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科学与信息化2023年6月下 165
潘铎文
广西北投软件股份有限公司 广西 南宁 530000
摘 要 电子不停车收费技术，是国内外不断地在研究和引进的一个应用于高速公路、桥梁和隧道中的电子自助收费管理系统技术，最突出的特征就是可以实现电子不停车收费，从而提高车道收费站的管理效能和收费公路的车辆通行效率。本文着重探讨了高速公路电子不停车收费技术，并研究其实现方式。关键词 高速公路；电子不停车收费系统；系统设计
Discussion on Simulation Test of Highway Electronic Non-Stop Toll Collection System Pan Duo-wen
Guangxi Beibu Gulf Investment Software Co., Ltd., Nanning 530000, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
Abstract Electronic non-stop toll collection technology is an electronic self-service toll collection management system technology applied to highways, bridges and tunnels, which is continuously researched and introduced at home and abroad. The most prominent feature is that it can realize electronic non-stop toll collection, thereby improving the management efficiency of lane toll stations and the vehicle traffic efficiency of toll roads. This paper focuses on the electronic toll collection technology of highways and studies its implementation method.
Key words highway; electronic non-stop toll collection system; system design
引言
为提升高速收费站的交通质量、减少缴费成本、提高智能水平，我国交通部门已在全国大多数的高速收费站建立了高速公路电子不停车收费专用车通道系统，并配备了高速公路电子不停车收费管理软件。高速公路电子不停车收费系统是一种全新的智慧交通电子系统，它主要包含了智能化管理信息技术、主动控制技术、图像识别技术和传感技术等多项高新技术，预示了我国高速收费系统未来的发展走向。使用高速公路电子不停车收费后就无须再停车交费，不仅增加了高速收费站的车辆通行速度，也减少了驾驶员的等待时间，从而改变了高速收费站的交通拥堵问题，同时也减少了汽车尾气的排出对环境造成的影响。
1 高速公路电子不停车收费系统的优点
高速公路电子不停车收费是智能的电子系统，主要功能是利用在汽车门架或行车线路上的微波天线，对汽车上的电子标签信息进行收集，并在电脑的支持下自动识别所收集到的汽车内容，然后再经过处理最终进行自动付费。因此高速公路电子不停车收费取代了部分的人工收取制度，和以往MTC 收取制度相比较而言，有着如下几个方面的优势[1]：第一，信息
容量大；第二，无现金交易；第三，安全智能化；第四，缴费简单、快速，使高速车辆的通行功能获得了快速有效提高；第五，降低汽车废气污染，提高环境质量；第六，有效降低了高速车辆通行卡的费用与损失。
2 高速公路电子不停车收费车道技术原理及系统构成2.1 高速公路电子不停车收费车道技术原理
高速公路电子不停车收费车道的基本技术原理是将信息内容传递到了计算机终端用户，而计算机终端用户在经过一连串的数据分析处理后，算出了汽车该交的服务费，而后再径直从车主所绑定的商业银行卡上面扣去车辆通行费，这样一来就实现了电子不停车收款的完全的流程，对信息内容并加以解析，是当中的核心。使用的控制系统通常是Windows 控制系统及其类
UNIX 控制系统，由于它们控制系统自身都面临着安全漏洞，因此关掉敏感的接口就能够很高效地解决
