一、电子不停车收费系统的特点和操作系统需求
电子不停车收费系统（ETC）的引入给高速公路收费系统提出了更高的技术要求。车辆通行时间的缩短，在提高收费车道的通行能力同时，也要求车道控制系统应当具备更强的处理能力和高的准确性；电子收费车道的无人值守，在节约了人力成本的同时，对整个系统的稳定性、可靠性也提出了更高的要求。传统人工收费车道控制系统大都构建在Windows系列桌面操作系统之上，其固有的实时性、可靠性、稳定性已经不能够满足电子收费车道控制系统苛刻的要求。因此有必要将广泛应用于工业控制领域的实时、嵌入式系统引入到电子收费车道控制系统中来。
在电子不停车收费系统中引入实时、嵌入式控制系统，提高交通基础设施中的科技含量，对于更深层次上解决我国现有交通问题、缓解交通压力、升级交通能力具有重要的意义。对于我国普遍应用的人工收费计算机辅助管理的半自动收费系统，车道控制系统出现故障的机率还是比较高的。
二、国内外ETC系统的控制平台
（1） 国外车道系统控制平台概况
国际上从九十年代中期开始发展ETC系统以来，已经陆续在美国、挪威、意大利、葡萄牙、日本等国建立了许多具备相当规模的电子收费系统。其车道控制系统运行的平台也形形色色，各不相同。
位于美国新泽西和纽约地区的E-zPass系统，其车道控制采用的是SCO UNIX操作系统；瑞典Combitech公司在建立其澳大利亚墨尔本City_Link多车道自由流ETC系统时，采用了实时嵌入式操作系统QNX，Combitech公司在他的许多其他ETC项目中，还建议其系统集成商采用MS DOS作为系统运行的平台；日本丰田汽车公司以其雄厚的实力，在其实施的ETC车道系统中广泛地采用了工业界最先进的VxWorks系统。
从以上国外各ETC车道控制操作系统的选型中我们可以看到，他们无一例外地将系统的稳定性和可靠性放在了首位。
（2） 国内车道系统控制平台发展概况
在国内，虽然近年来也陆续开通了一些小规模的系统，但成功运营的案例屈指可数。沪宁高速公路江苏段电子收费系统车道控制采用的是Window NT Workstation 4.0；京洙高速公路粤境南段（广韶高速）的电子收费车道系统构建在MS DOS系统之上；天津津滨高速公路的ETC系统，采用了Windows 2000 Professional为其操作系统系统；四川省德阳市德中公路的ETC系统车道软件采用了桌面版的中软Linux 3.0。
从上面的对比可以看出，国内的电子收费车道控制系统在开发运行平台的选择上，还只是停留在一些上用的桌面系统之上，与国外系统相比，还存在着相当的差距。本文提出的研究与开发思路将从这个方面做一些有益的探索，旨在促进高速公路运营公司和系统集成商能引起更多的重视。
三、ETC车道控制系统功能及指标分析
ETC车道系统是ETC系统的前端，负责生成和收集ETC收费原始数据信息，控制ETC车道设备，指挥车辆通过ETC车道。ETC车道设备主要由以下部分组成：
 车道控制设备
 车辆识别（AVI）设备
 车辆检测设备
 交通指挥设备
其中，车道控制设备包括：车道计算机（标准工业计算机、数字I/O板）、车道控制器；车辆识别设备（ETC天线及交易处理器）；车辆检测设备（车辆检测器、地感线圈）；交通指挥设备（交通通行信号灯、声光报警器、自动栏杆等）。
ETC车道大多设计为低速ETC专用车道，车道上只安装ETC收费设备，不设人工收费，只允许安装了有效电子标签的车辆通过使用。没有安装有效电子标签的车辆使用ETC专用车道时，一律当作违章车辆，拦截在收费车道之外，让其自行拐入相邻的人工收费车道，进行人工收费处理。
对于半自动收费系统（MTC），通常的车道性能指标如下：
①连续无故障时间（MTBF）：>10000h；（约1年）
②收费车道通行能力：〉150辆/车道•h；
③系统可靠性：每100000次交易不多于3次的错误；
