高速公路ETC、CPC卡收費機理與流程研究

張進進，李永漢，謝 冰，戶 磊

(湖南省交通規劃勘察設計院有限公司 長沙市 410200)

1 高速公路ETC、CPC卡收費系統的特點

1.1 高速公路ETC收費特點

(1)通行效率高

新的收費模式下，收費站以ETC車道為主，一般保留一條ETC/MTC混合車道。ETC通道車輛通行時間一般不超過3s，車道數量多，通行速度快，可有效避免收費廣場擁堵，實現不停車收費。MTC通道的車輛需要減速、停車、取卡等環節，入口通行時間一般為6～8s；出口因還需收費環節，通行時間一般為14～20s。ETC顯著提升高速公路通行效率，緩解收費站出入口的交通擁堵。

(2)運營成本低

高速公路收費站的運營成本，主要包括設備維護成本和人工成本，因收費站需24h不間斷服務，人工成本占據主要位置。ETC專用車道只需安裝RSU天線、車輛檢測器、光柵車輛分離器等電子設備，即可實現入口標識及通行費收取功能，無需收費人員值守，可大幅減少收費站收費人員配置，減少收費站用地規模，從而大幅度降低運營成本。

(3)綠色環保

汽車尾氣排放是造成城市空氣污染的因素之一。汽車在勻速行駛狀態下尾氣排放量相對較少，在原地怠速、加減速時尾氣排放量明顯增加。MTC車輛需要減速停車，加速駛出等過程，尾氣排放比正常行駛高出數十倍。ETC車輛通常適當減速即可通過收費站，尾氣排放量處于中低水平，有利于減少空氣污染，符合綠色環保的出行理念[1]。

1.2 高速公路CPC卡收費特點

(1)精準識別MTC車輛路徑

CPC卡集13.56MHz和5.8GHz通信功能于一體，具備車輛路徑信息和入口信息讀寫功能。在車輛駛入收費站入口車道發放，當車輛駛入出口車道回收。CPC卡作為MTC車輛的通行券和路徑信息的存儲載體使用，在車速為0～160km/h條件下，標識點系統的單點標識成功率≥99.5%。CPC卡可通過設置在各個互通的標識點精準識別MTC車輛路徑。

(2)實現MTC車輛全國聯網收費

取消省界主線收費站之前，MTC用戶使用通行介質繁多，各省通行介質的密鑰和種類也不盡相同。MTC用戶通行介質主要有IC卡、433MHz復合通行卡和紙質通行券三種。湖南、湖北等大部分省份采用IC卡，廣東、四川和浙江省采用433MHz復合通行卡，北京采用紙質通行券。各省通行介質種類不統一，無法全國聯網收費。取消省界主線站后，MTC用戶也需實現全國聯網，需采用“分省計費，統一收費”方式。CPC卡技術參數全國統一，對MTC車輛發放CPC卡作為其通行介質，可實現MTC車輛全國聯網收費、一卡通行。

2 高速公路ETC、CPC卡收費機理與流程

在新的收費模式下，區別原有收費模式的核心技術在于多義性路徑識別。多義性路徑又可稱為二義性路徑，是指在收費公路路網內兩個收費站之間存在兩條或兩條以上不同的行駛路徑。在封閉的高速公路路網內，通過取消省界主線站項目新增的ETC門架系統，車輛在經過ETC門架時，標識路側單元(Roadside Unit簡稱RSU)通過5.8GHz專用短程通信技術與CPC卡和車載單元(Onboard Unit簡稱OBU)進行信息交換,通過門架編碼信息精準識別ETC車輛和MTC車輛的路徑。

