RFID技術(shù)在電子收費系統路徑識別的應用設計

1 引言
隨著(zhù)我國車(chē)輛保有量的不斷增加，高速公路目前采用的半自動(dòng)收費(MTC)方式造成嚴重的交通擁擠，尤其在交通流高峰期，解決問(wèn)題的根本途徑是采用電子收費。但由于我國高速公路實(shí)行聯(lián)網(wǎng)收費，大量路網(wǎng)連接又造成多路徑問(wèn)題，即車(chē)輛從路網(wǎng)內的甲地行駛到乙地往往存在多條可選路徑，這樣就產(chǎn)生二義性路徑識別問(wèn)題。在高速公路聯(lián)網(wǎng)收費環(huán)境下采用電子收費首先要解決二義性路徑行駛問(wèn)題，即車(chē)輛按照哪一個(gè)行駛路線(xiàn)標準收取通行費。
二義性路徑識別問(wèn)題的解決方法有兩類(lèi)：一是通過(guò)一定技術(shù)手段精確識別出車(chē)輛在路網(wǎng)中行駛的實(shí)際路徑，從而解決收費和拆分的問(wèn)題；二是收費時(shí)不考慮實(shí)際行走路徑情況，按照最短路徑標準，通過(guò)某種方式確定路徑判斷，作為車(chē)輛通行費拆分的依據，采用模糊逼近真實(shí)的概率統計出路線(xiàn)。目前國內已試行電子收費的省份在處理聯(lián)網(wǎng)收費二義性路徑問(wèn)題時(shí)，基本采用第2類(lèi)方法。這主要因為精確識別方法受現有技術(shù)條件、高速公路收費運營(yíng)體制和實(shí)際狀況限制，其可操作性不強、綜合成本高、效益低。隨著(zhù)路網(wǎng)結構復雜度的加大，采用模糊逼近真實(shí)的處理難度加大，嚴重影響高速公路聯(lián)網(wǎng)收費結算功能的發(fā)揮。因此，研究二義性路徑識別是有效推行電子收費的核心，也是從根本上解決高速公路出入口交通擁擠，提高運營(yíng)效率的迫切需要。結合目前國內高速公路聯(lián)網(wǎng)收費實(shí)際和技術(shù)條件，提出一種RFID 電子標簽與非接觸式IC卡相結合進(jìn)行二義性路徑識別的設計方案。該方案兼容目前半自動(dòng)收費(MTC)的技術(shù)條件和實(shí)際環(huán)境，較好解決了電子收費中的路徑識別問(wèn)題，仿真數據證明其具有較高的實(shí)用性和可操作性。

2 RFID技術(shù)在電子收費系統應用現狀
2．1 RFID技術(shù)
射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)在智能交通領(lǐng)域應用最為成功，高速公路系統RFID一般由3部分組成：
(1)電子標簽(Tag)由耦合元件及其他器件組成，每個(gè)標簽具有唯一的電子編碼，安裝在車(chē)輛上標識車(chē)輛信息，其中保存有約定格式的電子數據；當受到無(wú)線(xiàn)電射頻信號照射時(shí)，反射回攜帶有數字字母編碼信息的無(wú)線(xiàn)電射頻信號，供閱讀器處理識別。其工作頻率一般在915 MHz以上，分為有源和無(wú)源。
(2)閱讀器(Reader)用以產(chǎn)生、發(fā)射無(wú)線(xiàn)電射頻信號并接收由電子標簽反射回的無(wú)線(xiàn)電射頻信號，可無(wú)接觸讀取并識別電子標簽中保存的車(chē)輛數據信息。從而達到自動(dòng)識別車(chē)輛的目的。還可向標簽寫(xiě)入信息，進(jìn)一步通過(guò)計算機及計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)現車(chē)輛信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。采用廣播發(fā)射式射頻識別和反射調制式射頻識別。
(3)微型天線(xiàn)(Antenna)也稱(chēng)路測標識，用于在電子標簽和閱讀器間傳遞射頻信號。安裝在高速公路出入口和產(chǎn)生多義性路徑的交叉口。
2．2 RFID在高速公路電子收費系統應用存在的問(wèn)題
RFID在高速公路中的應用體現為電子收費。將閱讀器天線(xiàn)架設在距收費口約50~100 m的道路上方。當車(chē)輛經(jīng)過(guò)天線(xiàn)時(shí)，天線(xiàn)喚醒車(chē)上的電子標簽，發(fā)射出車(chē)輛ID信息：發(fā)卡銀行編號、車(chē)牌號、車(chē)類(lèi)參數、電子標簽號等。閱讀器接收到車(chē)輛ID信息后，傳送至車(chē)道控制器(后臺計算機)。對進(jìn)入收費車(chē)道的車(chē)輛進(jìn)行電子標簽的合法性校驗。分析出車(chē)輛的相關(guān)信息，不用停車(chē)就可實(shí)現通行費用計算和自動(dòng)扣費。這樣將最大限度地緩解收費站出口因收費效率低而引起的交通堵塞，提高收費車(chē)道的通行能力，減少車(chē)輛在收費口等待而消耗不必要的燃油，降低收費口的噪聲和廢氣排放，減輕車(chē)輛對環(huán)境的污染，從而達到節約能源、保護環(huán)境的目的。
盡管?chē)釸FID技術(shù)在電子收費中運行很成功，但有些技術(shù)特點(diǎn)和運營(yíng)方法不適合我國高速公路道路使用。以車(chē)道為例，有專(zhuān)用車(chē)道、混合車(chē)道模式；收費員值班和無(wú)人值班管理模式；低速和高速通行模式。目前國內已有少數省份推行電子收費，而大部分省份仍未推行。除了道路使用者的認識、銀行信用卡制度不完善等原因，主要原因是未能解決RFID技術(shù)與現有半自動(dòng)收費(MTC)系統兼容問(wèn)題，電子收費必然形成多張通行卡、多個(gè)車(chē)道，增加道路使用者的使用成本和運營(yíng)單位投入成本，從而影響電子收費的推行。