不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，汽主運(yùn)輸量大幅度提高，在路車輛也越來越多，從而使傳統(tǒng)的人工

收費(fèi)和半自動(dòng)收費(fèi)方式越來越難以滿意收費(fèi)大路運(yùn)營和管理的要求，在收費(fèi)出入口處常常

因收費(fèi)效率低下而引起嚴(yán)峻的交通堵塞和車輛延誤，造成驚人的經(jīng)濟(jì)損失。為了解決這一

問題，各發(fā)達(dá)我國正樂觀開發(fā)不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)，并已進(jìn)入有用階段。歐、美、日等國

已在一些高速大路上安裝了不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)，車輛通過收費(fèi)站的最高時(shí)速可達(dá)200公

里/小時(shí)，有效地緩解了由于停車收費(fèi)而造成的交通堵塞狀況。實(shí)踐證明，接受不停車電子

收費(fèi)系統(tǒng)不僅能夠從根本上解決因收費(fèi)過程而造成的交通堵塞，而且能夠削減收費(fèi)成本，

杜絕征費(fèi)過程中產(chǎn)生的營私舞弊現(xiàn)象，以及削減車輛油耗，減輕空氣污染，從而產(chǎn)生顯著

的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)ETC是采用當(dāng)代各種先進(jìn)技犬實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)收費(fèi)的系統(tǒng)。與傳

統(tǒng)手工收費(fèi)方式不同，它省去了在收費(fèi)站處的停車、收費(fèi)環(huán)節(jié)，從而徹底取締了車輛在收

費(fèi)口處的停車等待、交費(fèi)的時(shí)間，擺脫了由于收費(fèi)本身造成的交通堵塞現(xiàn)象。而且，使用

電子收費(fèi)系統(tǒng)，甚至不再需要用來實(shí)施收費(fèi)的實(shí)際收費(fèi)廣場(chǎng)，可將ETC裝置安裝在頂置雷

達(dá)天線上和/或路面上，就能夠在車輛高速通過時(shí)完成收費(fèi)業(yè)務(wù)。接受不停車收費(fèi)系統(tǒng)還給

顧客一個(gè)選擇付費(fèi)方式如現(xiàn)金、支票、信用卡的機(jī)會(huì)。對(duì)于使用信用卡的顧客，當(dāng)其收費(fèi)

帳戶上的余額低于預(yù)先規(guī)定的水平常，還可從信用卡帳戶上自動(dòng)轉(zhuǎn)帳，因此免去了顧客為

收費(fèi)帳戶不斷補(bǔ)充資金的煩瑣事情。此外，顧客每月都能收到付費(fèi)的具體清單，因此不必

去索要收據(jù)。對(duì)于商業(yè)客戶來說，他們雇傭的駕駛者不必在收費(fèi)站直接支付現(xiàn)金或票據(jù)，

從而避開了各種舞弊和誤用現(xiàn)象。

對(duì)于收費(fèi)部門來說，接受不停車收費(fèi)系統(tǒng)不僅可以在不建筑額外收費(fèi)設(shè)施（如更大的

收費(fèi)廣場(chǎng)）的狀況下提高車流量。而且，還可以削減收費(fèi)人員的數(shù)量，從而削減收費(fèi)成本。

對(duì)于公眾來說，由于不停車收費(fèi)系統(tǒng)消退了汽車在收費(fèi)站處的等待時(shí)間，因此在收費(fèi)

廣場(chǎng)上怠速車輛大大削減，從而大大削減了排向大氣的汽車尾氣，使空氣更加清潔。

為了使ETC能夠高效、牢靠完成收費(fèi)過程，達(dá)到最大的車輛通過率并且讓顧客能夠接

受，它必需包括三個(gè)關(guān)鍵的子系統(tǒng)：

.自動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)（AutomaticVehicleIdentification）

.自動(dòng)車型分類系統(tǒng)（AutomaticVehicleClassification）

.逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)（VideoEnforcementSystems）

自動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)（AVI）使用裝備在車上的射頻裝置向收費(fèi)口處的收費(fèi)裝置傳送識(shí)別

信息，如ID號(hào)碼，車型、車主等，以辨別車輛是否可以通過不停車收費(fèi)車道。自動(dòng)車型分

類系統(tǒng)（AVC）采用裝在車道內(nèi)和車道四周的各種傳感器裝置來測(cè)定車輛的類型，以便依

據(jù)車型構(gòu)成實(shí)現(xiàn)正確收費(fèi)。逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)（VES）用來抓拍使用不停車收費(fèi)車道但未裝備

有效標(biāo)識(shí)卡的汽車牌照?qǐng)D象，用于確定逃費(fèi)車主并通知其應(yīng)交費(fèi)用或懲罰方法。全部這些

子系統(tǒng)都與一個(gè)被稱為"車道掌握器（lanecontroller「的裝置相聯(lián)結(jié)。

車道掌握器是一個(gè)計(jì)算機(jī)裝置，接收來自AVI、AVC、VES裝備的輸入信息。通常，

每個(gè)車道裝備一個(gè)車道掌握器，并與全部其他車道的裝置協(xié)作使用，共同完成收費(fèi)業(yè)務(wù)。

車道掌握器也是一個(gè)支持有效標(biāo)識(shí)卡清單的設(shè)施，以辨別由AVI供應(yīng)的信息的有效性。

除了全部這些裝備在主道內(nèi)的裝置之外，每個(gè)收費(fèi)廣場(chǎng)通常還設(shè)有一個(gè)主機(jī)，收集來

自車道掌握器的交易信息,并與采集全部收費(fèi)廣場(chǎng)數(shù)據(jù)的收費(fèi)管理中心主機(jī)進(jìn)行信息交換,

同時(shí)將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到管理中心主機(jī)儲(chǔ)存地址中。收費(fèi)廣場(chǎng)主機(jī)還向每個(gè)車道掌握器傳送有效

