基于RFID的快速公交優(yōu)先系統(tǒng)研發(fā)

來(lái)源：rfid世界網(wǎng)

1、 項(xiàng)目建設(shè)背景及主要應(yīng)用范圍

自2004年3月18日建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于優(yōu)先發(fā)展城市公共交通的意見(jiàn)》以來(lái)，各地大力發(fā)展公共交通，于2009年左右，已基本確立公共交通在城市交通中的主體地位。目前，大型城市基本形成以大運(yùn)量快速交通為骨干，常規(guī)公共汽電車(chē)為主體，出租車(chē)等其他公共交通方式為補(bǔ)充的城市公共交通體系。把公交交通專用道路系統(tǒng)建設(shè)作為近期建設(shè)重點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置并劃定公共交通專用道路、優(yōu)先單向、逆向?qū)Ｓ镁€路等措施，保證公共交通車(chē)輛對(duì)道路的專用或優(yōu)先使用權(quán)。

近年來(lái)，各地政府以修建城市道路為解決公交問(wèn)題的手段之一，而現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是道路建設(shè)速度遠(yuǎn)不及車(chē)輛的增長(zhǎng)速度。在解決城市交通問(wèn)題上，不少交通專家達(dá)成這樣一種共識(shí)：理想的城市交通模式中，小汽車(chē)僅作為交通輔助工具，而占道面積少、運(yùn)量大、速度快的新型公交模式才是承載起城市交通的主體。

快速公交優(yōu)先系統(tǒng)是提高快速公交管理及服務(wù)水平的重要技術(shù)手段，包括車(chē)輛行駛地理位置和到站監(jiān)控等，其中車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別及定位系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)，本方案在分析并研究現(xiàn)有方案基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討更為可行的技術(shù)方案。

本研發(fā)項(xiàng)目應(yīng)用的范圍廣泛，可遍及全國(guó)大多數(shù)城市，提高公交車(chē)運(yùn)行效率，緩解城市交通擁堵問(wèn)題。

2、 研究?jī)?nèi)容

提升城市公交運(yùn)行效率，包括如何提升運(yùn)載量，開(kāi)拓專用公交車(chē)道，解決信號(hào)燈配時(shí)變更方案等，公交車(chē)識(shí)別及信號(hào)傳輸與接收。

3、 技術(shù)方案

系統(tǒng)的技術(shù)框架

快速公交優(yōu)先系統(tǒng)是集合遠(yuǎn)程射頻識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)于一體的智能化交通控制系統(tǒng)。系統(tǒng)以公交優(yōu)先為原則，保障BRT車(chē)輛準(zhǔn)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)公交進(jìn)一步提速，成為整個(gè)交通控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)。

當(dāng)車(chē)輛行駛至距離交通信號(hào)燈200米范圍內(nèi)，采用RFID技術(shù)進(jìn)行車(chē)輛身份識(shí)別，并判斷有權(quán)申請(qǐng)紅綠燈變化的車(chē)輛，然后由中央控制系統(tǒng)按計(jì)劃設(shè)置綠燈為其放行。

在車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃上貼示RFID標(biāo)簽，在公交線路的終端或站點(diǎn)安裝RFID閱讀器，閱讀器自動(dòng)識(shí)別途經(jīng)并貼示RFID標(biāo)簽的車(chē)輛，同時(shí)將該站點(diǎn)的編號(hào)、車(chē)輛位置及時(shí)間等信息通過(guò)有線通訊設(shè)備與指揮中心連接，發(fā)布調(diào)度信息。方案采用有源RFID標(biāo)簽來(lái)標(biāo)識(shí)車(chē)輛和站點(diǎn)，RFlD具有設(shè)備的投入成本低、車(chē)輛RFID標(biāo)簽設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性高，維護(hù)成本低、識(shí)別可靠、定位精確等優(yōu)點(diǎn)，安裝實(shí)施非常方便可靠。RFID產(chǎn)品基于“藍(lán)牙”核心技術(shù)，采用最新無(wú)線通訊技術(shù)，性能優(yōu)異，安全穩(wěn)定可靠，在全球范圍內(nèi)無(wú)須申請(qǐng)頻點(diǎn)，不依賴公共資源，自成一體，是一種放心務(wù)實(shí)的選擇。

(1)路口控制子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)能自動(dòng)記錄RFID消息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，比對(duì)行車(chē)時(shí)刻表以決定是否給予信號(hào)控制機(jī)公交優(yōu)先信號(hào)。其組成部分主要包括RFID遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)器、RFID天線、RFID標(biāo)簽。系統(tǒng)運(yùn)行可靠，采用嵌入式設(shè)計(jì)，在室外環(huán)境下能可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。此外，為滿足城市景觀園藝需求，系統(tǒng)外觀采用吻合環(huán)境的設(shè)計(jì)方案。