问题控制系统的渗漏的问题，或是研发相关的软件系统来修补控制系统自身的弱点。2.2 高速公路电子不停车收费系统构成
电子收费管理系统并不算单独的管理系统，它由许多核心子系统所形成，汽车标识、汽车检查、计费、通讯、电子设备检查、视频捕捉、防雷控制系统，这七个核心子系统一起形
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成了电子收费管理系统[2]。多系统的操作也为网络造成了很大的压力，因此发展一些子系统集成的操作系统是发展的主要趋势，同时发展多系统计算机技术更是一个趋势。
3 高速公路电子不停车收费系统维护内容3.1 高速公路电子不停车收费系统软件维护
对高速公路电子不停车收费的车道收费系统的支持是项目的基础，需要与之相关的是高速公路电子不停车收费车道的管理软件、站的服务器软件的操作平台和高速公路电子不停车收费车的系统服务接口。3.2 密钥系统
免高速费的时间2023加密管理系统也是确保收费合规的必不可少的手段，由交通部开发的。一般的现场控制设备便是PSAM
卡，可以使用此卡来验证交易过程的合规性，为电子不停车收费系统的合规性提供了依据。而要确保密钥系统的安全可靠的运作，需要对系统的防护软件提高需求了。
3.3 高速公路电子不停车收费系统硬件维护
确保高速公路电子不停车收费机动车道的运行，必然要有相应的硬件设施的支撑，工控机、车道手柄、电子标志读取天线、车辆检测器、触发抓拍落杆三种导线、抓拍照摄像头、电子扣费数据显示屏、标志灯、声光报警器、电动围栏、图片翻转器、防雷控制系统，上述装备能够确保高速公路电子不停车收费机动车道顺畅地运行，对各个设施的维修都变得很关键[3]。
4 高速公路不停车自动收费管理模拟系统的实现4.1 模拟系统的构成
整个模拟系统的主体构成，包含了车载客户端、监控管理中心以及银行业务三部门。
4.1.1 车载终端。车载终端重要的功能是用户的位置信息收集，作为收集端口，由GPS 、定位系统模块、通信系统模组以及信息存储模块组成。
4.1.2 控制中心。控制中心由系统管理平台和数据库系统服务器构成，重点是要进行系统所有业务的控制操作。系统接收来自车载客户端和银行的数据，并加以处理，然后再把已经处理好的数据输给终端设备。而执行中枢则是系统的处理中枢，是整个系统的心脏。
4.1.3 银行业务中心。银行业务管理中心一般负责接收由监控管理中心发出的有关车主的账户消息，通过规划费，之后再将结论回复给管理中心。
4.2 模拟系统的主要业务功能
4.2.1 信息采集和网络通信功能。数据的收集首先是搜集车载终端的相关数据，随后传输给控制中心，控制中心通过分析判断处理数据后，将位置数据保存到数据库后，对汽车的收
费做出评估决定，然后，控制中心将查询指令和信息等数据反馈到汽车终端用户。
4.2.2 车辆计费和收费功能。监控管理中心对该车定位与路网数据做出了对比，进而判定驾驶员是不是该收取费用，并利用数据库系统内的费率表给出收取金额后再由监控管理中心将该车应收取额和车主的账户数据发至商业银行。银行完成了收款管理，在收款实现后，将收款数据根据命令发送给控制中心，控制中心再将有关文件返还给车载终端[4]。4.3 系统和车辆的管理功能
4.3.1 车辆管理功能。控制中心能够查看、显示注册汽车的数据内容，还能够注册、清除和更换汽车终端数据。对车辆实施有效的控制。
4.3.2 数据库管理功能。数据库系统管理软件可以对整个信息系统中所需要的各种信息进行管理与操作，以保证数据的安全可靠运行，还可以完善对信息库信息系统的管理。
5 仿真程序框架和数据结构
电子不停收费系统仿真分析是利用一定模型实现的，在仿真分析过程中，由计算机设备获取高速公路收费站交通流特性的过往车辆，对高速公路上车辆行驶的各种行为，包括选择收
费车道、换车道等做出模拟，通过计算获得收费车道甚至收费站的服务水平评价指标。对电子不停收费系统运行情况展开仿真分析，是根据交通流特性展开的，构建完成微观仿真模型，仿真模型的功能模块主要包含有4个方面，分别为输出指标模块、车辆行驶模块、交通需求模块、收费站描述模块。
按照仿真方案展开仿真设计，将仿真控制参数和仿真固定参数录入其中。仿真分析固定参数有：
仿真次数：为了保证电子不停收费系统仿真分析结果具有可比性和可靠性，在数据仿真分析过程中，对所有的方案进行20次仿真分析，从而获得大量的样本数据，再从样本数据中获得平均值，得到仿真结果。
仿真时间：在仿真分析期间，为了保证仿真分析数据信息的稳定性和可靠性，设置预仿真处理时间为15min ，设置正式仿真时间为5min ，定义0.5s 为仿真步长。为了提高仿真结果的可比性，在进行仿真处理的时候，需要将随机熟知为同一数值。
