中國智能交通發展歷程
——ETC的跨越

文|國家智能交通系統研究中心首席科學家 王笑京

中國高速公路建設速度迅猛，規模不斷擴大，這得益于國家制定的政策和對各方面積極性的調動。1984年，國家確定了“貸款修路、收費還貸”的政策，隨后高速公路建設采取了“國家投資、地方籌資、社會集資、利用外資”的投融資體制，這些政策調動了各地和社會各界投資高速公路建設的積極性，推動了高速公路的快速發展。由于高速公路是分段逐步建設的，建成一段、開通一段，且采用“誰投資、誰收費、誰還貸”的政策，造成高速公路主線收費站眾多，甚至出現兩個收費站間隔僅幾公里的現象?？紤]到既要保護社會各界和地方投資建設高速公路的積極性，又要為公眾提供安全、順暢的交通服務，原交通部在2000年初即著手編制有關聯網收費的技術要求，并在2000年10月正式發布實施《高速公路聯網收費暫行技術要求》。其中明確提出，高速公路應首先實現省（自治區、直轄市）內聯網收費，逐步實現?。ㄗ灾螀^、直轄市）際間的聯網收費，為全國聯網收費電子貨幣化做好基礎工作。

示范工程推動ETC跨省市聯網

截至2002年底，中國高速公路總里程已超過2萬公里（不包括港澳臺），分布在中國大陸的幾十個省份，在部分省內，特別是中心城市周邊已逐步形成幾條高速公路組成的小路網，如珠三角地區；在一些經濟發達的地區，開始形成小規模的跨省市路網，如長三角地區、京津冀地區等。

跨省市聯網不停車收費的提出

2004年1月，時任中共中央政治局常委、國務院副總理黃菊先后到浙江、江蘇、上海考察，期間在上海主持召開了長江三角洲地區交通發展座談會，提出長江三角洲要率先基本實現現代化，重要的前提條件是必須率先實現交通現代化，必須瞄準世界先進水平，高起點、高標準，建設一個各種運輸方式布局協調、銜接順暢、智能化、信息化的現代交通系統；要發揮好區域交通優勢，以區域交通一體化共同推進長三角區域經濟一體化。

為落實2004年交通工作會議要求、解決長三角區域交通一體化中高速公路收費系統的問題，原交通部公路司于2004年4月發函要求原交通部公路科學研究所（2005年11月，原交通部公路科學研究所更名為公路科學研究院，文中將2005年11月之前的原交通部公路科學研究所簡稱為“公路所”，將2005年11月更名后的公路科學研究院簡稱為“公路院”。）著手對長江三角洲地區、京津冀地區區域經濟圈高速公路聯網收費的問題進行專項研究。

公路所根據京沈高速公路在跨省市聯網收費示范工程中的經驗，結合“十五”國家科技攻關項目課題“跨省市國道主干線聯網電子收費技術開發和應用”的成果，提出了應用電子不停車收費（ETC）技術實現ETC車輛不停車通過省界收費站的方案，這一方案得到了原交通部有關司局和原交通部規劃研究院的贊同，后經多次研究和論證，正式寫入《長江三角洲地區現代化公路水路交通規劃綱要》。這是首次在國家發布的文件中正式提出“跨省市高速公路聯網不停車收費（ETC）”的工程建設要求。

示范工程的前期工作及國家科技項目的支持

2005 年，國家和地方開始制定“十一五”規劃，《長江三角洲地區現代化公路水路交通規劃綱要》所規劃的相關內容自然要在“十一五”期間實施。根據原交通部對制定“十一五”規劃的總體要求，原交通部公路司和科教司著手組織有關跨省市高速公路聯網不停車收費（ETC）工程的前期工作和技術支持工作。這時，采用什么技術和方式建設ETC工程的問題再次被提及。

