浅议高速公路多义性路径识别系统设计

浅议高速公路多义性路径识别系统设计
发表时间：
2019-08-13T14:19:56.747Z 来源：《防护工程》2019年10期 作者： 陈佩瑶
[导读] 随着我国经济的高速发展，高速公路的建设需求也越来越大。

甘肃紫光智能交通与控制技术有限公司
甘肃 兰州 730010
摘要：随着高速公路的快速发展，四通八达的高速公路交通网，带来了高速路径选择的问题。基于高速公路多义性路径识别系统，并
给出了相应的硬件和软件设计。
关键词：多义性路径；5.8GHz DSRC+复合通行卡

随着我国经济的高速发展，高速公路的建设需求也越来越大。由于投资巨大，单靠国家的投入有时不能及时解决经济发展与高速公路
建设的矛盾，但随着高速公路建设的网络化发展，汽车在公路网络行驶的不确定性，使收费公平合理，多跑多缴费少跑少缴费，根据车辆
实际行使路线收取费用，减少通行费的流失
一、多义性路径识别系统
1.多义性路径识别系统定义。多义性路径主要指车辆在高速公路网内两点之间存在不止一条行走路径选择。高速公路在联网收费环境
下的多义性路径识别主要涉及两个环节的问题：一是对行驶的车辆来说，按照哪一个路径路线的标准收取通行费；二是对多义性路线环上
的各个路段来说，如何拆分所收取的通行费。
多义性路径识别系统是应用RFID技术，采用车载单元(O BU)取代IC卡，在需要设置标识站的地方加装路侧识别设备(RSU)，准确对车
载单元进行标识并将必要信息写入其中。在出口通过桌面读写器
(O D U)或ETC天线（RSU）读取卡内的入口和标识信息，确定行驶路径的
应用系统。
2.多义性路径识别系统组成。多义性路径识别系统由路侧标识站子系统、路段中心监视管理子系统、管理中心监视管理子系统组成。
路侧标识站子系统完成对车辆所携车载单元的路径信息写入，包括：路侧标识单元、桌面单元、复合通行证；路段中心监视管理子系统可
以监测路侧标识站子系统的状态，并转发管理中心子系统下发给路侧标识站的控制指令；管理中心监视管理子系统除了与路段分中心进行
通信外，还可以使用移动通信网络直接和路侧标识站进行通信，监测路侧标识站子系统的状态，并对其发送控制指令。另外，管理中心根
据车辆实际的行驶路径进行通行费的拆分、结算，完成信息的查询和指令的发送。
二、案例分析
项目建设背景。以某省高速公路为例。
1.项目建设意义。高速公路多义性路径识别系统建设，不仅是解决现阶段路径识别和通行费拆分突出问题的需要，也是满足未来联网
收费业务发展的前瞻性探索，同时对于规范该高速公路联网收费秩序及提升行业服务水平也具有一定的现实意义，主要体现在以下几个方
面：（
1）对于规范联网收费秩序有重大帮助。目前高速公路基于通行费收费规则的逃费行为依然很多，如电子支付作弊、跑长买短、U转
等，实现多义性路径精确识别后，能够有效地记录车辆准确的行驶路由信息，为发现和治理高速公路逃费行为提供帮助，并能够形成有效
的证据链，对逃交通行费的违法行为起到震慑作用，进一步规范联网收费秩序。（
2）是引导高速公路联网收费健康发展的需要。多义性路
径问题是一个综合复杂的问题，既涉及电子、计算机、交通等领域，也同时联系着高速公路运营中相关政府机关部门的政策管理、运营模
式、融资建设等等。
2.系统设计。多义性路径识别系统采用“5.8GHz DSRC+复合通行卡”技术，采用能够接受5.8GHz DSRC通信技术读写的复合通行卡，
通过在标识点对
ETC车载设备（OBU和非现金支付卡）或复合通行卡写入标识信息、在出口将信息读出的方式实现对车辆在高速公路网通
行路径的识别，从而实现了通行费的准确收取和拆分。（
1）系统构成。根据交通运输部《收费公路多义性路径识别技术要求》，多义性路
径识别系统是联网收费系统的一个子系统，主要由省中心系统、路段收费中心系统、收费站系统、标识点系统、收费车道系统、
ETC车载
设备（包括
OBU和非现金支付卡）、CPC卡等构成。装有OBU的ETC用户从ETC车道正常通行进入路网，MTC用户从MTC车道通行领取
