張進(jìn)進(jìn)，李永漢，謝 冰，戶 磊

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司 長(zhǎng)沙市 410200)

1 高速公路ETC、CPC卡收費(fèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 高速公路ETC收費(fèi)特點(diǎn)

(1)通行效率高

新的收費(fèi)模式下，收費(fèi)站以ETC車(chē)道為主，一般保留一條ETC/MTC混合車(chē)道。ETC通道車(chē)輛通行時(shí)間一般不超過(guò)3s，車(chē)道數(shù)量多，通行速度快，可有效避免收費(fèi)廣場(chǎng)擁堵，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)。MTC通道的車(chē)輛需要減速、停車(chē)、取卡等環(huán)節(jié)，入口通行時(shí)間一般為6～8s；出口因還需收費(fèi)環(huán)節(jié)，通行時(shí)間一般為14～20s。ETC顯著提升高速公路通行效率，緩解收費(fèi)站出入口的交通擁堵。

(2)運(yùn)營(yíng)成本低

高速公路收費(fèi)站的運(yùn)營(yíng)成本，主要包括設(shè)備維護(hù)成本和人工成本，因收費(fèi)站需24h不間斷服務(wù)，人工成本占據(jù)主要位置。ETC專(zhuān)用車(chē)道只需安裝RSU天線、車(chē)輛檢測(cè)器、光柵車(chē)輛分離器等電子設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)入口標(biāo)識(shí)及通行費(fèi)收取功能，無(wú)需收費(fèi)人員值守，可大幅減少收費(fèi)站收費(fèi)人員配置，減少收費(fèi)站用地規(guī)模，從而大幅度降低運(yùn)營(yíng)成本。

(3)綠色環(huán)保

汽車(chē)尾氣排放是造成城市空氣污染的因素之一。汽車(chē)在勻速行駛狀態(tài)下尾氣排放量相對(duì)較少，在原地怠速、加減速時(shí)尾氣排放量明顯增加。MTC車(chē)輛需要減速停車(chē)，加速駛出等過(guò)程，尾氣排放比正常行駛高出數(shù)十倍。ETC車(chē)輛通常適當(dāng)減速即可通過(guò)收費(fèi)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(huán)保的出行理念[1]。

1.2 高速公路CPC卡收費(fèi)特點(diǎn)

(1)精準(zhǔn)識(shí)別MTC車(chē)輛路徑

CPC卡集13.56MHz和5.8GHz通信功能于一體，具備車(chē)輛路徑信息和入口信息讀寫(xiě)功能。在車(chē)輛駛?cè)胧召M(fèi)站入口車(chē)道發(fā)放，當(dāng)車(chē)輛駛?cè)氤隹谲?chē)道回收。CPC卡作為MTC車(chē)輛的通行券和路徑信息的存儲(chǔ)載體使用，在車(chē)速為0～160km/h條件下，標(biāo)識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)的單點(diǎn)標(biāo)識(shí)成功率≥99.5%。CPC卡可通過(guò)設(shè)置在各個(gè)互通的標(biāo)識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)識(shí)別MTC車(chē)輛路徑。

(2)實(shí)現(xiàn)MTC車(chē)輛全國(guó)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)

取消省界主線收費(fèi)站之前，MTC用戶使用通行介質(zhì)繁多，各省通行介質(zhì)的密鑰和種類(lèi)也不盡相同。MTC用戶通行介質(zhì)主要有IC卡、433MHz復(fù)合通行卡和紙質(zhì)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(fù)合通行卡，北京采用紙質(zhì)通行券。各省通行介質(zhì)種類(lèi)不統(tǒng)一，無(wú)法全國(guó)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。取消省界主線站后，MTC用戶也需實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，需采用“分省計(jì)費(fèi)，統(tǒng)一收費(fèi)”方式。CPC卡技術(shù)參數(shù)全國(guó)統(tǒng)一，對(duì)MTC車(chē)輛發(fā)放CPC卡作為其通行介質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)MTC車(chē)輛全國(guó)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、一卡通行。

2 高速公路ETC、CPC卡收費(fèi)機(jī)理與流程

在新的收費(fèi)模式下，區(qū)別原有收費(fèi)模式的核心技術(shù)在于多義性路徑識(shí)別。多義性路徑又可稱為二義性路徑，是指在收費(fèi)公路路網(wǎng)內(nèi)兩個(gè)收費(fèi)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(wǎng)內(nèi)，通過(guò)取消省界主線站項(xiàng)目新增的ETC門(mén)架系統(tǒng)，車(chē)輛在經(jīng)過(guò)ETC門(mén)架時(shí)，標(biāo)識(shí)路側(cè)單元(Roadside Unit簡(jiǎn)稱RSU)通過(guò)5.8GHz專(zhuān)用短程通信技術(shù)與CPC卡和車(chē)載單元(Onboard Unit簡(jiǎn)稱OBU)進(jìn)行信息交換,通過(guò)門(mén)架編碼信息精準(zhǔn)識(shí)別ETC車(chē)輛和MTC車(chē)輛的路徑。

2.1 高速公路ETC收費(fèi)機(jī)理與流程

當(dāng)ETC車(chē)輛駛?cè)隕TC入口車(chē)道時(shí)，車(chē)道系統(tǒng)檢測(cè)為正常ETC用戶(OBU有效、未列入黑名單)，寫(xiě)入入口信息不停車(chē)通行；若為MTC車(chē)輛、ETC黑名單車(chē)輛等情況，按運(yùn)營(yíng)服務(wù)規(guī)則處理。當(dāng)ETC車(chē)輛通過(guò)ETC門(mén)架時(shí)，ETC門(mén)架系統(tǒng)讀取OBU中的車(chē)型、車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)牌顏色等信息，依據(jù)本路段費(fèi)率計(jì)算費(fèi)額，生成交易流水(對(duì)于單片式OBU，生成通行憑證)及時(shí)上傳至省高速公路收費(fèi)管理中心和部聯(lián)網(wǎng)中心。當(dāng)ETC車(chē)輛駛?cè)隕TC出口車(chē)道時(shí)，車(chē)道系統(tǒng)檢測(cè)為正常ETC用戶時(shí)，扣通行費(fèi)后放行，用戶快速通過(guò)；若為MTC車(chē)輛、ETC黑名單用戶等情況，按運(yùn)營(yíng)服務(wù)規(guī)則處理。

