談ETC收費系統的體系結構及其特點(diǎn)

1 電子收費系統的體系結構及運行方式

電子收費系統的基本原理是使安裝在車(chē)輛上的專(zhuān)門(mén)裝置 (車(chē)上單元)通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號與安裝在收費口上的天線(xiàn)進(jìn)行信息交換，根據該專(zhuān)門(mén)裝置中保存的與收費相關(guān)的數據，可以即時(shí)算出并征收通行費用。費用征收不用現金，而使用電子貨幣式的系統(如IC卡)。一套完整的電子收費系統是由識別、通信等多個(gè)子系統和設備構成的。

整個(gè)電子收費系統運行的大致過(guò)程是：首先用戶(hù)前往發(fā)行安裝部門(mén)，申請安裝車(chē)上單元，預繳通行費或設立事后付費賬戶(hù)，相應的信息被存入車(chē)上單元中，然后該車(chē)輛便可以上路行駛。在進(jìn)入收費站時(shí)，車(chē)輛按規定限速通過(guò)電子收費車(chē)道。識別子系統識別出該車(chē)輛所屬的類(lèi)型。報告控制單元。通信子系統通過(guò)天線(xiàn)與車(chē)上單元進(jìn)行雙向通信，收費操作在通信的過(guò)程中同時(shí)完成。收費操作的具體步驟包括根據車(chē)型按照收費規則確定收費額，核對余額、賬號信息，有關(guān)結果通知對方等。如果一切無(wú)誤 (剩余金額充足或賬號有效)，則正常結束收費操作(改寫(xiě)余額、記賬等)。否則的話(huà)(剩余余額不足或賬號無(wú)效等)，控制單元將采取措施，啟動(dòng)強制子系統，將車(chē)輛攔下或記錄其車(chē)牌號碼等，以保證通行費最終能被征收，不致流失。每次收費操作，控制單元都將把收費的相關(guān)信息遞交給收費站計算機，收費站計算機對這些信息按不同類(lèi)別分別進(jìn)行處理。正常收費信息可以積累匯總，產(chǎn)生相應的收入報告遞交給管理機關(guān)(中央管理系統)。同時(shí)，事后付款方式的收費數據將定時(shí)(或立即)傳送給中央處理系統，以便生成轉賬清單向金融機構請求支付。不正常收費的信息將立即傳遞給中央處理系統，以確保統一及時(shí)處理。中央處理系統除了收下級傳遞的信息外，還向下級發(fā)送相關(guān)信息，如收費規則、賬號“黑名單”等。在系統中，金融機構負責提供金融服務(wù)，包括管理事后付款的賬戶(hù)及收費賬戶(hù)，處理各種轉賬、清賬事務(wù)，還參與車(chē)上單元的發(fā)行、發(fā)裝。同時(shí)，它也向系統提供一定的信息，如不良信用賬號的“黑名單”，業(yè)務(wù)結算結果等。

2 電子收費系統的優(yōu)點(diǎn)

電子收費系統與現行的人工收費及半自動(dòng)收費系統相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)極大地提高了收費工作的效率，同時(shí)杜絕了工作中的貪污、作弊、亂收費等現象。采用電子收費系統，實(shí)現了收費工作的完全自動(dòng)化，再加上以電子貨幣為主的電子化付費方式，使得收費操作可以在機器與機器之間通過(guò)電子信號以極快的速度進(jìn)行，避免了以往人與人之間實(shí)物交互的繁瑣。由此，收費操作所花費的時(shí)間從原來(lái)手工方式下的十幾秒、幾十秒甚至更長(cháng)，一下縮短到幾秒甚至一秒以?xún)?，收費效率顯著(zhù)提高。同時(shí)，由于采用電子貨幣來(lái)支付道路通行費，收費人員不再直接接觸現金，從根本上切斷了收費中貪污作弊現象，徹底杜絕了這種不正之風(fēng)。由機器來(lái)進(jìn)行收費，還減少了收費過(guò)程中人為因素的影響，收費標準能夠得到更嚴格的執行，亂收費現象可以得到有效的遏制。因此，使用電子收費系統，能夠促進(jìn)資金的回收，保證道路的正常收益。