(2)中心調(diào)度、聯(lián)合控制系統(tǒng)

中心調(diào)度、聯(lián)合控制系統(tǒng)運(yùn)行正常與否，將直接關(guān)系到整個(gè)快速公交優(yōu)先系統(tǒng)的運(yùn)行情況。路口控制子系統(tǒng)通過(guò)專用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)保持與中心通訊， 以確保整個(gè)公交優(yōu)先系統(tǒng)的無(wú)故障運(yùn)行。

4、 解決的關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)建設(shè)時(shí)充分分析道路分布情況以及路口交通信號(hào)控制機(jī)接口特性，在此基礎(chǔ)上，綜合分析城市道路通行狀況，結(jié)合公交運(yùn)營(yíng)商以及城市交通執(zhí)法者管理手段， 總結(jié)評(píng)估出以下公交優(yōu)先系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)：

在各個(gè)RFID路口控制前端子系統(tǒng)存儲(chǔ)有各到站公交車(chē)輛的時(shí)刻表，以此表行車(chē)時(shí)刻與車(chē)輛離站時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，在到達(dá)路口信號(hào)燈控制前來(lái)決定是否給予公交優(yōu)先權(quán)限信號(hào)。

為防止讀卡器在不同時(shí)刻檢測(cè)到相同車(chē)輛的數(shù)據(jù)，在線控的基礎(chǔ)上加以判別車(chē)輛通行方向，從而得出是否為有效數(shù)據(jù)。

采用“控制車(chē)輛運(yùn)行總時(shí)間固定”方案，以此來(lái)優(yōu)化車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中故障的排除從而使整條公交線路正常運(yùn)行。在中心調(diào)度系統(tǒng)的配合下，以公交發(fā)車(chē)點(diǎn)為觸發(fā)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)各個(gè)路口控制機(jī)下載當(dāng)前公交的運(yùn)行時(shí)刻表。車(chē)輛到達(dá)某一檢測(cè)站讀取可比對(duì)時(shí)刻表即該行車(chē)運(yùn)行表。

在系統(tǒng)的總建設(shè)上，考慮到公交運(yùn)營(yíng)商對(duì)車(chē)輛的支配管理以及交通部門(mén)在整個(gè)城市執(zhí)法過(guò)程中涉及公交優(yōu)先系統(tǒng)。本方案提出公交運(yùn)營(yíng)商只能對(duì)公交的運(yùn)行時(shí)刻表進(jìn)行有效的管理，在具體的交通疏導(dǎo)過(guò)程中，如果遇到特殊路段的通行狀況，交通部門(mén)有特定公交優(yōu)先冗余方案的制定，即能延時(shí)觸發(fā)或停止公交優(yōu)先系統(tǒng)的權(quán)力。

5、 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)和突破點(diǎn)

把射頻識(shí)別技術(shù)RFID(RFID--Radio Frequency Identification)應(yīng)用在快速公交優(yōu)先系統(tǒng)里，利用RFID的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：不受惡劣環(huán)境的影響、穿透性好、電子標(biāo)簽重復(fù)利用、遠(yuǎn)距離不接觸式的識(shí)別、讀取速度快、數(shù)據(jù)可以更新等，使得公交車(chē)與信號(hào)燈之間有效聯(lián)動(dòng)，提升了公交運(yùn)行效率。

6、 項(xiàng)目成熟程度

目前全國(guó)已有類似案例，全國(guó)投入運(yùn)行快速公交線路的城市有北京、上海、杭州等，所采用的公交優(yōu)先技術(shù)不盡相同。杭州快速公交一號(hào)線，線路全長(zhǎng)約28公里，包括：黃龍公交中心站、下沙公交樞紐站、下沙高教?hào)|區(qū)站、下沙公交中心站及23對(duì)中間站，是采用先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一條快速公交線路。以貫徹城市交通“公交優(yōu)先”為戰(zhàn)略，開(kāi)通城市地面公交快速運(yùn)行系統(tǒng)(BRT)專用線路。系統(tǒng)以公交優(yōu)先為原則，保障車(chē)輛準(zhǔn)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)杭州公交進(jìn)一步提速。本研發(fā)項(xiàng)目在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，采用了更為成熟的射頻識(shí)別技術(shù)，使之更加符合先進(jìn)中小城市交通狀況及地理現(xiàn)狀。