標(biāo)識(shí)卡清單，以供自動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)使用。

最終，還通常設(shè)有一個(gè)顧客服務(wù)中心，對(duì)使用不停車收費(fèi)系統(tǒng)的顧客進(jìn)行登記，處理

顧客的收費(fèi)帳目，向顧客發(fā)行標(biāo)識(shí)卡，處理違章車輛,處理顧客提出的問題等。顧客服務(wù)

中心接收來自車道內(nèi)/道路裝置的有關(guān)收費(fèi)業(yè)務(wù)信息，并將交易額正確地計(jì)入顧客帳戶上。

顧客服務(wù)中心也向收費(fèi)廣場(chǎng)主機(jī)傳遞有效標(biāo)識(shí)卡清單，而后，再由主機(jī)傳遞給車道掌握器,

供AVI子系統(tǒng)確定通過車輛標(biāo)識(shí)卡的有效性。

將這些技術(shù)集成在一起是一項(xiàng)特別艱難簡單的工作，因此，絕大多數(shù)部門都托付制造

商將這些技術(shù)集成到他們現(xiàn)存的收費(fèi)環(huán)境中，或研制包括ETC在內(nèi)的全新收費(fèi)系統(tǒng)。

一、自動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)

自動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)是指借助收費(fèi)系統(tǒng)的各種硬件和處理程序來辨別通過車輛的識(shí)別信

息以實(shí)現(xiàn)正確收費(fèi)的系統(tǒng)。每個(gè)收費(fèi)車道都裝備一個(gè)通常裝在車道上方中心位置的RF"天

線"，每個(gè)天線都連接到掌握車載標(biāo)識(shí)卡和車道內(nèi)天線間通訊的識(shí)讀器（reader）上。識(shí)讀

器通過天線向標(biāo)識(shí)卡放射信號(hào)激活標(biāo)識(shí)卡開頭進(jìn)行通訊。標(biāo)識(shí)卡反饋回與具體車輛對(duì)應(yīng)的

獨(dú)一無二的ID號(hào)碼，用于ETC收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)車輛（顧客）進(jìn)行身份辨析。對(duì)于讀/寫標(biāo)識(shí)卡、

智能標(biāo)識(shí)卡、帶獨(dú)立應(yīng)答器的智能卡，還可以傳遞一些其他的信息（如帳戶余額信息、過

境地點(diǎn)等），識(shí)讀器也將反饋回修改信息對(duì)標(biāo)識(shí)/智能卡的相關(guān)信息進(jìn)行修改。

AVI技術(shù)可分為兩大類：激光技術(shù)（Laser）和射頻技術(shù)（RF%激光系統(tǒng)使用激光掃

描儀對(duì)通過收費(fèi)車道的車輛進(jìn)行掃描，讀取貼在車輛上的條形碼標(biāo)牌（一般貼在司機(jī)側(cè)后

窗上\從本質(zhì)上說，激光系統(tǒng)的操作與百貨商店結(jié)帳掃描儀的工作過程相同。射頻系統(tǒng)使

用識(shí)讀器/天線讀取安裝在汽車保險(xiǎn)杠、擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)或車頂上的詠沖應(yīng)答器（標(biāo)識(shí)卡X

激光技術(shù)有很多弊端限制了它在收費(fèi)環(huán)境，尤其是開放大路系統(tǒng)中的使用。首先，條

形碼標(biāo)牌易于偽造，而且易于受天氣和道路灰塵的影響（在霧天或雨天時(shí)效果不抱負(fù)I此

外，激光掃描儀和汽車間的有效距離也有很大限制。射頻技術(shù)克服了激光系統(tǒng)的這些不足,

因此，最近建成的ETC系統(tǒng)的AVI子系統(tǒng)大都接受射頻技術(shù)。除了用于收費(fèi)以外，RF標(biāo)

識(shí)卡的一些型號(hào)也可以用于路車通訊（VRCX這一技術(shù)允許裝備讀出器/顯示器的標(biāo)識(shí)卡

向駕駛者通告有關(guān)交通信息。

在今日的應(yīng)用和試驗(yàn)中，主要包括三個(gè)RF技術(shù)：RF標(biāo)識(shí)卡、RF智能標(biāo)識(shí)卡、帶RF

放射-應(yīng)答器的智能卡。

1、RF標(biāo)識(shí)卡

RF標(biāo)識(shí)卡是裝在車內(nèi)或車上的一種裝置，用于和車道內(nèi)RF天線/識(shí)讀器的通信，驗(yàn)證

車輛和車主的識(shí)別信息。一般來說，儲(chǔ)存在RF標(biāo)識(shí)卡內(nèi)的信息是只讀性的,不能修改，

而且標(biāo)識(shí)卡也沒有任何數(shù)據(jù)處理力量，通常將這種標(biāo)識(shí)卡稱為TypeI型標(biāo)識(shí)卡。不過，也

有一些RF標(biāo)識(shí)卡包含一個(gè)可更改（讀/寫）的區(qū)域,在此區(qū)域，天線/識(shí)讀器可以寫入信息

（如過境地點(diǎn)、經(jīng)過日期/時(shí)間等），通常將這種標(biāo)識(shí)卡稱為TypeII型標(biāo)識(shí)卡。RF標(biāo)識(shí)卡

在美國和其他一些發(fā)達(dá)我國的很多收費(fèi)系統(tǒng)中投入使用已經(jīng)幾年了。

RF標(biāo)識(shí)卡接受半雙向操作方式，即它們不能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。RF標(biāo)識(shí)卡

與天線/識(shí)讀器進(jìn)行通訊的信號(hào)產(chǎn)生方式有兩種途徑：主動(dòng)式，RF標(biāo)識(shí)卡本身含有信號(hào)放