(2)電子收費系統還大大方便了駕乘人員，減少了無(wú)謂的消耗和污染。采用電子收費系統以后，實(shí)現了路橋通行費征收的不停車(chē)操作，這極大地方便了車(chē)輛上的駕乘人員。根據現行的半自動(dòng)收費系統的統計資料，傳統的半自動(dòng)收費系統費用征收必須停車(chē)而且是人與人交互，平均每輛車(chē)需耗時(shí)14s；而采用電子收費技術(shù)后，當每輛車(chē)以40km／h的速度行駛通過(guò)收費口的時(shí)，只需要3s的時(shí)間。實(shí)際上，如果不是出于安全方面的考慮的話(huà)，車(chē)輛的通過(guò)速度還可以更高(理論上的車(chē)輛通過(guò)速度可以達到200km／h以上)。從用戶(hù)的角度出發(fā)，電子收費的方式是更受歡迎的。由于交費無(wú)需停車(chē)，收費站上高峰期時(shí)的排隊等候現象將得到極大的緩解甚至消失。對于車(chē)輛來(lái)說(shuō)，這意味著(zhù)不必再頻繁地啟動(dòng)、剎車(chē)，無(wú)謂的油耗和機件、輪胎的損耗將降低。此外，車(chē)輛排放的廢氣也會(huì )因為不必再怠速等待而得以減少，這對環(huán)境的保護是很有益處的。

(3)減少了公路的交通堵塞和擁擠?，F代公路越來(lái)越向高速化發(fā)展，路上車(chē)輛的時(shí)速普遍達到80km／h以上。然而在收費中，如果仍然以傳統手工方式進(jìn)行征費的話(huà)，車(chē)輛就不得不停下來(lái)，這與路上的高時(shí)速形成鮮明的反差，人為地制造了一個(gè)瓶頸，制約了公路發(fā)揮其最大效益。采用電子收費系統以后，車(chē)輛經(jīng)過(guò)收費站時(shí)只需稍做減速不必再停車(chē)，收費口的車(chē)輛通行能力大大增強，一般可達到手工收費時(shí)的數倍，瓶頸制約作用將明顯減弱。同時(shí)，使用電子收費系統以后，收費管理工作更加靈活，道路管理部門(mén)能夠根據不同的時(shí)段動(dòng)態(tài)地調整收費標準，以達到控制流量、分散高峰的目的。所有這些都對公路及其網(wǎng)絡(luò )的整體通行能力的提高起到了顯著(zhù)的推進(jìn)作用。

(4)提高交通效率。道路通行能力的提高，意味著(zhù)同一段道路在一定時(shí)間內可以通過(guò)的車(chē)輛更多，每一車(chē)輛通過(guò)所需要的時(shí)間更短，公路乃至整個(gè)交通系統的運輸效率由此得到顯著(zhù)的提高。

3 我省實(shí)施ETC系統應注意的問(wèn)題

(1)電子收費系統中付費方式的確定

在電子收費系統中，有兩類(lèi)付費方式可供選擇。一類(lèi)是預付方式，用戶(hù)預先繳納一定金額的通行費，這個(gè)金額以某種方式保存起來(lái)，每當收費操作時(shí)，從中扣除相應的款項，余額繼續保存。當余額不足時(shí)，用戶(hù)可以加入新的預付款。這就像現在的某些儲值卡。另一類(lèi)是事后支付方式，用戶(hù)申請一個(gè)賬號，每當收費操作時(shí)，憑這個(gè)賬號進(jìn)行記賬，然后定期或不定期地結賬付款，這就像日常繳納電話(huà)費一樣。這兩類(lèi)付款方式也稱(chēng)為電子錢(qián)包，即卡上存有預付款金額或其賬號 (預付式或記賬式)。電子收費系統中付費方式?jīng)Q定了ETC系統中各個(gè)環(huán)節的處理流程。

