對高速公路電子不停車收費稽查系統(tǒng)的分析

李叢暉 周 玲

（廣州新軟計算機技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510000）

引言

高速公路是一項投資巨大的基礎(chǔ)性工程，對使用高速公路的車輛進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖召M是常見的一項收回投資、創(chuàng)造效益的措施。

目前，我國各省市的收費高速公路，普遍采用封閉式聯(lián)網(wǎng)收費模式，入口領(lǐng)（刷）卡，出口繳費，計費基礎(chǔ)主要是按照車型模式按車輛行駛里程計費。各種車型的通行費率存在較大的差距，車型越大，每公里行駛里程的通行費率越高。因此，同樣的一段行駛路徑，車型大的車輛將比車型小的車輛繳納更多的通行費。

電子不停車收費系統(tǒng)因其緩解擁堵、節(jié)能環(huán)保、提高服務(wù)水平等特點，得到迅速推廣和應(yīng)用。車輛通行ETC車道時，固定安裝在車上的電子標(biāo)簽（OBU）中記錄的數(shù)據(jù)是通行費計算和收取的唯一依據(jù)和介質(zhì)。因此，電子標(biāo)簽與車輛之間準(zhǔn)確的唯一對應(yīng)關(guān)系，是確保車輛通行費準(zhǔn)確收取的必要前提。目前，這種對應(yīng)關(guān)系是由“一車一標(biāo)簽”的電子標(biāo)簽發(fā)行管理機制以及電子標(biāo)簽本身具有的防"非法拆卸"安全機制來保證的。

隨著ETC聯(lián)網(wǎng)收費里程和ETC用戶規(guī)模不斷擴大，利用各種非法手段將小型車的電子標(biāo)簽轉(zhuǎn)移到大型車上使用，通過“大車小標(biāo)”手段來達(dá)到偷逃少繳高速公路通行費的違法行為呈現(xiàn)上升趨勢。另一方面，由于電子標(biāo)簽發(fā)行管理漏洞或工作人員的失誤等諸多因素，也會出現(xiàn)合法安裝的電子標(biāo)簽內(nèi)車輛車牌或車型的電子信息與實際車輛物理信息不一致的情況。這些都會嚴(yán)重?fù)p害高速公路業(yè)主的利益，擾亂交通運輸市場的秩序，造成極壞的社會影響。

為規(guī)范公路收費行為，維護收費公路的經(jīng)營管理者和使用者的合法權(quán)益，有必要研發(fā)電子不停車收費稽查系統(tǒng)，對ETC車道每天巨量的電子交易情況進(jìn)行稽查。

1 系統(tǒng)目標(biāo)

本方案的主要目的是防止大車小標(biāo)這種非法手段惡意少交費的行為，保證不同類型車輛收費的公平性，保障高速公路業(yè)主的利益。通過對現(xiàn)有ETC系統(tǒng)的改進(jìn)和完善，綜合起來可概括為以下三個主要目標(biāo)：

1.及時發(fā)現(xiàn)利用大車小標(biāo)手段進(jìn)行少交費的車輛；

2.為事后進(jìn)行追繳提供充分、準(zhǔn)確的依據(jù)；

3.保障ETC原有的功能和交易速度。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體設(shè)計思路

由于車型數(shù)據(jù)在電子標(biāo)簽（OBU）發(fā)行之前已寫進(jìn)OBU，同時OBU中的車型數(shù)據(jù)成了ETC車道電子交易中車型判別的唯一依據(jù)，而OBU的防拆卸功能成了車型數(shù)據(jù)正確性的唯一保障。如果有人采用非法手段更換OBU，比如大車使用小車的OBU，同時繞過OBU的防拆卸功能，會導(dǎo)致ETC車道系統(tǒng)無法判斷OBU是否已被更換。