2.1 高速公路ETC收費機理與流程

當ETC車輛駛入ETC入口車道時，車道系統檢測為正常ETC用戶(OBU有效、未列入黑名單)，寫入入口信息不停車通行；若為MTC車輛、ETC黑名單車輛等情況，按運營服務規則處理。當ETC車輛通過ETC門架時，ETC門架系統讀取OBU中的車型、車牌號碼、車牌顏色等信息，依據本路段費率計算費額，生成交易流水(對于單片式OBU，生成通行憑證)及時上傳至省高速公路收費管理中心和部聯網中心。當ETC車輛駛入ETC出口車道時，車道系統檢測為正常ETC用戶時，扣通行費后放行，用戶快速通過；若為MTC車輛、ETC黑名單用戶等情況，按運營服務規則處理。

針對交易失敗的車輛(雙片式OBU用戶未插卡、OBU拆卸等情況)，ETC門架系統還可通過ETC路側天線(RSU)讀取這些車輛OBU中的車牌號碼、車牌顏色及車型等關鍵信息，輔以車牌圖像識別信息，形成ETC通行記錄，作為通行費扣繳依據。對于交易失敗又未能獲取OBU車牌信息的車輛，可通過車牌圖像識別系統獲取車輛抓拍圖片和車牌信息，經系統或人工校核，且結果100%無誤的，作為通行費扣繳依據。對于部分ETC門架系統未獲取到任何信息的少數車輛，后臺系統可通過已獲取的該車輛通行其他ETC門架系統的信息擬合路徑(當擬合出現多種路徑可能時，按照最短路徑還原路徑)，推算其可能漏收的收費路段，輔以車牌圖像識別信息，可作為通行費扣繳依據。

2.2 高速公路CPC卡收費機理與流程

MTC車輛采用“5.8GHz復合通行卡+車牌圖像識別”的收費方式，采用CPC卡作為通行介質，車牌圖像識別為輔助，實現對MTC車輛的分段計費，出口收費。當MTC車輛駛入MTC車道時，入口車道發放CPC卡，CPC卡中記錄入口信息、駛入時間、車牌號碼、車牌顏色、車型等信息，對于大件運輸車輛還需人工核查超限運輸車輛通行證信息，確保相關信息的準確性。當MTC車輛通過ETC門架時，ETC門架系統讀取CPC卡中的車型、車牌號碼、車牌顏色，計算通行費并寫入CPC卡中，作為出口收費依據，同時將過站信息寫入CPC卡內，形成CPC卡車輛的通行記錄并及時將信息上傳至省高速公路收費管理中心和部聯網中心。當MTC車輛駛入MTC出口車道時，出口車道系統從CPC卡中讀取車輛信息、計費信息、過站信息等，并上傳至省高速公路收費管理中心系統或部聯網中心系統，根據后臺獲取的CPC卡通行記錄及圖像流水記錄計算通行費并進行核對，核對后出口車道系統完成收費。MTC可支持現金、手機移動支付等多種方式供用戶選擇。

2.3 收費站點路徑數據信息流

(1)5.8GHz標識點系統信息流

省中心系統向標識點系統逐級下發路徑標識編碼等系統參數，并向收費車道逐級下發路徑基礎費率等運營參數。標識點系統向省中心系統實時逐級上傳設備狀態信息和標識流水記錄[2]。如圖1所示。

圖1 多義性路徑識別系統數據流

5.8G標識信息按照標識點隸屬的路段將標識數據通過各個收費站通信機房接入到通信系統，再從各個收費站按照原有聯網收費數據的傳輸路徑逐級上傳。

(2)車道抓拍圖片信息流

入口車道抓拍的圖片應及時傳輸到各個區域中心/路段中心,便于還原車輛行駛路徑。為了應對可能出現的收費爭議，將出口車道抓拍圖片同步傳輸到區域中心/路段中心，圖片經處理后上傳至省中心。

(3)車輛路徑查詢信息流

當收費員發現卡內車輛路徑信息不完整或無信息時，就會提示有查詢要求。中心開始收到查詢要求后，首先會檢查這個車輛進入的車道是否是該路段的車道。若確實是該路段，那么就會在區域中心/路段中心有一個信息的檢查，而且會把檢查結果發送給查詢車道；若它不是該路段，那么就會把查詢要求重新發送到省中心路徑識別管理系統。省中心根據5.8GHz標識點識別信息、高清卡口識別的車牌信息、入/出口信息還原該車輛路徑，最后會將路徑結果及圖片反映給出口車道。

