ETC收费系统在缓解高速公路收费站交通拥堵、减轻员工工作强度等方面均有重要作用，推广ETC收费系统属于高速公路事业发展中的重要举措。但ETC收费系统在实际使用中可能存在跟车干扰与旁车干扰等问题，影响ETC收费系统的正常应用，导致通行费用的损失。为此，深入研究ETC收费系统的应用具有重要意义。
某省高速公路省界收费站工程包含省界虚拟站及路段ETC门架系统：共设置省界虚拟站9处。其中，运营路段7处，项目路段2处。共设置路段ETC门架系统274套。其中，运营路段194套，项目路段80套。收费站ETC车道改造：共改造204个收费站842条ETC车道。其中，运营路段144个收费站534条车道，项目路段60个收费站229条车道。
1）在交通流量发生改变（如进/出匝道、互通立交）之前的主要道路区间应设有ETC门架式系统。省界的ETC门架式系统可以由相邻的两个省份单独设定，在中间设置进/出。ETC门架式系统应布置在直线路段内，与互通交流道、进/出衔接道的端部应保持1.5～3km的直线距离，安排时需避免与相似频点的5.8GHz干扰源的相互影响。
2）门架布设地点应综合考虑电力、安全、通信等多种因素，尽可能靠近周围的收费站房。为避免严重的道路拥堵以及逆光等干扰因素，提高车牌图像识别准确度。
1.ETC门架安装要求
ETC门架采用板梁式或桁架式钢结构，并经过热镀锌处理，包括两根立柱和一根横梁。ETC门架设计时风速需达到不低于40m/s。ETC门架及其紧固件均需经过热镀锌处理，镀锌层应大于600g/m2。
门架整体采用板梁结构，构件之间交叉连接，每个节点都能满足强度和整体稳定性要求。ETC门架的路侧设有供维修人员攀爬的环形梯，并在门架后方设置有带护栏的维修走道，以便于施工和维护。ETC门架的净高度应不低于5.5m。门架支柱的不垂直度需不大于3‰，两个支柱基础的中心线不重合度需不低于5‰，横梁的不水平度需大于等于2‰。
2.安装工艺
1）施工准备：①根据相关规范和工艺要求检验使用的设备；②在装配架体前进行材料检验、核对以及外观检测和螺栓定位检验；③装配时需要核对基础地脚，确保螺栓距离、夹角等技术参数与架角的螺孔参数一致并满足设计要求；④根据设计要求，如果需要安装底盘，将底盘水平套放于地脚螺丝上；⑤与高速公路管理、路政等部门积极配合，对吊装人员进行统一指挥，并进行交通分流，在必要时中断道路交通。
2）吊装ETC门架立柱及调整：ETC门架的吊装可以分阶段完成，首先吊装双侧支柱，然后再吊装中间桁架梁结构；在吊挂立柱时，将钢丝绳长度固定在其头部，两端用长的白棕绳子绑好，由两组人员稳住；认真检查吊挂工具、连接点和架构件的情况是否符合规定，发现问题及时解决，以确保安全；当立柱头部距离地面0.5～1.0m高时，停止吊挂工作，再次检查各部位情况，特别是拉钢丝绳扣的检测工作要细心，在确定没有问题后继续吊挂，同时负责拉钢丝绳和晃绳的人员需要协调并加强管理；用吊车缓慢吊起ETC门架的支柱，在四组拉钢丝绳的操作人员的协助下使门架垂直，并将安装缝与地脚对齐；在使用线坠观测时，结合吊机和绳索协助调节架体的垂直度和平稳度。
3）架体固定：在支架体校正并稳定后，进行螺栓定位工作，以防止支架构件移位，并使用大扳手或管钳拧紧螺栓。螺栓应交替对角上紧，在上紧时需要再次校正地架结构的直角形，然后使用斜铁块垫平；在螺栓定位和垂直调整工作完成后，根据设计规定，通过焊接将地架构件与地脚部分的金属牢固连接。如果地面存在倾斜或土壤松散区域，应设置挡土设施；如果有积水区域，可以设置防水墙和砌块砖围栏。
