高速公路監(jiān)控系統(tǒng)在ETC收費中的應用研究

石永紅

（山西省交通信息通信有限公司，山西 太原 030000）

2019年5月，《深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站實施方案》印發(fā)，要求進一步深化收費公路制度改革，加快取消全國高速公路省界收費站，實現(xiàn)不停車快捷收費。截至2020年1月1日零時，全國29個聯(lián)網(wǎng)省份的487個省界收費站全部拆除，在各方工作部門的努力下，順利完成了“兩年內(nèi)基本取消高速公路省界收費站任務”并“力爭提前”的目標。

1 ETC門架系統(tǒng)

隨著ETC門架的投入使用，高速公路跨省收費方式由收費站工作人員結算轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊笈_聯(lián)網(wǎng)計算機處理，在一定程度上杜絕了在收費站前排長隊，節(jié)約了車主的等待時間，既保證了高速公路的暢通，又降低了高速公路收費成本；同時，積極推進電子不停車收費，降低了車輛在收費站排隊、停車起步油耗，產(chǎn)生的二氧化碳等各類污染物的排放，是建設低碳交通運輸體系的必然選擇。

取消高速公路省界收費站，高速公路聯(lián)網(wǎng)收費由封閉式收費模式調(diào)整為開放式收費制式，所有車輛實行分段計費，出口收費，ETC車輛通過OBU和綁定賬戶實現(xiàn)扣費。高速公路采用自由流收費方式，通過電子收費技術對多條車道上自由行駛的車輛完成通行費收取，自由流收費針對高速公路收費系統(tǒng)是革命性的變化，圍繞相關的建設、管理和維護等模式也產(chǎn)生劇烈變化，ETC開放式自由流收費形成以ETC為主，北斗等模式為輔的自由流收費系統(tǒng)。

ETC門架系統(tǒng)主要包括：車道控制器、RSU、車牌圖像識別設備、高清攝像機構成一體化設備、網(wǎng)絡安全設備、供電設備、北斗授時設備、補光燈等構成，通過工業(yè)交換機、收費站三層交換機形成以太網(wǎng)保護，與站級服務、業(yè)務管理工作站相連。

站級管理系統(tǒng)通過主備鏈路與省聯(lián)網(wǎng)中心、部聯(lián)網(wǎng)中心連接。省界ETC門架系統(tǒng)構成圖如圖1所示，非省屆路段ETC門架系統(tǒng)構成圖如圖2所示。

圖1 省界ETC門架系統(tǒng)構成圖

圖2 非省界路段ETC門架系統(tǒng)構成圖

2 ETC收費系統(tǒng)

車輛安裝ETC收費系統(tǒng)后，車主只需要在車輛的前擋風玻璃上安裝與車輛信息一致的OBU和CPU卡，通過收費站時，高速費用將會從CPU卡內(nèi)余額扣除當次通行費或從CPU卡綁定的銀行卡中自動扣除。這種ETC收費系統(tǒng)平均每輛車耗時2秒，是目前世界上最先進最快速的收費系統(tǒng)，ETC收費通道的通行能力可以達到人工收費通道的5～10倍。ETC收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是由車道控制系統(tǒng)、收費站管理系統(tǒng)、收費中心管理系統(tǒng)、中央結算系統(tǒng)以及金融機構組成ETC 車輛的收費過程主要分為以下三步：

（1）當ETC車輛駛?cè)隕TC入口車道時，車道系統(tǒng)利用車輛自動識別系統(tǒng)檢測為正常ETC用戶（OBU有效、未列入黑名單），寫入入口信息，不停車快捷通行。

（2）當ETC 車輛通過ETC門架時，門架上控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置RSU識別車輛車載單元 OBU“電子標簽”，讀取車型、車牌號碼、車牌顏色及入口信息等數(shù)據(jù)，依據(jù)本ETC門架的對應路段費率計通行費，將所有 ETC 交易流水ETC 通行記錄、通行流水、交易日志、高清車牌抓拍圖像識別結果等結構化數(shù)據(jù)實時上傳至省級聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)和部聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)。

（3）當ETC車輛駛出ETC車道時，車道系統(tǒng)檢測為正常ETC用戶，根據(jù)車輛行駛情況，將該車輛通行記錄寫入CPU卡內(nèi)或扣除當次通行費（儲值卡用戶），交易成功后，車道欄桿自動抬起放行。

2.1 車輛檢測技術AVD的監(jiān)控作用

高速公路電子不停車收費系統(tǒng)的監(jiān)控實現(xiàn)，是通過在車道的入口和出口處設置相應的地感線圈，通過這些線圈感應自動檢測進入和駛離ETC車道的車輛。

第一個線圈屬于前觸發(fā)線圈，可以檢測到車輛進入ETC通道；第二個線圈屬于后觸發(fā)線圈，可通過線圈判斷出車輛的列隊情況，識別出正在交易的車輛，避開其他車輛的干擾，確保信息準確；第三個線圈為抓拍線圈，有效記錄車輛駛離ETC通道；第四個線圈屬于抬桿線圈，用于交易完成的車輛離開。

