電子收費(fèi)（ETC）創(chuàng)新研究

宋曉紅

【摘要】ETC（Electronic Toll Collection）通過車載電子標(biāo)簽自動與安裝在路側(cè)或門架上的微波天線進(jìn)行信息交換，從而實現(xiàn)車輛無需停車即可自動收取道路通行費(fèi)用，將促進(jìn)交通快捷、降耗、環(huán)保、和諧發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】電子收費(fèi)（ETC）；創(chuàng)新研究

Electronic toll collection （ETC） Innovative Research

Song Xiao-hong

（Shandong province transportation hall Shandong Jinan 250002）

【Abstract】ETC （Electronic Toll Collection） by onboard electronic tags automatically and installed on the roadside or microwave antenna mast for information exchange， in order to achieve a vehicle without stopping to collect road tolls automatically， will promote efficient transportation， energy， environmental protection， harmonious development.

【Key words】Electronic toll collection （ETC） ；Innovative Research

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)通過現(xiàn)代化的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與結(jié)算技術(shù)，在提高公路通行能力、降低收費(fèi)管理成本、環(huán)保降噪以及通過投資推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面具有的一定的作用，將促進(jìn)交通快捷、降耗、環(huán)保、和諧發(fā)展。

1. ETC收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

電子收費(fèi)（ETC）不停車收費(fèi)系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式。通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載電子標(biāo)簽與在收費(fèi)站 ETC 車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過路橋收費(fèi)站不需停車而能交納路橋費(fèi)的目的，該技術(shù)在國外已有較長的發(fā)展歷史。實施不停車收費(fèi)，大大提高公路的通行能力，降低收費(fèi)管理的成本，有利于提高車輛的營運(yùn)效益；同時也可以大大降低收費(fèi)口的噪聲水平和廢氣排放，可以縮小收費(fèi)站的規(guī)模，節(jié)約基建費(fèi)用和管理費(fèi)用，有效提高基礎(chǔ)設(shè)施的資金回收能力。

2. ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)勢、原理及特點(diǎn)

2.1 ETC 電子收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)勢。

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)具有全自動、快速便捷、非現(xiàn)金交易、大容量等優(yōu)點(diǎn)，自動完成收費(fèi)處理過程。與傳統(tǒng)的MTC系統(tǒng)相比，ETC系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：一是提高收費(fèi)車輛通行能力，加快了收費(fèi)速度；二是降低油耗，減少尾氣污染；三是一卡通用，方便快捷；四是系統(tǒng)簡單、安全可靠；五是杜絕收費(fèi)貪污通行費(fèi)現(xiàn)象。

2.2 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)工作原理。

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)主要利用車輛自動識別技術(shù)，通過路側(cè)車道或門架上控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置（RSU）識別車輛上的車載單元（OBU）的“電子標(biāo)簽”， ETC車道計算機(jī)根據(jù)“電子標(biāo)簽”中存儲的信息識別出車輛的基本信息，根據(jù)車輛行駛情況從車主的銀行賬號或儲值中扣除通行費(fèi)。交易成功后，車道欄桿自動抬起，放行車輛；車輛通過后，欄桿自動降下。整個過程不需人工干預(yù)，車輛不停車快速通過ETC收費(fèi)車道。

2.3 ETC收費(fèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)。

2.3.1 技術(shù)先進(jìn)。系統(tǒng)采用5.8GHz頻段的微波專用短距離通信（DedicatedShort-Range Communication，簡稱DSRC）技術(shù)，采用兩片式電子標(biāo)簽作為車載單元（OBU），兼容人工半自動收費(fèi)和不停車收費(fèi)。

2.3.2 安全可靠。微波通信采用交通部指定的5.8GHZ頻段，CPU卡通過PBOC金融交易安全認(rèn)證，符合《中國金融集成電路（IC）卡規(guī)范》，與中國人民銀行金融安全交易標(biāo)準(zhǔn)相兼容，有效保證交易數(shù)據(jù)的安全性。

