齊 際

（中交隧道局電氣化工程有限公司，北京100102）

0 引言

銅永高速公路于2015年9月28日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，除雙石停車(chē)區(qū)暫未開(kāi)通外，路段內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。根據(jù)2015年9月30日重慶銅永高速公路有限公司渝銅永〔2015〕92號(hào)文《關(guān)于全線增加車(chē)牌識(shí)別及雙石服務(wù)區(qū)完善功能的通知》，結(jié)合交通部ETC全國(guó)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)文件要求和重慶路網(wǎng)規(guī)劃，重慶銅永公司計(jì)劃在雙石收費(fèi)站A/B廣場(chǎng)分別增加ETC車(chē)道配置（1入1出）。

目前，雙石A/B互通在開(kāi)通前已按機(jī)電原設(shè)計(jì)圖紙施工完成，且兩廣場(chǎng)收費(fèi)土建設(shè)計(jì)均為2入2出MTC車(chē)道，站區(qū)規(guī)模較小，車(chē)道數(shù)量有限，已經(jīng)無(wú)法擴(kuò)容。通過(guò)與原設(shè)計(jì)單位及相關(guān)技術(shù)專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)界面核查交流探討，確定在不改變?cè)O(shè)計(jì)MTC（人工收費(fèi)車(chē)道）收費(fèi)車(chē)道數(shù)量的前提下，建議采用MTC和ETC兩套系統(tǒng)并存的方案，將現(xiàn)有的MTC雙向車(chē)道改為ETC/MTC混合車(chē)道（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“E/MTC混合車(chē)道”），在平時(shí)開(kāi)通ETC車(chē)道，在車(chē)輛造成擁堵時(shí)開(kāi)通MTC車(chē)道，可有效確保ETC和MTC車(chē)輛的有序通過(guò)。

1 ETC系統(tǒng)設(shè)備及原理

1.1 ETC系統(tǒng)設(shè)備

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（ElectronicTollCollection，簡(jiǎn)稱(chēng)ETC），指通行車(chē)輛以不停車(chē)、電子繳費(fèi)的方式通過(guò)收費(fèi)站車(chē)道[1]。ETC系統(tǒng)主要由天線閱讀器（RSU）、ETC車(chē)道控制器、費(fèi)額顯示器、車(chē)牌識(shí)別攝像機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器、ETC綜合信息顯示屏、ETC車(chē)道天棚信號(hào)燈、高速電動(dòng)欄桿等構(gòu)成。

與MTC車(chē)道相比最大的不同在于天線閱讀器（RSU），RSU又稱(chēng)路側(cè)單位，也稱(chēng)微波天線讀寫(xiě)控制器，由微波天線、射頻部分、數(shù)字控制和電源部分組成，是讀寫(xiě)OBU（車(chē)載電子標(biāo)簽，用于存儲(chǔ)車(chē)輛信息、標(biāo)識(shí)車(chē)輛的設(shè)備）信息的設(shè)備。

1.2 ETC系統(tǒng)原理

ETC收費(fèi)系統(tǒng)的基本原理是通過(guò)RSU路側(cè)單元的信號(hào)發(fā)射與接收，識(shí)別車(chē)載設(shè)備OBU內(nèi)存儲(chǔ)的編碼，判別車(chē)型并計(jì)算通行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)從車(chē)主的專(zhuān)用賬號(hào)中扣除通行費(fèi)用，以實(shí)現(xiàn)通行車(chē)輛無(wú)需停車(chē)即可自動(dòng)完成道路通行費(fèi)用收取工作。

ETC收費(fèi)系統(tǒng)與MTC收費(fèi)系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在收費(fèi)速度快，減少車(chē)輛排隊(duì)繳費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)而降低了尾氣的排放。車(chē)輛可以以20km/h的速度不停車(chē)通過(guò)ETC收費(fèi)車(chē)道，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化收費(fèi)、節(jié)能減排的社會(huì)效益，同時(shí)也有效降低了收費(fèi)站的日常運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用。

