宋曉紅

【摘要】ETC（Electronic Toll Collection）通過(guò)車(chē)載電子標(biāo)簽自動(dòng)與安裝在路側(cè)或門(mén)架上的微波天線進(jìn)行信息交換，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)需停車(chē)即可自動(dòng)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(guò)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(guò)投資推動(dòng)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(shì)

電子收費(fèi)（ETC）不停車(chē)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(guò)安裝在車(chē)輛擋風(fēng)玻璃上的車(chē)載電子標(biāo)簽與在收費(fèi)站 ETC 車(chē)道上的微波天線之間的微波專(zhuān)用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車(chē)輛通過(guò)路橋收費(fèi)站不需停車(chē)而能交納路橋費(fèi)的目的，該技術(shù)在國(guó)外已有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史。實(shí)施不停車(chē)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(chē)輛的營(yíng)運(yùn)效益；同時(shí)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(shì)、原理及特點(diǎn)

2.1 ETC 電子收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)具有全自動(dòng)、快速便捷、非現(xiàn)金交易、大容量等優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)完成收費(fèi)處理過(guò)程。與傳統(tǒng)的MTC系統(tǒng)相比，ETC系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：一是提高收費(fèi)車(chē)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(jiǎn)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(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)路側(cè)車(chē)道或門(mén)架上控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收裝置（RSU）識(shí)別車(chē)輛上的車(chē)載單元（OBU）的“電子標(biāo)簽”， ETC車(chē)道計(jì)算機(jī)根據(jù)“電子標(biāo)簽”中存儲(chǔ)的信息識(shí)別出車(chē)輛的基本信息，根據(jù)車(chē)輛行駛情況從車(chē)主的銀行賬號(hào)或儲(chǔ)值中扣除通行費(fèi)。交易成功后，車(chē)道欄桿自動(dòng)抬起，放行車(chē)輛；車(chē)輛通過(guò)后，欄桿自動(dòng)降下。整個(gè)過(guò)程不需人工干預(yù)，車(chē)輛不停車(chē)快速通過(guò)ETC收費(fèi)車(chē)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(zhuān)用短距離通信（DedicatedShort-Range Communication，簡(jiǎn)稱(chēng)DSRC）技術(shù)，采用兩片式電子標(biāo)簽作為車(chē)載單元（OBU），兼容人工半自動(dòng)收費(fèi)和不停車(chē)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(guò)PBOC金融交易安全認(rèn)證，符合《中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范》，與中國(guó)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(shí)可處理1200輛繳費(fèi)車(chē)輛，是人工收費(fèi)的2～4倍。

2.3.4 降低營(yíng)運(yùn)成本。在運(yùn)行時(shí)無(wú)需人工干預(yù)、無(wú)人值守，最大限度減少營(yíng)運(yùn)成本，有效避免了錯(cuò)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(chē)場(chǎng)、加油站、公路規(guī)費(fèi)的征集、車(chē)輛的年審檢測(cè)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(chē)道、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、ETC管理中心、專(zhuān)業(yè)銀行及傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)分工可分為前臺(tái)系統(tǒng)和后臺(tái)系統(tǒng)兩大部分。

3.1.2 前臺(tái)主要通過(guò)ETC收費(fèi)車(chē)道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)。ETC車(chē)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(dòng)欄桿機(jī)、通行信號(hào)燈、閃光報(bào)警器、車(chē)道計(jì)算機(jī)、車(chē)道控制器、費(fèi)額顯示器（帶余額顯示功能）、車(chē)道攝像機(jī)、字符疊加器、霧燈、車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)等組成。

3.1.3 后臺(tái)系統(tǒng)由收費(fèi)站管理子系統(tǒng)、ETC管理中心和專(zhuān)業(yè)銀行組成，負(fù)責(zé)后臺(tái)的ETC交易數(shù)據(jù)服務(wù)、運(yùn)營(yíng)參數(shù)管理以及系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口軟件，在站級(jí)實(shí)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(tái)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(hù)之間進(jìn)行交易、拆帳和財(cái)務(wù)結(jié)算，配有多臺(tái)功能強(qiáng)大的計(jì)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(chē)輛通過(guò)車(chē)道時(shí)，抓拍設(shè)備自動(dòng)對(duì)車(chē)輛圖像進(jìn)行抓拍并保存，識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼并保存。在入口車(chē)道將入口收費(fèi)站、車(chē)型等信息寫(xiě)入通行卡信息。在出口車(chē)道，計(jì)算通行費(fèi)金額。系統(tǒng)控制指令正確控制車(chē)道設(shè)備動(dòng)作，包括自動(dòng)欄桿的升起、通行信號(hào)燈的切換、報(bào)警器的開(kāi)關(guān)、費(fèi)額顯示器的顯示、大棚燈的切換等。完成車(chē)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(chē)道的過(guò)車(chē)信息等。如出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將攔截該車(chē)車(chē)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(chē)輛進(jìn)入通訊范圍，首先壓到埋入地下的觸發(fā)線圈，啟動(dòng)讀寫(xiě)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(chē)型代碼，讀寫(xiě)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(bào)警。交易成功，車(chē)道控制欄桿抬起，車(chē)道交通信號(hào)燈變綠，費(fèi)額顯示器上顯示交易信息。車(chē)輛通過(guò)抓拍線圈時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行圖像抓拍，字符疊加器將過(guò)車(chē)信息疊加到抓拍圖像中。車(chē)輛通過(guò)落桿線圈后，欄桿自動(dòng)回落，車(chē)道通行信號(hào)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(gè)收費(fèi)流程完成，等待下一車(chē)輛進(jìn)入。