4）桁架吊装：用两根捆绑绳向ETC门架横梁中心的对称两端绑好，使用长白棕绳固定顶点两端，由四个小组的人员稳住；在吊放过程中，施工负责人必须指挥得当，注意工人的安全；使用吊车吊起纵桁梁结构后，由四组拉绳人员协调使桁架梁结构的定位孔与支架的定位孔对齐；在桁架梁结构与支架之间进行牢固的连线；使用20t吊装小车将ETC门架横梁逐步吊放到支架上，在完全安装就位的同时，将电缆保护管中的铁丝引出到横梁的电缆管中，以确保天线、电缆的顺利穿过，然后对ETC门架进行合理调整并重新组装。
3.ETC门架系统设备安装
车道控制器
将车道控制器安装到规定位置后，完成方向调整和定位；安装车道控制器模块并进行相应的接线测试；将各种预留的电缆引入控制器机箱内，并按照设计图纸进行接线；设置电子显示屏、IO控制板等，并连接相应的电源电缆和信号线；完成接线后进行整理和捆扎，并设置相应的标识或贴上标志；检查车道控制器的安装质量，并清洁现场设备；接通电源进行自检，并完成相关的设备设置和调试。
CCTV设备的安装
1）逐个检查和调整摄像机通电情况，确保摄像机处于正常工作状态后方可正式使用。在室外使用时应安装安全防护罩，以防水和防尘。同时检查安全防护罩下摄像机的稳定性，并检查防护罩的雨刷情况。在夜间使用普通摄像头时，应确保有足够的光线，并使用自动光圈镜头。摄像头引出的电缆需要保留1m的余量，但不得影响摄像机的旋转。摄像头的电缆和电源线需要固定，不得用金属线束支撑墙体上的电缆。
2）立柱或支撑要固定，使用水平尺将底座调整为水平状态，支柱要垂直。根据施工说明书的规定，将摄像头（防护罩）牢固安装在底座、支、吊挂件或支柱上。摄像头引出的电源线应保留约1m的余量，以免干扰摄像头的旋转。严禁使用电源插头承受电缆的负载。摄像头应放置在不会对周围环境造成干扰并不易受损的位置，安装地点不应妨碍附近工作人员的正常活动和操作。
1.日常巡检
为增加用户的主动察觉率，还需要制定合适的检查制度，将检查工作分为日常检查和定期检查两部分，并在每次检查后进行详细记录。日常检查可以准确了解每个ETC门框在实际运行中的通信链路和电源状态，以及存在的异常问题。定期检查以年度、季度和月度为检测单位，通过观察、检查和试验等技术手段，判断ETC门框控制系统设备是否正常工作或存在安全隐患，分析控制系统的运行状态，提出具体的运行保障措施。目前，本项目的日常巡检工作主要通过门架监控管理系统、服务器辅助管理系统和数据查询系统进行。
2.ETC门架运行监测系统
该监测系统采用B/S架构，集成了基础资料管理、门架装置状况指示、报警信息、数据报告等功能。运维工作人员可以利用此系统进行高速收费站日常的门架运维工作。运行监视系统管理控制台主要负责门架和相关设备工作状态的监视以及突发异常情况的报警。在控制台的监视下可以实时收集各种突发问题，并做好历史问题记录以备后续处理。ETC门架系统的“两率”（天线交易成功率和抓拍成功率）是反映门架正常工作状况的重要技术指标，对传送网络收费工作的顺利完成具有直接影响。利用该系统设置的辅助功能，可以方便地检测门架的“两率”和车辆通行记录。如果“两率”数值较低，则可以通过大数据分析的方式逐一检测该门架的天线设备、车牌识别设备等故障设备，有效地进行故障检测。
3.服务器辅助页面