④车道信息保存：至少60000车次过车记录；
⑤允许工作环境温度：-20℃～+60℃；
对于ETC车道系统，通常要求达到如下技术指标：
①连续无故障时间（MTBF）：>30000h；（约3年）
②不停车收费车道通行能力：〉1200辆/车道•h；
③系统可靠性：每100000次交易不多于3次的错误；
④车辆分辨最小距离：≤110cm；
⑤车道信息保存：至少60000车次过车记录；
⑥允许工作环境温度：-20℃～+60℃；
相比较而言，ETC系统的实时性和可靠性要比MTC系统强很多。因此，基于可靠的操作系统平台是实现上述目标的基础。
四、 车道软件功能设计及运行环境
（1）车道系统软件架构
车道系统软件包括: 车道控制主程序，原始过车记录处理程序，异常电子标签名单处理程序，时间同步程序四个组成部分。
ETC收费系统功能结构如上图所示。其中，虚线以上部分为运行在Linux上的车道运行单元；虚线以下部分为Windows 2000 Server上的收费站运行单元。由于收费站是有人值守，所以，站级采用Windows平台是可以接受的。
（2）车道系统运行平台：
软件环境：
操作系统：中软Linux3.0 (Kernel 2.4.2-3)
数据库 ：MySQL (3.23.36)
硬件环境推荐配置：
CPU ：Pentium Ⅲ 850 MHz以上
内存：128M
硬盘：20G
网卡：10/100M
五、小结
由于基于嵌入式Linux的ETC车道系统基本运行在“黑模式”下，程序启动后便无须任何人工干预。故当系统工作异常之后，只须先合法关闭各部分设备电源，逐一检查硬件连线，保证其连接正确之后，重新开启各部分电源，并启动程序即可。
因此，在ETC车道无人职守的情况下，不需要派较强的现场技术支持人员，而且一旦系统出现故障，还可以通过TCP/IP网络远程诊断和重启动，这对于电子收费系统来说是非常适宜的特点。
电子不停车收费系统（ETC）的引入给高速公路收费系统提出了更高的技术要求。车辆通行时间的缩短，在提高收费车道的通行能力同时，也要求车道控制系统应当具备更强的处理能力和高的准确性；电子收费车道的无人值守，在节约了人力成本的同时，对整个系统的稳定性、可靠性也提出了更高的要求。传统人工收费车道控制系统大都构建在Windows系列桌面操作系统之上，其固有的实时性、可靠性、稳定性已经不能够满足电子收费车道控制系统苛刻的要求。因此有必要将广泛应用于工业控制领域的实时、嵌入式系统引入到电子收费车道控制系统中来。
在电子不停车收费系统中引入实时、嵌入式控制系统，提高交通基础设施中的科技含量，对于更深层次上解决我国现有交通问题、缓解交通压力、升级交通能力具有重要的意义。对于我国普遍应用的人工收费计算机辅助管理的半自动收费系统，车道控制系统出现故障的机率还是比较高的。
二、国内外ETC系统的控制平台
（1） 国外车道系统控制平台概况
国际上从九十年代中期开始发展ETC系统以来，已经陆续在美国、挪威、意大利、葡萄牙、日本等国建立了许多具备相当规模的电子收费系统。其车道控制系统运行的平台也形形色色，各不相同。
位于美国新泽西和纽约地区的E-zPass系统，其车道控制采用的是SCO UNIX操作系统；瑞典Combitech公司在建立其澳大利亚墨尔本City_Link多车道自由流ETC系统时，采用了实时嵌入式操作系统QNX，Combitech公司在他的许多其他ETC项目中，还建议其系统集成商采用MS DOS作为系统运行的平台；日本丰田汽车公司以其雄厚的实力，在其实施的ETC车道系统中广泛地采用了工业界最先进的VxWorks系统。
从以上国外各ETC车道控制操作系统的选型中我们可以看到，他们无一例外地将系统的稳定性和可靠性放在了首位。
（2） 国内车道系统控制平台发展概况
