交通科技与管理21规划与管理
0 引言
取消高速公路省界收费站并网以来，由于收费模式发生了巨大转变，加上系统建设初期尚不稳定，社会各界反响比较强烈，为满足广大ETC用户的需要，交通部部署开展了《ETC费显和清分结算系统优化工程》，将“分段式计费收费”模式调整为“分段计费，出口收费”模式，实现“一次通行、一次扣费、一次告知”和出口费显点亮工程。
计费、收费模式的转变，使得完成计费、扣费功能重新回归到出口收费车道，相较并网前，出口收费车道既要处理来自全路网各种车型、多种路径，差异优惠等复杂的计费、扣费业务流程，同时需要兼顾处理成倍增长的ETC通行车辆，出口车道整体通行压力巨大。
基于该现状，为保证ETC交易准确性，可靠性，同时缓解广场车道业务处理压力，提高ETC车辆的通行效率。本方案提出通过扩展ETC收费场景，借助匝道提前交易方式来提高ETC车道的通行效率，进而达到提升收费广场整体通行能力的目的。
1 方案概述
本方案整体思路为：在收费站出口匝道汇流鼻处以T形门架方式或拱型门架方式部署ETC设备，兼顾双向
ETC车流交易。同时在汇流鼻后合适位置设置F型交易信息告知情报板，对异常车辆及行驶引导进行提示。该方案相当于在匝道口预设一条无障碍ETC交易车道，对经过匝道的ETC车辆提前交易，而收费广场的ETC专用、混合车道只需要进行交易车辆名单（OBU、卡或者车牌信息匹配）核对和补充交易，即可快速完成车辆收费。广场车道非现金单卡操作可匹配匝道交易状态及无卡交易流水，丰富广场单卡操作场景，该模式很大程度增加了收费站ETC车道的通行能力，进而达到提升收费广场整体车辆通行能力的目的。
由于车辆在匝道行驶的时候速度相对较低，可以为OBU交易提供足够的交易时间。虽然匝道收费模式无法保证通过该匝道的所有车辆都扣费成功，但是因为经过匝道后还要通过原有的收费车道进行复核，所以只要做到OBU车辆在通过匝道时最大程度数量的交易完成即可。2 建设方案
2.1 匝道自由流车道布局
根据收费站出口广场及匝道情况，匝道ETC自由流门架采用T型门架或拱型门架方式设于匝道汇流鼻处，ETC 自由流控制机柜设置于路侧基础上。
天线和车牌识别仪数量根据匝道车道数量、路面宽度进行布设。F型交易异常信息情报板则设置于ETC匝道自由
流门架与收费广场之间的路面渐变处，具体示意图如下：
图
1
图2
2.2 T型门架安装方式
考虑到ETC交易过程中的实际需求，需要在匝道上选择合适的天线覆盖区域，最大限度发挥天线交易效率，在选择门架位置时应尽量避开弯位及遮挡物，门架来车前方至少有20米左右直线距离。
门架净空不低于5.5米，以满足ETC交易中通讯天线要求和车辆通行高度要求， ETC天线、车牌识别仪等设备应使用专用抱箍进行安装。门架的具体尺寸规格和安装方式，
高速公路匝道ETC自由流实施方案探讨
王康仁
（广东新粤交通投资有限公司，广州 510000）
摘 要：随着使用高速公路车辆呈快速增长趋势，加上2019年我国取消高速公路省界收费站并网以来，大力推广电子不停车收费应用，导致安装有OBU的ETC车辆成倍增加。在原有收费广场不扩建增加新车道情况下，如何利用现有条件，解决ETC车辆在收费站快速通过，减少收费站拥堵，提高车道利用率，在本文中探讨提出解决方案。
关键词：高速公路匝道；ETC；实施
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需要根据匝道实际情况而定。下图是T 型门架匝道ETC 布
置案例。
图3
2.3 拱型门架安装方式
部分收费站出入口是分开设置，不适合布置T 型门架时，可考虑布置拱型门架，门架的选址及设备安装要求参考T 型门架的安装方式，具体拱型门架的尺寸规格和安装方式，需要根据匝道实际情况而定。下图是拱型门架匝道ETC
布置案例。
图4
2.4 F 型交易异常信息情报板安装
F 型交易异常信息情报板应设置在自由流门架与收费广场之间，满足匝道交易后可视距离要求，并避开遮挡物。 F 型交易异常信息情报板安装净空不低于5.5米，具体情报板的规格尺寸和安装方式，需要根据匝道实际情况而定。
下图是实施案例及交易异常信息显示图。
图5
3 匝道ETC 系统组成
