张　燕，莫新强，欧剑聪

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西　南宁　530029)



ETC车道系统设计研究

张燕，莫新强，欧剑聪

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西南宁530029)

文章从实施及运营角度进行ETC车道系统的设计研究，分别针对ETC改造车道和新建ETC专用车道的车道模式选择、车道系统结构、广场车道布设等问题进行分析，提出适合广西现状的设计模式，以期为将来的ETC车道改造及新建ETC专用车道方案设计提供参考。

ETC；车道布设；设计

0　引言

ETC电子不停车收费系统的推广是国家正在大力推行的智能交通建设的重要组成部分，它将提高高速公路运营管理与服务水平，满足广大用户跨区域流动的实际需求，是一种节约能源、绿色出行的生活方式，将大大提高高速公路使用效率。随着交通运输部下发《关于开展全国高速公路电子不停车收费联网工作的通知》，全国高速公路ETC的联网工作正式开始，并于2014年12月26日实现了14省(市)高速公路电子不停车收费(ETC)的联网试运行，全国ETC联网迈出关键一步。根据《全国高速公路电子不停车收费联网总体技术方案》要求，2015年9月底完成全国ETC联网，广西作为最后一批并入国家联网中心的地区，面临着ETC系统兼容省份多、一次实施车道数量大、原有MTC车道复杂等问题。根据广西第一批建设126个收费站254条ETC车道的经验，结合前期运营的情况，本文将从设计、实施以及运营的角度，对ETC车道模式选择、车道系统结构、广场车道布设等问题进行分析与讨论，提出适合广西当前现状的设计模式，指导将来的ETC车道改造及新建方案设计。

1　ETC车道系统概述

ETC车道主要由电子标签(OBU)，车道天线(RSU)、线圈检测器、车道控制机、高速自动栏杆机、信息提示牌及通行信号灯、车道摄像机、声光报警器、机柜、避雷器等设备构成。对于一般收费站，ETC车道应具备全套机电设备，但是根据《全国高速公路电子不停车收费联网总体技术方案》的要求，在省际共建站采用单ETC车道系统方式，设置一套完整的出口ETC系统设备和一台入口车道控制机，两台车道控制机之间通过串口通讯，见图1。

图1　省界共建站方案示意图

省(区、市)际共建站ETC车道的主要功能由ETC出口车道完成，所有外设均由ETC出口车道控制机控制。共建的两省(区、市)按各自负责出口ETC车道的原则进行建设和改造，在入口ETC车道仅需配置一台入口车道控制机和数据通信软件，出口ETC车道的车道设备布设和系统构成与非省界站类似，仅软件需要增加与相邻省的数据通信功能。

ETC车道设计，首先要考虑以下几方面因素：

(1)对于ETC车道的选择，为便于提示车辆提前预判、低速变化车道以及用户驾驶习惯，主线收费站、省界收费站的ETC专用车道设置在同方向收费车道左侧第一或第二条收费车道；匝道收费站一般设置1入1出两条ETC专用车道，位置在同方向收费车道左侧第一条收费车道。因此，收费站双向收费车道是设置ETC的最佳选择。

(2)ETC车道设备的布设一般有“前置”和“后置”两种方案，两种方式各有利弊。前置即车道设备及栏杆机布设在ETC车道前部，包括路侧天线、电动栏杆机等；后置即主要将电动栏杆布设在ETC车道后部。

前置：在ETC出入口车道自动栏杆机前置，便于非ETC车辆误入车道后回退。栏杆机前置的优点是车辆在ETC扣款结束后才进入ETC专用车道，对于非法车辆、误入ETC车道的车辆或未能完成交易的车辆均可快速转入相邻车道，提高误入ETC车道的非ETC车辆的驶出速率，减少因误入车道引起拥堵的特点。缺点是：需设置前置岛头，车道岛身长于一般MTC收费岛，局部土建成本增加；另一方面，在实际运营过程中，出现ETC车辆OBU读写错误、无法完成交易等情况时，收费员常需来回走动在收费岛，奔跑于车辆与车道控制机间，运营管理工作量较大。

后置：栏杆后置方式的优点则是ETC车辆通行速度较快，ETC车道的通行能力大于栏杆机前置方式，相比于前置方式，收费岛长度较短，对于在原有MTC车道改造的土建改动量小，缺点则是当非法车辆、误闯车辆或者未能完成交易车辆进入ETC车道时，车辆难以倒车退出车道，需要人工引导，在车流量较大时会影响ETC车辆的通行速度，也容易引起车道堵塞。

2　ETC车道分类

2.1ETC车道改造

ETC车道改造指将已建成的MTC人工收费车道改造成ETC车道。根据广西全区MTC收费的现状，多数收费站为2入2出MTC车道，为了应对前期ETC车辆较少，避免因将其中1入1出车道改造为ETC专用车道而造成交通量较大时的拥堵，当前对原有MTC车道的改造均直接在现有MTC车道基础上进行，新建全套ETC收费车道机电设备，保留原MTC收费车道所有机电设备，在MTC流量较大时，把ETC车道切换为MTC车道。保留现有收费岛上的设备基础及预留预埋设施，新增ETC系统车道设备的立柱基础及预埋管线。根据栏杆机前置和后置方式的不同，ETC车道改造的设备布设有所不同，见图2～3。