(2)車(chē)上單元

車(chē)上單元是 ETC的重要組成部分，它記錄著(zhù)兩種信息：一是使用者信息：車(chē)的ID值、車(chē)型的信息、預付款金額或其賬號；二是收費信息：入口的信息、收費金額、時(shí)間、地點(diǎn)等。車(chē)上單元的信息結構決定了ETC收費系統的實(shí)用性及兼容性。

(3)電子錢(qián)包的存放處

電子錢(qián)包中包含的信息，可以存放在車(chē)上單元的內部存儲器中，也可存放在外部存儲裝置里。這里的外部存儲裝置，指的主要是集成電路 (IC卡)及其讀寫(xiě)器。電子錢(qián)包的存放處決定了電子錢(qián)包的應用范圍及ETC系統的適用性。

電子錢(qián)包的發(fā)放采用外部存儲方式。這樣做，有以下優(yōu)點(diǎn)：

①方便用戶(hù)。對于使用預付方式的電子收費系統用戶(hù)來(lái)說(shuō)，如果余額信息存放在內部存儲器里，那么當余額不足，需要續存時(shí)，無(wú)法立即完成，必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的服務(wù)機構 (發(fā)行安裝單位或金融機構)才行。而使用IC卡存儲預付金額，可以按照一定面額大量制作、公開(kāi)發(fā)行，用戶(hù)可以預先準備若干張，一張的金額不足，立刻換上新的。

②能夠實(shí)現儲值卡的一卡多用，滿(mǎn)足用戶(hù)需求和未來(lái)發(fā)展趨勢的需要。儲值IC卡不僅可以用于電子收費系統的交費，還可以用來(lái)支付行車(chē)過(guò)程中的其它費用，如加油、服務(wù)區消費等，甚至可以用到非交通領(lǐng)域中，如打電話(huà)，真正實(shí)現一卡通行。這不僅滿(mǎn)足了用戶(hù)追求方便快捷的需求，也符合未來(lái)社會(huì )及經(jīng)濟活動(dòng)的電子化、一體化發(fā)展趨勢。當然。使用外部存儲裝置也有不足的地方，例如它在響應時(shí)間和操作過(guò)程上往往比不過(guò)內部存儲器。但使用外部存儲裝置是未來(lái)的必然趨勢，也是現在各國著(zhù)力研究的一個(gè)重點(diǎn)。

③能夠減少對于金融機構的依賴(lài)。如果將電子錢(qián)包記錄在車(chē)上單元，需要金融機構負責提供金融服務(wù)，包括參與車(chē)上單元的發(fā)行、發(fā)裝。同時(shí)，它要向系統提供一定的信息，如不良信用賬號的“黑名單”，業(yè)務(wù)結算結果等。而電子錢(qián)包的外部存儲方式使電子錢(qián)包的發(fā)放與車(chē)上單元的試驗數據進(jìn)行仿真驗證該BP網(wǎng)絡(luò )預測模型。

反歸一化后的結果，即T ’ =T ’ ×Tmax。

仿真預測結果如表1，表中的仿真預測結果是 從表1可能看出，用BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )預測模型對AC—20V型瀝青混合料馬歇爾試件VV、VA、VMA和VFA四個(gè)參數預測結果最大誤差小于2%，預測結果令人滿(mǎn)意，說(shuō)明該預測模型具有解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4 結束語(yǔ)

依據馬歇爾試驗的技術(shù)指標，用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)建立了預測模型，并應用了改進(jìn)的BP算法。采用大量的馬歇爾試驗數據訓練了三層BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )模型，并對預測結果進(jìn)行了測試，結果表明，該法的理論分析與實(shí)際試驗之間具有很好的相關(guān)性和延拓性，預測效果較好，可以大大減少研究此類(lèi)問(wèn)題的工作量。該預測模型還可推廣應用預測馬歇爾試件的穩定度和流值。