7、 項(xiàng)目完成時(shí)所處階段

本項(xiàng)目預(yù)計(jì)執(zhí)行期為兩年，從2017年1月開(kāi)始實(shí)施，計(jì)劃于2018年12月實(shí)施完畢。現(xiàn)已完成了技術(shù)整體方案的設(shè)計(jì)，可行性研究報(bào)告的肯定，系統(tǒng)的部分研發(fā)內(nèi)容。目前正在后續(xù)新技術(shù)研發(fā)和整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的功能提升與完善。

二、主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：

1、針對(duì)目前存在的技術(shù)或應(yīng)用方面的主要問(wèn)題，主要研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)解決產(chǎn)業(yè)(前沿)關(guān)鍵共性技術(shù)。

在通常的交通信息化項(xiàng)目中，由于交警與公交兩家單位的業(yè)務(wù)職能不同，其信息化系統(tǒng)并沒(méi)有相應(yīng)的交集，而本研發(fā)過(guò)程需要實(shí)現(xiàn)公交車(chē)輛信號(hào)優(yōu)先控制，這就導(dǎo)致兩家單位的信息化系統(tǒng)需要銜接，因而產(chǎn)生了相關(guān)的界面。

公交優(yōu)先信號(hào)控制系統(tǒng)的相關(guān)外場(chǎng)設(shè)備全部列入交警支隊(duì)信息化系統(tǒng)內(nèi)部，包括車(chē)載RFID標(biāo)簽，RFID讀寫(xiě)器，交通信號(hào)控制機(jī)、信號(hào)燈以及相應(yīng)的管道、基礎(chǔ)、線纜等輔助設(shè)備全部計(jì)入交警支隊(duì)信息化系統(tǒng)。

公交公司與交警支隊(duì)內(nèi)部各設(shè)置一臺(tái)對(duì)接服務(wù)器，完成相關(guān)數(shù)據(jù)的對(duì)接傳遞，該服務(wù)器(包括系統(tǒng)軟件)分別接入公交公司與交警支隊(duì)信息化系統(tǒng)，應(yīng)用軟件計(jì)入交警支隊(duì)信息化系統(tǒng)。

兩家單位之間的通信通過(guò)租用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，兩家單位信息化系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)直接的通信接口由兩家單位分別負(fù)責(zé)實(shí)施。

為了實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先系統(tǒng)，公交公司信息化系統(tǒng)與交警支隊(duì)信息化系統(tǒng)之間需要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信，互通的數(shù)據(jù)應(yīng)采用統(tǒng)一的接口與格式，數(shù)據(jù)內(nèi)容與質(zhì)量由數(shù)據(jù)發(fā)送單位負(fù)責(zé)，接收單位利用規(guī)范統(tǒng)一的接口進(jìn)行接收。交警提供的信息有視頻圖像調(diào)用信息、道路占道以及施工信息、道路交通狀態(tài)及事件信息、公交車(chē)輛速度信息，公交公司提供的信息有公交視頻圖像信息、公交排班表、公交車(chē)刷卡信息、公交車(chē)位置信息等。

2、研究方案、技術(shù)路線、組織方式。

研究方案：

RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)主要包括電子標(biāo)簽、閱讀器、天線以及應(yīng)用軟件四部分。以下是該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示：

圖1 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

從上圖可以看出：在閱讀器與電子標(biāo)簽的模塊中均有數(shù)據(jù)的輸入與輸出，并且兩大模塊中傳輸?shù)倪€有能量與時(shí)鐘。

1.閱讀器：讀取(或?qū)懭?標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。手持式是超市收銀員用的那種比較小;固定式則是物流公司在倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)物品時(shí)在門(mén)口擺置的不動(dòng)的閱讀器，物體一掃而過(guò)，在瞬間即完成了掃描讀入。

2.天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻的信號(hào)用的。

3.標(biāo)簽：標(biāo)簽是由耦合元件以及芯片所組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的一個(gè)電子編碼，附著在物體上用來(lái)標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。圖3顯示的是閱讀器查詢標(biāo)簽示意圖：

4.應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件則是RFID系統(tǒng)的一部分，針對(duì)不同需求從而進(jìn)行開(kāi)發(fā)的軟件，它可以通過(guò)閱讀器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)和控制，將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)。我們教研室使用的數(shù)據(jù)庫(kù)是SQL Sever 2005，界面的設(shè)計(jì)使用的是C#.net。