射裝置生成自己的RF信號(hào)；被動(dòng)式，RF標(biāo)識(shí)卡反射從天線/識(shí)讀器接收到的信號(hào)（因此，

這種標(biāo)識(shí)卡沒有信號(hào)產(chǎn)生裝置X目前，RF標(biāo)識(shí)卡使用的頻率帶寬有三種：

.900-928MHz

.2.45GHz

.5.8GHz

其中美國接受的頻率范圍為900-928MHz，日本接受2.45GHz，歐洲接受5.8GHz。

RF標(biāo)識(shí)卡最大的讀/寫距離不超過100英尺，在實(shí)際應(yīng)用中，通信距離通常在20~30

英尺范圍內(nèi)。

RF標(biāo)識(shí)卡存儲(chǔ)器接受EPROOM或EEPROOM,存儲(chǔ)容積通常為128?512匕特，也

有一些RF標(biāo)識(shí)卡的存儲(chǔ)容積被擴(kuò)大到16兆比特。RF標(biāo)識(shí)卡內(nèi)有一個(gè)用戶不行更換電池,

使用壽命為5~10年。RF標(biāo)識(shí)卡的其他裝置包括：

.大電子顯示器（LED）-受識(shí)讀器掌握，向駕駛者指示有關(guān)通行信息。

.液晶顯示器（LCD）-受識(shí)讀器掌握，向駕駛者顯示有關(guān)業(yè)務(wù)消息。

.蜂鳴器（或其他聲音產(chǎn)生裝置）-向駕駛者發(fā)出警示。

.滾動(dòng)按鈕-使駕駛者能夠翻動(dòng)顯示屏閱讀接收到的信息。

.通訊端口-允許標(biāo)識(shí)卡與其他車載裝置進(jìn)行通訊。帶有這種特征的標(biāo)識(shí)卡常被稱作

TypeIII型標(biāo)識(shí)卡。

2、RF智能標(biāo)識(shí)卡

RF智能標(biāo)識(shí)卡是裝在車內(nèi)或車上的一種裝置，用于和RF天線/識(shí)讀器進(jìn)行通訊聯(lián)系，

驗(yàn)證車輛、車主以及帳戶余額的識(shí)別信息。RF智能標(biāo)識(shí)卡的信息包括不行更改部分（如車

輛和顧客數(shù)據(jù)）和可更改的部分（如帳戶余額信息\智能標(biāo)識(shí)卡內(nèi)有一個(gè)微信息處理機(jī)，

用于維護(hù)帳戶余額信息并依據(jù)使用狀況隨時(shí)進(jìn)行修改。無論是在美國還是其他我國，RF智

能標(biāo)識(shí)卡都沒有被廣泛應(yīng)用。

RF智能標(biāo)識(shí)卡接受雙向操作方式，即它能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它能夠產(chǎn)生通訊信號(hào)

并通過發(fā)送器與天線/識(shí)讀器進(jìn)行通訊。RF智能標(biāo)識(shí)卡使用的頻率帶寬包括：

.900-928MHz

.2.45GHz

.5.8GHz

其中美國接受的頻率范圍為900-928MHz舊本接受2.45GHz歐洲接受5,8GHz。

由于RF智能標(biāo)識(shí)卡能獨(dú)立產(chǎn)生通訊信號(hào),因此,它的最大讀/寫距離比RF標(biāo)識(shí)卡大,

但在實(shí)際應(yīng)用中,它與天線的通信距離通常也在20~30英尺范圍內(nèi)。

RF智能標(biāo)識(shí)卡存儲(chǔ)器接受EPROM、EEPROM、ROM或RAM,存儲(chǔ)容積為16~64

千比特。RF智能標(biāo)識(shí)卡內(nèi)有一個(gè)用戶可更換電池，使用壽命為1~2年。RF智能標(biāo)識(shí)卡的

其他裝置包括：

.人電子顯示器-受識(shí)讀器掌握，向駕駛者指示有關(guān)通行信息。

.液晶顯示器-受識(shí)讀器掌握，向駕駛者顯示業(yè)務(wù)消息。

.蜂鳴器（或其他聲音產(chǎn)生裝置）?向駕駛者發(fā)出警示。

.滾動(dòng)按鈕-使過駛者能夠翻動(dòng)顯示屏閱讀接收到的信息.

.通訊端口-允許智能卡與其他車載裝置進(jìn)行通訊。

目前，RF智能卡使用專用的通訊標(biāo)準(zhǔn)。

3、帶獨(dú)立RF應(yīng)答器的智能卡

帶獨(dú)立RF應(yīng)答器的智能卡是智能卡本身和RF應(yīng)答器（標(biāo)識(shí)卡）兩個(gè)硬件分開的裝置。

智能卡是一個(gè)包含微信息處理機(jī)和存儲(chǔ)器的集成電路（IC）裝置，用于存儲(chǔ)帳戶余額信息。

RF應(yīng)答器是一個(gè)與智能卡接口的車載RF裝置，允許智能卡與車道內(nèi)天線/識(shí)讀器進(jìn)行通

訊。一般來說，這種RF應(yīng)答器實(shí)際上就是TypeIII型RF標(biāo)識(shí)卡。此外，RF應(yīng)答器還包

含有車輛信息，該信息與智能卡信息一起被傳送給天線/識(shí)讀器。目前在歐洲，帶RF應(yīng)答

器的智能卡正處于廣泛試驗(yàn)階段。

和智能卡一起使用的標(biāo)識(shí)卡接受主動(dòng)或被動(dòng)傳送的雙向或半雙向通訊方式。其使用的

頻率范圍、通訊距離以及其他裝置與RF標(biāo)識(shí)卡相同。

現(xiàn)在,有各種各樣的帶RF應(yīng)答器的智能卡技術(shù)試驗(yàn)正在進(jìn)行,其中，最出名的是車

輛運(yùn)輸自動(dòng)記帳和電子付費(fèi)系統(tǒng)（ADEPT-AutomaticDebitingandElectronic

PaymentforTransportXADEPT已經(jīng)完成了設(shè)計(jì)工作，并且也完成了車輛運(yùn)輸自動(dòng)記

帳技術(shù)的野外試驗(yàn)。該技術(shù)應(yīng)用先進(jìn)的車載放射-應(yīng)答器，在路側(cè)收費(fèi)系統(tǒng)和車載智能卡