在原交通部公路司和科教司的安排下，公路所聯合長三角地區交通部門對實施跨省市高速公路聯網不停車收費（ETC）的技術可行性、工程可行性及相關管理要求進行了研究。期間我們對國內外的ETC技術再次進行了認真分析，對長三角地區高速公路出行需求及ETC的要求進行了調查，并結合具有自主知識產權的雙片組合式ETC在廣東的使用情況，基本確定未來我國的公路收費系統和ETC系統應該建立在自主的基礎上，可以引進或參考國外的技術，但是標準、研發和產業應該立足于國內。根據以上的調研和研究，2005年5月，公路所設計院負責人李愛民提交了題為《大區域聯網收費發展的思路和建議》的報告，在上述工作的基礎上，公路所于2005年7月完成了《長江三角洲聯網電子不停車收費應用示范項目建議書》并提交給原交通部公路司和科教司，該項目建議的主要內容包括：實施區域的既有收費系統分析、擬建系統總體框架、建設內容和方案、清分結算模式、關鍵技術和難點分析、經費計算、實施組織等。

2005年8月，公路所在原交通部科教司的組織下開始準備“十一五”國家科技項目的建議，我們根據《長江三角洲聯網電子不停車收費應用示范項目建議書》的有關內容，將技術攻關和創新內容進行提煉，編制了“十一五”國家重大科技項目《區域公路網電子不停車收費及信息服務應用示范》項目建議書，后來，在修改項目建議書時，將京津冀地區的聯網不停車收費示范也納入該項目建議，并于2005年9月完成了“十一五”國家重大科技項目的項目建議《國家高速公路聯網不停車收費系統和信息服務應用示范》并提交給科學技術部。

2006年，原交通部公路司和科教司與科學技術部高新司就“十一五”期間高速公路聯網不停車收費科技項目的有關內容進行了溝通，科學技術部對原交通部的項目建議表示支持，并提出高速公路管理也屬于服務內容，建議將項目修改為《國家高速公路聯網不停車收費和服務系統》，在補充和修改有關內容后再提交給科學技術部。根據科學技術部和原交通部的要求，公路院組織有關單位對建議項目進行了補充和完善，并于2006年7月正式以國家項目可行性研究報告的形式報送科學技術部，科學技術部組織專家經過多次論證，將該項目正式列入“十一五”國家科技支撐計劃重大項目。

密鑰管理與認證中心的提出與工程準備

根據國內高速公路收費系統的實踐，我們發現各地都在收費系統中設置了自己的安全密鑰和證書以保證收費系統的信息安全和支付安全，在實施京沈高速公路跨省市聯網收費示范工程時，由于涉及北京市、天津市、河北省和遼寧省，必須在聯網收費路段使用統一的密鑰和認證，為此，在工程中廢棄了原來各省市自行發行的密鑰和證書，由原交通部委托公路所重新發行了密鑰和證書。這一實踐及系統開通后的運行給我們帶來啟示：要實現跨省市聯網收費，必須要有嚴格和統一的密鑰及證書系統，特別是對于不停車收費系統（ETC），由于其涉及用戶的跨地域非接觸電子支付，這種要求更高。

2006年10月24日，原交通部信息化工作領導小組召開會議，會議上筆者代表公路院向領導小組匯報了《國家高速公路聯網不停車收費和服務系統》的相關情況、實施方案、存在的問題，以及需要部里解決和支持的事項。匯報中，筆者著重就有關交易和數據安全問題進行了專門報告，并提出建設密鑰管理與認證系統的建議，在聽取了公路院匯報和各司局意見后，原交通部副部長翁孟勇在總結講話中就密鑰中心的建設做出指示，要求從全行業的角度考慮密鑰和認證問題，明確提出在原交通部“十一五”有關信息化基本建設中予以安排。

根據部領導的指示，原交通部規劃司要求公路院加快有關工作，并立即開始工程可行性研究。從2007年6月開始，公路院組織所屬單位根據專家意見和部內協調意見對《跨省市高速公路聯網收費安全管理與應急處置和服務系統》項目可行性研究報告進行最后修改，8月3日召開專家預審會，該報告通過了預審，隨后公路院正式將該報告報送原交通部規劃司進行審批，不久后原交通部規劃司批復了該報告，并要求馬上進行初步設計。此后，這項建設按照基本建設程序完成了初步設計、審查、施工圖設計和招標、建設，隨著建設的完成和應用的開展，該系統陸續通過了技術專家審查和國家密碼局的安全性審查，逐步形成了交通運輸行業密鑰管理與認證系統。

