高速公路电子不停车收费系统毕业论文.docx

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1、高速公路电子不停车收费系统毕业论文目 录1绪 论31.1 课题背景31.2 高速公路的不同收费方式31.3 课题研究的目的与意义4L4课题的主要研究内容42高速不停车电子收费系统ETC的研究与设计52. 1设备工作条件53. 2设计目标64. 3车道设备设计参数65. 4收费系统供电设计参数66. 5系统指标77. 6 ETC车道系统实现方式72. 7本章小结73电子不停车收费车道子系统和车载电路的设计83. 1不停车收费系统（ETC）构成83.1.1 车道天线、路侧读写控制器83.1.2 收费计算机系统83.1.3 1.3车道外围设备93.2不停车收费系统（ETC）功能93. 3车载单元（O

2、BU） 101. 3. 1 MCU与射频芯片的接口通讯102. 3.2电源电路的设计103. 3. 3车载唤醒电路的设计103.4本章小结114收费车道控制系统的设计与联系121 .1 ETC微波天线及处理器A/B122 .2 ETC自动栏杆143 .3 ETC车道信息屏144 .4 ETC雨棚信号灯155 . 5车辆检测器166 . 6各设备之间的联系177 . 7本章小结185 ETC不停车系统软件设计198 . 1 ETC车道系统控制方案195.2 RSU主程序的设计205. 3 0BU中MCU和BK5822通信软件设计216现场软硬件安装调试及取照225.1 微波天线的安装，立杆以及设

3、备的接线226. 2 ETC收费岛线圈的布置图237. 论288. 文献299. ETC不停车系统部分程序代码3010. 谢39天津职业技术师范大学201届本科生毕业论文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乍的飞速增加，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

4、)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

5、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

6、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.电子不停年收费系统。ETC (Electronic Toll Collection),来往乍辆不用停乍就能完成通行。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

7、能减排。L3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，传统的人匚半自动收费(Manual Semi一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

8、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

9、软硬件之间的衔接。以下儿章里面我会按照个人施工情况(天津市某儿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，对于具有收费品的单车道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

10、检测，以及对来车车型进行分类。(5)其他的辅助设备，如电源、照明等。2高速不停车电子收费系统ETC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1828、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、220V15%或三相380V10%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

11、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。（4）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

12、于10.550Hz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。（6）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：雷电袭击（10）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。（11）化学侵蚀：化学侵蚀I：硫磺产

13、品燃烧后的常压蒸汽；化学侵蚀H：常压硫化氢蒸汽。（12）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。（14）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。

14、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

15、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。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210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）（JTGF80 / 2-2004 ） o2. 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