2.3.3 收費(fèi)效率高。單次收費(fèi)為3秒，每小時可處理1200輛繳費(fèi)車輛，是人工收費(fèi)的2～4倍。

2.3.4 降低營運(yùn)成本。在運(yùn)行時無需人工干預(yù)、無人值守，最大限度減少營運(yùn)成本，有效避免了錯收、漏收及收費(fèi)作弊等行為。

2.3.5 適應(yīng)范圍廣。不僅適用于公路收費(fèi)系統(tǒng)，還適用于停車場、加油站、公路規(guī)費(fèi)的征集、車輛的年審檢測等交通管理的一體化服務(wù)。

3. ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)構(gòu)成、功能及流程

3.1 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)構(gòu)成。

3.1.1 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)主要由ETC收費(fèi)車道、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、ETC管理中心、專業(yè)銀行及傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)分工可分為前臺系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)兩大部分。

3.1.2 前臺主要通過ETC收費(fèi)車道系統(tǒng)實現(xiàn)不停車收費(fèi)。ETC車道設(shè)備主要由天線、天線控制器、觸發(fā)線圈、抓拍線圈、落桿線圈、自動欄桿機(jī)、通行信號燈、閃光報警器、車道計算機(jī)、車道控制器、費(fèi)額顯示器（帶余額顯示功能）、車道攝像機(jī)、字符疊加器、霧燈、車牌識別系統(tǒng)等組成。

3.1.3 后臺系統(tǒng)由收費(fèi)站管理子系統(tǒng)、ETC管理中心和專業(yè)銀行組成，負(fù)責(zé)后臺的ETC交易數(shù)據(jù)服務(wù)、運(yùn)營參數(shù)管理以及系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控，并通過數(shù)據(jù)接口軟件，在站級實現(xiàn)ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理工作。ETC管理中心是ETC系統(tǒng)的最高管理層。后臺系統(tǒng)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)文件在高速收費(fèi)站和用戶之間進(jìn)行交易、拆帳和財務(wù)結(jié)算，配有多臺功能強(qiáng)大的計算機(jī)，完成系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)、圖像的采集和處理。

3.2 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)功能。endprint

當(dāng)車輛通過車道時，抓拍設(shè)備自動對車輛圖像進(jìn)行抓拍并保存，識別車牌號碼并保存。在入口車道將入口收費(fèi)站、車型等信息寫入通行卡信息。在出口車道，計算通行費(fèi)金額。系統(tǒng)控制指令正確控制車道設(shè)備動作，包括自動欄桿的升起、通行信號燈的切換、報警器的開關(guān)、費(fèi)額顯示器的顯示、大棚燈的切換等。完成車道和收費(fèi)站之間的數(shù)據(jù)交換，包括接收收費(fèi)站下達(dá)的信息、上傳通行卡原始通行費(fèi)數(shù)據(jù)、人口車道的過車信息等。如出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將攔截該車車輛不允許通行。

3.3 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)工作流程。

當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)入通訊范圍，首先壓到埋入地下的觸發(fā)線圈，啟動讀寫天線，與電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊，電子標(biāo)簽以微波方式發(fā)出電子標(biāo)簽標(biāo)示和車型代碼，讀寫天線接收并判別電子標(biāo)簽的有效性，如果電子標(biāo)簽有效則進(jìn)行交易，否則報警。交易成功，車道控制欄桿抬起，車道交通信號燈變綠，費(fèi)額顯示器上顯示交易信息。車輛通過抓拍線圈時，系統(tǒng)進(jìn)行圖像抓拍，字符疊加器將過車信息疊加到抓拍圖像中。車輛通過落桿線圈后，欄桿自動回落，車道通行信號燈變紅。系統(tǒng)保存交易信息，并上傳至收費(fèi)站服務(wù)器，一個收費(fèi)流程完成，等待下一車輛進(jìn)入。

4. 目前ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行中存在問題

目前的ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)在運(yùn)行中仍然存在通信技術(shù)、跟車干擾、貨車不適用、誤報警、投資成本高等問題，以及相鄰省之間ETC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完全統(tǒng)一、密鑰體系標(biāo)準(zhǔn)不同、聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)運(yùn)營管理機(jī)制不同的問題，需要在以后進(jìn)行優(yōu)化和技術(shù)升級。