示范工程的展開、組織和實施

在2006年完成一系列前期工作后，京津冀和長三角區域高速公路聯網不停車收費示范工程于2007年正式開始實施。

相對來說，長三角地區的進度比京津冀地區快，2007年9月18日，原交通部辦公廳正式批復了《長三角區域高速公路聯網電子不停車收費實施方案》，自此，長三角區域聯網不停車收費工程進入工程實施階段。

而京津冀地區由于關系復雜，工程建設進度參差不齊，聯網ETC示范工程的推進比計劃進度慢了一些。隨著北京市在2008年1月率先開通ETC，交通運輸部加緊對河北省和天津市ETC示范工程的督促，2009年，河北省和天津市按照《京津冀區域高速公路聯網電子不停車收費實施方案》的要求先后開工建設，并于2010年8月前分別在各自的區域內開通了ETC。隨后的工作是京津冀ETC聯網，由于各家依照的是國家ETC標準，各省市根據交通運輸部提供的根密鑰在省內進行密鑰的分散和發行，因此三個省市進行聯網基本不存在技術障礙，倒是各省市間的通信和管理制度成了需要協調的問題。此時交通運輸部提出，無論用什么方法，2010年9月底京津冀ETC聯網必須完成，并且由各省市交通主管部門做出保證。最終，在交通運輸部強有力的協調下和各省市的努力下，京津冀區域聯網不停車收費于2010年9月28日正式開通。

2010年9月28日，交通運輸部舉行了京津冀區域聯網不停車收費開通儀式。由于長三角地區的ETC示范工程在之前已經率先實現聯網，因此，京津冀地區ETC聯網的實現標志著全國聯網不停車收費示范工程順利完成。時任交通運輸部副部長馮正霖出席了開通儀式，并就國家高速公路聯網ETC示范工程進行了簡要總結，對未來工作提出了要求。交通運輸部各司局領導、京津冀交通主管部門和運營單位領導、公路院領導及部分參加示范工程的科技人員參加了開通儀式。

自原交通部2007年4月9日正式發出《關于開展京津冀和長三角區域高速公路聯網不停車收費示范工程建設的通知》起，歷時3年零5個月，我國終于完成了覆蓋數萬公里高速公路的聯網不停車收費工程的試驗、建設、開通運營，以及相關國家和行業標準規范的制定，這是我國首次在大范圍路網內成體系地開發和應用高新技術解決路網運行效率、提升服務水平的實踐，正如時任交通運輸部公路局局長李華在京津冀區域聯網不停車收費開通儀式上所指出的，實施高速公路聯網不停車收費，是通過技術手段解決收費站擁堵、提高高速公路通行效率的有效措施，是促進交通運輸節能減排、節約用地及管理成本的重要舉措，是適應公路網絡化管理趨勢、發揮公路網整體效益和服務水平的現實需要，也是推廣應用高科技成果、發展現代交通運輸業的重要載體。

在交通運輸部組織的兩個示范工程的帶動下，國內許多省份積極按照國家標準和行業規范進行高速公路聯網不停車收費系統的建設和應用，截至2010年底，全國有17個省份建設并開通了ETC，總共開通ETC車道1930多條，不停車收費系統用戶達到180萬。從總體運行和應用情況來看，具有自主知識產權的雙片組合式ETC系統的穩定性、交易的安全性均表現良好，具備在更大范圍內推廣應用的條件。

不停車收費系統的推廣與感悟

不停車收費系統的推廣

在京津冀和長三角區域跨省市聯網ETC示范工程實施的后期，交通運輸部就開始考慮ETC的推廣問題，為此要求公路院評估國內ETC應用的社會和經濟影響、調查ETC帶動的高新技術產業情況、分析存在的問題，并就下一步的工作提出建議。2009年末至2010年10月期間，公路院向交通運輸部公路局提交了一系列報告，包括《全國高速公路不停車收費情況調查》《關于制定國家推進不停車收費系統政策的建議》《不停車收費產業對經濟和社會的支持情況》《關于制定不停車收費系統推廣和補貼政策的建議》等。

2010年11月30日，交通運輸部、國家發展和改革委員會、財政部共同下發了《關于促進高速公路應用聯網電子不停車收費技術的若干意見》，提出了未來5年ETC推廣規模的具體指標，這是國家層面第一次就有關智能交通的一個系統應用聯合發文。這個文件除了提出應用的具體要求和實施步驟外，還明確將ETC的建設列入高速公路建設概算，使ETC建設資金有了保障；規定給予ETC用戶5%的通行費優惠，對ETC這一高新技術在公路傳統產業領域的應用給予了最有力的支持。