技術(shù)路線：

一套完整的RFID系統(tǒng)，是由Reader(閱讀器)與Tag(電子標(biāo)簽)和Transponder(應(yīng)答器)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部分所組成，他的工作原理是：Reader發(fā)射出特定頻率的無(wú)線電波的能量，給Transponder，用來(lái)驅(qū)動(dòng)Transponder，而電路將送出內(nèi)部的數(shù)據(jù)，此時(shí)Reader依序接收數(shù)據(jù)，解讀數(shù)據(jù)，從而將其送給應(yīng)用程序做一些相應(yīng)的處理。圖4所示的為RFID的工作原理圖：

閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，此時(shí)閱讀器能夠通過(guò)耦合給無(wú)源應(yīng)答器(Passive transponder)提供能量和以及時(shí)序等相關(guān)內(nèi)容。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過(guò)Ethernet等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理以及遠(yuǎn)程傳送等。應(yīng)答器是它的系統(tǒng)的主要應(yīng)用的信息載體，目前市場(chǎng)上的應(yīng)答器大多由耦合原件(包括線圈、微帶天線等)和微芯片組成的無(wú)源應(yīng)用單元。

閱讀器能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)、技術(shù)的不同，RFID系統(tǒng)信息能夠控制和處理信息中心。它的閱讀器通常由收發(fā)模塊、耦合模塊、接口單元和控制模塊組成。

組織方式：

當(dāng)路口檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到車(chē)輛時(shí)，向路口信號(hào)機(jī)發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)，同時(shí)路口檢測(cè)設(shè)備對(duì)檢測(cè)到的車(chē)輛進(jìn)行身份識(shí)別，管理中心的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)比照時(shí)刻表對(duì)該車(chē)是否準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)某路口進(jìn)行判斷，并將該信息實(shí)時(shí)傳至交通管理控制中心，信號(hào)燈控制系統(tǒng)對(duì)有延誤的車(chē)輛下達(dá)指令給路口信號(hào)機(jī)進(jìn)行配時(shí)調(diào)整。

實(shí)現(xiàn)公交信號(hào)優(yōu)先控制功能，信號(hào)機(jī)要能夠接受車(chē)輛到達(dá)的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)的請(qǐng)求進(jìn)行信號(hào)燈配時(shí)的改變：

1、當(dāng)車(chē)輛接近路口遇綠燈時(shí)，則適當(dāng)延長(zhǎng)當(dāng)前的綠燈相位時(shí)間，保證車(chē)輛通過(guò)路口。

2、當(dāng)車(chē)輛接近路口遇紅燈時(shí)，則縮短信號(hào)周期，提前轉(zhuǎn)入車(chē)輛行駛的對(duì)應(yīng)相位，從而減小公交車(chē)輛在交叉口的延誤時(shí)間。

3、預(yù)期取得的標(biāo)志性成果，包括可考核的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

可考核技術(shù)指標(biāo)：

1、實(shí)時(shí)性指標(biāo)

1)數(shù)字視頻信息傳輸時(shí)間特性：數(shù)字視頻信息傳輸時(shí)間指攝像機(jī)獲取圖像至終端顯示圖像需要的時(shí)間延時(shí)，要求不大于500ms;

2)交通管理中心工作人員發(fā)出交通信息發(fā)布指令至外場(chǎng)設(shè)備顯示信息內(nèi)容所需要的時(shí)間延時(shí)不大于3s。

3)具有自動(dòng)故障檢測(cè)的外場(chǎng)設(shè)備在檢測(cè)到設(shè)備故障時(shí)，自動(dòng)向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，告警信息實(shí)時(shí)上傳。

4)共享的信息所需要的傳輸時(shí)間延時(shí)，要求小于1s。

5)采用校時(shí)服務(wù)器對(duì)網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)和外場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一時(shí)鐘校準(zhǔn)，校時(shí)應(yīng)采用同一時(shí)鐘校準(zhǔn)源，如GPS時(shí)鐘同步設(shè)備，時(shí)鐘校準(zhǔn)頻率和校準(zhǔn)時(shí)間應(yīng)可設(shè)置。所有網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的時(shí)鐘誤差小于100ms。

2、準(zhǔn)確性指標(biāo)

1)交通數(shù)據(jù)檢測(cè)準(zhǔn)確性要求

流量平均采集精度：>95%;(0~220Km/H)

車(chē)速平均采集精度：>95%;

占有率平均采集精度：>95%;

車(chē)間距平均采集精度：>95%;

排隊(duì)長(zhǎng)度的平均采集精度：>95%;

2)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性要求

在交通信息系統(tǒng)中，要求在數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)為無(wú)差錯(cuò)傳輸。為確保數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)傳輸，要求在數(shù)據(jù)電路的誤碼率為：電纜傳輸誤碼率：小于10-6;光纜傳輸誤碼率：小于10-9。

