基于大数据分析的ETC系统优化探析.docx

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基于大数据分析的ETC系统优化探析

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李从凡

摘要：随着安装OBU车辆的不断增加，用户对ETC系统可靠性、过车速度和通行能力有了更高要求。而当前ETC系统还存在诸多问题，影响其实用性及效率，文章主要基于大数据分析对ETC系统进行问题定位，并提出相应的优化措施。

关键词：大数据；ETC系统；优化

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044（2017）36-0206-02

1概述

ETC技术作为一种智能化的自动收费技术，经过多年的发展，已经得到了普遍推广[1-2]。但随着安装OBU车辆的不断增加，用户对ETC系统可靠性、过车速度和通行能力有了更高要求。

2现状分析

2.1交易耗时統计

整个ETC的交易过程可分为以下几个阶段：OBU唤醒→读OBU数据→读卡数据→扣款→抬杆。ETC的交易总时间为各阶段时间之和。

据以上图表分析可知：

1）所有车道布局下，抬杆时间占车辆过车时间的大部分，对总通过时间起决定性作用。

2）OBU唤醒时间占比也比较大。尤其在广深高速前置式大车流量模式（天线通讯区调小）下，OUB唤醒时间占比超过30%。云梧高速中小车流量模式（天线通讯区调大）下OUB唤醒时间明显减少。

3）B4-C6为粤通卡合法性验证及费率计算时间，占总交易时间的2～4%。从统计分析来看，这部分时间占比非常少，优化空间不大。

4）整个最短通行时间的98%由硬件设备决定，缩短交易时间应从关键设备着手。

2.2过车速度统计

各模式下的过车速度如下：

通过上表的统计分析，过车速度处于20km/h水平。采用双天线或相控陈天线车速相差不大，车流量大少对通行速度影响也不明显。但后置方式对速度提升有一定作用。可能的原因是在连续过车模式下，车速主要是司机驾驶习惯影响。

3理论分析

3.1交易时间分析

1）唤醒时间

该环节时间在交易过程中占有的比例比较大。OBU的唤醒一方[本文来自于wwW.zz-news.CoM]面受OBU灵敏度和天线的信号强度影响大；在采用最灵敏地感和最佳OBU、天线的情况下。理论值极限在80ms左右。

2）读卡信息过程

依据实际统计数据，B2～B4帧耗费的时间在120ms左右。该时间区段内完成OBU信息读取（25ms）、标识信息读取（25ms）、卡片信息读取（70ms）三个关键环节。

3）抬杆时间

抬杆时间与设备性能有关，主流快速栏杆抬杆时间为600ms。该时间在整过过车过程中占有较大的比例，快速拦杆是提升过车速度关键之一。

3.2理论速度分析

理论速度受限于理论上的最短交易时间。参考下面的车道布局来分析：

从上图看，天线的交易区为10m，过车速度最终取决于车辆在通讯区内需要停留的时间，该时间为唤醒时间+交易时间之各。

理论上，通讯区后端与栏杆机的最短距离决于车辆在通讯区的速度和抬杆时间的乘积。直观地说，如果车辆通过通讯区的速度达到10m/s，而抬杆时间为0.6s，则相距6m就可以了。

按上述思路，我们计算现有产品的理论速度：

理论总耗时（T）=理论最少唤醒时间+最少读卡时间+最少写卡时间=0.080+0.120+0.100=0.300s；

天线通讯区（S）=10m

理论速度（[本文来自于Www.zz-News.coM]V）=S/T=10/0.3=33m/s=120km/h

V：车辆速度S：天线通讯区长度T：交易时间

从以上分析，国标理论速度达到120以上是有可能，但考虑到天线实际稳定交易区域可能在6米左右，国标实际达到60以应该都是可行的。但考虑到在40km/h情况下，600ms抬杆时间内车辆可前进6.7m，而在60km/H时，车辆会前进9.6m。因此结合前置的车道布局，栏杆到天线后通讯区边沿为7.5米，理论速度在40km/h左右。

4问题定位

根据理论计算和实际测试，ETC系统通行速度达到40km/h以上是无难度的，如果纯从交易速度上考虑，100公里以上速度的自由流交易也是可行。但通过对ETC车道海量日志的分析，发现理论与实际速度之间相差甚远。产生此问题根源可定位于以下几个方面：

4.1栏杆机性能不够

快速栏杆机作为ETC系统关键设备，抬杆耗时对通行速度影响大。主流设备抬杆耗时为600ms，当车辆以40km/h行驶时，车辆需在栏杆机前6.7m完成交易。在现有前置车道布局中，通讯区近端边沿距栏杆机距离不到7.5m，40km/h的车速已达到极限速度。在前置车道布局中，栏杆机成为制约通行速度提高的关键。

4.2天线通讯区控制不合理

根据实际数据分析，在车中等车流量，天线功率调到最大，天线通信区达到10m左右，此时完成交易耗时（OBU唤醒+交易）平均为450ms，交易时车速可达80km/