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ETC车道智能一体机设计与应用

作者：***

来源：《西部交通科技》2023年第08期

摘要：目前高速公路收费车道存在设备种类繁多、布局分散、布线错综复杂等问题，设备

集成度和智能化程度低，给施工安装、调试、维护保养带来较大难度。对此，文章介绍了一种

ETC车道智能一体机的设计及应用，该设备将车道上的费额显示屏、车牌抓拍、栏杆机、工控

机、车道通行灯、报警器、车道控制器、RSU天线控制器及网络交换机等传统设备集于一

体，并开发了智能节点控制器和监控平台软件，增加烟雾、水浸、温湿度等大量传感器，可实

时收集和上报各个设备的运行状态。经实地测试，该设备智能化集成度高，可极大提高车道资

源利用率，降低设备故障率，提高收费站通行效率。

关键词：ETC车道；栏杆机；一体化；智能化

中图分类号：U491.5A621993

引言0

传统的高速公路收费站设备种类繁多，栏杆机、费额显示、车道摄像机等相关设备是单独

布置的，收费站车道各自独立、形成“数据孤岛”，临道干扰无从解决。收费网络通道复杂、数

据易积压死锁，单点故障容易导致系统性瘫痪，引发封道处理。收费站车道系统集成度低，收

费站现有车道机电设备数量、种类多，布局分散，收费机电系统网络架构较复杂，车道机电设

备接口不一；简洁、美观度有待提高；设备施工、调试、维护保养难度较大。收费站车道智能

化水平低。缺少有效手段发挥外场设备完整性能，车道应用智慧化程度较低，业务弹性较差，

升级维护困难。特情异常处理主要以人工处理为主，需要人员多，效率低，造成车道拥堵

［1］。

为服务高速公路高效安全通行、收费系统的标准化、无人化、智慧化发展需要，本文提出

适合当前路网运行环境的新一代高速公路收费系统解决方案，即ETC车道智能一体机。该设

备集成了ETC天线、费额显示屏、语音提醒装置、爆闪灯、高清车牌识别相机，接口大大减

少，设备可以直接连接收费车道控制机，很大程度上减少了施工管线预留与设备安装调试的工

作量。设备智能化集成度高，对车道的资源利用率高，塑造了智能、便捷高效的收费站形象。

系统1总体架构设计

ETC车道智能一体机集成化控制中枢由嵌入式工业控制机、智能节点控制器、智能车道

IO控制器、全设备智能运维终端集成的车辆控制器单元、防砸雷达车检模块和动环监测模块

组成。高度集成化控制中枢给外部的设备，外部的网络提供接口，将信息收集处理。设备的整

体架构如图1所示。

由图1可知，智能一体机内部集成了高速栏杆机、全彩信息广告屏、LED费额显示器、高

清车牌识别相机、声光报警器、防砸雷达车检、全设备智能运维终端、智能外设控制器、嵌入

式工控机、柜内空调以及动环监测主机等设备。系统具有如下特点：

（1）设备根据交通运输部必威体育精装版高速公路联网收费系统优化升级方案研制，智能节点控制

器实时采集收费数据和设备工作状态，实现车道与收费服务平台系统交互，适应云收费需求。

（2）设备外部通信IP化，支持远程监测、范围管理、控制与维护，提升收费站系统运行

稳定性，降低运维复杂度，实现站级统一管理、便利运维。

（3）通过车道智能自助设备，提升收费站应急处置能力、智能化管理水平和客户自助服

务品质，减少现场特情处理，改善收费员工作和安全防护环境。

系统的集成化设2计

智能一体机采用集成化系統设计理念，设计外观简洁大方，系统内部通过将各智能模块合

理布局，各模块功能相互配合，优化布线，统一标准通信协议等最终形成集成化控制中枢。各

智能模块分析介绍如下。

嵌入式2.1工业控制机

嵌入式工业控制机是集成系统的重要组成部分。工业控制机集成度高，机身体积小，逻辑

功能强大，搭载32位高性能、高可靠性处理器，可实现远程状态检测、故障反馈以及远程控

制，兼容现有车道设备接口。工控机监测运行状态，包括电压、电流、功率、温湿度、环境亮

度、栏杆机的位置状态线圈运行的状态以及外部各种设备的运行状态等。工控机使用TCP/IP

协议与远程的系统进行通信，能够实现如远程控制栏杆机抬落杆、远程重启各个单元模块、远

程开关机、设备运行状态查询以及全彩广告屏远程信息发布等功能，极大提高了高速公路服务

效率［2］。

智能节点控制器2.2

智能节点控制器通过网络与收费软件通信，根据指令获取状态并控制自动栏杆机、通行

灯、雾灯、雨棚灯、声光报警器、费额显示屏、光栅/线圈等外设，并控制副机及关道机。若

收费站或者某条车道发生特