談ETC收費(fèi)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

1 電子收費(fèi)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式

電子收費(fèi)系統(tǒng)的基本原理是使安裝在車輛上的專門裝置 (車上單元)通過無線信號與安裝在收費(fèi)口上的天線進(jìn)行信息交換，根據(jù)該專門裝置中保存的與收費(fèi)相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以即時(shí)算出并征收通行費(fèi)用。費(fèi)用征收不用現(xiàn)金，而使用電子貨幣式的系統(tǒng)(如IC卡)。一套完整的電子收費(fèi)系統(tǒng)是由識別、通信等多個(gè)子系統(tǒng)和設(shè)備構(gòu)成的。

整個(gè)電子收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行的大致過程是：首先用戶前往發(fā)行安裝部門，申請安裝車上單元，預(yù)繳通行費(fèi)或設(shè)立事后付費(fèi)賬戶，相應(yīng)的信息被存入車上單元中，然后該車輛便可以上路行駛。在進(jìn)入收費(fèi)站時(shí)，車輛按規(guī)定限速通過電子收費(fèi)車道。識別子系統(tǒng)識別出該車輛所屬的類型。報(bào)告控制單元。通信子系統(tǒng)通過天線與車上單元進(jìn)行雙向通信，收費(fèi)操作在通信的過程中同時(shí)完成。收費(fèi)操作的具體步驟包括根據(jù)車型按照收費(fèi)規(guī)則確定收費(fèi)額，核對余額、賬號信息，有關(guān)結(jié)果通知對方等。如果一切無誤 (剩余金額充足或賬號有效)，則正常結(jié)束收費(fèi)操作(改寫余額、記賬等)。否則的話(剩余余額不足或賬號無效等)，控制單元將采取措施，啟動強(qiáng)制子系統(tǒng)，將車輛攔下或記錄其車牌號碼等，以保證通行費(fèi)最終能被征收，不致流失。每次收費(fèi)操作，控制單元都將把收費(fèi)的相關(guān)信息遞交給收費(fèi)站計(jì)算機(jī)，收費(fèi)站計(jì)算機(jī)對這些信息按不同類別分別進(jìn)行處理。正常收費(fèi)信息可以積累匯總，產(chǎn)生相應(yīng)的收入報(bào)告遞交給管理機(jī)關(guān)(中央管理系統(tǒng))。同時(shí)，事后付款方式的收費(fèi)數(shù)據(jù)將定時(shí)(或立即)傳送給中央處理系統(tǒng)，以便生成轉(zhuǎn)賬清單向金融機(jī)構(gòu)請求支付。不正常收費(fèi)的信息將立即傳遞給中央處理系統(tǒng)，以確保統(tǒng)一及時(shí)處理。中央處理系統(tǒng)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(fèi)規(guī)則、賬號“黑名單”等。在系統(tǒng)中，金融機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)提供金融服務(wù)，包括管理事后付款的賬戶及收費(fèi)賬戶，處理各種轉(zhuǎn)賬、清賬事務(wù)，還參與車上單元的發(fā)行、發(fā)裝。同時(shí)，它也向系統(tǒng)提供一定的信息，如不良信用賬號的“黑名單”，業(yè)務(wù)結(jié)算結(jié)果等。