4. 目前ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行中存在問(wèn)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(chē)干擾、貨車(chē)不適用、誤報(bào)警、投資成本高等問(wèn)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(yíng)管理機(jī)制不同的問(wèn)題，需要在以后進(jìn)行優(yōu)化和技術(shù)升級(jí)。

4.1 跟車(chē)干擾。前后兩車(chē)陸續(xù)經(jīng)過(guò) ETC車(chē)道時(shí)， RSU與后車(chē)的OBU發(fā)生了交易，欄桿抬起，未交易的前車(chē)駛離了車(chē)道，交易完成的后車(chē)被攔截，車(chē)道報(bào)警，到了出口無(wú)法進(jìn)行非現(xiàn)金交易而引發(fā)收費(fèi)糾紛。

4.2 旁車(chē)干擾。當(dāng) ETC車(chē)道與旁邊 MTC車(chē)道的車(chē)輛均安裝有OBU時(shí)，RSU與MTC車(chē)道車(chē)輛的 OBU發(fā)生了交易，欄桿抬起， ETC車(chē)道的車(chē)輛駛離車(chē)道，這個(gè)時(shí)候 ETC車(chē)道的車(chē)輛實(shí)際并沒(méi)有成功完成交易，同樣也造成了逃費(fèi)情況。

4.3 撰改OBU車(chē)輛信息。OBU安裝人員人工失誤、司機(jī)通過(guò)賄賂安裝人員安裝寫(xiě)入低型車(chē)信息、司機(jī)撰改OBU車(chē)型信息或?qū)惭b在低型車(chē)的OBU放在高型車(chē)使用，實(shí)現(xiàn)少繳通行資的目的。

4.4 兩車(chē)跟車(chē)太近時(shí)ETC車(chē)道無(wú)法攔截未安裝OBU車(chē)輛。在車(chē)流高峰兩車(chē)跟車(chē)太近時(shí)， RSU只與其中安裝了OBU的車(chē)輛發(fā)生了交易，兩車(chē)仍然可以相繼經(jīng)過(guò)ETC車(chē)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(méi)有生成流水。車(chē)道交易數(shù)據(jù)寫(xiě)入了日志文件，但沒(méi)有寫(xiě)入流水文件，造成數(shù)據(jù)沒(méi)有生成。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，將會(huì)給高速公路路段帶來(lái)通行費(fèi)的損失。

5. ETC收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行的建議及對(duì)策

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

5.2 旁車(chē)干擾的對(duì)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(chē)輛信息的對(duì)策。OBU-SAM，信息采用密文方式寫(xiě)入OBU-SAM，必須有PSAM驗(yàn)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(shí)別儀，一旦差異較大系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，再通過(guò)人工視頻查詢(xún)判別，達(dá)到預(yù)防人工干預(yù)和道德風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

5.4 兩車(chē)跟車(chē)太近時(shí)ETC車(chē)道無(wú)法攔截未安裝OBU車(chē)輛的對(duì)策。適當(dāng)減小車(chē)輛檢測(cè)線圈寬度，提高車(chē)輛的分離度。安裝1套光幕，有效分離兩輛車(chē)。實(shí)行ETC專(zhuān)用通道。

5.5 事務(wù)故障造成沒(méi)有生成流水的對(duì)策。應(yīng)用軟件必須采用有效寫(xiě)硬盤(pán)控制技術(shù)，一旦寫(xiě)盤(pán)失敗馬上報(bào)警。采用多盤(pán)備份，即車(chē)道工控機(jī)硬盤(pán)至少分兩個(gè)分區(qū)，在同時(shí)在兩個(gè)分區(qū)保存數(shù)據(jù)流水文件。實(shí)行生產(chǎn)機(jī)與備份機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送，規(guī)避數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)綜合通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)以及銀行結(jié)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛以不停車(chē)方式通過(guò)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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