能。 
(4)   可离线操作。感应式IC卡具有良好的安全性和保密性，既可用于网络线路，也可用于计算机网络离线操作，免除网络费用。 
(5)   体积小，包装形式方便，价格比有源卡便宜很多。  

三、系统构成：  

射频自动识别非停车收费系统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 

(1) 自动识别控制子系统DRF8801A系列射频自动识别读写器DRF由300系列射频自动识别卡、车道门控制器、收费员计算机终端等组成。它是整个非停车收费系统的核心，负责控制非停车收费车道所有设备的运行、收费业务的管理，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、高度探测器、轴数探测器等组成。通过收集车辆的高度、轴数等参数，通过综合分析比较来判断车辆的车型；子系统至少可以判断三种型号。用户可以选择在某些场合使用自动判断型子系统。  
  
(3)  主要由数据采集子系统组成DRF8801A自动识别读写器和系列射频DRF由300系列射频电子标签卡组成。射频电子标签安装在汽车挡风玻璃内侧上方，电子标签上、车号、车主、车型、应付金额、剩余金额和有效期；DRF8801A该系列射频自动识别读写器安装在收费岛的前端，通过微波技术从DRF在300系列射频电子标签卡上读取相关信息，同时传输给车道控制主机。 

(4)  闭路电视子系统主要由车道摄像头和收费站监控器组成。车道摄像头安装在收费岛的前端，主要用于拍摄非法车辆。 

(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组成，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)用于激活天线读取电子标签的信息，安装在收费岛入口处；第二组环形圆圈(ESC LOOP)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)用于统计交通流量的收费岛出口端，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、  射频自动识别非停车收费系统不需要专门的收费员来操作。采用微波自动识别技术，通过设备本身完全完成对交通车辆的收费。 

2、  射频电子标签卡安装在汽车前挡风玻璃内侧的左下角，存储车型、车号、金额、有效期等信息。当持卡车进入不停车收费车道时，车辆传感器ENTER LOOP线圈产生来车信号，刺激DRF8801A一系列射频自动识别读写器读取汽车DRF300系列射频电子标签卡上的信息（型号、车号、剩余金额、有效期等），以及光栅、高度探测器、轴数探测器等车型差异设备，自动检测到车辆的实际车型。 

3、  从车载DRF300系列射频电子标签卡读取的信息和模型识别设备收集的数据发送到车道控制计算机进行分析比较，如电子卡记录的模型与设备识别的模型一致，卡号不在黑名单中，应付金额小于或等于剩余金额，车辆通过时间在卡的有效期内，该卡被认为是有效卡；如果上述四种比较中有一种不一致，则该卡被认为是无效卡。 

4、 如来车所持DRF如果300系列射频电子标签卡为有效卡，通行信号灯由红色变为绿色，偏叉信号灯为绿色直行标志，栏杆自动抬起；当汽车离开时EXIT LOOP检测范围后，通行信号灯由绿色变为红色，偏叉信号灯熄灭，栏杆自动关闭。驶离EXIT LOOP检测范围后，通行信号灯由绿色变为红色，偏叉信号灯熄灭，栏杆自动关闭。 

五、如来车所持DRF300系列射频电子标签卡为无效卡，通行信号灯为红色，部分叉信号灯为黄色左转交通标志，自动栏杆关闭；车辆传感器ESC LOOP” 线圈检测范围后，偏叉信号灯熄灭；如果来车没有转向人工收费道(有些场合没有转向旁路)，当它到达车辆传感器线圈时，它仍然向前行驶ENTER LOOP检测范围时，警铃报警，收费员前来人工收费，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（即信用卡购买中心）进行。为了满足不同用户的需求，一般发行两种电子卡，一种是预付费电子标签卡，另一种是信用电子标签卡。 

7、 顾名思义，预付费电子标签卡是一张必须先付费后通过的电子卡。该卡的发行面向全社会。用户只需直接到购卡中心购买一定数量的电子卡，即可使用不停车收费车道。每次使用时，系统将自动从电子卡中扣除汽车的应付金额。电子卡可以重复使用。当卡中剩余金额很少或没有时，用户可以将一定金额存入购卡中心，以确保其继续有效。 

8、 信用电子标签卡是一种允许用户在付款前通过的电子卡。该卡的发行对象主要是一些银行信用卡作为结算手段的用户，或具有良好企业形象的国家机关、企业事业单位。费用结算由银行托收。 

随着我国公路事业的发展和非停车收费系统的开发和应用，以及交通需求的增长，我们相信非停车收费系统将受到国家、企业和消费者的广泛关注和接受。非停车收费系统在中国市场将有广阔的前景