江蘇高速公路信息工程有限公司 呂修福

RFID在智能高速公路收費系統(tǒng)的應用

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隨著高速公路的車流量不斷增長，容易導致在收費路口出現(xiàn)車輛擁塞的情況。本文介紹了RFID技術及其原理，分析了現(xiàn)階段高速公路的收費系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的不足，然后探討了RFID技術在“不停車”的智能收費系統(tǒng)的應用。

RFID；高速公路收費；信息化；車輛擁塞

一、引言

隨著國民經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展，汽車工業(yè)也得到快速發(fā)展，車輛的增多，大大增加了高速公路收費的壓力。而傳統(tǒng)的高速公路收費模式，不僅僅使用“路路設站“的方法，同時采用人工結合電腦系統(tǒng)收費的模式。這種收費模式不僅容易導致高速公路交通堵塞，嚴重的可能引發(fā)交通事故，同時還可能延長車輛繳費的等待時間，這就嚴重地降低了高速公路收費模式的效率。近年來，高速公路收費模式開始進入了智能收費的時代，而借助于無線射頻技術(RFID)為開創(chuàng)高速公路智能化收費系統(tǒng)帶來了曙光。為了避免高速公路收費過程中的舞弊情況或者是票款流失的情況以及漏費的情況等，為了進一步提升高速公路交通運營的效率、服務水平，為了開創(chuàng)高速公路智能收費系統(tǒng)的新局面，有必要對RFID技術進行介紹，并對RFID技術在智能高速公路收費系統(tǒng)中的應用模式進行分析和探索，從而提高收費系統(tǒng)的性能和效率。

二、RFID技術

1、RFID基本概念

RFID即無線射頻識別技術，它是近年來高速發(fā)展起來的一種自動化識別技術。一般而言，RFID體系主要包含閱讀器部件、射頻卡部件、天線部件、主機部件等部件。而且RFID技術主要是使用了無線射頻的方法實現(xiàn)在閱讀器以及射頻卡之間進行非接觸式的雙向數(shù)據(jù)傳送，從而實現(xiàn)對目標車輛的識別以及數(shù)據(jù)信息通信的目標。和傳統(tǒng)的基于條型碼識別、磁卡識別及IC卡識別的方式相比較而言，射頻卡具備非接觸式、閱讀效率高、不易磨損、抗干擾性強、使用壽命長、方便、高效的優(yōu)勢特點，同時還可以支持防止目標沖突的特點，支持同時數(shù)張卡片識別的特性。而目前，RFID技術已經(jīng)開始在交通運輸收費領域得到初步的應用，實現(xiàn)了智能化的收費模式。

2、RFID技術原理

RFID技術體系的基本工作原理是：首先由閱讀器部件使用發(fā)射天線生成并發(fā)送特定頻率的無線射頻信號，然后射頻卡一旦進入了發(fā)射天線支持的信號區(qū)域時，射頻卡就會產(chǎn)生感應的電流，這樣就可以為射頻卡提供了能量，射頻卡就會被激活；接著，由射頻卡把本身攜帶的信息比如編碼等信息借助于內(nèi)置的天線傳輸出去；當主機系統(tǒng)接收了從射頻卡天線發(fā)送到的無線載波信號，然后通過天線調(diào)節(jié)部件發(fā)送到閱讀器，由閱讀器對此信號來解調(diào)、解碼處理，接著發(fā)送到后臺的上位機系統(tǒng)處理；由主機系統(tǒng)依據(jù)邏輯運算法則來判別此射頻卡的有效性、合法性，然后依據(jù)邏輯程序執(zhí)行對應的處理及控制，最終發(fā)送控制指令信號來控制執(zhí)行部件的下一步動作。

三、智能高速公路收費系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

1、普通高速公路收費模式

當前，應用較多的高速公路收費模式主要包括非接觸式IC卡的方式，對應相關的付費方法可以采用現(xiàn)金繳費，預付卡繳費、儲值卡繳費等方法。而隨著智能化收費模式的出現(xiàn)，一些新建的高速路對應收費口可以支持“不停車”智能收費系統(tǒng)的車道。普通的高速路收費方法缺點較多，存在諸多問題，比如容易導致交通堵塞、繳費等待時間較長、交通安全隱患升高等情況。