間便利地進(jìn)行高車速、多左道收費(fèi)事務(wù)處理。猶如在歐洲的六個(gè)地方進(jìn)行多車道電子收費(fèi)

系統(tǒng)的演示一樣，它還在城市劃價(jià)和停車收費(fèi)上進(jìn)行了演示。目前，在歐盟的1994~1998

年討論、技術(shù)開發(fā)的第4框架內(nèi)(4thFrameworkPrograme),ADEPTII將從與放射-

應(yīng)答器和智能卡付費(fèi)系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)問題轉(zhuǎn)到自動(dòng)收費(fèi)業(yè)務(wù)交割A(yù)TT的研制、論證所需的

全部關(guān)鍵領(lǐng)域，以達(dá)到無現(xiàn)金多模式付費(fèi)和綜合需求管埋的開放系統(tǒng)兩個(gè)目標(biāo)。

二、自動(dòng)車型分類系統(tǒng)

為了對(duì)不同車型，如轎車、卡車、公共汽車等依據(jù)正確的費(fèi)率實(shí)施收費(fèi)，必需對(duì)車輛

的構(gòu)型進(jìn)行分類。自動(dòng)車型分類系統(tǒng)就是采用收費(fèi)系統(tǒng)的硬件和處理程序來確定車輛的構(gòu)

型以便按正確的收費(fèi)費(fèi)率實(shí)施收費(fèi)的系統(tǒng)。它由測(cè)量車輛物理特征的各種車道傳感器和采

用這些裝置輸出的信息把車輛分成確定類型的AVC處理機(jī)組成。車道傳感器紀(jì)錄車輛的物

理特征，處理機(jī)匯合各種傳感器裝置的輸入信息并依據(jù)這些信息對(duì)車輛進(jìn)行分類。確定了

車型的車輛信息發(fā)送到車輛事務(wù)處理系統(tǒng)，將被確定的車型和車輛收費(fèi)事務(wù)聯(lián)系起來。AVC

的處理規(guī)律必需與車輛事務(wù)處理系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起，以確保按車型實(shí)施正確收費(fèi)。在手

工收費(fèi)系統(tǒng)中，AVC系統(tǒng)用于對(duì)收費(fèi)人員確定的車輛構(gòu)型進(jìn)行檢驗(yàn)。在電子收費(fèi)系統(tǒng)中，

AVC系統(tǒng)用于計(jì)算費(fèi)款總額或?qū)︻A(yù)先在車載標(biāo)識(shí)卡上設(shè)置的車型進(jìn)行檢驗(yàn)。

1、車型分類要素

車輛的類型可依據(jù)車輛的物理特征、乘員數(shù)、車輛的用途或這三個(gè)要素的聯(lián)合進(jìn)行推

斷。舉一個(gè)例子，具有雙軸且在其次軸上裝備單組輪胎的汽車可歸類為轎車，而具有雙軸

且在其次軸上裝備并裝雙胎的汽車可歸類為卡車。對(duì)于人類來說，區(qū)分這種區(qū)分是簡潔的,

但對(duì)于自動(dòng)車型分類系統(tǒng)來說卻相當(dāng)簡單。此外，影響車輛類型推斷的因素還包括車輛的

高度和總重等因素。因此，自動(dòng)車型分類系統(tǒng)必需測(cè)定車輛高度、軸數(shù)、是否裝備并裝雙

胎以及車重等來對(duì)車輛進(jìn)行辨別并正確歸類。而且自動(dòng)車型分類系統(tǒng)還必需有確定的、可

供比較的分類標(biāo)準(zhǔn)（即建立與具體車型——對(duì)應(yīng)的分類標(biāo)準(zhǔn)1但當(dāng)車輛的分類依靠于車上

的乘員數(shù)時(shí)，目前還無法通過自動(dòng)車型分類的方法對(duì)車輛進(jìn)行正確的分類。同樣，也無法

通過自動(dòng)方法確定車輛的用途（如無法將出租小汽車從私人轎車中分別出來I車輛分類的

打算因素包括：

.車輛的軸和/或輪胎數(shù)；

.車輛的尺寸（如高度、長度、軸距、第一軸上面的車體高度）；

.車重；

?車中乘員數(shù)（如用于與最小乘員數(shù)相關(guān)聯(lián)的通勤車的特別分類）;

.車輛的用途（如用于出租小汽車的特別分類I

2、前分類系統(tǒng)和后分類系統(tǒng)

在車輛到達(dá)收費(fèi)站以前就完成車型分類的AVC系統(tǒng)稱作前分類系統(tǒng)