4.1 跟車干擾。前后兩車陸續(xù)經(jīng)過 ETC車道時， RSU與后車的OBU發(fā)生了交易，欄桿抬起，未交易的前車駛離了車道，交易完成的后車被攔截，車道報警，到了出口無法進(jìn)行非現(xiàn)金交易而引發(fā)收費(fèi)糾紛。

4.2 旁車干擾。當(dāng) ETC車道與旁邊 MTC車道的車輛均安裝有OBU時，RSU與MTC車道車輛的 OBU發(fā)生了交易，欄桿抬起， ETC車道的車輛駛離車道，這個時候 ETC車道的車輛實際并沒有成功完成交易，同樣也造成了逃費(fèi)情況。

4.3 撰改OBU車輛信息。OBU安裝人員人工失誤、司機(jī)通過賄賂安裝人員安裝寫入低型車信息、司機(jī)撰改OBU車型信息或?qū)惭b在低型車的OBU放在高型車使用，實現(xiàn)少繳通行資的目的。

4.4 兩車跟車太近時ETC車道無法攔截未安裝OBU車輛。在車流高峰兩車跟車太近時， RSU只與其中安裝了OBU的車輛發(fā)生了交易，兩車仍然可以相繼經(jīng)過ETC車道，造成路段業(yè)主高速公路通行費(fèi)的流失。

4.5 事務(wù)故障造成沒有生成流水。車道交易數(shù)據(jù)寫入了日志文件，但沒有寫入流水文件，造成數(shù)據(jù)沒有生成。如果不能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施，將會給高速公路路段帶來通行費(fèi)的損失。

5. ETC收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行的建議及對策

5.1 跟車干擾的對策。一是控制車輛通行速度，增加一個檢測線圈，適當(dāng)減小交易區(qū)域的長度，將線圈與交易區(qū)域底端相連。缺點(diǎn)是必須保證車輛檢測線圈的穩(wěn)定，優(yōu)點(diǎn)是控制車速。二是確保系統(tǒng)可靠。適當(dāng)降低速度，將電動欄桿前移，RSU在后，保證交易有效區(qū)域長度，使交易區(qū)域內(nèi)只能有1輛車。缺點(diǎn)是車速較慢，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。三是實行ETC專用通道。

5.2 旁車干擾的對策。RSU必須做到交易區(qū)域邊界明顯，交易寬度基本控制在2～2.5m左右。

5.3 撰改OBU車輛信息的對策。OBU-SAM，信息采用密文方式寫入OBU-SAM，必須有PSAM驗證才可進(jìn)行撰改OBU信息。OBU具有防拆卸功能。在安裝好OBU后，用手持式RSU模擬交易，查看交易數(shù)據(jù)。OBU 安裝完畢后，進(jìn)行一次模擬交易并拍照存檔。安裝牌照識別儀，一旦差異較大系統(tǒng)自動報警，再通過人工視頻查詢判別，達(dá)到預(yù)防人工干預(yù)和道德風(fēng)險的發(fā)生。

5.4 兩車跟車太近時ETC車道無法攔截未安裝OBU車輛的對策。適當(dāng)減小車輛檢測線圈寬度，提高車輛的分離度。安裝1套光幕，有效分離兩輛車。實行ETC專用通道。

5.5 事務(wù)故障造成沒有生成流水的對策。應(yīng)用軟件必須采用有效寫硬盤控制技術(shù)，一旦寫盤失敗馬上報警。采用多盤備份，即車道工控機(jī)硬盤至少分兩個分區(qū)，在同時在兩個分區(qū)保存數(shù)據(jù)流水文件。實行生產(chǎn)機(jī)與備份機(jī)實時數(shù)據(jù)傳送，規(guī)避數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)通過綜合通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算技術(shù)以及銀行結(jié)算技術(shù)，實現(xiàn)車輛以不停車方式通過收費(fèi)站能夠明顯提高收費(fèi)站的通行能力，極大地改善了高速公路的交通狀況，大大促進(jìn)高速公路收費(fèi)管理的發(fā)展。

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