2、高速公路收費智能化

目前，針對高速公路的收費信息系統(tǒng)的收費模式，可以分為停車收費模式以及不停車收費模式。所謂停車收費模式對應收費方法是采用“入口領卡、出口交費”持卡繳費通行，多半使用現(xiàn)金或者是預付卡，還可以是儲值卡付費，其實還是屬于半手工收費模式。而對于不停車收費模式，則實現(xiàn)了智能化收費，即全自動的電子繳費，主要使用無線射頻識別技術。這種全自動收費模式通過在車輛內(nèi)部安裝射頻卡，通過無線信號處理實現(xiàn)自動化繳費通行，完全實現(xiàn)了車輛不停的高效收費模式。

四、RFID在智能高速公路收費系統(tǒng)中的應用探討

1、RFID實現(xiàn)不停車收費

在智能“不停車”收費系統(tǒng)中，RFID技術能夠借助于無線射頻載波信號來自動地識別目標車輛，不需要依賴于可見光，同時具備高穿透的特性，能夠透過射頻卡對外部材料以及車輛本身的材料直接到達射頻卡內(nèi)部，從而讀取射頻卡的數(shù)據(jù)信息，而且無線信號覆蓋的范圍較遠，可以遠距離讀取，并不需要和目標車輛接觸。這種基于RFID系統(tǒng)的技術可以實現(xiàn)“不停車”收費模式，通過和RSU(路側單元)、OBU(車載單元)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、交換，自動地識別目標車輛，采取全自動電子支付，實現(xiàn)自動地完成目標車輛的通行繳費。

2、結合儲值卡的優(yōu)勢

伴隨著高速公路的交通壓力的增大，以及日益增長的車流量，給高速公路收費帶來了巨大的壓力。而目前的公路收費方式普遍采用現(xiàn)金交易的方式，少量使用存值卡交易。這種落后的交易方式逐漸暴露出一些弊端，比如錯收現(xiàn)金、收費遺漏，甚至存在誤收假幣等情況，這就為高速公路收費帶來諸多不便。其結果就是導致運營成本升高，降低了國稅的收益。而使用基于RFID系統(tǒng)的儲值卡模式，不僅可以實現(xiàn)“不停車”繳費，還可以實現(xiàn)目標車輛的快速支付。

3、RFID實現(xiàn)智能化收費

使用RFID系統(tǒng)實現(xiàn)“不停車”智能全自動收費的處理過程如下：

(1)在收費口附近安裝觸發(fā)線圈裝置，當車輛經(jīng)過收費口附近的時候會碰到觸發(fā)線圈裝置，那么就進入了閱讀器信號接收覆蓋的區(qū)域內(nèi)，此時閱讀器的天線進入工作狀態(tài)。

(2)然后由閱讀器的天線和車載的無線射頻識別卡進行信息通信，那么閱讀器就讀取了車載射頻卡的編碼信息，之后由閱讀器把編碼信息以及車輛相關信息傳送到后臺主機系統(tǒng)進行處理。

(3)此時主機系統(tǒng)首先會判斷目標車輛的編碼信息是否是有效的，如果有效，那么系統(tǒng)就從目標車輛對應儲值卡賬戶里面自動扣除通行費用，系統(tǒng)自動管理目標車輛的車輛信息、賬戶信息。然后系統(tǒng)通過指示燈或者蜂鳴器的方式告知司機此次的收費是否完成，然后阻截欄桿自動升起，方便車輛通過，這一目標車輛根本不需停車就輕松實現(xiàn)繳費。當然，對于目標車輛編碼信息無效以及目標車輛賬戶費用不足的情況，系統(tǒng)則通過報警，同時封閉車道的方式來處理。

(4)當車輛完成繳費后，一旦經(jīng)過了落桿線圈裝置之后，阻截欄桿將自動地回落，此時的通行信號燈變?yōu)榧t色；

(5)最后，系統(tǒng)將保存此次的繳費交易記錄，同時把這些記錄信息上傳到收費總站的服務器，然后繼續(xù)等待下一個目標輛車。

五、結語

通過對RFID基本概念、技術原理進行分析，并對高速公路收費模式進行限制分析，指出了目前存在的問題和不足，論述了智能化高速公路收費模式的思路和原理。最后，針對RFID技術，對RFID在智能高速公路“不停車“收費系統(tǒng)中的應用進行分析和研究，探討了RFID實現(xiàn)智能收費的過程。借助于RFID技術可以為高速公路實現(xiàn)智能化收費，緩解車流擁塞的情況，降低交通壓力帶來的事故率，提高了收費效率，降低了各種潛在的安全風險。

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