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一、應用背景

    射頻自動識別不停車收費系統(tǒng)（ETC）是目前世界上最先進的路橋收費方式。通過安裝在車輛擋風玻璃上的電子標簽與在收費站ＥＴＣ車道上的微波天線之間的專用短程通訊，利用計算機聯(lián)網(wǎng)技術與銀行進行后臺結(jié)算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車就能交納費用的目的。

　?。牛裕锰貏e適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環(huán)境下采用。實施不停車收費，一方面，可以允許車輛高速通過（幾十公里以至１００多公里），與傳統(tǒng)的人工收費８秒出票相比較，不停車收費大大加快了高速公路收費道口的通行能力，據(jù)測算，較人工收費車道，ＥＴＣ車道通行能力將提高４～６倍，可減少車輛在收費口因交費、找零等動作而引起的排隊等候。另一方面，也使公路收費走向電子化，可降低收費管理的成本，有利于提高車輛的營運效益，同時也大幅降低收費口的噪聲水平和廢氣排放，并可以杜絕少數(shù)不法的收費員貪污路費、減少國家損失，與原來的人工收費和人工電腦收費方式相比，實行不停車收費后具有明顯優(yōu)勢，不僅極大地改善了路上密集車輛所造成的環(huán)境污染，減少車輛阻塞現(xiàn)象，行車更加安全，更為主要的是將大大提高過橋收費效率。

    一般來說對于公路收費系統(tǒng)、車輛的大小和形狀不同、需要大約4米的讀寫距離和很快的讀寫速度、也就要求系統(tǒng)的頻率應該在900M Hz和2400MHz。射頻卡一般在車的擋風玻璃后面?，F(xiàn)在最現(xiàn)實的方案是將多車道的收費口，分為兩個部分：自動收費口、入工收費口。天線架設在道路的上方。在距收費口約50-100米處，當車輛經(jīng)過天線時，車上的射頻卡被頭頂上的天線接收到，判別車輛是否帶有有效的射頻卡。讀寫器指示燈指示車輛進人不同車道，人工收費口仍維持現(xiàn)有的操作方式，進入自動收費口的車輛，養(yǎng)路費款被自動從用戶帳戶上扣除，且用指示燈及蜂鳴器告訴司機收費是否完成，不用停車就可通過，擋車器將攔下惡意闖入的車輛。1996年、佛山市政府安裝了RFID系統(tǒng)用于自動收取路橋費以提高車輛通過率，緩解公路瓶頸。車輛可以在250公里的時速下用少于0.5毫秒的時間被識別，并且正確率達99.95％。上海也安裝了基于RFID的自動收聚養(yǎng)路費系統(tǒng)。另外兩個安裝在廣州的與上海和佛山的工程不同，廣州的工程嘗試在開放的高速公路上對正在高速行駛的車輛進行自動收費，通道采用RFID系統(tǒng)。中國有把握改善其公路基礎設施，而現(xiàn)在最大的問題是應用于高速公路收取養(yǎng)路費的RFID技術沒有統(tǒng)-的標準。各個廠家使用自己的專用標準、使得建立全國高速公路自動收費系統(tǒng)時，情況變得很混亂。 

二、無源射頻卡（電子標簽）的優(yōu)勢

    (1)非接觸性。無源射頻卡與讀寫設備之間沒有機械接觸，無機械損傷。與讀寫設備也沒有插口(全密封)，能適應多塵、潮濕等惡劣環(huán)境，可靠性高，使用壽命長。

    (2)響應速度快。普通磁卡的信息交換只有1～2kb／s，而射頻識別卡信息交換速度為毫秒級，支持在高速移動中讀卡。

    (3)安全保密性好。普通磁卡受到強磁場干擾會丟失信息，信息易被竊取、篡改或偽造。射頻識別卡利用存儲器記錄信息，不受磁場的干擾，卡內(nèi)有專用的電路模塊，可作密碼運算和雙向密碼鑒別，數(shù)據(jù)安全性和保密性能好。

    (4)可離線操作。感應式IC卡安全保密性好，既可聯(lián)網(wǎng)線使用，亦可脫離計算機網(wǎng)絡離線操作，免除網(wǎng)絡開銷。

    (5)體積小，方便各種封裝形式，價格比有源卡便宜許多。 

三、系統(tǒng)構(gòu)成 

    射頻自動識別不停車收費系統(tǒng)按其功能可分為自動識別控制子系統(tǒng)、自動判斷型子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、車輛檢測子系統(tǒng)、閉路電視子系統(tǒng)和信號控制子系統(tǒng)等幾個

    (1) 自動識別控制子系統(tǒng)主要由DRF8801A系列射頻自動識別讀寫器、DRF300系列射頻自動識別卡、車道道閘控制機、收費員計算機終端等組成，它是整個不停車收費系統(tǒng)的核心，負責控制不停車收費車道所有設備的運行、收費業(yè)務操作的管理以及與收費站計算機的通信和數(shù)據(jù)交換。

    (2) 自動判斷型子系統(tǒng)主要由光柵、高度檢測器、軸數(shù)檢測器等組成，它通過采集車輛的高度和軸數(shù)等參數(shù)，經(jīng)綜合分析比較來判別車輛的車型；該子系統(tǒng)至少可以判別三種以上車型。自動判斷型子系統(tǒng)在有些場合可以由用戶選擇使用。 
 