2 電子收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

電子收費(fèi)系統(tǒng)與現(xiàn)行的人工收費(fèi)及半自動收費(fèi)系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)極大地提高了收費(fèi)工作的效率，同時(shí)杜絕了工作中的貪污、作弊、亂收費(fèi)等現(xiàn)象。采用電子收費(fèi)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)工作的完全自動化，再加上以電子貨幣為主的電子化付費(fèi)方式，使得收費(fèi)操作可以在機(jī)器與機(jī)器之間通過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(fèi)操作所花費(fèi)的時(shí)間從原來手工方式下的十幾秒、幾十秒甚至更長，一下縮短到幾秒甚至一秒以內(nèi)，收費(fèi)效率顯著提高。同時(shí)，由于采用電子貨幣來支付道路通行費(fèi)，收費(fèi)人員不再直接接觸現(xiàn)金，從根本上切斷了收費(fèi)中貪污作弊現(xiàn)象，徹底杜絕了這種不正之風(fēng)。由機(jī)器來進(jìn)行收費(fèi)，還減少了收費(fèi)過程中人為因素的影響，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)能夠得到更嚴(yán)格的執(zhí)行，亂收費(fèi)現(xiàn)象可以得到有效的遏制。因此，使用電子收費(fèi)系統(tǒng)，能夠促進(jìn)資金的回收，保證道路的正常收益。

(2)電子收費(fèi)系統(tǒng)還大大方便了駕乘人員，減少了無謂的消耗和污染。采用電子收費(fèi)系統(tǒng)以后，實(shí)現(xiàn)了路橋通行費(fèi)征收的不停車操作，這極大地方便了車輛上的駕乘人員。根據(jù)現(xiàn)行的半自動收費(fèi)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)資料，傳統(tǒng)的半自動收費(fèi)系統(tǒng)費(fèi)用征收必須停車而且是人與人交互，平均每輛車需耗時(shí)14s；而采用電子收費(fèi)技術(shù)后，當(dāng)每輛車以40km／h的速度行駛通過收費(fèi)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，車輛的通過速度還可以更高(理論上的車輛通過速度可以達(dá)到200km／h以上)。從用戶的角度出發(fā)，電子收費(fèi)的方式是更受歡迎的。由于交費(fèi)無需停車，收費(fèi)站上高峰期時(shí)的排隊(duì)等候現(xiàn)象將得到極大的緩解甚至消失。對于車輛來說，這意味著不必再頻繁地啟動、剎車，無謂的油耗和機(jī)件、輪胎的損耗將降低。此外，車輛排放的廢氣也會因?yàn)椴槐卦俚∷俚却靡詼p少，這對環(huán)境的保護(hù)是很有益處的。

(3)減少了公路的交通堵塞和擁擠?，F(xiàn)代公路越來越向高速化發(fā)展，路上車輛的時(shí)速普遍達(dá)到80km／h以上。然而在收費(fèi)中，如果仍然以傳統(tǒng)手工方式進(jìn)行征費(fèi)的話，車輛就不得不停下來，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(fèi)系統(tǒng)以后，車輛經(jīng)過收費(fèi)站時(shí)只需稍做減速不必再停車，收費(fèi)口的車輛通行能力大大增強(qiáng)，一般可達(dá)到手工收費(fèi)時(shí)的數(shù)倍，瓶頸制約作用將明顯減弱。同時(shí)，使用電子收費(fèi)系統(tǒng)以后，收費(fèi)管理工作更加靈活，道路管理部門能夠根據(jù)不同的時(shí)段動態(tài)地調(diào)整收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)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，意味著同一段道路在一定時(shí)間內(nèi)可以通過的車輛更多，每一車輛通過所需要的時(shí)間更短，公路乃至整個(gè)交通系統(tǒng)的運(yùn)輸效率由此得到顯著的提高。

3 我省實(shí)施ETC系統(tǒng)應(yīng)注意的問題

(1)電子收費(fèi)系統(tǒng)中付費(fèi)方式的確定

在電子收費(fèi)系統(tǒng)中，有兩類付費(fèi)方式可供選擇。一類是預(yù)付方式，用戶預(yù)先繳納一定金額的通行費(fèi)，這個(gè)金額以某種方式保存起來，每當(dāng)收費(fèi)操作時(shí)，從中扣除相應(yīng)的款項(xiàng)，余額繼續(xù)保存。當(dāng)余額不足時(shí)，用戶可以加入新的預(yù)付款。這就像現(xiàn)在的某些儲值卡。另一類是事后支付方式，用戶申請一個(gè)賬號，每當(dāng)收費(fèi)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(jié)賬付款，這就像日常繳納電話費(fèi)一樣。這兩類付款方式也稱為電子錢包，即卡上存有預(yù)付款金額或其賬號 (預(yù)付式或記賬式)。電子收費(fèi)系統(tǒng)中付費(fèi)方式?jīng)Q定了ETC系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的處理流程。