匝道ETC 自由流系统由匝道ETC 自由流车道系统、匝道ETC 自由流服务系统、匝道ETC 自由流监控系统、匝道ETC 自由流诱导系统四部分组成，同时需要对广场出口的ETC 车道、混合车道以及MTC 车道进行升级改造。
装有电子标签的车辆途径匝道ETC 时，可提前进行交易，在OBU 及卡片中保存交易状态并将交易流水实时上传至站管理服务器，状态名单及无卡交易数据推送至广场车道。当车辆到达广场出口ETC 车道时，ETC 车道系统核查车辆交易情况，如果已在匝道ETC 交易成功就直接放行，未交易成功则执行正常ETC 交易流程再放行。
3.1 匝道ETC 自由流车道系统
匝道ETC 自由流车道系统主要实现提前交易功能，对于检测到的可以进行ETC 交易的OBU 车辆进行交易，交易成功则生成正常流水，对于无卡OBU 且OBU EF04入口信
息满足交易条件，生成无卡交易流水，但不修改OBU EF04
相关信息，交易失败则生成异常流水。交易流程如下图：
图6
3.2 匝道ETC 自由流服务系统
匝道ETC 自由流交易服务系统的主要功能包括： （1）收集匝道交易流水、获取匝道车道系统产生的正常流水/异常流水/无卡交易流水。
（2）收集广场车道的补TAC 码数据、获取广场车道产生的补TAC 码数据、匝道交易流水传输。
（3）将匝道ETC 产生的正常交易流水、无卡非正式数据、数据传输至广场ETC/MTC 车道。
（4）匹配匝道ETC 产生的异常交易流水，以及广场车道产生的补TAC 码数据，传输至路段服务，由路段流水拟
合服务进行拟合为正常流水。
3.3 匝道ETC 自由流监控系统
匝道ETC 自由流监控系统的主要功能包括：
（1）监控匝道ETC 车道运行状态，如匝道ETC 车道程序运行状态、工控机状态、天线状态等。
（2）监控匝道交易状态，如匝道正常/异常交易流水的统计等。
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3.4 匝道ETC 自由流诱导系统
根据匝道预交易情况，将异常车辆信息、引导信息和温馨提示等内容推送至路侧异常信息情报板进行展示。展示内容包括交易异常的车牌信息、异常原因、相关诱导信息等，提醒异常车辆及时变道走人工车道进行处理，提升ETC 车道的顺畅性，提高整个广场车辆通行效率。
匝道ETC 自由流诱导系统同时还可以和监控系统进行对接，实现收费广场收费交易、车辆通行情况的集中监控，对异常情况进行预警，便于收费站开展日常管理和应急响应。
4 广场车道升级
4.1 ETC 车道系统升级
广场ETC 收费系统需要升级的功能为：当获取到天线B2帧获得OBU 标签信息以后，检查车道有无匝道正常交易流水，有则放行；否则读取OBU EF04及卡片0019文件，检查匝道是否写标签及卡片成功，是则生成TAC 码记录并放行；天线读取不到OBU 卡的，通过近区车牌识别，根据车牌识别信息向服务系统查询该车牌有无匝道ETC 正常交易流水，有则抬杆放行；否则按照ETC 交易流程进行补充交易。交易流程如图
7。
图7 广场ETC 交易流程
4.2 混合车道系统升级
广场混合收费系统需要升级的功能为：天线读取到车辆OBU 信息的按广场ETC 交易流程处理，天线读取不到OBU 的，通过车牌识别，根据车牌识别信息向服务系统查询该车牌有无匝道正常交易流水，有则通过人工比对车牌之后抬杆放行；否则待司机刷卡向服务系统查询有无匝道无卡交易流水，有则关联OBU 数据生成正常流水，无则检查卡片
OO19文件有无匝道写卡成功信息，有则生成TAC 码记录并放行，无则进行坏卡操作。交易流程如图
8。
图8 混合车道交易流程
4.3 MTC 车道系统升级
广场MTC 收费系统需要升级的功能为：当获取OBU 标签信息（OBU 检测器）或车牌（车牌识别仪）以后，向服务系统查询有无匝道正常交易流水，有则通过人工比对车牌之后抬杆放行；否则待司机刷卡后取卡片0019文件，检查匝道是否写卡成功，是则生成TAC 码记录并放行；否则进行普通MTC 交易。交易流程如图
9。
图9 MTC 交易流程
（下转第2页）
2交通科技与管理
智慧交通与信息技术
图3 TYJL-ADX微机联锁道岔表示采集发生错误示意图
3 TYJL-ADX微机联锁道岔表示采集电路隐患推演 作者在这里将举一特殊事例对这一安全隐患进行推
