ETC电子不停车收费系统毕业论文

精品文档 I欢迎下载 毕毕 业业 设设 计计 专 业 班级学号 学生姓名 指导教师 二 一 年 月 精品文档 II欢迎下载 高速公路电子不停车收费系统高速公路电子不停车收费系统 HighwayHighway ElectronicElectronic TollToll CollectionCollection SystemSystem 专业班级 学生姓名 指导老师 学 院 年 月 精品文档 I欢迎下载 摘 要 高速公路收费站 ETC 通道 电子不停车收费系统 Electronic Toll Collection 指的是车辆在通过收费站的时候 通过车上安装的设备实现车 辆识别 信息读写 入口 并自动从之前就已经绑定好的 IC 卡或银行帐户上扣 掉相应资金 出口 是当今交通部门以及大学研究所一直努力研究开发并推 广在道路桥的一种电子收费系统 在使用电子不停车道的时候 车主只需要在 车窗上安装电子标签并充值 到达收费站时可不用人工缴费 也不用停车 高 速费将自动从卡片扣除 这种收费系统每个车收费过程不到两秒钟 其收费道 的通行能力是人工收费通道的 4 11 倍 ETC 指的是智能化交通系统里边的一个 重要应用环节 它是由安装在汽车前挡玻璃上的一种电子标签 OBU 也是我们 平常简称 并且是和收费站 ETC 车道上立杆安装的微波天线进行短程的通信 扣费的形式就是利用当今上位机的技术与各个银行后台的协议进行互联计算收 费 达到车辆通过道路桥的收费站的时候不用停车就想是路过一个减速带一样 很随意的就自动扣除了费用 但总的来说 车辆还是需要以较低速度通过收费 车道 通过不停车收费这些新技术 不仅可以加快到路桥的车流量 提高通行 情况 车辆运行效率同时也可以降低油耗和车辆损耗 较少污染气体的排放 及环保又节能 是当今交通部门以及大学研究所一直努力研究开发并推广的一 种电子收费系统 关键词 关键词 高速公路电子不停车收费系统 ETC 精品文档 II欢迎下载 ABSTRACT With highway toll station ETC Channel toll collection system means the vehicle through the toll station to achieve the vehicle identification device through the car information is written entrance and automatically deducted from the IC card or bank account pre bound funds exports is an internationally are working to develop and popularize the electronic toll collection system for roads bridges and tunnels Using this system the owner as long as the window is installed and stored proximity card fees they do not pay through the toll station manually and without parking high speed toll is automatically deducted from the card Although able to achieve no parking but in general the vehicle still needs to pass a slower speed This charging system takes less than two seconds per vehicle fee the fee channel capacity is 5 10 times the labor costs of the channel Toll Collection System Electronic Toll Collection ETC is the intelligent transportation system is an important application areas and sectors Dedicated Short Range Communication via microwave vehicle electronic tag and the toll station ETC lanes installed on the vehicle windshield on the use of computer networking technology and banking system back the settlement process so as to achieve the vehicle does not need to stop by the road and bridge toll station will be able to complete