2 混合收費(fèi)車(chē)道系統(tǒng)

E/MTC混合車(chē)道收費(fèi)系統(tǒng)顧名思義就是兼具M(jìn)TC車(chē)道系統(tǒng)與ETC車(chē)道系統(tǒng)的全部功能，具體實(shí)施做法為：在已建成MTC車(chē)道系統(tǒng)上增加ETC設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)在已建成的ETC車(chē)道系統(tǒng)中增加MTC設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。E/MTC混合車(chē)道收費(fèi)系統(tǒng)在保留了MTC車(chē)道收費(fèi)的靈活性和機(jī)動(dòng)性的同時(shí)，也兼具了ETC車(chē)道收費(fèi)的快速便捷性，可以有效保障車(chē)輛的通行效率。

在ETC車(chē)道收費(fèi)過(guò)程中，車(chē)輛誤闖以及ETC多次交易不成功等情況時(shí)有發(fā)生，通常需要相關(guān)車(chē)輛改換車(chē)道或者進(jìn)行倒車(chē)重新交易。但在收費(fèi)高峰時(shí)，這樣容易造成收費(fèi)車(chē)道的擁堵，需浪費(fèi)大量的時(shí)間去做疏流處理。采用E/MTC混合車(chē)道則可有效改善此類(lèi)問(wèn)題，相關(guān)車(chē)輛可在繼續(xù)駛?cè)胧召M(fèi)車(chē)道后，通過(guò)收費(fèi)人員切換到MTC（人工收費(fèi)）模式來(lái)完成車(chē)輛通行收費(fèi)，有效縮短了原處理流程所浪費(fèi)的時(shí)間，減少了收費(fèi)車(chē)道內(nèi)的擁堵。

E/MTC混合車(chē)道收費(fèi)系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在車(chē)道收費(fèi)高峰時(shí)，由于車(chē)道內(nèi)存在誤闖車(chē)輛，ETC車(chē)輛需要放緩車(chē)速通行。

3 重慶市高速公路ETC車(chē)道模式

重慶市高速公路ETC收費(fèi)車(chē)道的布置主要采用收費(fèi)島外模式，即路側(cè)單元RSU位于收費(fèi)島島頭，RSU與OBU在收費(fèi)島外完成交互的模式（附帶轉(zhuǎn)MTC旁道的開(kāi)口），較少部分高速公路采用收費(fèi)島內(nèi)模式，即車(chē)輛駛?cè)胧召M(fèi)車(chē)道內(nèi)完成RSU與OBU交互的模式。圖1所示為收費(fèi)島外模式，圖2為收費(fèi)島內(nèi)模式[2]。

圖1 收費(fèi)島外模式

3.1 收費(fèi)島外模式

主要為雙向收費(fèi)島，長(zhǎng)度在70.2m左右，高速電動(dòng)欄桿機(jī)在收費(fèi)亭前與MTC收費(fèi)島頭平齊，其間有5個(gè)檢測(cè)線圈，以滿(mǎn)足有無(wú)車(chē)輛駛?cè)?、交易、抬桿、落桿的需要；在ETC車(chē)輛交易失敗或車(chē)輛誤入等情況發(fā)生時(shí)，可通過(guò)轉(zhuǎn)MTC旁道開(kāi)口進(jìn)而駛?cè)隡TC車(chē)道，避免ETC車(chē)道擁堵的情況發(fā)生。

圖2 收費(fèi)島內(nèi)模式

3.2 收費(fèi)島內(nèi)模式

與島外模式的區(qū)別是RSU天線位于收費(fèi)島中部，而高速電動(dòng)欄桿機(jī)在收費(fèi)亭后方。不足之處是ETC交易失敗后倒車(chē)距離較長(zhǎng)，易造成車(chē)道擁堵。