演。 2月份某个天窗作业日，**车站信号工区根据检修计划对室内万可端子接线进行检查。当排查至22号道岔（22号道岔在定位直股接通Ⅱ道，反位弯股接通4道）组合侧面端子时，作业人员发现01-5号接线有松动迹象，于是向控制台防护员通知申请断开22号道岔表示，拆线检查。得到防护员允许后，作业人员拆下了01-5号线，同时拆下了附近01-6号线一并检查。然后重新插接万可端子。这一过程中由于疏忽将01-5与01-6插错了位置。控制台22号道岔又恢复了表示，显示道岔在定位（道岔实际位置在反位）。至此作业人员通知防护人员22号道岔万可端子配线检查完毕，继续检查其它万可端子。直至天窗结束，防护人员在控制台检查信号轨道电路无红光带，Ⅱ道空闲、4道有车占用，所有道岔都有表示，信号机无灭灯。于是消点销记，交付车站使用。接触网来电后，车站值班员开始从上行进站往Ⅱ道办理接车。接车径路经过22号道岔定位，此时控制台显示22号道岔在定位（实际22号道岔在反位）。列车进站经过22号道岔时驶入了4道，与4道停留列车发生了冲突，造成了重大行车事故。
分析该事故原因：作业人员在室内万可端子检查作业中配错了道岔组合侧面相邻的2根配线。主要是人的因素导致。我们知道人员犯错是不可避免的，所以设备的安全性就显得尤为重要，设备应该有避错机制，防止因人员出错导致的事故，至少应该故障导向安全，而不是导向事故。
高速查询 作者认为TYJL-ADX微机联锁系统的安全性不够，采集电路设计没有避错机制。6502继电联锁中发生类似错线只会导致故障，绝不会出现错表示的危险侧输出。
4 TYJL-ADX微机联锁道岔表示采集电路改进方案 目前TYJL-ADX微机联锁对道岔位置的判定，只进行单信息采集。造成安全性的薄弱。作者认为只有增加道岔表示采集信息，形成冗余，用冗余换安全。 具体方案为针对道岔定反位，分别增加一个信息位采集，在联锁软件内部与原来采集到的DBJ、FBJ信息进行“与逻辑”判断，综合得到更为严谨的定反位表示信息。
在这里先对道岔单元电路进行分析。在道岔组合内部，2DQJ继电器属于极性保持继电器，并且道岔表示电路中串接了2DQJ的接点，除了道岔四开情况下，2DQJ继电器的吸起、落下分别与道岔定反位保持一致。综合考虑2DQJ或者2DQJF的前后接点适合作为增加采集的信息位，其原理如图4
所示。
图4 TYJL-ADX微机联锁道岔表示采集技改方案示意图 目前，包神集团神朔铁路公司广泛使用四线制、六线制ZD6电动道岔及五线制ZYJ7电液道岔。这三种道岔，单元电路都有所区别。作者将针对这三种道岔组合电路分别制定增加信息位采集的对策。
（1）六线制电动道岔2DQJ第四组接点空闲，可以作为增加的采集信息位。
（2）四线制电动道岔，由于组合内2DQJ四组接点都已利用，需要组合内改造增加一个2DQJF继电器，电路参照六线制道岔，空出2DQJ第四组接点，然后2DQJ第四组接点可以作为增加的信息位进行采集。
（3）对于五线制电液道岔，JDD组合内2DQJ第一、第二、第三组接点都空闲，可以直接将第一组接点作为增加的信息位进行采集。
5 结语
信号联锁是极其严谨的控制技术，建国以来铁路系统多次重大事故都与铁路信号有关，所以信号方面技术革新首先要考虑安全性。充分发挥设备的避错技术，防范操作人员的疏漏失误，将错误导向故障，进而实现信号设备的安全运行。参考文献：
[1]何文卿.6502电气集中电路（修订本）[M].
（上接第23页）
5 结束语
随着我国经济社会的快速发展，人员和物质长距离流动日益频繁，2019年国家取消省界收费站后，收费拥堵的主要矛盾从省界收费站转移到各路段出口广场收费站。本文针对路段广场收费拥堵问题提出了有效解决方案，并在实际案例应用中，可以明显提高车辆通行效率。有利于节能减排、降低车辆运营成本、减少尾气排放。同时，有利于降低高速公路的运营、管理成本，有利于降低人力资源成本。还有利于提升高速公路的用户体验，节省通行时间、降低成本。有利于加快智慧公路建设，促进高速公路高质量发展和运营服务水平的提升。
参考文献：
[1]《交通运输部办公厅关于印发〈高速公路ETC门架系统技术要求〉的通知》（交办公路函〔2019〕856号）.
[2]JTG 2018-2020，公路工程质量检验评定标准第二册 机电工程[S].
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