the passage the purpose of payment of fees By means of toll collection technology can improve the capacity to the road the vehicle operating efficiency when reducing fuel consumption and vehicle wear and tear fewer emissions that of be save energy and protected the environment play a role KeyKey WordsWords Highway Electronic Toll Collection System ETC 精品文档 I欢迎下载 目 录 1 绪 论 1 1 1 课题背景 1 1 2 高速公路的不同收费方式 1 1 3 课题研究的目的与意义 2 1 4 课题的主要研究内容 2 2 高速不停车电子收费系统 ETC 的研究与设计 4 2 1 设备工作条件 4 2 2 设计目标 5 2 3 车道设备设计参数 5 2 4 收费系统供电设计参数 5 2 5 系统指标 6 2 6 ETC 车道系统实现方式 6 2 7 本章小结 6 3 电子不停车收费车道子系统和车载电路的设计 7 3 1 不停车收费系统 ETC 构成 7 3 1 1 车道天线 路侧读写控制器 7 3 1 2 收费计算机系统 7 3 1 3 车道外围设备 8 3 2 不停车收费系统 ETC 功能 8 3 3 车载单元 OBU 9 3 3 1 MCU 与射频芯片的接口通讯 9 3 3 2 电源电路的设计 9 3 3 3 车载唤醒电路的设计 9 3 4 本章小结 10 4 收费车道控制系统的设计与联系 11 4 1 ETC 微波天线及处理器 A B 11 4 2 ETC 自动栏杆 13 4 3 ETC 车道信息屏 13 4 4 ETC 雨棚信号灯 14 4 5 车辆检测器 15 4 6 各设备之间的联系 16 精品文档 II欢迎下载 4 7 本章小结 17 5 ETC 不停车系统软件设计 18 5 1 ETC 车道系统控制方案 18 5 2 RSU 主程序的设计 19 5 3 OBU 中 MCU 和 BK5822 通信软件设计 20 6 现场软硬件安装调试及取照 21 6 1 微波天线的安装 立杆以及设备的接线 21 6 2ETC 收费岛线圈的布置图 22 结 论 27 参考文献 28 附录 ETC 不停车系统部分程序代码 29 致 谢 38 精品文档 3欢迎下载 1 绪 论 1 1 课题背景 ETC 是交通部门正在努力推广使用于道路 隧道和桥梁的电子自动收费系统 通 过分析研究我国的交通压力和汽车的飞速增加 对我们的环境造成的污染交通压力 日渐增加等 就当下的收费方式已经满足不了高速交通压力 普通的收费站收费方 式是当车辆通过的时候必须停车 就好像我们节假日的时候车流量比较大造成相当 程度上的拥堵 当通过的时候人们都带着拥堵烦躁的心情开车此时很用以造成交通 事故的发生 所以这种现象已经成为交通部门 收费站 的一大问题 劳民伤财 环境和时间还有能源 我们常说的酸雨以及近年来的雾霾 PM2 5 都和这些问题有 关 这些现象己经引起越来越多人的不满 我们国家的高速也基本上形成了一种规模 这也是基于国民经济的不管增长 其实总体来说很大一部分高速收费站还是会采用人工收费方式 实际上来说 我 们所研究的电子不停车相比于传统的优势 其中的一个就是适应于各种不同的收费道 路 各种收费站道路情况 然后就是对于过去那种非法的逃费现象 闯栏杆机等不文 明的行为可以更好地维护解决 从字面上来看就可以知道智能化交通就是解决优化 过去的缺点 增加自己的新功能 灵活便意并且比起之前的收费标准还有优惠 达 到利国利民的作用 可以降低收费站的拥堵现象 增加道路的利用率 直到目前我 国都是很重视交通问题 尤其是我们说的不停的电子车收费系统 我国的交通部门 指出 收费技术的发展方向就是趋向于不停车系统 以每个城市的情况各种解决方 式来完成 1 2 高速公路的不同收费方式 A 人工收费的系统 顾名思义所有收费流程都是有收费员完成 并且每一个收 费亭都会有专门的人员操作 通过对收费站的车辆有抓拍摄像头 费额显示 人员 收取费用 并且打出收费凭证 人工收费的特点操作简单 方便 但是会出现逃票 闯杆等违规行为 还有就是单个车辆通过率低操作流程时间长 B 半自动的收费系统 半自动收费系统是通过操作员加上计算机来实现完成的 前端设备进行数据分析 末端人员操作收费 很少一部分也会有计算机代替人进行 流程操作 收费站可以通过一定程度上的计算机联网进行部分区域地点的联网收费 其特点就是这样就能够把不文明的违法行为降低到最小 但由于还是需要人员参与 因此效率还是很低 所以这种方式还是达不到理想效果 C 电子不停车收费系统 ETC Electronic Toll Collection 来往车辆不用 精品文档 4欢迎下载 停车就能完成通行 其优势是 首先肯定是收费过程很快 其次就是弥补了前边两种 所带来的交通困扰 还可以有效地降低不文明行为 