目前車型自動識別主要采用的技術(shù)有壓力傳感器、紅外探測、射線探測、地感線圈和視頻分析等技術(shù)，并已在國內(nèi)計重收費系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。同時，車牌識別技術(shù)在城市車輛管理中得到充分的運用。但在解決大車小標(biāo)的問題中，如果采用其中單一的識別技術(shù)已不能滿足高精確率的要求，如將自動車型分類識別系統(tǒng)和車牌識別技術(shù)相結(jié)合，再與OBU中的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能比對，可以大大提高ETC車道車輛的綜合識別準(zhǔn)確率。比如當(dāng)單純的車型識別準(zhǔn)確率和車牌圖像識別準(zhǔn)確率均為90%時，將兩者結(jié)合起來后，ETC車道車輛的綜合識別準(zhǔn)確率可達(dá)到99%，顯著提高稽查系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性。

因此，本系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是：在ETC車道上部署車型自動識別和車牌圖像自動識別裝置，對車型和車牌分別進(jìn)行物理識別，將識別出的結(jié)果提交到后臺的稽查系統(tǒng)，由后臺系統(tǒng)進(jìn)行智能匹配，把與OBU中的數(shù)據(jù)不一致的數(shù)據(jù)提交人工確認(rèn)，再由人工根據(jù)抓拍的圖像進(jìn)行二次確認(rèn)，找出大車小標(biāo)的車輛，作為攔截車輛和進(jìn)行通行費追繳的依據(jù)。

貴州省黔東南苗族侗族自治州水土流失、石漠化及潛在石漠化面積分別為 8 412km2、1 314km2 和 2 166km2，分別占全州面積的 27.73%、4.33%和7.14%。水土流失及石漠化已成為全州經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和全面實現(xiàn)小康社會目標(biāo)的重要制約。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本方案需要在現(xiàn)有ETC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加車道車輛識別子系統(tǒng)、站稽查管理子系統(tǒng)。車輛識別子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從車型分類識別設(shè)備、車牌圖像識別設(shè)備獲取車型、車牌數(shù)據(jù)，形成車輛識別記錄，并可實時上傳至在后臺站服務(wù)器運行上的站稽查管理子系統(tǒng)。車道車輛識別子系統(tǒng)和ETC系統(tǒng)是兩個獨立的系統(tǒng)，運行在同一臺工控機上。站稽查管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)車輛識別記錄與交易流水的智能匹配分析工作，提供人工確認(rèn)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

當(dāng)車輛經(jīng)過ETC車道時，原有的ETC交易流程不變，生成交易流水上傳至站服務(wù)器；當(dāng)車輛經(jīng)過紅外光柵時，車型識別系統(tǒng)識別出車軸數(shù)和車輪數(shù)等數(shù)據(jù)，并按照廣東省的車型轉(zhuǎn)換規(guī)則判斷車輛的車型，同時，觸發(fā)車牌識別設(shè)備識別車輛的車牌，生成車輛識別記錄，并將記錄上傳到站服務(wù)器。在稽查管理系統(tǒng)中，將交易流水和車輛識別記錄進(jìn)行智能匹配，對于匹配失敗的交易流水提交給人工進(jìn)行處理，再由人工根據(jù)抓拍的圖像進(jìn)行二次確認(rèn)，找出大車小標(biāo)的車輛，作為攔截車輛和進(jìn)行通行費追繳的依據(jù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖2。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2 數(shù)據(jù)流程圖

2.3 系統(tǒng)車道設(shè)備布局設(shè)計

結(jié)合車型、車牌識別裝置和ETC車道自身的特點，本系統(tǒng)方案將新增的車牌圖像識別設(shè)備、車型自動識別設(shè)備安裝在ETC收費島上自動欄桿機的后方，具體布局如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)車道設(shè)備布局圖

此車道設(shè)備布局有如下優(yōu)點：

1)部署位置地面無線圈影響，可方便實施；

2)通過自動欄桿后，車輛之間的車距大，跟車現(xiàn)象不嚴(yán)重，有利于提高車型、車牌識別成功率；

3)可保證紅外光柵的安全、同時可防止受到惡劣天氣的干擾。

2.4 系統(tǒng)功能設(shè)計

2.4.1 車輛識別子系統(tǒng)

車輛識別子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從ETC車道采集物理車型和車牌數(shù)據(jù)，形成車輛識別記錄，上傳到站級服務(wù)器：

（1）從車型分類識別設(shè)備獲取車型；

（2）從車牌識別設(shè)備獲取車牌；

（3）生成車輛識別記錄，上傳至站服務(wù)器。

2.4.2 站稽查管理子系統(tǒng)