前端页面可以可视化展现实时观测的相关数据运行情况，运维工作人员还可以通过后端数据库查看运行日志。1）门架数据监测模块：包括门架交易、车牌识别等，并根据数据是否成功上传至省部数据中心进行检测，如果上传失败，则可以通过日志分析失败原因。2）前端工控机日志模块：通过此模块可以检测到前端工控机的当前心跳，包括计费模块版本信息、版本号和北斗授时状态等参数。3）RSU日志模块：通过此模块可以检测RSU的当前心跳数据，包括PSAM卡状态信息、设备温度和RSU连接状态等参数。4）车牌识别设备日志模块：通过此模块可以检测车牌识别的当前心跳，包括识别成功率和每日识别量等参数。
4.门架数据查询监测工具
该检测工具通过相关接口与对应门架服务端数据库相连，可实时查询门架的车牌信息和RSU天线参数等。利用汇总信息系统技术，还可设计自定义查询功能，如查询单天线系统一天的车牌识别量和信息传输量等，大幅提升门架主监控系统的日常工作效果。此外，该软件可精确定位单个设备的交通条件，并及时、准确地发现故障装置的具体位置，极大改善对故障的反应时间和处理效率。
5.故障维护
目前，部分ETC车道还未具备结算能力。虽不会造成ETC门架系统的整体运行事故，但会造成道路资源浪费和通行费流失，在车流量较大时也增加交通压力。因此，在4h内需要进行故障检查与维修，以确保所有ETC门架系统正常运行，提高道路行车顺畅性和通行效率。如果ETC门架设备发生故障，运维人员应立即采取远程问题排查和处理措施。若是由于硬件或本地软件损坏所致的设备故障，还需要尽快到达现场进行检修。在无法进行远程维护处理的情况下，必须到现场进行排查。针对门架前端设备，尤其是未做冗余的设备（如工控机、电源适配器、RSU天线、车牌识别设备等），各机电维护站可根据设备总数和故障频率储备一定比例的备件。
6.应急抢修
针对ETC门架系统可能出现的突发问题，应采取应急措施，如市电供电中断、随机系统故障、零件损坏导致的系统故障或多个ETC门架同时失效等。如果长时间无法修复，将造成巨大的社会和经济损失。一旦出现类似情况，技术部门应优先保障各设备正常运行，确保现有流程不受意外影响，并排查各个区域上下游设备的运行情况，查明故障原因并进行结果分析。在恢复ETC门架系统正常工作的情况下，确保今后不再出现类似情况。
ETC门架设备主要由四级电源供电，分别是一体化机柜UPS应急供电、配电房柴油发电机供电、变电站市电供电以及移动小型汽油发电机应急供电。在ETC门架设备出现市电中断时，一体化机柜可以持续提供电能。UPS应急电源锂电池组电压为48V，标准电流为100AH，通常情况下可以维持门架设备正常工作9～11h，为维修人员进行断电排查和临时维修提供充足时间，同时大幅降低了因停电导致设备无法工作的可能性。
ETC门架设备的供电来源主要有就近服务区、收费站和隧道变电所，突发停电时应及时启动站级柴油发电机以保证设备正常运行。
同时，迅速排查变压器、外供电线路、高压和抽屉柜，确定问题所在并进行妥善解决。如果门架短时间难以确定断点，还可利用门架机柜的双电源切换装置进行电源切换，并利用现场的移动小型汽油发电机进行临时供电。
综上所述，高速公路收费方式正由传统的人工方式逐步延伸至电子化和网络化的运作方式。其中ETC收费系统具有代表性，可解决传统人工收费效率低、员工劳动强度高等问题。本文结合具体工程实例，详细探讨了ETC收费系统在高速公路收费站中的应用，以此持续完善ETC技术，升级工作方式，构建可靠的ETC收费系统，进一步提高高速公路的运营水平。