图2　栏杆机前置方式示意图

图3　栏杆机后置方式示意图

2.2新建ETC车道

随着ETC用户的增多以及用户习惯的养成，对于新建收费站ETC车道均应考虑为ETC专用车道。为更好地体现ETC的通行效率，给用户更好的体验，新建ETC车道设计推荐采用后置方式，将收费站双向车道设置为ETC专用车道(见图4)。新建收费站ETC车道所受现有条件限制较少，设计时可合理对车道进行布设，同时根据远期的需求，合理预留预埋管线基础等。

图4　新建ETC车道布设示意图

3　从实施的角度看ETC车道系统改造设计

ETC车道改造受限于原有MTC车道系统现状，现场情况复杂、各收费站软硬件限制条件多，同时要秉承尽可能少拆少改的经济性、减少对现有系统影响的兼容性原则，因此在设计之初应进行详细的实地调研，其中供电系统、数据传输和视频传输方式又是调研的重中之重。

(1)ETC车道设备供电

ETC车道系统改造设计首先要调查原MTC车道供电系统是否有充足的备用回路满足ETC收费车道设备供电需求，原MTC车道UPS供电系统是否有空余的容量满足ETC收费车道设备用电需求，其中ETC收费车道设备供电需要用UPS供电的主要设备有：ETC车道控制机、高速自动栏杆机、ETC车道信息显示器、车道摄像机(含辅助光源)、车牌识别仪、车道顶棚指示灯、ETC车道通行信号灯、RSU天线。

(2)数据传输

ETC非现金收费的管理模式采用与现金收费类似的模式，即“电子收费结算中心/MTC结算中心-路段收费分中心-收费站”(见图5)。

图5　非现金/现金收费数据管理模式图

ETC电子收费数据传输模式沿用人工现金处理模式：MTC/ETC车道产生的原始收费数据直接上传至联网收费中心进行实时保存和清分结算，收费站级服务器主要作为备份数据载体。

因此，在设计之初应充分调查改造ETC车道向收费站传输数据是否有多余的端口、通信管道和通信链路。

(3)视频传输

根据交通运输部《全国高速公路电子不停车收费联网工作总体技术方案》的要求，不停车电子收费必须配置相应的车道车辆通行的视频留存设施，便于后期收费记录的稽查和收费争议的处理，在收费站车道一级设置有视频存储服务器。因此，为了对视频进行有效的调度，应调研ETC改造车道至收费站、分中心、总中心进行视频传输是否有可用的通信管道和通信链路资源等。

4　从运营的角度看ETC系统设计

4.1工控机机箱、ETC一体机和特情IC卡读写器位置的设置

ETC改造车道，为了管理维护方便和避免ETC工控机置于室外高温、灰尘多等比较恶劣的环境，延长工控机的使用寿命，在原MTC车道收费亭有空间的情况下，优先将ETC工控机机箱设置于收费亭内。在原有收费亭无法设置工控机机箱的情况下，工控机机箱应设置于收费大棚内，避免日晒雨淋等影响。ETC一体机和特情IC卡读写器应尽量设置于收费亭内，避免收费员进行特情处理时频繁开关工控机机箱，既延长机箱的使用寿命，又避免了频繁开关时灰尘、雨水等进入机箱内，影响设备使用寿命。收费员在进行特情处理时，如若采用栏杆机前置的方式，收费员需往返较长的距离，尤其是对于ETC建设初期，用户习惯未养成，需要进行特情处理比较多，给运营带来极大的不便；如若采用栏杆机后置的方式，相比前置方式可大大减少收费站的运营压力。

对于新建ETC专用车道设计，建议工控机机箱、ETC一体机和特情IC卡读写器等均设置于收费亭内。

4.2车道摄像机安装位置应因地制宜

为了确保事后稽查有据可查，相关技术规范要求车道摄像机安装位置应以确保能看清ETC车道来车方向情况和ETC车道自动栏杆臂起落部位为准，尽量将车辆进入车道的过程包含在摄像机的视野范围内。目前，各个ETC改造车道现状各有特点，在设计前应充分调研，车道摄像机的安装位置应因地制宜。

5　结语

根据广西ETC建设的实施经验，当前ETC运营已过了用户习惯培养期，误闯车辆逐渐减少，从运营、实施及设计的角度考虑，未来对于在原有MTC车道进行ETC改造的车道以及新建ETC专用车道推荐采用设备后置方案，在不具备条件的情况采用前置方式。原则上选择收费站双向车道作为ETC车道。工控机、ETC一体机、特情IC卡读写器、摄像机等位置设计应充分考虑后期实施、运营需要。

[1]收费公路联网收费技术要求(交通运输部交公路发〔2007〕35号)[Z].

[2]收费公路联网电子不停车收费技术要求(交通运输部〔2011〕13号)[Z].

[3]JTG D80-2006，高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范[S].

[4]李从凡.ETC-MTC混合模式研究与应用[J].北京：中国交通信息化，2015(2)：84-85.

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Study on ETC Lane System Design

ZHANG Yan，MO Xin-qiang，OU Jian-cong

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

This article conducted the design research of ETC lane system from the perspective of imple-mentation and operation，analyzed the lane mode selection，lane system structure，plaza lane layout and other issues regarding ETC renovation lanes and new special ETC lanes，proposed the design patterns suitable for current Guangxi situation，so as to guide the program design of future ETC lane renovation and new special ETC lanes.

ETC；Lane layout；Design

U491.5+1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.023

1673-4874(2016)05-0085-04

2016-04-20

张燕(1982—)，工程师，研究方向：交通工程设计；

莫新强(1987—)，硕士，助理工程师，研究方向：交通工程设计；

欧剑聪(1980—)，高级工程师，研究方向：交通工程设计。