站稽查管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對車輛識別子系統(tǒng)采集到的車型、車牌數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配和對比分析，進(jìn)而識別出"大車小標(biāo)"的非法車輛。其主要功能包括：

（1）獲取車輛識別系統(tǒng)上傳的車輛識別記錄。

（2）將車輛識別記錄與交易流水進(jìn)行智能匹配。稽查管理系統(tǒng)進(jìn)行智能匹配時，可以配置車牌匹配的匹配度（如：100%、85%等），可以配置交易流水與車型車牌記錄之間的時間差（如：5分鐘、3分鐘等），可以配置車型、車牌是否要求同時匹配。

（3）匹配結(jié)果的人工再次確認(rèn)。稽查管理系統(tǒng)在提供人工確認(rèn)功能時，也會同時顯示不匹配記錄的前后若干條記錄供管理人員參考。

（4）對于多次發(fā)生大車小標(biāo)違法行為的車輛，稽查管理系統(tǒng)可以自動生成車輛黑名單表，此黑名單表可以自動下發(fā)至ETC車道系統(tǒng)，ETC車道系統(tǒng)可以自動進(jìn)行攔截和報警。

（5）數(shù)據(jù)管理，可對識別的車型和車牌數(shù)據(jù)進(jìn)行維護和管理，為查處路費脫逃行為提供執(zhí)法證據(jù)。

（6）報表管理：可以按車型、車牌號碼、時間段對稽查明細(xì)情況進(jìn)行查詢、分析和統(tǒng)計，生成各種報表，供管理者決策參考。

2.5 系統(tǒng)優(yōu)點

從2011年下半年起，基于壓力傳感器、紅外光柵以及車牌圖像自動識別技術(shù)的本系統(tǒng)，在廣東江中高速公路上進(jìn)行全真環(huán)境下的試運行。試驗效果表明，本系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

（1）稽查準(zhǔn)確率高

本系統(tǒng)將物理車型識別和車牌圖像自動識別這兩種獨立的車輛識別技術(shù)相結(jié)合，大大提高了車輛的綜合識別準(zhǔn)確率，因而可使稽查準(zhǔn)確率提高到99.85%。

（2）不影響原有ETC系統(tǒng)的正常運營，有利于保持ETC車道高效暢通

本系統(tǒng)與現(xiàn)有ETC車道系統(tǒng)是相對獨立的，避免了系統(tǒng)之間的相互耦合干擾，不影響ETC系統(tǒng)的現(xiàn)有功能和車輛通行速度，有利于保持ETC車道的高效暢通。

（3）充分利用ETC車道現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施對車型識別設(shè)備進(jìn)行保護。

本系統(tǒng)在車道設(shè)備布局設(shè)計上，充分考慮了物理車型識別以及車牌自動圖像識別設(shè)備的特點，充分利用現(xiàn)有ETC車道基礎(chǔ)設(shè)施對新增的車型、車牌識別設(shè)備進(jìn)行保護，使得易損的車輛識別設(shè)備在保證系統(tǒng)識別準(zhǔn)確率的前提下得到充分保護。

結(jié)束語

2011年5月頒布的《交通運輸"十二五"發(fā)展規(guī)劃》明確提出，積極引導(dǎo)建設(shè)、推廣跨省市高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)不停車收費系統(tǒng)；到"十二五"末，全國高速公路ETC平均覆蓋率達(dá)到60%，ETC車道數(shù)達(dá)到6000條以上，ETC用戶量超過500萬個。可以說，ETC已進(jìn)入大發(fā)展的關(guān)鍵時期。

本稽查系統(tǒng)在設(shè)計上，充分考慮了現(xiàn)階段的國情。它的廣泛應(yīng)用，將大大有利于維護ETC車道的正常營運秩序，充分有效地保護高速公路業(yè)主和廣大ETC用戶的合法權(quán)益，進(jìn)一步推動ETC在我國的大發(fā)展。

[1].GB/T18367-2001.公路收費方式.[S].

[2].DB44/127-2003廣東省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng).廣東省標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會，2003.