收费的效率和准确性得到很大 提高 可以大大缩减交通部门在建设收费站到投入所花的所有资金 由于车辆不需要 因为收费而加减速停车等 因此可以有效地节能减排 1 3 课题研究的目的与意义 近几年来交通部门对高速收费系统所带来的一系列问题所出台的解决的方法 电 子不停车收费系统 来往车辆不用停车就能完成通行 其优势是 首先肯定是收费过 程很快 其次就是弥补了前边两种所带来的交通困扰 还可以有效地降低不文明行 为 收费的效率和准确性得到很大提高 可以大大缩减交通部门在建设收费站到投 入所花的所有资金 随着高速公路通车里程的迅速增长 高速公路事业在人们的生 活中已经占据一部分 传统的人工半自动收费 Manual Semi automatic Toll Collection 简称 MTC 将会被 ETC 所取代 传统的 MTC 与 ETC 相比较 1 车速受 到限制 以带来车辆堵塞 空气污染 2 收费的时候容易造成不便 收到假币 以 及后续对现金的管理等等 电子不停车系统的应用 解决了高速的堵车以及安全问题 等 还增加舒适性和方便性 不但是为高速的运营提供方便而且还可以对其相关部门 带来不一样的影响而且对于高速收费站的组建以及其他资金带来影响 并且吸引更多 的投资高速公路建设和管理 不通过现金交易不但对百姓的生活带来方便而且它的 非直接交易模式也多有关部门的管理到来不必要的麻烦 不管是从使用者角度还是管 理者来说都是一件非常之得重视以至于进行实施的工程 1 4 课题的主要研究内容 本课题主要研究以实际工作过程中对高速电子不停车收费系统的整体部署 设 计规划以及设备之间的关联 包括软硬件之间的衔接 以下几章里面我会按照个人 施工情况 天津市某几条高速所安装以及改造的高速公路 以详细的解释 主要也 针对 RSU 以实际的道路作解释 RSU 通常由以下部分组成 1 路边设备控制器 是一台计算机设备 通常与天线及其控制器 抓拍系统 车辆检测器互联 对于具有收费岛的单车道 ETC 系统 与之互联的还有通行信号灯 电动栏杆等外设 路边设备控制器完成对所连接设备的各种控制功能 通信功能和 处理功能 2 天线及其控制器 实现与车载 OBU 之间的通信 3 抓拍系统 抓拍系统是针对违章车辆以及无电子标签车辆的电子记录系统 用于事后对这些车辆进行通行费追缴和违章处罚 4 车辆检测器 对车辆的到来进行检测 以及对来车车型进行分类 精品文档 5欢迎下载 5 其他的辅助设备 如电源 照明等 2 2 高速不停车电子收费系统高速不停车电子收费系统 ETCETC 的研究与设计的研究与设计 2 1 设备工作条件 1 除非技术规范另有说明 设备的工作条件和测试条件为 温度为 25 60 相对湿度为 30 95 本项目各收费站控制室 通信站机房 和设备间内均装有空调 空调设备工作时 室内温度为 18 28 相对湿度为 50 20 室内有地线 接地方式为联合接地 接地电阻不大于 1 由房建承包人提供 室内提供的电源为单相 50Hz 220V 15 或三相 380V 10 交流电源 承包人应有措 施保证设备在此电压下正常工作 机房设备将在上述环境条件下工作 但应注意 空调设备不工作时 其室内的温度 湿度将随外界天气变化 2 在技术规范中可能要求某些设备在更严格的环境条件下工作 所有设备应能在短 时间出现的最低温度和最高温度下工作 3 在整个安装工程中 可能会出现空气湿度很大 大气中含有酸雾和腐蚀物质的情 况 4 承包人在考虑应该考虑以下因素在细节设计 设备安装保护的同时 水 设备应能接受来自各个方向的溅水 通常是安装在公路两边的路沿上 尘埃 安装在高速公路沿线的设备并且裸露在尘埃当中 腐蚀性或污染性物质 是指表面外壳安装在外部并且容易受到各种污染 特别指 出的是汽车的尾气和大自然的酸雨 机械应力 高速路沿线两边安装的设备除了受到电缆线路 光和管线之外还会受 到大的冲击和振动 频率介于 10 5 50Hz 之间 植物或菌 长时间的裸露可能导致一些植物和微生物的破坏设备 动物 动物可能会造成设备损坏 昆虫 小鸟 还有老鼠等 电磁 静电或电源 由于磁场的原因可能出现感应电流 静电作用 电磁辐射 施工单位还应该注意的是下边可能为影响系统运行的因素 金属元件 高速公路沿线或控制室附近的供电线路 其它 太阳辐射 由于长时间在外面 阳光强度大 很可能产生辐射一直出现电流 雷电 施工单位还应该注意外场设备以及连接到室内的设备之间可能遭受雷电 精品文档 6欢迎下载 雷电袭击 风力 室外的设备应该可以早 38 8m s 以下风速 应能在 38 8m s 以下风速时正 常工作 化学侵蚀 化学侵蚀 硫磺产品燃烧后的常压蒸汽 化学侵蚀 常压硫化氢 蒸汽 发霉 再选材料的时候应该考虑不能选择适于霉菌滋生的 冲击 工作台会受到不同方面产生的振动和敲打产生的冲击感 振动 通过车道的车辆会产生一定程度的振动 应该能够在范围之内 2 2 设计目标 通过车辆类别和公里数 对使用高速公路的车进行正确的收费 尽量减少闯 杆逃跑等不文明违规行为 对所通过的车辆进行记录数据的登记以及入账情况 尽量减少因为财务原因 带来的不必要麻烦 不同与之前就是尽可能大程度的减少系统引起的交通压力 采取 xx 市统一联网收费应用软件 基本系统功能 