可考核經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1、緩解城市交通擁擠

2、提升城市生活環(huán)境質(zhì)量

3、提高公交車(chē)運(yùn)輸效率

站組成，是車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中重要的組成部分，是相關(guān)其他系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息源。

電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)有車(chē)輛信息(車(chē)牌號(hào)、車(chē)輛類型、車(chē)架號(hào)、整車(chē)最大質(zhì)量、使用年限、稅費(fèi)繳納、車(chē)輛所有人信息、車(chē)輛所有人社會(huì)信用代碼以及該電子標(biāo)簽的ID號(hào)等等)，具有防拆、防磁、防水、可加密、大容量等特點(diǎn)。系統(tǒng)的基本工作原理為：正確安裝了電子標(biāo)簽的車(chē)輛駛?cè)胩炀€的射頻信號(hào)覆蓋區(qū)域，接收到讀寫(xiě)器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，內(nèi)部電路進(jìn)入工作狀態(tài)，自動(dòng)發(fā)送出車(chē)輛信息，讀寫(xiě)器接收車(chē)輛信息并解碼后，送到基站通過(guò)后臺(tái)軟件系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)程序判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理，發(fā)出指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

目前使用的交通流量檢測(cè)設(shè)備的精度不高，特別是無(wú)法精確判斷車(chē)型，而基于RFID 技術(shù)的電子車(chē)牌系統(tǒng)的車(chē)輛捕獲率、車(chē)牌獲取準(zhǔn)確率要高于其他形式的系統(tǒng)，可全天候、全天氣狀態(tài)工作，不受自然環(huán)境干擾，采集到的車(chē)輛信息數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確、全面、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，信息上傳后經(jīng)公安交通統(tǒng)一管理平臺(tái)整合、更新、反饋，與其他部門(mén)(如金融、保險(xiǎn)、社保、民航等)的統(tǒng)一管理平臺(tái)互通互聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、跨部門(mén)、跨領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，共同構(gòu)建平安城市系統(tǒng)。

3、目前電子車(chē)牌系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

3.1讀取時(shí)間：

<1秒。

3.2讀取成功率：

99.95%以上。

3.3讀取距離：

0～30米。

3.4定位精度：

偏低。

3.5允許車(chē)輛行駛速度：

180公里/小時(shí)。

3.6全天候、全天氣狀態(tài)工作：

系統(tǒng)基于RFID 技術(shù)，可全天候、全天氣狀態(tài)工作，不受自然環(huán)境干擾。

4、目前電子車(chē)牌系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀

4.1 國(guó)內(nèi)主要使用城市

國(guó)內(nèi)電子車(chē)牌應(yīng)用處于起步階段，基于電子車(chē)牌的車(chē)輛管理沒(méi)有統(tǒng)一模式和成熟經(jīng)驗(yàn)。

重慶于2012年開(kāi)始使用，重慶電子車(chē)牌是國(guó)內(nèi)第一例省級(jí)范圍內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用的城市智能交通管理項(xiàng)目，通過(guò)解決“無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別車(chē)輛身份及資質(zhì)”難題，同時(shí)建設(shè)以城市為中心的“區(qū)域性道路交通電子收費(fèi)系統(tǒng)”，逐步實(shí)現(xiàn)車(chē)輛精準(zhǔn)管理、路網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、車(chē)流統(tǒng)計(jì)與分析以及各種交通稅費(fèi)的動(dòng)態(tài)稽征、出行服務(wù)與大眾出行路況信息發(fā)布等功能，打造了“暢通重慶”的精品工程。

北京將于明年出臺(tái)電子車(chē)牌標(biāo)準(zhǔn)。唐山、南京、深圳、廈門(mén)、蘭州、宜賓等城市也準(zhǔn)備使用電子車(chē)牌。

4.2國(guó)際主要使用國(guó)家

英國(guó)于2004年開(kāi)始使用，主要用于收取擁堵費(fèi)。馬來(lái)西亞主要用于車(chē)輛防盜。墨西哥于2004年開(kāi)始使用，主要用于跟蹤記錄出入墨美邊境的車(chē)輛。美國(guó)于1991年開(kāi)始使用，主要用于提高美加邊境運(yùn)輸效率和途中貨物的安全和可視。新加坡所有車(chē)輛都安裝了類似于電子車(chē)牌的電子標(biāo)識(shí)卡，很好地解決了交通控制和交通收費(fèi)方面的問(wèn)題。