4 混合收費(fèi)車(chē)道布局改造

雙石A/B互通收費(fèi)車(chē)道皆為2入2出MTC車(chē)道，布局完全一致，文章將以單側(cè)雙石A收費(fèi)互通進(jìn)行說(shuō)明，整個(gè)收費(fèi)互通包含3個(gè)收費(fèi)島：

（1）單向入口收費(fèi)島，島長(zhǎng)為28m，島內(nèi)設(shè)備主要有車(chē)牌抓拍攝像機(jī)、車(chē)道攝像機(jī)、低速電動(dòng)欄桿、自助刷發(fā)卡機(jī)、通行信號(hào)燈、單向收費(fèi)亭等；

（2）單向出口收費(fèi)島，島長(zhǎng)為41m，島內(nèi)設(shè)備主要有車(chē)牌抓拍攝像機(jī)、車(chē)道攝像機(jī)、低速電動(dòng)欄桿、整車(chē)計(jì)重稱(chēng)臺(tái)、MTC費(fèi)顯、通行信號(hào)燈、單向收費(fèi)亭等；

（3）雙向1入1出收費(fèi)島，島長(zhǎng)為47m，島內(nèi)設(shè)備主要有車(chē)牌抓拍攝像機(jī)×2、車(chē)道攝像機(jī)×2、低速電動(dòng)欄桿×2、MTC費(fèi)顯、通行信號(hào)燈×2、雙向收費(fèi)亭等。

針對(duì)銅永高速公路現(xiàn)有MTC車(chē)道布局，有以下兩種改造方案：

4.1 單向收費(fèi)車(chē)道改造島內(nèi)模式

此種模式是在現(xiàn)有單向出（入）口MTC車(chē)道增設(shè)ETC設(shè)備改造成E/MTC車(chē)道設(shè)備的布局。具體車(chē)道改造內(nèi)容包括：

（1）按照重慶市ETC標(biāo)準(zhǔn)圖布置檢測(cè)線圈（如圖2中島內(nèi)模式），需要注意混凝土層內(nèi)不得有鋼筋，以避免檢測(cè)線圈狀態(tài)為有車(chē)輛存在；

（2）合理布局ETC情報(bào)板及RSU路側(cè)單元位置，增設(shè)或更換ETC專(zhuān)用費(fèi)額顯示器（帶黃閃及信號(hào)指示燈）；

（3）將工控機(jī)進(jìn)行升級(jí)，包括系統(tǒng)軟件（混合車(chē)道軟件）、網(wǎng)卡（RSU數(shù)據(jù)上傳）、串口等，以滿(mǎn)足ETC相關(guān)設(shè)備的接入；

（4）更換低速電動(dòng)欄桿機(jī)為高速電動(dòng)欄桿機(jī)，將控制線與反饋信號(hào)線按要求接至工控機(jī)配線端子排上。

單向收費(fèi)車(chē)道改造的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗蚴召M(fèi)車(chē)道的亭前幾乎沒(méi)有什么設(shè)備，RSU路側(cè)單元的基礎(chǔ)位不會(huì)影響到其他原有設(shè)備，另外，在改造過(guò)程中設(shè)備的更換可在原MTC相關(guān)設(shè)備基礎(chǔ)上實(shí)施，相對(duì)節(jié)省成本。

此模式的缺點(diǎn)：由于島內(nèi)空間有限，兩套系統(tǒng)間設(shè)備存在共用的情況（如欄桿機(jī)和費(fèi)顯等），如共用設(shè)備出現(xiàn)故障，則兩套系統(tǒng)都不能進(jìn)行收費(fèi)；如果僅MTC收費(fèi)設(shè)備出現(xiàn)故障，則只能使用ETC收費(fèi)模式，駛?cè)胲?chē)輛若ETC沒(méi)有正常識(shí)別或者是誤闖車(chē)輛時(shí)，倒車(chē)比較困難，容易造成擁堵。屆時(shí)，需要收費(fèi)員使用便捷收費(fèi)機(jī)完成MTC車(chē)輛刷卡交易，然后人工抬桿放行。