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收费站几何设计：在对电子不停收费系统实施仿真设计，仿真对象选择山东济南高速公路收费站出口方向的数据，所以在上游路段的长度、下游路段的长度、减速渐变路段长度、加速渐变路段长度、收费区路段长度、总收费车道数量等都是固定数值。
仿真控制参数有：
仿真交通量分别为800v p h ，1000v p h ，1200v p h ，1400vph ，1600vph 5个级数。
电子不停收费系统使用率分为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%九个级数，
设置完成仿真输入参数以后，点击仿真菜单的开始按钮，便可以展开仿真分析。在仿真分析过程中，可采用车流动画的方式展示过程，在下端位置的提示条位置上，将当前仿真分析的时间和过往车辆数量等予以显示。
当仿真时间达到预设时间以后，自动停止仿真分析，并将输出对话框弹出来，在仿真对话框内将本次仿真计算得到的收费站效率指标输出，同时将不仿真的时间和输入交通量录入，将总排队延误、平均排队延误、各车道通过量、服务水平以及收费站平均延误等输出。
对电子不停收费系统仿真分析，将收费站的平均延误作为服务效率评价指标，同时将平均排队延误作为所有车道服务水平效率评估的指标。仿真分析中，所有流量级下的车辆，都可以通过仿真分析获得平均排队延误和通过收费站的平均延误时间。在每次仿真分析的时候，设置仿真分析的次数为20次，取20次仿真分析结果平均值记录到记录表内。在完成所有仿真方案记录表数据录入以后，将仿真统计值设定为所有仿真方案的仿真记录表数据结果，将平均延误值进行整理，用于收费站的整体服务水平分析。在1200vph 下，收费站的平均延误数据如下：
表1 仿真记录表
方案号收费站的平均延误时间
ETC-1493.38 s ETC-2489.19 s ETC-3349.27 s ETC-4284.18 s ETC-5483.74 s ETC-6204.83 s ETC-770.75 s ETC-8186.49 s ETC-9
296.33 s
仿真分析电子不停收费系统程序，选取3条电子不停收费系统专用通道，分析收费站平均延误时间，绘制出低、中、高3个代表的交通量下的电子不停收费系统使用率对收费站整体服务水平影响图。结果发现，在设置一条电子不停收费系统专用通道的时候，电子不停收费系统使用率为20%，收费站的服务水
平比当前高。在收费站整体服务质量比当前情况优的前提下，电子不停收费系统使用率达到60%。在设置两条电子不停收费系统专用通道的时候，电子不停收费系统使用率达到30%，收费站的服务水平比当前高。在收费站整体服务质量比当前情况优的前提下，电子不停收费系统使用率达到80%。在设置3条电子不停收费系统专用通道的时候，电子不停收费系统使用率达到50%，收费站的服务水平比当前高。在收费站整体服务质量比当前情况优的前提下，电子不停收费系统使用率达到90%。由此可见，在应用电子不停收费系统的时候，增加专用车道的数量，可实现电子不停收费系统使用率提高，并优化收费站服务水平。
6 结束语
电子不停收费系统是市场经济建设的重要成果，在我国通过了这多年的试验验证，可以发现电子不停收费系统发挥了重要的功能，不过在系统方面也有比较多的缺点，就包括系统漏洞比较多，危险端口也常常暴露，因此系统比较易受到黑客的入侵，另外就是与系统的软件的相容性较差，又或者系统与子系统之间的相容性也较差等，这就给日常维修人员提出了相应的困难，通过做好防范工作，就可以从根本上处理系统中的突发情况，从而实现了软硬设备的全面融合，最优化的运行。
参考文献
[1] 窦汝鹏，黄骥，刘伟，等.不停车收费系统(ETC)交易测试系统[J].中国汽车,2022(9):33-37.
[2] 王笑京.中国智能交通发展回眸(六)——中国不停车收费系统(ETC)之推广与感悟[J].中国交通信息化,2021(12):18-26.
[3] 邓超.基于物联网的高速公路不停车收费系统的设计与实现[J].西部交通科技,2021(9):172-175.
[4] 蒙杨超，杨汉飞，崔硕.不停车收费系统(ETC)系统架构及未来生态模式[J].内燃机与配件,2021(14):192-193.
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