3 湖南省取消省界收費站工程實施方案

“湖南省取消省界收費站工程”的設計按照“一次通行、一次扣費、一次告知”的總體要求實施。主要包括以下4項內容：

(1)對收費車道系統改造

將最外側超寬車道改造為ETC/MTC混合車道。按收費站的日峰值交通量核算，當車流量<4500，僅設置2進2出ETC車道；因原收費模式下出口一般多余入口，為降本增效，部分MTC車道暫時保留利用，不做混合車道考慮。

(2)新建ETC門架系統

在各個互通立交、入/出口之間設置ETC門架系統，實現ETC車輛和MTC車輛分段計費，并將通行記錄和抓拍圖像信息(包括車牌號碼、車牌顏色等)及時上傳至省聯網中心和部聯網中心。左右幅門架間距為100m，可有效避免兩門架間設備相互干擾；省界收費站冗余配置ETC門架設施一套，確保跨省結算信息穩定可靠。

(3)升級各級收費業務軟件系統和計算機系統

對省中心、區域分中心/路段分中心、收費站各級收費系統和計算機系統進行升級改造，新增ETC門架系統相關軟件功能和財務及CPC卡管理工作站、ETC門架系統管理工作站等，同時完成與部聯網中心的安全直連。

(4)新增CPC卡系統

根據各個收費站入口流量分析，湖南省需新增CPC卡約180萬張；同時建設10個CPC卡區域調撥中心和1個CPC卡省中心，分別進行區域調撥和跨省調撥。

4 高速公路ETC、CPC卡使用優化建議

為盡量減少ETC車輛因中途拔卡、卡片松動、儲值卡余額不足等問題導致交易失敗等情況，提高ETC車輛交易成功率，降低運營壓力，還應采取以下措施：

(1)加快推動既有存量ETC儲值卡用戶向記賬卡用戶的轉換。ETC發行方可根據不同用戶采取不同的記賬方式，如對于高信用等級用戶，可由用戶自行選擇綁定銀行卡或第三方支付賬戶；對于低信用等級用戶，可轉為預付式記賬卡用戶，后臺綁定借記卡賬戶并預存保證金。

(2)加快完成相關系統改造，推廣發行單片式OBU(綁定后臺支付賬戶)。單片式OBU簡化了前端交互流程，可大幅提高交易成功率，同時也具有與雙片式OBU同等完備的安全機制和不可抵賴性，生成通行憑證，可直接作為扣費及后期清分結算的依據。

路網規模的不斷擴大，給各路段間CPC卡的補充調撥提出了更高的要求，由于交通流量、交通流向的不均衡導致各路段間通行卡的庫存狀態不一，甚至無卡可發。可采用二維碼紙劵作為應急預案，二維碼紙劵通過防偽措施可以實現更好的保密性和防偽性能，從而使得偽造二維碼難度和成本增加，因此在無CPC卡時，可以采用二維碼紙券作為通行介質，需要在入口車道增加二維碼打印機，在出口車道增加掃描儀，對MTC車道軟件進行相應的改造，入口車道支持條碼打印、出口車道支持條碼掃描功能。路段在使用二維條碼時，應向省中心進行申報，經允許后方可使用。

5 結語

在交通強國思想指導下，高速公路發展日新月異。多義性路徑識別技術推動了ETC、CPC卡技術發展，ETC和CPC卡作為高速公路主要的兩大收費介質相輔相成，使高速公路變得更加快捷、智慧、暢通。但是使用CPC卡的車輛需要人工收費，不是智慧交通發展的主流方向，仍需大力推廣ETC，引導CPC卡存量用戶轉向ETC用戶。充分利用電子不停車收費技術的優勢，提高通行效率，降低運營成本，獲得更大經濟效益和社會效益，提高我國高速公路智能化水平。