对各种车种 车型等采用 统一的处理规范 报表及管理流程均由该软件提供 在实现联网收费基础上 提供满足于本技术规范要求的其它功能软件硬件以 及调试 该设备系统具有保护作用 可以不会因为局部故障问题影响其他设备的正常 工作 并且还可以与普通的形势使用 可以实时定时向交通部门等提供必要数据 并且关联出入口交通 普通入口收费车道 平均服务时间6秒 平均等到车辆在6秒一辆车 普通出口收费车道 平均服务时间18秒 平均服务水平为等待1 0辆车 ETC 收费车道按平均车速 20km h 计算 2 3 车道设备设计参数 车辆通过检测器的速度不大于 60km h 收费员操作至控制室显示的时间延误为 0 1 秒 最大值 发出一张通行卡的时间为 1 秒 最大值 限于普通入口车道 处理一张通行卡的时间为 1 秒 最大值 限于普通出口车道 ETC 收费车道按平均车速 20km h 计算 精品文档 7欢迎下载 2 4 收费系统供电设计参数 收费设备用电均取自专门设置的大容量在线式 UPS 配电间 或者与后台机房合设 内应安装带空气开关及过流保护的配电箱 配电箱出线回路 10 路 收费系统的电源由房建区变电所低压配电回路提供 界面划分在配电箱处 要求为双路供电 由变电站低压配电屏通过专门回路引入 但是不可以与 其他设备共用比如照明空调等 并要求在地方电源断电的情况下 能迅速 由柴油发电机组备用电源进行供电 2 5 系统指标 所有子系统的系统指标均需满足 公路工程质量检验评定标准 机电工程 JTG F80 2 2004 2 6 ETC 车道系统实现方式 本项目电子不停车收费系统采用人工车道刷卡交费与ETC车道不停车交费相结合 的方式 即在人工半自动收费 MTC 基础上建设电子不停车收费 ETC 车道实现 电子不停车自动缴费 2 7 本章小结 如果当汽车压过第一个车道线圈的时候然后一个回传信号到上位机 然后同 时也触发了ETC天线架上的射频读写器 同时汽车上安装的电子标签与天线读写器进 行数据通讯 这些数据信息回传给收费亭的上位机 上位机开始分析这些数据并且做 出相应的指令并且相应的设备做出相应的动作 例如 上位机某银行的后台之间建 立联系并能够准确的计算出扣费金额 如果扣费成功 那么栏杆机就会抬落 费额 精品文档 8欢迎下载 显示器显示收费情况 就是这个过程不用普通那种收费方式 没有人工干预 车辆 就可以不间断地在规定时间内通过 精品文档 9欢迎下载 3 电子不停车收费车道子系统和车载电路的设计 3 1 不停车收费系统 ETC 构成 ETC 收费车道系统包括车道天线 路侧读写控制器 收费计算机系统以及其它 外围设备 如图 3 1 所示 图 3 1 电子不停车收费系统总体设计结构图 3 1 1 车道天线 路侧读写控制器 车道天线是指安装在收费车道前端线干上的读写控制器与 OBU 进行连接 车 到前端的天线收到 OBU 的信号然后通过上位机的指令唤醒电子标签 读写器与电 子标签之间进行匹对 连接成功后 电 子标签被写入相应的车辆信息进行下一个 阶段的信息传输 同时控制器也交换到对应的数据 接着回传到上位机数据库 天 线和控制器可以放到收费亭或者是一并放在一起设计 因为天线设备是在外面 所 以应该在安装的时候考虑不同条件的限制 3 1 2 收费计算机系统 该系统包括数据库 ETC 相关设备站 车道控制机等 电子标签是有车道控制 机来控制进行读写车辆数据 可以查询最初的交易记录以及车辆的黑白名单 车道 外围交通设备的连接信息 并且可以通过站内 ETC 汇总 编辑 上传 在收费车道 收费站应配备 ETC 应用软件 ETC 应用软件分为收费车道 ETC 应用软件和收费站 ETC 应用软件 应完成不停车收费系统的全部功能 ETC 应用 软件应采用模块化结构设计 精品文档 10欢迎下载 3 1 3 车道外围设备 包括自动栏杆 车检器 雨棚灯 费额显示器 车道监控抓拍设备 声光报警 器等 本项目仅增加雨棚信号灯 车道信息屏 声光报警器 自动栏杆 车辆检测 器 读写天线等设备 其他设备利用原有车道设备 ETC 车道信息指示屏有效起到标识作用 可以指引装有标签的汽车进入不停车 车道 防止普通车辆误入 ETC 车道 在出口车道可显示应交款数 余款数等 ETC 设备的布局需要考虑到车辆不会误入不停车收费车道 同时需要各种指示 设备的配合 还可以做出反应通知车主司机的 车道信息屏显示通行收费额度 车 牌 车型 车辆检测器 自动栏杆及图像抓拍的配合 还可以避免不是 ETC 车道 的车辆也跟着进入该车道 3 2 不停车收费系统 ETC 功能 1 如果探测到车辆的驶入驶出并且进行车辆的记录 发送记录的数值 与监 控识别设备可以判断车辆是否具有电子标签 以下简称 OBU 2 可以实时进行取证抓拍 可以对过往的车辆进行记录保存 3 比如在入口车道设备只是记录该口的车辆信息 在出口车道 根据车辆进 入的入口收费站 车辆的信息资料并且查看收费标准等 可以得出此次费用 回写 出口标识 XX 主线站入口车道一次性扣除通行费用 并且写入 ETC 卡车类信息等 4 根据车道上位机的指令来做出相应的动作 包括 自动栏杆起落 通行指 示灯雨棚信号灯切换 声光报警器还有就是费额显示器的显示等 5 收费站与车道之间数据的对换 