2011年6月8日，國務院召開常務會議，研究部署進一步促進物流業健康發展工作，共提出8項措施，在有關車輛便利通行的措施中明確提出要大力推行不停車收費系統。這是在國務院會議上第一次明確提出要推行不停車收費系統。

2011 年8月31日，國務院印發《“十二五”節能減排綜合性工作方案》，該《方案》在推進交通運輸節能減排一節中也提出要全面推行不停車收費系統，這是在國務院印發的文件中第一次明確提出全面推行不停車收費系統。

在國家、交通運輸部及有關部門的大力推動下，國內各省份ETC建設和應用進度逐步加快，到2011年12月底，全國有20個省份開通了ETC，共開通ETC車道3083條，ETC用戶發展到198萬。

2012年是ETC的穩步發展之年。公路院2012年《ETC?？泛陀嘘P報告顯示，到2012年底，國內建設和開通ETC系統的省份已達26個，開通ETC車道數約5450條，ETC用戶數量突破550萬，自建客戶服務網點522個。在開通運行的26個省份高速公路ETC系統中，除了京津冀和長三角區域是分別實施聯網運行之外，其他各省份都是各自獨立運行的，京津冀和長三角兩個區域間也沒有進行跨區域的聯網運行。

為了加快ETC的聯網運行并擴大應用，2013年3月受交通運輸部公路局委托，部路網監測與應急處置中心（以下簡稱“部路網中心”）和公路院聯合起草了《全國高速公路聯網電子不停車收費推廣總體方案》，據此，2013年4月部公路局和科技司聯合向部領導提交了《關于進一步推進ETC應用推廣的報告》，提出了包括加快ETC基礎設施建設、擴大ETC用戶規模、建立完善的服務體系、加強效益分析及后評價在內的9條具體措施，隨后部公路局在2013年6月21日召開了《全國高速公路聯網電子不停車收費清分與結算總體方案》專家審查會，會后根據審查會的意見對該《總體方案》進行了修改，并向全國各省份交通主管部門和交通運輸部機關有關司局征求意見。根據各方面反饋的意見，部公路局組織部路網中心和公路院進行了專題研究，并根據總體方案和專題研究結果，在2013年8月向部領導提出了下一步分階段實現全國ETC聯網的工作方案，部領導批準了這個工作方案。

交通運輸部在全國開展的ETC工作也得到了國務院的重視，國務院領導多次批示加快ETC建設和應用，交通運輸部領導也多次批示督促有關司局和單位加快工作。在經過2013年第四季度緊張的準備和協調后，交通運輸部于2014年3月發布了《交通運輸部關于開展全國高速公路電子不停車收費聯網工作的通知》（交公路發〔2014〕64號），正式啟動全國ETC聯網工作。隨后交通運輸部分別在2014年6月、2015年2月和2015年6月召開了全國ETC聯網會議，部署、檢查和推進各省份的ETC聯網工作，解決工作中出現的重大問題，對于需要各省份協調一致的問題，在協商的基礎上做出決定。特別是國務院領導對此項工作多次做出批示，并將這項工作列入2015年的政府工作報告，交通運輸部按照中央領導批示的精神和政府工作報告確定的目標，將全國公路ETC聯網列入2015年交通運輸貼近民生的10件事項之一。在國家和交通運輸部的強力推動下，各地交通部門和高速公路運營單位克服了大量困難，終于在2015年9月28日實現了全國ETC聯網，完成了政府工作報告確定的目標，兌現了對社會和人民的承諾。

交通運輸部于2014年3月發布了《交通運輸部關于開展全國高速公路電子不停車收費聯網工作的通知》，正式啟動全國ETC聯網工作。

不停車收費系統研發過程中的感悟

中國研發和建設ETC歷時20余年，其中大量的經驗和教訓非常值得總結。黨和國家及交通運輸部的堅強領導是關鍵，而集中力量辦大事的制度優勢為這項技術的應用提供了保證。筆者作為這項巨大科技工程的全程親歷者，在20多年的ETC科研開發、工程應用和全國推廣中體會頗多，這里僅從一個科技工作者的角度談幾點個人感悟。