5、基于電子車(chē)牌的道路監(jiān)管前端系統(tǒng)的幾種形式

我們知道，道路監(jiān)管系統(tǒng)根據(jù)不同需求有著不同的解決方案，根據(jù)可以對(duì)每一條道路的每一個(gè)車(chē)道(的每一個(gè)時(shí)段)進(jìn)行精細(xì)化管理的特點(diǎn)，基于電子車(chē)牌的道路監(jiān)管前端系統(tǒng)可以有以下幾種形式：

5.1“電子車(chē)牌”卡口記錄系統(tǒng)

5.1.1系統(tǒng)特點(diǎn)：

無(wú)需記錄圖片、無(wú)需測(cè)量速度值，系統(tǒng)成本低。

5.1.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

通過(guò)電子車(chē)牌單一技術(shù)手段統(tǒng)計(jì)車(chē)流量、車(chē)型流量給ITS系統(tǒng)使用。隨著各大城市的老城區(qū)交通日益擁堵，未來(lái)可以根據(jù)符合條件的統(tǒng)計(jì)結(jié)果征收進(jìn)入擁堵區(qū)的相關(guān)車(chē)輛的擁堵費(fèi)，從而限制無(wú)關(guān)車(chē)輛進(jìn)入擁堵區(qū)，鼓勵(lì)使用公共交通工具出行。

5.2“電子車(chē)牌+攝像機(jī)”卡口記錄系統(tǒng)

5.2.1系統(tǒng)特點(diǎn)：

無(wú)需測(cè)量速度值，統(tǒng)計(jì)車(chē)流量、記錄不按車(chē)道行駛車(chē)輛。

5.2.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

在不需要測(cè)速或不宜測(cè)速的路段，主要通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控路況和車(chē)流量來(lái)了解路面是否出現(xiàn)異常情況。在車(chē)站、廣場(chǎng)前面的路段或其他公共區(qū)域，可以查處非法營(yíng)運(yùn)車(chē)輛、不按車(chē)道行駛車(chē)輛、也可配合紀(jì)檢監(jiān)察部門(mén)加強(qiáng)對(duì)公車(chē)的監(jiān)管。

5.3“電子車(chē)牌+雷達(dá)”卡口記錄系統(tǒng)

5.3.1系統(tǒng)特點(diǎn)：

無(wú)需記錄圖片、需要測(cè)量速度值，統(tǒng)計(jì)車(chē)流量、車(chē)速分布情況。

5.3.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

在不需要抓拍圖片的路段，主要通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛速度和車(chē)流量來(lái)了解路面是否出現(xiàn)異常情況。這種形式的系統(tǒng)將是未來(lái)卡口的主要形式，將廣泛分布在城區(qū)、省道和高速公路路段，是智能交通網(wǎng)絡(luò)的信息源，為ITS系統(tǒng)和其他系統(tǒng)提供大量的、詳細(xì)的基礎(chǔ)信息，使得實(shí)時(shí)路況播報(bào)、實(shí)時(shí)導(dǎo)航、交通誘導(dǎo)、交通干預(yù)成為可能，從而更好地為廣大司乘人員服務(wù)。

5.4“電子車(chē)牌+攝像機(jī)+雷達(dá)”卡口記錄系統(tǒng)

5.4.1系統(tǒng)特點(diǎn)：

需要記錄圖片和速度值，統(tǒng)計(jì)車(chē)流量，軟件中的號(hào)牌識(shí)別功能只起檢測(cè)車(chē)輛是否套牌的輔助作用。

5.4.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

滿足GA/T 497-2009公路車(chē)輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件。能夠?qū)崿F(xiàn)其中所有的技術(shù)要求，另外具有目前雷達(dá)卡口無(wú)法具備的2個(gè)新功能：一是根據(jù)車(chē)型限速，使得藍(lán)牌貨車(chē)和黃牌貨車(chē)限速相同，在藍(lán)牌貨車(chē)與黃牌車(chē)的電子標(biāo)簽里增加專項(xiàng)信息并提供給攝像機(jī)，二者限速不再根據(jù)號(hào)牌顏色而是根據(jù)車(chē)型，以便限制藍(lán)牌貨車(chē)的超速行駛現(xiàn)象。二是根據(jù)車(chē)型設(shè)置抓拍張數(shù)，攝像機(jī)根據(jù)藍(lán)牌貨車(chē)和黃牌貨車(chē)電子標(biāo)簽里的專項(xiàng)信息自動(dòng)抓拍2張，第一張抓拍車(chē)頭，顯示車(chē)輛前部特征，第二張抓拍車(chē)輛中后部，顯示車(chē)輛裝載情況，規(guī)范車(chē)輛載貨的超寬、超高、超長(zhǎng)等現(xiàn)象，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行非現(xiàn)場(chǎng)處罰。