具体有 自动接收收费站传给的收费记录 同步时间 收费卡的收费时间地点 相关人员信息表等系统设置参数等 传输 ETC 卡记录数据 出入口车道的通车记录等 6 收费车道系统可以单独不关联的方式运行 如果出现其他设备时 系统可 以单独并且端机使用 如果收费站网络出现故障或者是收费站的电脑不工作的时候 在这些之前的数据记录都可以存储在本地管理处 当车道长时间并且独自工作的时 候 都可通过传统的方式将收费信息回传到收费管理处 7 如果车辆通过专用车道并且出现栏杆现象 系统会在费额显示器上显示出 拦截原因 或者是没有出入口信息 侧方驶入车辆等 此时该车辆不能使用此车道 由工作人员引导至旁边的普通车道通过 精品文档 11欢迎下载 3 3 车载单元 OBU 3 3 1 MCU 与射频芯片的接口通讯 车载单元电路当中的 OBU 功能的实现关键是由 MCU 微控制处理器与通过 SPI 总线共同完成射频芯片 BK5822 它的接收发射 MOSI MISO CLK 和 CSN 他们四个 组成了总线 SPI 与 BK5822 的四根信号通道并且可以提供一个 8MHz 的速率 用户 可以首先通过一个 SPI 进行传输通讯 那么首先就在读写寄存器进行数据的控制 传输 所以可以完成接收电路域唤醒电路与射频的反电路的互相交流 3 3 2 电源电路的设计 220V 的交流供电系统 当然它们的芯片还有串口的供电电压为 3 3V 为了维 持系统的供电的稳定性需要有一部分的电压转换 系统部分电源是由 LMI117 芯片 来提供 3 3V 稳定电压 图中的 C9 C10 C11 C12 C13 作为滤波电容 能够阻交 流通直流的作用 具有低功耗 滤波系数小 高效 输出稳电压等优点 图 3 2 MCU 系统电源稳压电路图 3 3 3 车载唤醒电路的设计 如果一旦有车辆通过收费站并且碾压到触发线圈 此时便会发出一组信号 所 以我们还需要设计一个可以作为车辆来往的一个唤醒模板 众所周知如果我们的电 路一直处于一个工作状态 那么我们不但没有优于之前的电路一样耗费能源并且对 我们的设备也有损害 所以为了解决节省能耗提高设备寿命这一问题 所以我们就 是想当只有车载 OBU 在接收到唤醒电路信号的时候才开始工作 并唤醒 MCU 及其 他电路开始工作 现代技术的发展 我们可以装有自备干电池的情况下产生无线通 讯 我们知道有一个一直让我们都在研究开发并使用的新技术 ZigBee 天虽然是 低成本 低功耗 低速率但是自带供电部分也是有限的 如果不采用自动休眠模式 一直处于工作的情况下 那么实际和设计的工作时间还是差距很大的 所以这个降 低功耗问题一直是我们研究及应用各种无线设备的最大的难题 因此为了减少功耗 ETC 设计采用了触发线圈式唤醒 MCU 工作 将 OBU 发出的信息给 RSU 从无线接收 到车检器单元的唤醒信号后 经过上边说的滤波电路的作用 在进行解调信号筛选 精品文档 12欢迎下载 得到满足要求的唤醒信号 一般情况下有唤醒信号直接出来的信号功率比较低 所 以我们还要进行信号的放大 以便能够达到激活 MCU 电源模块 如图 3 3 唤醒 信号 MCU 电源唤醒端口 唤醒 MCU 然后再进行工作 我们采用 Cockcroft Walton 倍压整流电路的原理设计出唤醒电路 C W 倍压 整流电路的原理是 当输入电压幅度大于二极管正想导通电压时 利用二级管的导 通角来对倍压整流电路建模 在实际的环境中 信号强度都比较弱 一般都小 于二极管正想导通电压 所以电路设计的过程中采用了 C W 电路 主要利用电容 等效负载 基本电路分析法 二极管指数模型等 C W 倍压整流电路的关键部件 是在于二极管的选择 为满足 5 8GHz 无线唤醒电路要求 图 3 3 车载唤醒电路设计 3 4 本章小结 本章主要是把 ETC 系统分为几部分分析 系统各模块硬件设计 主要分析设计 了 路边单元电路 RSU 车载单元电路 并着重解释了车载唤醒电路的设计 是电路可以快速对接车载信号 实现低弱信号对车载单元的唤醒及时 肖特基二极管三极管放大信号MCU电源模块 天 线 滤波 唤醒 精品文档 13欢迎下载 4 收费车道控制系统的设计与联系 4 1 ETC 微波天线及处理器 A B 计 算 机 网 络 读写器 调制解调 MCU 接口 天 线 ECT 标签 天 线 调制解调 CPU EEPROM 1 1 单单车车道道天天线线 平均无故障工作时间 30 000 小时 IP65 防护等级 有效工作距离不低于 10m 不会影响相邻车道的设备 适应各类恶劣的环境 能有效的抵御紫外线辐射 防 腐性能优良 2 2 读读写写交交易易控控制制器器 交易控制器和车道控制器之间的通信协议可以是异步串行通信协议也可以是 TCP IP 协议 交易控制器能处理一系列完整的付款交易 保证安全可靠以及与其 它系统的互换性 交易控制器具有系统初始化的程序指令 如设置车道天线频道 子频道和电源电压 交易控制器的管理功能可以连续监视 DSRC 微波链路的运行 在故障发生时会自动报警并且把状态变化传给车道控制机 其技术指标要求如下 可以处理一个或两个天线 适用于单车道收费系统的应用 通信频率 5 8GHz 识别距离 3 7 11 m 工作温度 