    (3) 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由DRF8801A系列射頻自動識別讀寫器和DRF300系列射頻電子標簽卡構(gòu)成。射頻電子標簽被安裝在汽車擋風玻璃內(nèi)側(cè)的上方，在電子標簽上寫有標簽編號、車號、車主、車型、應繳金額、剩余金額和有效期等信息；DRF8801A系列射頻自動識別讀寫器被安裝在收費島的前端，它通過微波技術從DRF300系列射頻電子標簽卡上讀取有關信息，并同步傳送給車道控制主機。

    (4) 閉路電視子系統(tǒng)主要由車道攝像機和收費站的監(jiān)視器等組成。車道攝像機被安裝在收費島的前端，主要用于拍攝非法通過的違章車輛。

    (5) 信號控制子系統(tǒng)主要由通行信號燈、偏叉信號燈和自動欄桿等組成，用于提醒駕駛員正確使用不停車收費車道。 
 
    (6) 車輛檢測子系統(tǒng)主要由三組環(huán)形線圈組成。第一組環(huán)形線圈(ENTER LOOP)被安裝在收費島的入口處，用于激活天線讀取電子標簽的信息；第二組環(huán)形圈(ESC LOOP)被安裝在收費島的中間出口處，用于控制通行信號燈和偏叉信號燈的狀態(tài)；第三組環(huán)形線圈(EXIT LOOP)被安裝在收費島的出口端，用于統(tǒng)計車流量，并控制自動欄桿、通行信號燈和偏叉信號燈的工作狀態(tài)。

工作原理和流程

    1、射頻自動識別不停車收費系統(tǒng)不需要專門的收費員進行操作，它利用微波自動識別技術，完全通過設備本身來完成對通行車輛的收費工作。

    2、存儲有車型、車號、金額、有效期等信息的射頻電子標簽卡被安裝在汽車前方擋風玻璃內(nèi)側(cè)的左下角。當持卡車輛進入不停車收費車道時，車輛感應器的"ENTER LOOP"線圈產(chǎn)生來車信號，激發(fā)DRF8801A系列射頻自動識別讀寫器讀取該車DRF300系列射頻電子標簽卡上的信息(車型、車號、剩余金額和有效期等)，同時光柵、高度檢測器和軸數(shù)檢測器等車型差別設備，自動檢測來車的實際車型。

    3、從車載DRF300系列射頻電子標簽卡讀取的信息，以及車型判別設備所采集到的數(shù)據(jù)均被送到車道控制計算機內(nèi)進行分析比較，如電子卡中所記錄的車型與設備所判別的車型一致、卡中車號不在黑名單內(nèi)、應繳金額小于等于剩余金額、車輛通過時間在卡的有效期范圍內(nèi)，則該卡被認為是有效卡；如前述四項比較中，有一項不符合，則該卡被認為是無效卡。

    4、如來車所持DRF300系列射頻電子標簽卡為有效卡，則通行信號燈由紅色變?yōu)榫G色，偏叉信號燈呈綠色直行標志，自動欄桿抬起；當來車駛離EXIT LOOP的檢測范圍后，通行信號燈由綠色變?yōu)榧t色，偏叉信號燈熄滅，自動欄桿關閉。駛離EXIT LOOP的檢測范圍后，通行信號燈由綠色變?yōu)榧t色，偏叉信號燈熄滅，自動欄桿關閉。

    5、如來車所持DRF300系列射頻電子標簽卡為無效卡，則通行信號燈呈紅色，偏叉信號燈呈黃色左轉(zhuǎn)通行標志，自動欄桿關閉；當來車左行駛離無卡車輛轉(zhuǎn)向人工收費車道的車輛感應器的"ESC LOOP" 線圈的檢測范圍后，偏叉信號燈熄滅；如來車沒有轉(zhuǎn)向人工收費道（有些場合不設此轉(zhuǎn)向旁道），而依然向前行駛，當其抵達車輛感應器線圈"ENTER LOOP的"檢測范圍時，警鈴報警，將有收費員前來人工收費處理后，人工放行。

    6、DRF300系列射頻電子標簽卡的銷售和費用結(jié)算均在收費中心(即購卡中心)進行。為適應不同用戶的需要，一般發(fā)行兩種電子卡，一種是預付費電子標簽卡，一種是信用式電子標簽卡。

    7、預付費電子標簽卡，顧名思義是必須先付費后通行的電子卡，該卡的發(fā)行面向整個社會。用戶僅需直接到購卡中心購買存有一定金額的電子卡，即可使用不停車收費車道。在每次使用時，系統(tǒng)將自動從電子卡中扣除該車的應繳金額。該電子卡可以重復使用，當卡中剩余金額很少或沒有時，用戶可以到購卡中心重新存入一定的金額到電子卡中，以保證其繼續(xù)有效。

    8、信用式電子標簽卡，是一種允許用戶先通行后付款的電子卡，該卡的發(fā)行對象主要是一些由銀行信用卡為結(jié)算手段的用戶，或企業(yè)形象很好的國家機關和企事業(yè)單位，費用結(jié)算采用銀行托收的方式。

    隨著我國公路事業(yè)的發(fā)展和不停車收費系統(tǒng)的開發(fā)應用，也會隨著增長的交通需求，我們相信不停車收費系統(tǒng)一定會被國家、被企業(yè)、被消費者廣泛關注和接受。不停車收費系統(tǒng)在我國的市場一定會有著廣闊的光明前景。