（Pre-Classification）而在車輛通過收費(fèi)站后才能完成車型分類的稱作后分類系繳Post-

Classification\前分類系統(tǒng)能夠使收費(fèi)系統(tǒng)計(jì)算通過車輛的正確費(fèi)率,并通告給手工收

費(fèi)人員。后分類系統(tǒng)用于核實(shí)所通過車輛是否依據(jù)車型實(shí)施了正確收費(fèi)（對(duì)于人工收費(fèi)）,

或?yàn)镋TC交易實(shí)際計(jì)算正確的費(fèi)率。前車型分類系統(tǒng)有一個(gè)缺點(diǎn)，即收費(fèi)站的前面必需有

足夠的空間安裝AVC裝置，以便使系統(tǒng)能夠辨別所通過的最人車輛，但是，一般收費(fèi)設(shè)施

通常不具備這一空間。

3、用于車型分類的裝備

用于車型推斷的裝備主要包括：

電感環(huán)線圈一一接受置于路表面溝槽的金屬線感應(yīng)線圈，通過自動(dòng)檢測(cè)車輛的金屬體

檢測(cè)車輛的抵達(dá)。

軌道接觸器（Treadles）一接受置于安裝在道路表面框架內(nèi)的壓力敏感裝置推斷車

輛軸數(shù)、車輪數(shù)和車輛穿過軌道接觸器的方向。車輛的移動(dòng)方向是通過一套平行傳感器裝

置的觸發(fā)挨次來檢測(cè)的。依據(jù)將車輪壓力轉(zhuǎn)換成軌道接觸器規(guī)律單元可識(shí)別的電信號(hào)的物

理原理,可將軌道接觸器分為以下幾類：

.機(jī)電式軌道接觸器-這是簡潔的機(jī)電裝置，廣泛應(yīng)用于低車速應(yīng)用狀況。其缺點(diǎn)是當(dāng)

車速超過88公里/小時(shí)時(shí)運(yùn)行不精確，而且它的維護(hù)費(fèi)用也高。

.電阻橡膠片軌道接觸器?該裝置與機(jī)電式軌道接觸器相像，不同之處是它接受電阻橡

膠片而不是金屬來用于觸點(diǎn)閉合，在3?129公里/小時(shí)的車速范圍內(nèi)，它能夠精確運(yùn)行，

維護(hù)費(fèi)用也比機(jī)電式軌道接觸器低。

.光學(xué)軌道接觸器-該裝置接受電子管內(nèi)紅外光束,當(dāng)車輛通過時(shí),紅外光束被隔斷，

產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。在很高的車速下，該裝置也能精確運(yùn)行，且具有長的使用壽命和低的維

護(hù)成本。

.壓電式軌道接觸器-該裝置接受電子管內(nèi)的特別材料，該材料能夠在車軸通過軌道接

觸器產(chǎn)生壓力時(shí)產(chǎn)生電流。在車速超過8公里/小時(shí)時(shí)，該裝置運(yùn)行精確，而且，

最近的討論進(jìn)展使它們即使在0~8公里/小時(shí)的速度范圍內(nèi)也能精確運(yùn)行。

動(dòng)態(tài)稱重裝置一接受通常安裝在道路表面框架內(nèi)的壓力敏感裝置來測(cè)量車輛的軸

重。很多應(yīng)用于動(dòng)態(tài)稱重裝置的傳感器與軌道接觸器的傳感器相同，它們的區(qū)分在于軌道

接觸器接受的是一系列平行的傳感器以達(dá)到檢測(cè)車軸移動(dòng)方向的目的。

.彎曲應(yīng)變片-該裝置使用彎曲應(yīng)變片來測(cè)定車輛的軸重，當(dāng)車軸通過使應(yīng)變片患病壓

力時(shí)，該裝置產(chǎn)生一個(gè)與壓力大小相對(duì)應(yīng)的電流，采用該電流可計(jì)算車輛的軸重。

.電容片?依據(jù)車軸通過電容片產(chǎn)生壓力的程度產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電壓，來計(jì)算車輛的軸重。

.壓電傳感器?該裝置使用電子管內(nèi)的特別材料，該材料能夠依據(jù)通過傳感器的車軸重

量產(chǎn)生與其成比例的變化電流。

光束檢測(cè)裝置一該裝置由收發(fā)單束紅外光束的裝置組成，當(dāng)車輛通過光束時(shí)，光束

被阻斷，用于推斷車輛的抵達(dá)和車高。光束裝置功能度的局限性在于它不能精確

辨別拖車掛接裝置，也無法供應(yīng)車輛的形狀輪廓.光束的另一個(gè)缺點(diǎn)是它能夠亳無阻礙地

穿過汽車車窗，當(dāng)光束僅僅穿過車窗而沒有遇到其他車體阻礙時(shí)，它無法判定是否有車存

在。

光幕檢測(cè)裝置一該裝置放射垂直并聯(lián)的水平光束來檢測(cè)車輛的抵達(dá)和車輛形狀。放

射架向車道對(duì)面的接收架放射多束平行光束，當(dāng)車輛通過阻斷光束時(shí)，能產(chǎn)生車輛的二維

輪廓圖形.它能檢測(cè)到拖車掛接裝置.

掃描裝置一該裝置以各種頻率產(chǎn)生射線來檢測(cè)車輛的抵達(dá)和輪廓。在AVC系統(tǒng)中應(yīng)

用的掃描裝置主要有以下幾種：

.超聲波掃描器-這類裝置放射超聲波并反射回放射裝置，從而檢測(cè)車輛的抵達(dá)并畫出

兩維圖形。超聲波裝置易受空氣波動(dòng)、氣溫轉(zhuǎn)變以及空氣濕度的影響而失真。盡管如此，

在日本，用超聲波技術(shù)來進(jìn)行車型分類仍得到廣泛應(yīng)用。

.紅外線掃描器-該技術(shù)應(yīng)用垂直或水平紅外線掃描攝像機(jī)來辨別車輛并繪出車輛輪

廓。裝置輸出的信息經(jīng)過處理產(chǎn)生兩維圖象，將該圖象與標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行比較，來推斷車輛

的類別。

.激光掃描器-能夠在高車速、高車流量的狀況下采用掃描激光束對(duì)車輛進(jìn)行探測(cè)和分

類。裝置輸出的信息經(jīng)過處理產(chǎn)生三維圖象，將該圖象與存儲(chǔ)的各種車輛形狀輪廓的標(biāo)準(zhǔn)