在国内，虽然近年来也陆续开通了一些小规模的系统，但成功运营的案例屈指可数。沪宁高速公路江苏段电子收费系统车道控制采用的是Window NT Workstation 4.0；京洙高速公路粤境南段（广韶高速）的电子收费车道系统构建在MS DOS系统之上；天津津滨高速公路的ETC系统，采用了Windows 2000 Professional为其操作系统系统；四川省德阳市德中公路的ETC系统车道软件采用了桌面版的中软Linux 3.0。
从上面的对比可以看出，国内的电子收费车道控制系统在开发运行平台的选择上，还只是停留在一些上用的桌面系统之上，与国外系统相比，还存在着相当的差距。本文提出的研究与开发思路将从这个方面做一些有益的探索，旨在促进高速公路运营公司和系统集成商能引起更多的重视。
三、ETC车道控制系统功能及指标分析
ETC车道系统是ETC系统的前端，负责生成和收集ETC收费原始数据信息，控制ETC车道设备，指挥车辆通过ETC车道。ETC车道设备主要由以下部分组成：
 车道控制设备
 车辆识别（AVI）设备
 车辆检测设备
 交通指挥设备
其中，车道控制设备包括：车道计算机（标准工业计算机、数字I/O板）、车道控制器；车辆识别设备（ETC天线及交易处理器）；车辆检测设备（车辆检测器、地感线圈）；交通指挥设备（交通通行信号灯、声光报警器、自动栏杆等）。
ETC车道大多设计为低速ETC专用车道，车道上只安装ETC收费设备，不设人工收费，只允许安装了有效电子标签的车辆通过使用。没有安装有效电子标签的车辆使用ETC专用车道时，一律当作违章车辆，拦截在收费车道之外，让其自行拐入相邻的人工收费车道，进行人工收费处理。
对于半自动收费系统（MTC），通常的车道性能指标如下：
①连续无故障时间（MTBF）：>10000h；（约1年）
②收费车道通行能力：〉150辆/车道•h；
③系统可靠性：每100000次交易不多于3次的错误；
④车道信息保存：至少60000车次过车记录；
⑤允许工作环境温度：-20℃～+60℃；
对于ETC车道系统，通常要求达到如下技术指标：
①连续无故障时间（MTBF）：>30000h；（约3年）
②不停车收费车道通行能力：〉1200辆/车道•h；
③系统可靠性：每100000次交易不多于3次的错误；
④车辆分辨最小距离：≤110cm；
⑤车道信息保存：至少60000车次过车记录；
⑥允许工作环境温度：-20℃～+60℃；
相比较而言，ETC系统的实时性和可靠性要比MTC系统强很多。因此，基于可靠的操作系统平台是实现上述目标的基础。
四、 车道软件功能设计及运行环境
（1）车道系统软件架构
车道系统软件包括: 车道控制主程序，原始过车记录处理程序，异常电子标签名单处理程序，时间同步程序四个组成部分。
ETC收费系统功能结构如上图所示。其中，虚线以上部分为运行在Linux上的车道运行单元；虚线以下部分为Windows 2000 Server上的收费站运行单元。由于收费站是有人值守，所以，站级采用Windows平台是可以接受的。
（2）车道系统运行平台：
软件环境：
操作系统：中软Linux3.0 (Kernel 2.4.2-3)
数据库 ：MySQL (3.23.36)
硬件环境推荐配置：
CPU ：Pentium Ⅲ 850 MHz以上
内存：128M
硬盘：20G
网卡：10/100M
五、小结
由于基于嵌入式Linux的ETC车道系统基本运行在“黑模式”下，程序启动后便无须任何人工干预。故当系统工作异常之后，只须先合法关闭各部分设备电源，逐一检查硬件连线，保证其连接正确之后，重新开启各部分电源，并启动程序即可。
因此，在ETC车道无人职守的情况下，不需要派较强的现场技术支持人员，而且一旦系统出现故障，还可以通过TCP/IP网络远程诊断和重启动，这对于电子收费系统来说是非常适宜的特点。