2.2 車型自動識別技術AVI的監(jiān)控作用

在我國，高速公路計費執(zhí)行JT/T489－2019 收費公路車輛通行費標準，ETC通道自動識別出不同的車型，輔助ETC收費系統(tǒng)做出正確判斷。

車型自動識別技術是通過讀取測量車型物理特征的傳感器數(shù)據(jù)，由工控機對車輛的重量、大小、軸型、輪胎等信息進行自動識別。ETC收費需要用戶提前辦理車輛電子標簽，提前將座位數(shù)、車軸、輪胎、車型和尺寸等信息裝載到OBU及CPC卡內(nèi)，當該車輛經(jīng)過高速公路設有電子ETC收費系統(tǒng)的車道時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過讀取OBU 信息確定相應的收費標準。

2.3 車載單元OBU的監(jiān)控作用

ETC系統(tǒng)中，由于車輛分段式計費，應特別注意入口和出口的OBU處理。在入口處，通過計算機通信自動生成入口處過車交易的明細記錄。其中關鍵步驟包括。

首先，判定OBU有效性，將OBU自身啟用的時間與省聯(lián)網(wǎng)中心所給出的時間快速比較，完成對OBU有效性的判斷。

其次，讀取OBU及CPU卡中的基本信息，主要包括車型、卡類型、OBU編號、CPU卡編號等。

最后，為車載單元OBU和工控機設備的通信，需寫入工控機的數(shù)據(jù)主要包括自動識別車牌的收費站編號、車輛類型、車輛通過的時間和入口的狀態(tài)有效性等以及車輛相應交易明細的形成。在完成信息讀入和通信后，應該在駛離高速公路（自動欄桿機抬起）之前，通過實時上傳的方式，將車輛對應的交易明細通信到收費站的服務器中記錄。出口處的交易明細主要包括入口的通信時間、車道號、車型、終端機的編碼、收費站的名稱和終端的交易序號等，完成OBU累計計費。

2.4 車牌圖像識別系統(tǒng)的監(jiān)控作用

ETC車輛的交易成功率和通行信息的準確獲取，關系到通行費能否正常收取，若交易失敗，形成交易流水的，ETC門架系統(tǒng)可通過ETC路側(cè)RSU讀取車輛OBU中的車輛信息車型、車牌顏色，輔以車牌圖像識別信息，形成ETC通行記錄作為通行費計繳依據(jù)；對于交易失敗又未獲取OBU信息的車輛可通過車牌識別系統(tǒng)獲取車輛抓拍圖片和車牌信息，經(jīng)系統(tǒng)或人工校核，且結果100%無誤的，作為通行費扣繳依據(jù)；對于部分ETC門架系統(tǒng)未獲取任何信息的少數(shù)車輛，后臺系統(tǒng)可通過已獲取的該車輛通行其他ETC門架系統(tǒng)的信息擬合路徑推算其可能漏計的收費路段，輔以車牌圖像識別信息可作為通行費扣繳依據(jù)。

3 稽查功能

聯(lián)網(wǎng)收費稽查系統(tǒng)由部、省兩稽查系統(tǒng)構成，通過在收費車道設置固定稽查點或搭載移動稽查點，利用5.8GHZDSRC稽查設備、車牌圖像識別設備對經(jīng)過車輛進行稽查，記錄車輛信息、抓拍圖像等證據(jù)信息，上傳后臺，供省級稽查系統(tǒng)進行核對，再進行大數(shù)據(jù)分析，對異常情況進行篩選，有針對性地重點稽查。

省級稽查系統(tǒng)將稽查信息上傳至部級稽查系統(tǒng)，接入全國重點營運車輛行駛軌跡數(shù)據(jù)和全國貨運車輛監(jiān)管和公共服務平臺車輛行駛數(shù)據(jù)，同時結合其他行業(yè)車輛信息數(shù)據(jù)建立交通運輸行業(yè)車輛信息數(shù)據(jù)庫，生成全國范圍違規(guī)車輛狀態(tài)名單，進行動態(tài)更新，并將交通運輸行業(yè)車輛信息數(shù)據(jù)和違規(guī)車輛狀態(tài)名單提供給?。▍^(qū)、市），為道路經(jīng)營主體運營管理提供依據(jù)。

4 結語

隨著ETC收費系統(tǒng)的不斷發(fā)展建設，其收費快捷、通行便利、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點日益凸顯，這種收費方式必然成為未來高速公路收費方式的發(fā)展趨勢。通過分析ETC設備硬件系統(tǒng)的工作過程，結合監(jiān)控軟件的細化實現(xiàn)，可為專業(yè)人士更好認識ETC收費系統(tǒng)提供參考，同時為進一步提高ETC系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性打下基礎。