樣板進(jìn)行比較，來推斷車輛的類別。

視頻圖象處理裝置一該裝置使用視頻攝像機(jī)對(duì)通行車輛進(jìn)行掃描，采用內(nèi)部軟件，

依據(jù)掃描到的車輛圖形判別車輛輪廓信息，如車輛長度、寬度等。

4、全AVC系統(tǒng)

通常，系統(tǒng)集成制造商必需聯(lián)合使用上面所述的各種傳感器裝置并將它們集成到收費(fèi)

系統(tǒng)中。不過，也有一些AVC制造商設(shè)計(jì)了全AVC系統(tǒng)(FullAVCSystem),應(yīng)用單板

計(jì)算機(jī)與各種傳感器接口，采用傳感器的輸入信息推斷通過車輛的車型。然后，將這些分

型信息傳送給收費(fèi)系統(tǒng)，以減輕收費(fèi)系統(tǒng)車輛分型的負(fù)擔(dān)。

三、逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)

收費(fèi)大路要求顧客支付適當(dāng)?shù)耐ㄐ匈M(fèi)用以實(shí)現(xiàn)大路建設(shè)費(fèi)用的回收和再投入。在非

ETC業(yè)務(wù)中，都接受收費(fèi)人員在顧客到達(dá)收費(fèi)車道前收費(fèi)或接受收費(fèi)關(guān)卡收費(fèi)。車道中收

費(fèi)人員和關(guān)卡的存在為避開逃費(fèi)供應(yīng)了最大的威懾作用。但由于接受ETC的目標(biāo)是通過允

許使用ETC的顧客在完全不停車的狀態(tài)下通過車道來提高通過收費(fèi)廣場(chǎng)的車流量，因此，

大多數(shù)部門都力求削減ETC車道的關(guān)卡。假如顧客認(rèn)為ETC車道未裝備逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)，那

么他們將趁機(jī)采用這種狀況實(shí)施逃費(fèi),使逃費(fèi)率增加。因此，征費(fèi)部門需要裝備逃費(fèi)抓拍

系統(tǒng)來紀(jì)錄車輛的圖象信息，用于事后追蹤逃費(fèi)者，追回漏征費(fèi)用并實(shí)施罰款，以削減漏

征費(fèi)用損失并起到威懾作用。

逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)是指采用收費(fèi)系統(tǒng)的各種硬件和處理程序?qū)ξ锤痘蛭窗凑_費(fèi)率付費(fèi)的

通過車輛抓拍車輛信息的系統(tǒng)。它用于抓拍沒有裝備有效ETC標(biāo)識(shí)卡但使用了ETC車道的

通過車輛的車牌照?qǐng)D象。這些圖象用于事后查閱該車車牌照號(hào)碼、車型、隸屬省、市、地

區(qū)及單位，以便對(duì)注冊(cè)車主進(jìn)行搜尋和處理。大多數(shù)部門征收的逃費(fèi)車輛補(bǔ)收費(fèi)用要比正

常費(fèi)用高得多以示懲處和用于補(bǔ)償處理逃費(fèi)大事的費(fèi)用，同時(shí)也對(duì)阻擋逃費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生起

威懾作用。對(duì)于拒絕付費(fèi)的車主，收費(fèi)部門將將其轉(zhuǎn)交給當(dāng)?shù)厮痉ㄏ到y(tǒng)來解決。

1、逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

拍照技術(shù)

最早的逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)接受攝像機(jī)拍下逃費(fèi)車輛的照片。這種方法由于需要人工從照片

中提取車牌照信息所帶來的巨大勞動(dòng)強(qiáng)度而很快被淘汰。該方法的另一些問題，如照相機(jī)

的觸發(fā)、圖象與車道的伴隨關(guān)系、曰期和時(shí)間以及圖象的儲(chǔ)存等使這種方法難于被人接受。

視頻磁帶攝像技術(shù)

視頻磁帶攝像裝置(VCR)是隨后接受的對(duì)通過車輛實(shí)施抓拍的裝置。拍攝的錄象帶

可在以后的時(shí)間重放，以對(duì)圖象進(jìn)行再考察并摘錄出車牌照信息。由于單獨(dú)使用錄像帶重

放裝置對(duì)圖象進(jìn)行審查是鋪張時(shí)間的，因此使用這一技術(shù)的一些在用裝置在錄像帶上增加

了車道號(hào)碼、日期/時(shí)間信息。由于紀(jì)錄了圖象編號(hào)和靈像帶位置信息間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使圖

象檢索和定位都變得易于實(shí)現(xiàn)。此外，在攝像過程中接受倍速錄像帶進(jìn)行錄制以提高圖象

儲(chǔ)存量和更有效地圖象后處理。不過,這種方法仍需要對(duì)錄像帶進(jìn)行手工操作，其勞動(dòng)強(qiáng)

度也很大。這種方法目前還有應(yīng)用。

數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)

最近建成的逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)大多是接受數(shù)字圖象抓拍儲(chǔ)存技術(shù)的視頻系統(tǒng)。數(shù)字系統(tǒng)的

特點(diǎn)是能夠?qū)D象數(shù)字化，用電子學(xué)方法儲(chǔ)存以及傳送給遠(yuǎn)程存儲(chǔ)單元。此外，數(shù)字系統(tǒng)

與車牌識(shí)別技術(shù)(LicensePlateRecognition-LPR)聯(lián)用能夠提高其使用價(jià)值。LPR使

VES能夠自動(dòng)確定圖象中車牌的位置，讀出車牌號(hào)碼并將其儲(chǔ)存起來。這樣就避開了逃費(fèi)