(2)車上單元

車上單元是 ETC的重要組成部分，它記錄著兩種信息：一是使用者信息：車的ID值、車型的信息、預(yù)付款金額或其賬號；二是收費(fèi)信息：入口的信息、收費(fèi)金額、時(shí)間、地點(diǎn)等。車上單元的信息結(jié)構(gòu)決定了ETC收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)用性及兼容性。

(3)電子錢包的存放處

電子錢包中包含的信息，可以存放在車上單元的內(nèi)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)及其讀寫器。電子錢包的存放處決定了電子錢包的應(yīng)用范圍及ETC系統(tǒng)的適用性。

電子錢包的發(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。對于使用預(yù)付方式的電子收費(fèi)系統(tǒng)用戶來說，如果余額信息存放在內(nèi)部存儲器里，那么當(dāng)余額不足，需要續(xù)存時(shí)，無法立即完成，必須通過專門的服務(wù)機(jī)構(gòu) (發(fā)行安裝單位或金融機(jī)構(gòu))才行。而使用IC卡存儲預(yù)付金額，可以按照一定面額大量制作、公開發(fā)行，用戶可以預(yù)先準(zhǔn)備若干張，一張的金額不足，立刻換上新的。

②能夠?qū)崿F(xiàn)儲值卡的一卡多用，滿足用戶需求和未來發(fā)展趨勢的需要。儲值IC卡不僅可以用于電子收費(fèi)系統(tǒng)的交費(fèi)，還可以用來支付行車過程中的其它費(fèi)用，如加油、服務(wù)區(qū)消費(fèi)等，甚至可以用到非交通領(lǐng)域中，如打電話，真正實(shí)現(xiàn)一卡通行。這不僅滿足了用戶追求方便快捷的需求，也符合未來社會及經(jīng)濟(jì)活動的電子化、一體化發(fā)展趨勢。當(dāng)然。使用外部存儲裝置也有不足的地方，例如它在響應(yīng)時(shí)間和操作過程上往往比不過內(nèi)部存儲器。但使用外部存儲裝置是未來的必然趨勢，也是現(xiàn)在各國著力研究的一個(gè)重點(diǎn)。

③能夠減少對于金融機(jī)構(gòu)的依賴。如果將電子錢包記錄在車上單元，需要金融機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)提供金融服務(wù)，包括參與車上單元的發(fā)行、發(fā)裝。同時(shí)，它要向系統(tǒng)提供一定的信息，如不良信用賬號的“黑名單”，業(yè)務(wù)結(jié)算結(jié)果等。而電子錢包的外部存儲方式使電子錢包的發(fā)放與車上單元的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證該BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。

反歸一化后的結(jié)果，即T ’ =T ’ ×Tmax。

仿真預(yù)測結(jié)果如表1，表中的仿真預(yù)測結(jié)果是 從表1可能看出，用BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)預(yù)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(shù)預(yù)測結(jié)果最大誤差小于2%，預(yù)測結(jié)果令人滿意，說明該預(yù)測模型具有解決實(shí)際問題的能力。

4 結(jié)束語

依據(jù)馬歇爾試驗(yàn)的技術(shù)指標(biāo)，用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了預(yù)測模型，并應(yīng)用了改進(jìn)的BP算法。采用大量的馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練了三層BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型，并對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，該法的理論分析與實(shí)際試驗(yàn)之間具有很好的相關(guān)性和延拓性，預(yù)測效果較好，可以大大減少研究此類問題的工作量。該預(yù)測模型還可推廣應(yīng)用預(yù)測馬歇爾試件的穩(wěn)定度和流值。