40 75 工作相对湿度 100 免维护寿命不低于 50 000h 电 源 单相 220V AC 50Hz 包括必要的防雷 防浪涌设备及措施 3 3 电电子子标标签签 精品文档 14欢迎下载 双片电子标签 支持 5 8Ghz 频段高速专用微波短程通信 支持高速标准 DES 三重 DES 运算 支持 250 Kbps 以上高通信速率 支持 LED 液晶 蜂鸣器等多种信息提示手段 数据存储容量不小于 256Byte 在 128Byte 内存可进行读 写 擦除再 写操作 还开辟有可永久专用字区 用户可自定义读写标准 使专有应用系统效率更加快捷 内存可反复擦写 100 000 次以上 免维护寿命不低于 50 000h 有良好的电磁兼容性 抗干扰能力强 通讯 与电子标签读写器之间采用加密传输 加密算法采用 3 DES 采 用防冲突通讯协议的二进制树形防冲突机制 不管工作区有多少个标签 每秒可有效识读多达 50 个标签 工作温度 40 85 存储温度 55 125 4 4 读读写写天天线线的的安安装装 可以安装在雨棚上 也可以单独安装在车道门架上 安装固定费用包含在报价中 待联合设计中确定安装方式 5 5 E ET TC C 设设备备的的检检测测 ETC 读写设备应已通过 ITS 中心检测 产品型号应在 已通过测试的电 子收费专用短程通信产品名录 中 且在有效期内 产品应可根据业主要求 送至 ITS 中心检测 ITS 中心承担全国电子不 停车收费关键设备 可包括路侧单元 车载单元 IC 卡 IC 卡读写机 具等 的测试工作 测试工作应至少包括以下内容 ETC 设备测试 物理参数测试 协议一致性测试 互操作测试 环境条 件测试 智能卡测试 物理特性 化学特性 电特性 通讯协议 基本功能 基 本安全性能 稳定性 环境条件 文件结构 指令集 ETC 应用测试 交易流程测试 实际过车测试 通行速度 大样本量 互操作测试 精品文档 15欢迎下载 4 2 ETC 自动栏杆 1 车道头部安装自动栏杆 自动栏杆受控于 ETC 车道控制器 拦杆 的下落由车道控制器车辆检测到检测器的数据后控制 2 栏杆由 PVC 材质制成 杆体表面贴有红 白相间的高强反光膜 栏杆的断面形状可为长方形 圆形或其它形状 杆长 3 0 米 栏杆臂 下边缘距水平地面的高度在 750mm 1050mm 之间 3 栏杆悬臂被车辆碰撞 可以水平移动 如碰撞力过大时 悬臂应自 行脱离 以保护自动栏杆的机械传动装置 减轻对碰撞车辆的损害 自 动栏杆发生故障或断电时 栏杆悬臂自动复位至垂直状态 4 自动栏杆箱体宜采用 2mm 以上厚的钢板制成 为便于维修 机箱 留有门 锁 5 自动栏杆还应包括通信控制以及车辆检测模块 车辆检测器采用 环形线圈检测器 它由埋在每条车道路面下的环形线圈和设于车道控制 机内的检测器构成 用于统计驶入 驶出车道的车辆数和控制车道摄像 机的图像抓拍以及控制通行信号灯 自动栏杆的动作 6 电机部分技术指标 满足交通行业标准 JT T 428 1 428 2 2000 收费栏杆技术条件 快速启动和停止 由水平到竖直和由竖直到水平的运动时间 1 8s 使用寿命 5000000 往复次或大于 10 年 功耗 单相电机 80W 栏杆抬起时间小于 0 7 秒 MTBF 大于 100 万次 MTTR 小于 30 分种 使用环境温度 30 70 环境湿度 95 无冷凝 带有防冲撞机构 可抗 5 级风力 又能安全脱开 电源 AC220V 15 50Hz 2Hz 防护等级 IP65 4 3 ETC 车道信息屏 采用 LED 点阵式显示屏 选用单色 LED 点阵显示模块 内置 16 8 点阵 ASCII 码字库 16 16 点阵 GB2132 一级汉字字库 分辨率 144 72 精品文档 16欢迎下载 发光亮度 1000cd m2 可自动调节发光强度 发光器件 5 半户外模块 像素间距 7 62mm 发光亮度 大于 1500cd m2 显示内容 收费信息及显示公告信息 图像 控制方式 RS232 通讯 屏体尺寸 1157mm 608mm 115mm 显示区尺寸 1097mm 548mm 操作温度范围 20 75 相对湿度 10 95 非冷凝 MTBF 大于 15 000 小时 MTTR 小于 0 5 小时 箱体防护等级 IP65 立柱式安装 4 4 ETC 雨棚信号灯 1 雨棚信号灯安装在每条 ETC 车道上方的雨棚上 在车道迎车流行驶方向 的收费大棚上方安装禁止通行 用黄色 表示 和通行 用黄色 表示 的组合 信号灯 黄色 表示车道关闭 车辆不允许驶入该车道 黄色 表示车道开放 车辆可以驶入该车道 在双向广场车道逆车流行驶方向的收费大棚上方安装黄色 用 表示 反向禁行信号灯 2 雨棚信号灯由收费亭的 UPS 供电 3 雨棚信号灯的尺寸 600 600mm 内框 4 承包商的工作任务是提供和安装雨棚信号灯的连接件 托架 紧固件和 其它附属安装材料 安装角度应调整到使驾驶员获得最佳的视认效果 并将雨棚信 号灯控制线缆引至收费亭内车道控制机附近 线缆留有 1 0 米的余量 并负责 将控制线缆接入车道控制机机柜内的 I O 板上 5 连接件 托架 紧固件和其它附属安装材料均包含在设备本身 不在单 