處理過程中人工干預(yù)的需要，大大削減了勞動(dòng)強(qiáng)度和不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。但

是，LPR的某些限制因素限制了它在逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)中的使用，當(dāng)前大多數(shù)在用和正在研制

的系統(tǒng)中還未使用LPR技術(shù)。

車牌識(shí)別技術(shù)

逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)的最主要目標(biāo)是抓拍到高質(zhì)量的圖象，用于摘錄車牌照數(shù)據(jù)，包括車牌

照號(hào)碼、車型、隸屬省、市、地區(qū)及單位等。采用這些信息，就可以通過車輛隸屬省區(qū)的

車牌號(hào)數(shù)據(jù)庫找到逃費(fèi)車主。該技術(shù)存在的挑戰(zhàn)是如何在可行的成本下精確地

摘錄車牌信息。目前，人多數(shù)系統(tǒng)依靠人工直閱圖象的方法獲得車牌號(hào)碼和隸屬省區(qū)。人

工方法的勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且在讀取圖象或提取關(guān)鍵信息時(shí)有出錯(cuò)的可能?，F(xiàn)在，光字符識(shí)

別（OpticalCharacterRecognition-OCR）技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了肯定的水平，一些制造商

正提出并已實(shí)施建筑了自動(dòng)車牌照識(shí)別技術(shù)和光字符識(shí)別技術(shù)相聯(lián)合的系統(tǒng)，以從圖象中

摘錄下車牌號(hào)碼和隸屬省區(qū)。

自動(dòng)車牌識(shí)別技術(shù)存在的主要問題是它的精確度。這不單是技術(shù)本身的問

題，而是各種因素如車牌照的設(shè)計(jì)、印制、使用等綜合造成的。這些因素包括：

.缺乏統(tǒng)一的車牌照標(biāo)準(zhǔn)；

.車牌照臟、損以及遮擋車牌照的障礙物的存在；

.車牌照安裝位置不正確或是臨時(shí)安裝的以及車牌照遺失；

.燈光增加系統(tǒng)并非對(duì)全部的車牌照（如塑料蒙皮車牌照）都有效；

.車輛設(shè)計(jì)的不同和車牌照位置的不同；

.易混淆或相像的字母/數(shù)字難以正確推斷（如字母0和數(shù)字0%

這些因素造成的結(jié)果是，LPR系統(tǒng)常常需要人工介入來讀取圖象和進(jìn)一步確認(rèn)LPR的

結(jié)果。為了改進(jìn)LPR的整體效果，一些制造商供應(yīng)了在幾個(gè)攝像設(shè)施上運(yùn)行的帶LPR的多

圖象抓拍技術(shù)，即同時(shí)在不同角度、不同時(shí)間拍下多個(gè)圖象。假如LPR在這些圖象上檢測(cè)

到的車牌照信息相同，則說明該檢測(cè)結(jié)果是可信的,因此也就不再需要人工進(jìn)行審查了。

對(duì)于一些不符合的多圖象車牌照信息，可由人工進(jìn)行查閱或作為漏征收費(fèi)事務(wù)處理。

LPR的經(jīng)濟(jì)性

LPR和ETC的制造商意識(shí)到逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)和與圖象查閱相關(guān)的成本的關(guān)系與問題。

新的技術(shù)，如機(jī)器視覺、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和高速處理系統(tǒng)的不斷進(jìn)展正在不斷提高LPR的精確

度，但是，假如LPR的精確度不能達(dá)到99%,它的應(yīng)用就存在著明顯的問題。

一般來說，在人工查閱系統(tǒng)中，包括將車牌信息輸入到與圖象相關(guān)的數(shù)據(jù)區(qū)中,每個(gè)

圖象查閱員大約每小時(shí)能處理100個(gè)圖象。接受LPR,圖象查閱員只需要核對(duì)和修改LPR

的結(jié)果，則這一速度可提升到每小時(shí)150個(gè)。因此，接受LPR可節(jié)約4個(gè)月的雇員開支。

2、逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)的工作過程

(1)觸發(fā)-車道內(nèi)傳感器(通常與自動(dòng)車型分類系統(tǒng)組件使用相同的傳感器)檢測(cè)

到有車到達(dá)抓拍位置并向抓拍裝置發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)抓拍裝置。

(2)圖象獲得-攝像機(jī)抓拍一個(gè)車輛的模擬圖象并將圖象傳給數(shù)字轉(zhuǎn)換處理裝置。

全部建成的抓拍系統(tǒng)都將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)車輛后面的車牌照區(qū)域進(jìn)行抓拍，也有一些系統(tǒng)還同

時(shí)抓拍車輛前端車牌照區(qū)域。對(duì)于只有牽引車具有可見車牌照的鞍式牽引車掛車來說，抓

拍車輛前端車牌照區(qū)域是需要的。

(3)圖象識(shí)別一冊(cè)白的一個(gè)或多個(gè)通過ETC車道的車輛圖象臨時(shí)存儲(chǔ)在接口板存

儲(chǔ)器的緩沖區(qū)(稱為楨緩存器)中。假如車道掌握器辨別出該車輛是逃費(fèi)車輛，則存儲(chǔ)在

楨緩存器中的相關(guān)圖象就被存儲(chǔ)起來。在存儲(chǔ)以前，楨緩存器在圖象上加注上車道號(hào)碼、

收費(fèi)站、日期、時(shí)間、逃費(fèi)車輛車型及攝像機(jī)編碼等。

(4)圖象儲(chǔ)存-圖象可以儲(chǔ)存在車道掌握器中或傳給收費(fèi)廣場(chǎng)系統(tǒng)。假如系統(tǒng)有獨(dú)