CPC
卡进入路网；ETC用户车辆和MTC用户车辆在通过在路网内布设的标识点时，标识RSU利用5.8GHz DSRC技术将路径信息写入ETC
车载设备（包含
OBU和非现金支付卡）或CPC卡内；在收费站出口，ETC用户可以从ETC车道不停车自动缴费驶离，也可以从MTC车道刷
卡缴费驶离，
MTC用户则通行MTC车道交回CPC卡，仅持有非现金支付卡的ETC用户可刷卡支付驶离，现金支付用户支付现金驶离。标识
点系统应与收费系统时钟保持同步。省中心系统向标识点系统逐级下发路径标识编码等系统参数，并向收费车道系统逐级下发路径基础费
率等运营参数；标识点系统向省中心系统实时逐级上传标识流水记录和设备状态信息。（
2）工作原理。①车辆在高速公路入口收费站时领
取该
CPC卡（使用现有读写器写入入口信息），当车辆通过多义性路段上的路侧标识站时，路侧标识站通过5.8GHz频段与通行卡通信，将
标识信息写入卡中，在出口收费站通过现有读写器即可读取出卡内入口信息和路径标识信息等，以确定车辆行驶的准确路径，完成计费。
②
MTC收费模式下最其代表性的多义性路径通行费精确拆分技术方案是EFID射频识别技术，该方案保持原有收费系统不变，复合工作在
433MHZ
频段上的肯源路径识别卡，用以实明路径识别的识别方法。433MHZ频段．有一定的直射性，但相对5.8GHz频段，有更好的绕射
性；自带电源，采用主动标识工作方式。该方法其最大的特点是：保持原有收费系统不变，只要针对复台的路径识别信息部分作相应的升
级，可保证系统的平稳过渡。由于
433MHZ无线信号有较好的绕射性，无须指定识别卡的安放位置；信号转输时相对衰减较小，标识距离
较远。由于自带电源．主动标识工作方式．具有灵敏度高．作用距离长，因此有非常高的标识率．并有非常好的一致性，保证了系统这到
实用的目的。标识站建设、维护成本低，安装维护十分便利。
3.标识站系统建设需求分析。（1）标识站布局要求。标识点布局采用自由流处理模式，即车辆在自由流的行驶状态下完成路径标识处
理。标识
RSU采用顶挂方式安置在龙门架上，具体布局设置可根据标识点实际的车道和交通情况进行专项设计。为进一步提高标识成功
率，标识点应采取龙门架顶挂式布局。（
2）标识点系统功能。标识点系统应在车辆自由流行驶状态下完成路径标识处理。系统主要功能包
括：采用
5.8GHz DSRC技术将路径标识信息写入ETC车载设备（OBU和非现金支付卡）或CPC卡内。形成标识流水记录，并实时逐级上
传到省中心系统。具备自检功能，并将标识点系统及设备状态信息定期或实时逐级至省中心系统。接收并更新省中心系统逐级下发的
ETC
自由流标识点相关系统参数。能够以独立作业的方式工作，在通信网络出现异常时可脱机离线操作，此时所有作业数据及记录均可存储在
本地，并且待网络恢复后自动将本地滞留数据逐级上传至省中心系统。（
3）系统性能要求。标识点系统性能应满足以下指标要求：系统可
靠性：在网络故障时有完整备用方案保证数据不被破坏，保证数据能够及时逐级上传至省中心系统，同时保证数据的完整性、一致性、真
实性、不可抵赖性和安全性不受破坏。（
4）多义性路径系统传输内容。①在标识站增加CPC卡过车信息接收服务，获取通过标识站的车辆
信息；②将所有多路径接收服务的数据库建设在管理处，减少中间节点；③新建多路径数据传输系统和图片传输系统，将车道摄像机抓拍
图片和多路径相关数据分开上传，减轻传输系统的压力。
通过本系统的建设，形成一套即能够满足基于5.8GHz DSRC多义性路径识别技术的联网收费系统建设，又具有一定的前瞻性，在技术
选型上贴近取消高速公路省界收费站的设计方案，为以后全面电子收费打下基础。
参考文献：
[1]许熙.多义性路径标识系统建设及运维模式初探[J]．中国交通信息产业，2017，03：29—38．
[2]李建.多义性路径识别系统在高速联网收费中的应用[D]．西安，长安大学，2017．4．