列费用 6 主要技术指标如下 LED 光源 黄色 直径 26mm 波长 626nm 精品文档 17欢迎下载 亮度 4000mcd 9400mcd 半功率角 30 度 显示内容 正向 黄色叉和黄色箭头 反向 黄色叉 结构指标 黑色防水机箱 壳体为 1 5mm 厚冷轧钢板 带遮阳罩 封装 防水 防尘 防锈蚀机箱 密封性 IP55 安装角度 垂直方向向前倾 6 水平方向 15 可调 重量 约 12KG 电气性能指标 亮度 纯黄超高亮发光二级管 1000 米内可见 寿命 10 万小时 电源 220V 15 50Hz 3Hz MTBF 10000 小时 MTTR 0 5 小时 温度 20 60 工作湿度 95 在 5 60 之间 4 5 车辆检测器 1 车检测器所采用的是环形线圈检测器 它由埋在每条车道路面下的环形 线圈和设于车道控制机内的检测器所构成 用于统计车辆驶入 驶出车道的车辆数 和控制车道摄像机的图像抓拍以及控制通行信号灯 自动栏杆起落的动作 2 车辆检测器应可以检测通过本路的各种车辆 当拖挂车通过检测器时应 判为一辆车 当两辆车快速 慢速或相距很近地通过检测器时 应判为两辆车 3 各车道的检测器不能互相干扰 金属物体在两车道之间的收费岛上移动 时 不能影响检测器的性能和精度 4 不要求环形线圈检测器检测比轻型摩托车更小的运输工具 5 当车道处于关闭状态时 检测器通常应仍处于工作状态 以检测在车道 关闭时的违章车辆 当有违章车辆通过时 应能引起黄色闪光报警器报警 直至事 情处理完毕 6 环形线圈安装包括以下内容 但不局限于此 开槽 布线 封装 填充 适当的填充剂 7 车辆检测模块部分技术指标 线圈电缆由截面积不小于 1 5mm2 多股铜导线构成 应用于超低压电路 精品文档 18欢迎下载 AC32V 以下 埋设后的环形圈绝缘电阻 500M DC500V 时 线圈电感量范围 70 1000 H 灵敏度为四级可调 高 0 02 L L 次高 0 05 L L 中低 0 1 L L 低 0 5 L L 频率 三级以上可调 高 中 低 电源要求 24VDC 15 150mA 最大输入电流 贮存温度 40 85 操作温度 40 85 湿度 高达 95 无冷凝 检测器具有加电自动复位和人工复位两种功能 检测精度 99 9 4 6 各设备之间的联系 电子不停车收费系统的构成及每个设备之间的衔接如下图 精品文档 19欢迎下载 收费站船导的上剖面图可以看出各设备的位置以及安装如下 4 7 本章小结 本章介绍了 ETC 系统涉及的总方案 并分析介绍了该系统采用的 DSRC 通讯方案 最后使用专用短程通信协议采用 5 8GHz 载波通讯协议实现汽车与路边单元之间的通 信 此外还对系统中使用的 FM0 编解码进行设计 仿真 实现系统稳定的 实时的 编解码功能 利用软件编码 很大程度上解决了 ETC 系统识别速度慢 容易受干扰 的缺点 介绍射频接收机的基本原理 在原有的接收机结构的基础上改进并将二次变频超 外差接收机结构引入到本系统中 本系统设计的微波天线接收发射设备是北京千 方科技有限点公司研发的 此接收机射频前端的射频元件 LNA 进行优化 然后再利 用 Ansoft HFSS 软件 模拟仿真应用于 ETC 系统 RSU 和 OBU 上的倒 F 型微波天线 满足于系统的要求 精品文档 20欢迎下载 5 ETC 不停车系统软件设计 5 1 ETC 车道系统控制方案 首先对整个系统进行系统初始化 然后对地感线圈信号进行扫描 如果检测到 有车辆进入地感线圈感应区域 系统启动 RSU 对 OBU 进行识别 检测到达车辆有无 标签及标签是否有效 并对到达车辆与黑名单库进行比对 检测到达车量是否为标 记为黑名单的车辆 如果车辆信息一切正常 收取该车辆的通行费及检测余额是否 充足 巨鼎是否对该车辆进行放行 最后保存该车辆信息 如果该车辆是违规车辆 摄像机进行自动抓拍该车辆信息 并存入黑名单库上传至站系统 如果车辆有标签 但标签失效 对该车辆进行提醒 并列入灰名单上传至站系统 精品文档 21欢迎下载 图 5 1 车道系统控制流程图 5 2 RSU 主程序的设计 首先对整个系统进行系统硬件的初始化 然后启动唤醒电路 RSU 通信功能 对 到达车辆判别是否为合法车辆 驱动车道系统模块检测到回传信号到上位机 上位 机发送显示指令到 LED 电子显示屏 显示车辆相关信息 图 5 2 主程序流程图 精品文档 22欢迎下载 5 3 OBU 中 MCU 和 BK5822 通信软件设计 首先对系统进行初始化操作 包括 MCU 初始化 BK5822 触发模块初始化及相关 外设硬件初始化 如果无车辆驶入检测车道则 OBU 将进入休眠状态 如有车辆驶入 启动唤醒电路中断信号 并打开接收链路 系统天线接收到信号 读取数据回传上 位机 上位机系统接收到信号之后 处理本次过往车辆的通行收费 与银行后台进 行联网计费扣费业务核算 图 5 5 MCU 和 BK5822 交互流程图 精品文档 23欢迎下载 6 现场软硬件安装调试及取照 6 1 微波天线的安装 立杆以及设备的接线 对应的现场施工人员的安装如下图 精品文档 24欢迎下载 6 2ETC 收费岛线圈的布置图 2 UPS 供电系统的构成连接体图 