5.5“電子車(chē)牌+攝像機(jī)+雷達(dá)”區(qū)間測(cè)速記錄系統(tǒng)

5.5.1系統(tǒng)特點(diǎn)：

需要記錄圖片、平均速度值，統(tǒng)計(jì)車(chē)流量。

5.5.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

滿足GA/T 959-2011機(jī)動(dòng)車(chē)區(qū)間測(cè)速技術(shù)條件。能夠?qū)崿F(xiàn)其中所有的技術(shù)要求，另外，如前所述，具有目前區(qū)間測(cè)速記錄系統(tǒng)無(wú)法具備的2個(gè)新功能：一是根據(jù)車(chē)型限速，二是根據(jù)車(chē)型設(shè)置抓拍張數(shù)。

5.6“電子車(chē)牌+視頻錄像”卡口記錄系統(tǒng)

5.6.1系統(tǒng)特點(diǎn)：

在電子車(chē)牌普及的未來(lái)，無(wú)需雷達(dá)，僅使用視頻抓拍和測(cè)速。

5.6.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

隨著視頻軟件的日益完善，技術(shù)人員不斷發(fā)明新的算法，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，其功能將發(fā)生質(zhì)的轉(zhuǎn)變，視頻測(cè)速得以實(shí)現(xiàn)并滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)速精度，獲得國(guó)家法律許可。同時(shí)發(fā)明新的視頻壓縮技術(shù)和視頻檢索軟件，在性能更高的硬件支持下，從視頻中提取有效圖片且具有最小的重復(fù)率并按統(tǒng)一模式保存。系統(tǒng)同時(shí)也具有根據(jù)車(chē)型限速的新功能。

5.7“電子車(chē)牌”區(qū)間測(cè)速記錄系統(tǒng)

5.7.1系統(tǒng)特點(diǎn)：

在電子車(chē)牌普及的未來(lái)，無(wú)需攝像機(jī)和雷達(dá)，系統(tǒng)成本低，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單快捷，系統(tǒng)可靠性高。

5.7.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

車(chē)輛在通過(guò)距離固定的2套“電子車(chē)牌”卡口記錄系統(tǒng)時(shí)，分別記錄時(shí)間，通過(guò)軟件可以計(jì)算出平均速度值，同時(shí)也具有根據(jù)車(chē)型限速的新功能。

6、基于電子車(chē)牌的道路監(jiān)管(前端)系統(tǒng)需要解決的相關(guān)問(wèn)題

6.1響應(yīng)時(shí)間：

參照GB/T 21255-2007《機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速儀》，響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于0.5s。這里的0.5s指的是系統(tǒng)從車(chē)輛進(jìn)入測(cè)定區(qū)域開(kāi)始到形成記錄為止所需要的時(shí)間，可以認(rèn)為0.5s是“探測(cè)時(shí)間”、“抓拍時(shí)間”、“合成時(shí)間”三者的和，三者分別對(duì)應(yīng)于“電子車(chē)牌子系統(tǒng)”、“ 攝像機(jī)子系統(tǒng)”、“ 抓拍軟件子系統(tǒng)”。所以，電子車(chē)牌本身的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)該是其中的“探測(cè)時(shí)間”，亦即其響應(yīng)時(shí)間要小于0.5s。

6.2允許車(chē)輛行駛速度：

參照目前ITS行業(yè)的雷達(dá)和機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速儀產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，電子車(chē)牌子系統(tǒng)的最大允許車(chē)輛行駛速度應(yīng)該為250km/h，針對(duì)高速行駛的車(chē)輛應(yīng)該能夠及時(shí)捕獲并與攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)。

6.3車(chē)輛定位：

車(chē)輛定位必須準(zhǔn)確，其一是因?yàn)槟壳爸髁骺谙到y(tǒng)的攝像機(jī)都是采用定焦鏡頭，同時(shí)考慮到夜間效果，光圈偏大，景深較短，清楚成像的縱深區(qū)域較短，其二是因?yàn)橐归g補(bǔ)光范圍的縱深區(qū)域較短。如果車(chē)輛定位不準(zhǔn)確，車(chē)輛位置相差過(guò)大，很可能連肉眼都無(wú)法看清號(hào)牌，導(dǎo)致相應(yīng)的違章行為無(wú)法取證。