使命感和責任感是堅持的動力

從事這項工作的使命感和責任感是逐步建立的，1997年原交通部立項進行不停車收費系統研發時，僅僅考慮的是提高收費車道通行速度，1999年至2000年進行國家產業創新項目時，也是將重點集中在為行業提供重要的技術產品和裝備上。真正使我們體會到ETC背后的社會責任源自我們團隊2003年初承擔原交通部組織的京沈高速公路（即G1京哈高速公路京沈段）聯網收費示范工程，一開始，我們認為這項示范工程僅僅是用技術手段解決主線收費站設置過密的問題，但是在實施初期的協調會上部領導就明確提出這是落實“三個代表”思想的重要體現，這就提示我們要從政策、體制和社會的角度考慮這項工程的意義和長遠影響。實際工作也證明了這一點，由于這項示范工程涉及北京、天津、河北、遼寧，要拆除部分省界主線收費站，工作中我們深深體會到行政體制、建設和管理體制、收費和財政體制、出行者的體驗感，以及社會層面的反映等，有太多的矛盾和不協調。

2015年9月28日，我國實現了全國ETC聯網，完成了政府工作報告確定的目標。

在這期間，我們已逐漸體會到進行ETC工作的社會責任和使命，也就是說，我們的工作不僅僅是一項技術工作，這項工作實際上是形成未來中國高速公路管理和服務體系的一把技術上的鑰匙，而且這把鑰匙將打開一把大鎖，使得我國高速公路的管理形態和服務方式向著更加符合大系統和大服務的方向發展，向著符合國家新型管理體系的方向發展。

正是有了使命感和責任感，我們團隊才能夠面對一系列困難和挫折不退縮，團結一致、潛心研究，把研究、技術開發和服務堅持了下來。后來我們這個團隊在2010年被交通運輸部授予“交通運輸行業優秀科技創新團隊”稱號，2011年獲得科學技術部頒發的“十一五”國家科技計劃執行優秀團隊獎。

扎實的研究是成功的基礎

ETC及其應用系統研發和推廣的技術難度大且工程性極強，又與高速公路管理體系強相關，同時用戶體驗的好壞還決定了ETC的應用效果。中國ETC能夠走到今天并實現大規模應用，一個重要的條件就是擁有堅實的研究和技術基礎，并盡可能地符合中國實際和用戶的需求。在1997年到2009年的研發和工程試驗階段，公路院團隊聯合國內企業和高速公路運營單位持續進行了多年研究?；仡櫄v史，可以看到研究團隊是從基礎技術研究開始的，然后到裝備開發、標準制定、實驗測試、系統集成和示范工程。

從科研層面上看，我們ETC團隊一步一個腳印，扎扎實實地進行了十年的研究、開發和示范工程，主要的研發內容有：

①車輛自動識別（AVI）、專用短程通信（DSRC）、射頻識別、電磁兼容性等基礎技術的研究；

②ETC收費系統的體系框架、技術構成、編碼規范、接口規范、使用頻率和標準、網絡結算的研究；

③國外不停車收費產品技術分析與比較研究、路側設備和車載電子標簽開發和生產工藝配套、產品測試技術研究；

④ETC車道控制系統開發、后臺結算和管理系統開發、集成技術開發；

⑤聯網收費系統信息安全體系研究、聯網ETC安全可信技術研究、行業密鑰管理和證書認證系統研究；

⑥跨省市聯網條件下收費系統體系框架研究、跨省市國道主干線收費系統跨平臺技術的研究；

⑦ETC運營管理模式研究以及區域聯網ETC運營管理架構研究。

從這些研發的具體內容可以看出，通過持續不斷的研究，我們團隊形成了堅實的技術基礎，這一基礎使得我們在工程實踐和全國推廣中有能力為交通運輸部和全行業提供有力的支撐，也使得我們在面對各種猜疑和干擾時能夠從容應對。在這一過程中，國家和原交通部的一系列研究和開發項目為團隊提供了有力的支持，原交通部和國家支持的主要項目有：

