對高速公路電子不停車收費稽查系統的分析

李叢暉 周 玲

（廣州新軟計算機技術有限公司，廣東 廣州 510000）

引言

高速公路是一項投資巨大的基礎性工程，對使用高速公路的車輛進行適當的收費是常見的一項收回投資、創造效益的措施。

目前，我國各省市的收費高速公路，普遍采用封閉式聯網收費模式，入口領（刷）卡，出口繳費，計費基礎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因其緩解擁堵、節能環保、提高服務水平等特點，得到迅速推廣和應用。車輛通行ETC車道時，固定安裝在車上的電子標簽（OBU）中記錄的數據是通行費計算和收取的唯一依據和介質。因此，電子標簽與車輛之間準確的唯一對應關系，是確保車輛通行費準確收取的必要前提。目前，這種對應關系是由“一車一標簽”的電子標簽發行管理機制以及電子標簽本身具有的防"非法拆卸"安全機制來保證的。

隨著ETC聯網收費里程和ETC用戶規模不斷擴大，利用各種非法手段將小型車的電子標簽轉移到大型車上使用，通過“大車小標”手段來達到偷逃少繳高速公路通行費的違法行為呈現上升趨勢。另一方面，由于電子標簽發行管理漏洞或工作人員的失誤等諸多因素，也會出現合法安裝的電子標簽內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。這些都會嚴重損害高速公路業主的利益，擾亂交通運輸市場的秩序，造成極壞的社會影響。

為規范公路收費行為，維護收費公路的經營管理者和使用者的合法權益，有必要研發電子不停車收費稽查系統，對ETC車道每天巨量的電子交易情況進行稽查。

1 系統目標

本方案的主要目的是防止大車小標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，保障高速公路業主的利益。通過對現有ETC系統的改進和完善，綜合起來可概括為以下三個主要目標：

1.及時發現利用大車小標手段進行少交費的車輛；

2.為事后進行追繳提供充分、準確的依據；

3.保障ETC原有的功能和交易速度。

2 系統設計

2.1 總體設計思路

由于車型數據在電子標簽（OBU）發行之前已寫進OBU，同時OBU中的車型數據成了ETC車道電子交易中車型判別的唯一依據，而OBU的防拆卸功能成了車型數據正確性的唯一保障。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，會導致ETC車道系統無法判斷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，并已在國內計重收費系統中得到廣泛的應用。同時，車牌識別技術在城市車輛管理中得到充分的運用。但在解決大車小標的問題中，如果采用其中單一的識別技術已不能滿足高精確率的要求，如將自動車型分類識別系統和車牌識別技術相結合，再與OBU中的數據進行智能比對，可以大大提高ETC車道車輛的綜合識別準確率。比如當單純的車型識別準確率和車牌圖像識別準確率均為90%時，將兩者結合起來后，ETC車道車輛的綜合識別準確率可達到99%，顯著提高稽查系統的準確性、可靠性。

因此，本系統的總體設計思路是：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行物理識別，將識別出的結果提交到后臺的稽查系統，由后臺系統進行智能匹配，把與OBU中的數據不一致的數據提交人工確認，再由人工根據抓拍的圖像進行二次確認，找出大車小標的車輛，作為攔截車輛和進行通行費追繳的依據。

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濟社會可持續發展和全面實現小康社會目標的重要制約。

2.2 系統結構設計

本方案需要在現有ETC系統的基礎上增加車道車輛識別子系統、站稽查管理子系統。車輛識別子系統負責從車型分類識別設備、車牌圖像識別設備獲取車型、車牌數據，形成車輛識別記錄，并可實時上傳至在后臺站服務器運行上的站稽查管理子系統。車道車輛識別子系統和ETC系統是兩個獨立的系統，運行在同一臺工控機上。站稽查管理子系統負責車輛識別記錄與交易流水的智能匹配分析工作，提供人工確認和數據的統計分析功能。系統結構如圖1所示。

當車輛經過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器；當車輛經過紅外光柵時，車型識別系統識別出車軸數和車輪數等數據，并按照廣東省的車型轉換規則判斷車輛的車型，同時，觸發車牌識別設備識別車輛的車牌，生成車輛識別記錄，并將記錄上傳到站服務器。在稽查管理系統中，將交易流水和車輛識別記錄進行智能匹配，對于匹配失敗的交易流水提交給人工進行處理，再由人工根據抓拍的圖像進行二次確認，找出大車小標的車輛，作為攔截車輛和進行通行費追繳的依據。系統數據流程如圖2。

圖1 系統總體結構

圖2 數據流程圖

2.3 系統車道設備布局設計

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

圖3 系統車道設備布局圖

此車道設備布局有如下優點：

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，跟車現象不嚴重，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 系統功能設計

2.4.1 車輛識別子系統

車輛識別子系統負責從ETC車道采集物理車型和車牌數據，形成車輛識別記錄，上傳到站級服務器：

（1）從車型分類識別設備獲取車型；

（2）從車牌識別設備獲取車牌；

（3）生成車輛識別記錄，上傳至站服務器。

2.4.2 站稽查管理子系統

站稽查管理子系統負責對車輛識別子系統采集到的車型、車牌數據進行匹配和對比分析，進而識別出"大車小標"的非法車輛。其主要功能包括：

（1）獲取車輛識別系統上傳的車輛識別記錄。

（2）將車輛識別記錄與交易流水進行智能匹配。稽查管理系統進行智能匹配時，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）匹配結果的人工再次確認。稽查管理系統在提供人工確認功能時，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）對于多次發生大車小標違法行為的車輛，稽查管理系統可以自動生成車輛黑名單表，此黑名單表可以自動下發至ETC車道系統，ETC車道系統可以自動進行攔截和報警。

（5）數據管理，可對識別的車型和車牌數據進行維護和管理，為查處路費脫逃行為提供執法證據。

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

2.5 系統優點

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的本系統，在廣東江中高速公路上進行全真環境下的試運行。試驗效果表明，本系統具有如下優點：

（1）稽查準確率高

本系統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相結合，大大提高了車輛的綜合識別準確率，因而可使稽查準確率提高到99.85%。

（2）不影響原有ETC系統的正常運營，有利于保持ETC車道高效暢通

本系統與現有ETC車道系統是相對獨立的，避免了系統之間的相互耦合干擾，不影響ETC系統的現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車道現有基礎設施對車型識別設備進行保護。

本系統在車道設備布局設計上，充分考慮了物理車型識別以及車牌自動圖像識別設備的特點，充分利用現有ETC車道基礎設施對新增的車型、車牌識別設備進行保護，使得易損的車輛識別設備在保證系統識別準確率的前提下得到充分保護。

結束語

2011年5月頒布的《交通運輸"十二五"發展規劃》明確提出，積極引導建設、推廣跨省市高速公路聯網收費系統和區域聯網不停車收費系統；到"十二五"末，全國高速公路ETC平均覆蓋率達到60%，ETC車道數達到6000條以上，ETC用戶量超過500萬個。可以說，ETC已進入大發展的關鍵時期。

本稽查系統在設計上，充分考慮了現階段的國情。它的廣泛應用，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主和廣大ETC用戶的合法權益，進一步推動ETC在我國的大發展。

[1].GB/T18367-2001.公路收費方式.[S].

[2].DB44/127-2003廣東省高速公路聯網收費系統.廣東省標準化協會，2003.