6.4相鄰車(chē)道干擾問(wèn)題：

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)車(chē)道寬度為3.75米，車(chē)輛正常行駛中，應(yīng)該行駛在本車(chē)道的中心線上，如果出現(xiàn)不同程度的車(chē)輛跨線行駛現(xiàn)象，電子車(chē)牌子系統(tǒng)在100%捕獲時(shí)能否不重復(fù)捕獲或遺漏。另外還有大量的非標(biāo)準(zhǔn)車(chē)道，分布在省道、縣道、鄉(xiāng)道、城區(qū)非主干道路段，寬度3～5米，也應(yīng)該既保證本車(chē)道的捕獲率，又能夠避免相鄰車(chē)道干擾。

6.5與攝像機(jī)、雷達(dá)的數(shù)據(jù)通信觸發(fā)協(xié)議：

目前的雷達(dá)卡口系統(tǒng)中，雷達(dá)與攝像機(jī)的數(shù)據(jù)通信觸發(fā)有RS232、 RS485和TTL電平3種方式，是選用RS232，還是選用RS485，或是選用TTL電平，或是選用無(wú)線通信，要綜合考慮目前主流方式以及今后技術(shù)發(fā)展方向來(lái)確定。

6.6主、輔觸發(fā)方式如何協(xié)調(diào):

系統(tǒng)中，電子車(chē)牌與攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)抓拍為主觸發(fā)方式，雷達(dá)與攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)抓拍為輔助觸發(fā)方式，在無(wú)法通過(guò)主觸發(fā)方式(如電子車(chē)牌損壞、丟失、未安裝、人為破壞等)與攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)抓拍時(shí)，如何及時(shí)啟動(dòng)輔助觸發(fā)方式，或者采用其他何種技術(shù)手段來(lái)協(xié)調(diào)二者以避免重復(fù)捕獲。

6.7視頻測(cè)速:

相關(guān)公司、廠家積極研發(fā)新的算法，使得視頻測(cè)速成為可能且越來(lái)越精確，并且通過(guò)計(jì)量檢定，獲得國(guó)家法律認(rèn)可。開(kāi)創(chuàng)全新的測(cè)速方法。

6.8制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):

由公安部牽頭，工信部、標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)等部門(mén)參與，盡快制定、頒布、實(shí)施“電子車(chē)牌道路監(jiān)管系統(tǒng)通用技術(shù)條件”國(guó)家(推薦)標(biāo)準(zhǔn)，明確相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義，統(tǒng)一相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)要求，引導(dǎo)企業(yè)規(guī)范生產(chǎn)，指導(dǎo)省市各職能部門(mén)按規(guī)定監(jiān)督執(zhí)法或進(jìn)行相關(guān)工作。

6.9與其他系統(tǒng)平臺(tái)信息共享:

例如，國(guó)務(wù)院于7月2日印發(fā)了《社會(huì)信用體系建設(shè)規(guī)劃綱要(2014—2020年)》，其中明確提出，建立自然人、法人和其他組織機(jī)構(gòu)統(tǒng)一社會(huì)信用代碼制度。同時(shí)配合其他相關(guān)制度或規(guī)定，推動(dòng)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中廣泛使用統(tǒng)一社會(huì)信用代碼，公民通過(guò)查詢代碼，就可以知道自己的金融、工商登記、稅收繳納、社保繳費(fèi)、交通違章等各類信用信息。

6.10如何防止電子車(chē)牌被克隆:

盡管通過(guò)芯片固化技術(shù)可以使每個(gè)電子車(chē)牌都有唯一的、不可修改的ID號(hào)碼，且不可拆卸或拆卸自毀，但仍然不能防止電子車(chē)牌被克隆，從而給下一步工作帶來(lái)不便。

6.11修訂相關(guān)法規(guī):

修訂相關(guān)交通法規(guī)，進(jìn)一步加大對(duì)各種交通違法行為的處罰力度，大幅度提高交通違法成本，技術(shù)取證和法律管理雙管齊下，使人們切實(shí)做到文明出行，真正體驗(yàn)到駕駛的樂(lè)趣，共同打造平安道路、和諧交通。

7、結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家道路橋梁的不斷建設(shè)和道路通行里程的不斷提高，基于電子車(chē)牌的道路監(jiān)管前端系統(tǒng)將成為保障交通安全、提供便捷出行的一個(gè)必要的技術(shù)手段，為后端各個(gè)系統(tǒng)提供各種詳盡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和ITS行業(yè)軟、硬件的飛速發(fā)展，未來(lái)基于電子車(chē)牌的道路監(jiān)管前端系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越完善，越來(lái)越科學(xué)，越來(lái)越人性化，還會(huì)出現(xiàn)更多的形式，更好地為我們的工作和生活提供服務(wù)，從而使得智能交通能夠真正融入到平安城市的建設(shè)之中，成為平安城市不可或缺的一個(gè)子系統(tǒng)。