精品文档 25欢迎下载 现场设备接线 地感线圈的铺设 精品文档 26欢迎下载 3 现场施工记录 土建进场施工记录到弱电进场施工记录 精品文档 27欢迎下载 ETC 抓拍相机立杆安装 精品文档 28欢迎下载 ETC 标志标牌安装 精品文档 29欢迎下载 结 论 通过对高速电子不停车收费 ETC 系统现场实际施工情况 以及自己亲身 施工 软件硬件安装调试 对整个工程的流程有了更深刻的认知了解 然后在对前 期的施工进场安排 具体情况具体的分析及遇见变更所应该做的 软硬件的安装调 试 再把整个工程具体划分为不同的子系统来更具体的进行分析施工 整体上来看 应该熟知微波天线与地感线圈及反馈信号到监控的抓拍 到费额显示器的读写 到 栏杆机的起落 最后回传到上位机至软件进行数据分析 按路段以及其他情况来作 出具体正确的分析扣费 整个流程为了达到高速收费系统简单精准便捷的效果 本次论文的大体内容也就是围绕ETC的具体施工情况 施工的步骤 以及每 个子系统的施工先后顺序 每个子系统所用到的产品解释说明 本论文说的ETC电子 标签均采用双片式电子标签 将新增的ETC收费系统与已建的MTC收费系统进行有机 的结合 在交通量较大 设有ETC车道的收费站 用户可将双界面CPU卡插入双片式 电子标签 以不停车方式通过ETC车道 在交通量相对较小 仅设有人工收费车道的 收费站 用户可采用双界面CPU卡以刷卡的方式通过普通人工收费车道 电子支付选 择 双界面卡 接触式 非接触式 可以由高速公路系统单独发行 管理 系统相对 独立 与银行接口十分简单 管理方便 双片式ETC电子标签存储包括车主 车型 车辆物理参数等固定信息 双界面IC卡存储帐号 余额 交易记录 入出口编号等 信息 双界面IC卡内存储的信息能以接触式和非接触式两种方式进行读写访问 根据我国的国情 ETC车道采用栏杆常闭设计 可有效防止非法车辆的逃费 综合考虑互通立交匝道的通过速度和安全性因素 本设计推荐采用 低速 的方案 即安装有电子标签的车辆通过ETC车道的时速限制在20km h以下 精品文档 30欢迎下载 参考文献 1 天津市高速高速公路联网收费技术要求 2 公路工程质量检验评定标准 机电工程 JTG F80 2 2004 3 建筑物防雷设计规范 GB50057 94 和 建筑物电子信息系统防雷技术范 GB50343 2004 4 无线交通信号控制系统及新技术的应用 电讯技术 2007 5 基于 RFID 技术的核心物品实时监控管理系统 电子技术 2011 6 天津市 X X 高速 ETC 电子不停车收费系统安装调试施工技术文件 7 刘志伟 程琳 不停车收费系统 ETC 概括研究 科技创新导报 2008 2 11 8 高文娟 唐斌 高速公路不停车收费系统的设计与实现 2008 8 209 201 9 伍佑成 浅谈电子不停车收费系统 中国公共安全 2007 9 33 35 10 杨继成 施莉娟 ETC 技术原理及其在高速公路收费中的应用 上海市公路学 会第六届年会学术论文文集 2003 242 245 11 王飞 高速公路 ETC 车道收费软件的设计与实现 D 西安电子科技大 学 2010 12 王永超 郭瑞 包贵浩 低功耗有源 RFID 标签设计与实现 J 电子测量技 术 2010 13 Bosch Teleco Global Specification for Short Range Communication CEGELEC SA and Combitech Traffic Systems AB 2003 124 125 14 Haitham M A 1 Deck Analyzing Performance of ETC Plazas Using New Computer Software Journal ofComputing in Civil Enginerring 2001 15 朱亚玲 电子不停车收费 B 类 OBU 系统的设计 D 北京交通大学 2011 16 张弓 ETC 应用中 RSU 系统的设计与实现 D 华东师范大学 2011 17 宋晓丽 电子不停车收费系统的研究与优化设计 D 西安科技大学 2009 18 姜黎黎 林鑫 廖斌 ETC 系统 OBU 上 5 8GHz 圆极化天线小型化研究 J 舰 船电子工程 2009 精品文档 31欢迎下载 精品文档 32欢迎下载 附录 ETC 不停车系统部分程序代码 include include include define MaxChe 3 define Chefei 0 5 using namespace std class Time public int year int mouth int day int hour int minute int second void setTime cout Time endl cout year cout mouth cout day cout hour cout minute cout second void showTime cout year mouth day hour minute second 精品文档 33欢迎下载 class Che public string ID stri