ETC車道機電設備改造實踐探析
隨著電子不停車收費(ETC)在我國逐步推廣應用，其高效通行、減少環保等優勢日趨明顯。下面是CN人才網為大家整理的機電一體化專業畢業論文范文，歡迎參考~
ETC車道機電設備改造實踐探析
關鍵詞：ETC車道 機電設備 預警裝置 防闖口裝置
隨著電子不停車收費(ETC)在我國逐步推廣應用，其高效通行、減少環保等優勢日趨明顯。2010年8月10日河北省高速公路正式開通ETC運營模式，截止2013年年底，京秦高速公路已擁有ETC收費車道22條，覆蓋比例達12.6%。
一、ETC車道收費系統基本功能
ETC車道收費系統主要包括車輛識別系統、車輛檢測系統、設備控制系統、計費系統、通信系統、圖像抓拍系統等六部分，當設備檢測到車輛進入ETC車道的時候，安裝在天線架上的微波天線結合車輛識別來判斷來車是否有電子標簽。如果通行車輛未安裝電子標簽，或電子標簽故障，車道自動欄桿將攔截該車輛，不允許通過，系統不再對該車輛進行處理，需由站內疏導人員引導至旁邊的人工收費車道通過。如果是已安裝電子標簽的車輛，當車輛通過車道時，安裝在天線架上的微波天線與安裝在汽車上的“電子標簽”自動進行信息交換，抓拍設備自動對車道圖像進行抓拍并保存。在入口車道將入口收費站、車型等上道行駛信息寫入非現金支付卡中，在出口車道，根據車輛經過的入口收費站、車型等行駛信息，查費率表，計算通行費金額，從車主的預付費卡中扣除通行費，交易成功后，車道欄桿自動升起，放行車輛，車輛通過后欄桿自動落下，整個收費過程無需人工干預，用戶可不停車快速通過ETC收費車道。
二、京秦高速ETC車道機電設備布設簡介
合理布置ETC車道設備是保證ETC車道通行流暢的一個關鍵因素，如果ETC車道設備布置不合理，就無法體現ETC收費系統的優勢和可靠性。
京秦高速ETC車道設置在收費廣場中央，通過一定的標志標線進行引導，屬于專用車道模式，即不允許未安裝電子標簽的車輛進入，只允許裝有電子標簽的車輛通過，一般為無人值守車道。ETC車道設備布設采用自動欄桿前置方案，即車道設備布設在ETC收費車道前部，包括天線、自動欄桿、通行信號燈等設備，ETC車道比相鄰的人工收費車道向前延伸至少10m的距離，在自動欄桿前方設有誤入車輛駛出的缺口，當車輛進入ETC車道出現交易異常后，可以不需要倒車即可順利駛入旁邊的人工收費車道，最大限度地保障了ETC車道的通暢。具有提高誤入ETC車道的非ETC車輛快速駛出的優點，
三、ETC車道機電設備創新
ETC車道給收費運營帶來便利的同時也伴隨而生了兩大問題：收費員的人身安全問題和通行費流失問題。在實際使用過程中，通過不斷總結經驗，每個問題的相應解決方案如下：
(一)收費員人身安全問題解決方案
ETC車道設置在收費廣場中間的位置，每個班收費員要數次穿過該車道。與ETC車道相鄰的收費亭及排滿繳費車輛的人工收費車道，又阻礙了收費員觀察ETC車輛的視線，形成相互的視線死角。收費員只有走到ETC車道安全島的邊緣探頭去看才能看清，對其人身安全造成重大隱患。
由于京秦ETC車道是在原有人工收費車道基礎上改建的，車道寬度維持原有3.2m的寬度。同時受ETC系統收費處理時間和自動欄桿動作時間等因素制約，車輛通過ETC車道的最大時速可達20~40KM/H。在安裝有減速帶的情況下，根據現場實際觀測，多數車輛通過ETC車道的時速可達15~25KM/H，前后所花時間只需3~5S左右。
為了最大限度的保障收費員的人身安全，除了在ETC車輛行車方向安裝“減速慢行”的警告牌等ETC車道安全設施，結合京秦處實際情況，專門為ETC車道量身定制了一套預警裝置(電路接線圖詳見圖1)，在ETC車道收費亭一側玻璃正上方亭壁上安裝黃閃報警器(詳見圖2)，將行程開關固定在ETC自動欄桿機內部合適位置(詳見圖3)，使報警器與ETC車道的前置欄桿聯動。自動欄桿一抬起，報警器就開始報警，利用欄桿到收費亭12米的距離差實現提前3~5秒報警，提醒收費員注意，并給收費員提供足夠的反應時間，有效降低了安全事故的發生。
圖1 ETC車道預警裝置電路接線圖
圖2 黃閃報警器安裝效果圖
圖3 行程開關安裝位置圖
(二)通行費流失問題解決方案
京秦高速公路所處地理位置獨特，是連接華北與東北的'通運輸主干線。自1999年正式開通運營至今已有15年的時間，京秦處的車流量日進激增。尤其趕上節假日等特殊時段，班長、收費員忙前忙后，難免會對ETC車道放松警惕。由于ETC車道無人值守，現有的自動欄桿機欄桿臂輕輕一推，欄桿臂就會被推倒，欄桿機就形同虛設，造成通行車輛可以免費通行，這就存在通行費流失的問題。
為了避免造成通行費流失，結合京秦處實際情況，通過反復試驗，我們利用兩根螺栓和可折疊鐵板，制作了ETC欄桿防闖口裝置(詳見圖4)，將該裝置安裝于欄桿機擺臂卡口位置(詳見圖5)將長桿螺絲穿與孔中安裝完成后的效果(詳見圖6)。該裝置不影響欄桿臂上下方向的正常抬起和落下，只是限制欄桿臂左右方向的活動，也就避免了掰桿偷逃費情況的發生。
圖4 防闖口裝置材料
圖5 防闖口裝置安裝位置
圖6 防闖口裝置效果圖
總之，高速公路ETC收費的快捷、高效、安全、低碳等優勢正在隨著ETC的深入建設和廣泛使用體現出來。簡易有效的預報警裝置和防闖口裝置不僅為收費員的人身安全提供了一個安全的工作環境，堵塞了偷逃費漏洞，而且進一步為提高收費站通行效率，改善高速公路通行環境提供了基礎保障。
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