4.2 雙向收費(fèi)車(chē)道改造島外模式

此種模式是將現(xiàn)有的雙向MTC車(chē)道增設(shè)ETC設(shè)備改造成E/MTC車(chē)道設(shè)備的布局，由于雙石MTC雙向島為47m，雙向收費(fèi)亭前后均為原MTC設(shè)備，若按照重慶市ETC標(biāo)準(zhǔn)圖島內(nèi)模式布置檢測(cè)線圈及設(shè)備，將與原MTC設(shè)備位置存在沖突，因此針對(duì)雙向收費(fèi)島改造為島外模式更為合理。具體車(chē)道改造內(nèi)容包括：

（1）按照重慶市ETC標(biāo)準(zhǔn)圖布置檢測(cè)線圈及設(shè)備（如圖1中島外模式），需注意混凝土層內(nèi)不得有鋼筋，以避免檢測(cè)線圈狀態(tài)為有車(chē)輛存在；

（2）增設(shè)一套完整的ETC控制系統(tǒng)，設(shè)備包括工控機(jī)（帶顯示器）、ETC專(zhuān)用系統(tǒng)軟件、網(wǎng)卡、串口等，以滿(mǎn)足ETC相關(guān)設(shè)備的接入；

（3）將ETC系統(tǒng)使用的ETC天線（RSU）、高速電動(dòng)欄桿機(jī)、費(fèi)顯（帶黃閃及信號(hào)指示燈）、車(chē)牌識(shí)別及車(chē)檢器接至ETC車(chē)道系統(tǒng)；

（4）在混合車(chē)道切換到MTC專(zhuān)用收費(fèi)模式下，島頭ETC專(zhuān)用欄桿將自動(dòng)抬起停用，啟用收費(fèi)亭后方原MTC欄桿，ETC車(chē)檢器停用，以避免黃閃誤報(bào)車(chē)輛闖關(guān)等問(wèn)題發(fā)生；

（5）在混合車(chē)道切換到ETC專(zhuān)用收費(fèi)模式下，收費(fèi)亭后方原MTC欄桿自動(dòng)抬起停用，啟用島前欄桿，MTC車(chē)檢器停用，以避免黃閃誤報(bào)車(chē)輛闖關(guān)等問(wèn)題發(fā)生。

雙向收費(fèi)車(chē)道改造的優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)組成的混合車(chē)道，ETC模式和MTC模式可由一處開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自由準(zhǔn)確切換。平時(shí)切換至ETC模式下，島前欄桿及附帶轉(zhuǎn)MTC旁道開(kāi)口可有效減少ETC交易不成功或誤闖車(chē)輛造成的堵塞，提高車(chē)輛通行效率。在車(chē)道收費(fèi)高峰時(shí)，系統(tǒng)可以自由切換至MTC模式，有效提高車(chē)輛通行效率。同時(shí)，不存在MTC故障造成的系統(tǒng)癱瘓及車(chē)道擁堵。

此方案缺點(diǎn)：相對(duì)于島內(nèi)模式資金投入較大，需要增加兩套完整的ETC系統(tǒng)設(shè)備；其次，在MTC模式和ETC模式切換時(shí)，收費(fèi)人員需注意，在島前與收費(fèi)亭后欄桿抬落過(guò)程中，不能有車(chē)輛駛?cè)胲?chē)道內(nèi)，以避免車(chē)道欄桿誤砸車(chē)輛。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章針對(duì)重慶市銅永高速公路在雙石收費(fèi)互通增設(shè)ETC收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)際需要，提供了兩套可行的方案作為參考：（1）在改造經(jīng)費(fèi)緊張時(shí)，可采用將現(xiàn)有單向出（入）口MTC車(chē)道增設(shè)ETC設(shè)備改造成E/MTC車(chē)道設(shè)備的布局；（2）在改造經(jīng)費(fèi)充裕時(shí)，可采用將現(xiàn)有雙向MTC車(chē)道增設(shè)ETC設(shè)備改造成E/MTC車(chē)道設(shè)備的布局。

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