①1997年原交通部立項的行業聯合攻關項目“網絡環境下不停車收費系統研究”；

②1999年國家經濟貿易委員會立項的國家重點技術創新項目“高等級公路電子收費系統技術開發和產業化”；

③2001年科學技術部立項的“十五”國家科技攻關項目課題“跨省市國道主干線聯網電子收費技術開發和應用”；

④2002年科學技術部立項的國家科技基礎性工作專項“ITS標準及檢測技術”；

⑤2006年科學技術部立項的“十一五”國家科技支撐計劃重大項目課題“國家高速公路聯網不停車收費和服務系統”。

這一系列項目從時間上和內容上反映了重大科技項目的一些規律。從時間上看，大約2年至3年就需要新的項目支持，這一現象是由當時國家支持項目的周期決定的，但可以看到我們承擔的項目在內容上是不重復的，新課題的研究內容是在之前所獲成果的基礎上進行的。由此我們還體會到，一個技術要成為大范圍應用的產品或系統，不是一個科技項目的支持就能實現的，現在我們每天都能看到新技術產品不斷涌現，但是其基礎研究或前期技術開發可能早就開始了，因此科技管理部門希望通過一個項目支持就實現技術成果的廣泛應用是不現實的，現在宣傳的很多案例似乎短時間內就突破了瓶頸并實現了規模應用，但是其前期大量的基礎研究、技術開發和工藝完善是需要時間和大量投入的。

先進的實驗條件是支撐

ETC技術的研究和開發對實驗條件的要求比較高，這絕不是拿一套買來的（或者國外企業贈送的）OBU和路側設備，找一個地方搭一個模擬車道就可以進行研究的。其實ETC的研究涉及很多無線電基礎技術的研究，需要許多專門的實驗設備和測試設施。

公路所在涉足智能交通系統（ITS）研究的初期，就十分重視實驗室的建設，在原交通部的大力支持下先后進行了兩期智能交通系統實驗室的建設。第一期建設主要進行了自動車輛識別和電子收費試驗室（AVI&ETC）及交通工程監理檢測中心試驗室的建設，主要實驗和測試能力包括基本無線電參數測量、AVI和ETC試驗和測量、電磁兼容性測量（EMI和EMC）、光通信測量等（見原交通部文件《智能運輸系統工程研究中心試驗室批復》基綜字〔1998〕53號）。第二期建設主要包括DSRC和信息服務試驗室、ETC野外試驗平臺、實體交通仿真試驗室、安全保障試驗室等（見原交通部文件《智能運輸系統工程實驗室批復》交規劃發〔2001〕690號）。2006年又在原交通部和財政部的支持下建設了3米法微波暗室，使得公路院具備了在自由空間環境下測試無線電發射和接收性能的條件，同時還建設了具有高壓放電環境下測試設備抗干擾能力的實驗系統。以上這些建設為公路院和國家智能運輸系統工程研究中心在智能交通領域的科學研究和實驗提供了具有世界先進水平的條件，也使其在ETC領域的研究得心應手。

自主研發是成功的保障

20世紀末起，國內不少高速公路運營單位引進國外ETC產品進行小規模試驗應用，當時國內高速公路界的主流思路是引進國外產品。公路所通過原交通部聯合攻關項目的研究及與國外合作發現，直接引進的產品和系統并不適合我國高速公路管理和使用者的習慣，國外產品及系統用于中國高速公路一定要進行修改或二次開發。我們通過研究和示范工程還意識到，中國未來的ETC將是一個極其復雜的巨型系統，且與我國的文化、管理和消費習慣密切相關，這樣一個巨大、復雜和重要的系統一定涉及技術的底層、設備和大系統，因此必須自主開發才能應對中國復雜的情況，掌握主動權。實際上在與國外合作過程中，所有引進技術的嘗試均未成功，這更加堅定了我們自主研發的信念。

原交通部對于自主開發ETC系統給予了大力支持，還積極出面與原國家經貿委協調，成功將自主研發ETC產品和系統列入國家經貿委的國家技術創新項目，國家標準化管理委員會也對制定具有自主知識產權的ETC國家標準給予了充分鼓勵。我們在研發和制定標準中，依托自主技術、避開國外專利、鼓勵國內專利持有者允許在國家標準中無償使用，使得國內ETC廠商能夠主動進行技術升級并開展良性競爭。正是由于國內掌握了技術主動權和知識產權，才為后來大規模聯網過程中處理復雜問題、修改技術規范、完善產品提供了支撐，保障了世界上規模最大、用戶最多的ETC系統的成功。