立的圖象抓拍系統(tǒng)，每個(gè)抓拍系統(tǒng)可以掩蓋多個(gè)車道，逃費(fèi)抓拍系統(tǒng)可連接到存儲(chǔ)圖象的

獨(dú)立圖象文件服務(wù)器上。

(5)圖象處理?圖象處理通常由與顧客服務(wù)中心相連的查閱系統(tǒng)來處理。通過媒質(zhì)，

如光盤或磁帶的周期性傳遞或通過撥號(hào)/專用網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸將圖象傳送給查閱系統(tǒng)。

(6)圖象刪除-對(duì)于未逃費(fèi)車輛的圖象通常都馬上被刪除。對(duì)于逃費(fèi)車輛的圖象，

在被刪除以前一般都始終保存在收費(fèi)站圖象文件服務(wù)器中。在完成收費(fèi)的行政和/或司法處

理前，傳輸給顧客服務(wù)中心并用于通知逃費(fèi)車主的圖象始終保存著。

3、VES存在的問題

攝像機(jī)視野

視野是攝像機(jī)對(duì)焦圖象的寬度和高度尺寸，它與攝像機(jī)供應(yīng)的圖片清楚度有關(guān)。圖

象的清楚度必需達(dá)到足夠高，以使車牌照區(qū)域在視頻檢測(cè)器上具有可讀性，或被自動(dòng)車牌

照信息摘錄系統(tǒng)應(yīng)用來獲得精確的特征辨認(rèn)。對(duì)于大多數(shù)攝像機(jī)來說，達(dá)到這一要求的寬

度約為5英尺。對(duì)于典型的10英尺車道，問題在于婦何勝利地拍攝足夠高質(zhì)量的車牌照

圖象。這一問題可通過更多的資金投入,使用高清楚度攝像機(jī)，接受多圖象攝像和/或多個(gè)

攝像機(jī)來解決。

隱私權(quán)

當(dāng)系統(tǒng)拍下一個(gè)或更多通過車道的車輛全景圖象時(shí)，也可能拍下車內(nèi)駕駛者和乘員。

含有人在內(nèi)的一些圖象可能被看作對(duì)個(gè)人隱私權(quán)的侵害。為了避開這種潛在的隱私權(quán)問題，

抓拍系統(tǒng)通常只限于抓拍汽車車牌照區(qū)域，而且假如可能的話，只對(duì)逃費(fèi)車輛進(jìn)行抓拍。

照明/快門速度

快門速度是依據(jù)燈光強(qiáng)度和車輛速度來設(shè)置的。不合適的快門速度將導(dǎo)致曝光不足或

過渡曝光，使圖象不清楚。對(duì)于夜間操作，必需用補(bǔ)充燈光的方法獲得清楚的圖象，因此，

必需依據(jù)攝像機(jī)來選擇照明系統(tǒng)的類型，以便使照明光線的波長范圍與攝像機(jī)的感光度特

性相匹配。照明系統(tǒng)必需考慮燈具的安裝位置，以避開影響駕駛者或行人的視線。在一些

系統(tǒng)中，接受紅外線或近紅外線來使這一問題的影響削減到最〃轉(zhuǎn)度。

圖象數(shù)量

車牌照信息摘錄精確度的要求使一些系統(tǒng)在抓拍裝置被觸發(fā)后在不同的

時(shí)間拍攝一系列的圖象。

圖象壓縮

在很多建成的系統(tǒng)中，在圖象被存儲(chǔ)到磁盤或傳輸給查閱存儲(chǔ)單元前將圖象進(jìn)行壓縮。

壓縮技術(shù)的應(yīng)用使需要存儲(chǔ)的數(shù)量最小，并且削減了將圖象傳輸?shù)街行拇鎯?chǔ)單元所需的時(shí)

間。

車前端車牌照的拍攝

由鞍式牽引車和掛車組成的卡車形成了與攝像機(jī)位置相關(guān)的一系列特別的問題。這些

車的牽引車前端和托拽掛車的鞍式牽引車的后端裝有車牌照，但是，供常規(guī)VES抓拍的掛

車后端車牌照卻是不分明的。最易想到的解決方法是抓拍車前端車牌照的圖象。現(xiàn)在,有

些系統(tǒng)就是這樣做的，但由于夜間燈光系統(tǒng)的運(yùn)作會(huì)干擾駕駛者的留意力，從而遭到人們

的不滿和批判。為了解決這一問題,制造商接受了頻閃燈技術(shù)，但在目前的應(yīng)用中，還沒

有能夠讓人普遍接受的技術(shù)。

逃費(fèi)車輛圖象的傳輸

通常的方法是將圖象儲(chǔ)存在收費(fèi)站，然后再定期通過磁盤或磁帶將這些圖象送到查閱

中心。由于儲(chǔ)存媒質(zhì)的限制，通常將圖象進(jìn)行壓縮，并只能定期傳送。這就造成了逃費(fèi)處

理的時(shí)間延誤。隨著高容量網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣和普及，可以通過網(wǎng)絡(luò)以更高頻率、更經(jīng)濟(jì)地

將圖象傳送給圖象查閱中心。

圖象查閱處理的反饋

在圖象查閱的過程中,將對(duì)不能讀取車牌號(hào)的圖象進(jìn)行匯總并分類。某些狀況，如圖

象無法查閱或污損，表明可能是設(shè)施調(diào)準(zhǔn)的問題。假如這些問題持續(xù)存在,就需要將這些

信息反饋給車道（技術(shù)）維護(hù)人員進(jìn)行校正修理。

采用GPS和GSM技術(shù)的虛擬收費(fèi)系統(tǒng)

除了上文所述的實(shí)不停車收費(fèi)系統(tǒng)外，目前，最新的不停車收費(fèi)系統(tǒng)是采用GPS技術(shù)

和全球汽車通訊系統(tǒng)（GSM-GlobalSystemforMobileCo