針對(duì)交易失敗的車(chē)輛(雙片式OBU用戶未插卡、OBU拆卸等情況)，ETC門(mén)架系統(tǒng)還可通過(guò)ETC路側(cè)天線(RSU)讀取這些車(chē)輛OBU中的車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)牌顏色及車(chē)型等關(guān)鍵信息，輔以車(chē)牌圖像識(shí)別信息，形成ETC通行記錄，作為通行費(fèi)扣繳依據(jù)。對(duì)于交易失敗又未能獲取OBU車(chē)牌信息的車(chē)輛，可通過(guò)車(chē)牌圖像識(shí)別系統(tǒng)獲取車(chē)輛抓拍圖片和車(chē)牌信息，經(jīng)系統(tǒng)或人工校核，且結(jié)果100%無(wú)誤的，作為通行費(fèi)扣繳依據(jù)。對(duì)于部分ETC門(mén)架系統(tǒng)未獲取到任何信息的少數(shù)車(chē)輛，后臺(tái)系統(tǒng)可通過(guò)已獲取的該車(chē)輛通行其他ETC門(mén)架系統(tǒng)的信息擬合路徑(當(dāng)擬合出現(xiàn)多種路徑可能時(shí)，按照最短路徑還原路徑)，推算其可能漏收的收費(fèi)路段，輔以車(chē)牌圖像識(shí)別信息，可作為通行費(fèi)扣繳依據(jù)。

2.2 高速公路CPC卡收費(fèi)機(jī)理與流程

MTC車(chē)輛采用“5.8GHz復(fù)合通行卡+車(chē)牌圖像識(shí)別”的收費(fèi)方式，采用CPC卡作為通行介質(zhì)，車(chē)牌圖像識(shí)別為輔助，實(shí)現(xiàn)對(duì)MTC車(chē)輛的分段計(jì)費(fèi)，出口收費(fèi)。當(dāng)MTC車(chē)輛駛?cè)隡TC車(chē)道時(shí)，入口車(chē)道發(fā)放CPC卡，CPC卡中記錄入口信息、駛?cè)霑r(shí)間、車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)牌顏色、車(chē)型等信息，對(duì)于大件運(yùn)輸車(chē)輛還需人工核查超限運(yùn)輸車(chē)輛通行證信息，確保相關(guān)信息的準(zhǔn)確性。當(dāng)MTC車(chē)輛通過(guò)ETC門(mén)架時(shí)，ETC門(mén)架系統(tǒng)讀取CPC卡中的車(chē)型、車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)牌顏色，計(jì)算通行費(fèi)并寫(xiě)入CPC卡中，作為出口收費(fèi)依據(jù)，同時(shí)將過(guò)站信息寫(xiě)入CPC卡內(nèi)，形成CPC卡車(chē)輛的通行記錄并及時(shí)將信息上傳至省高速公路收費(fèi)管理中心和部聯(lián)網(wǎng)中心。當(dāng)MTC車(chē)輛駛?cè)隡TC出口車(chē)道時(shí)，出口車(chē)道系統(tǒng)從CPC卡中讀取車(chē)輛信息、計(jì)費(fèi)信息、過(guò)站信息等，并上傳至省高速公路收費(fèi)管理中心系統(tǒng)或部聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)，根據(jù)后臺(tái)獲取的CPC卡通行記錄及圖像流水記錄計(jì)算通行費(fèi)并進(jìn)行核對(duì)，核對(duì)后出口車(chē)道系統(tǒng)完成收費(fèi)。MTC可支持現(xiàn)金、手機(jī)移動(dòng)支付等多種方式供用戶選擇。

2.3 收費(fèi)站點(diǎn)路徑數(shù)據(jù)信息流

(1)5.8GHz標(biāo)識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)信息流

省中心系統(tǒng)向標(biāo)識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)逐級(jí)下發(fā)路徑標(biāo)識(shí)編碼等系統(tǒng)參數(shù)，并向收費(fèi)車(chē)道逐級(jí)下發(fā)路徑基礎(chǔ)費(fèi)率等運(yùn)營(yíng)參數(shù)。標(biāo)識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)向省中心系統(tǒng)實(shí)時(shí)逐級(jí)上傳設(shè)備狀態(tài)信息和標(biāo)識(shí)流水記錄[2]。如圖1所示。

圖1 多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

5.8G標(biāo)識(shí)信息按照標(biāo)識(shí)點(diǎn)隸屬的路段將標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)各個(gè)收費(fèi)站通信機(jī)房接入到通信系統(tǒng)，再?gòu)母鱾€(gè)收費(fèi)站按照原有聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)的傳輸路徑逐級(jí)上傳。

(2)車(chē)道抓拍圖片信息流

入口車(chē)道抓拍的圖片應(yīng)及時(shí)傳輸?shù)礁鱾€(gè)區(qū)域中心/路段中心,便于還原車(chē)輛行駛路徑。為了應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的收費(fèi)爭(zhēng)議，將出口車(chē)道抓拍圖片同步傳輸?shù)絽^(qū)域中心/路段中心，圖片經(jīng)處理后上傳至省中心。

(3)車(chē)輛路徑查詢信息流

當(dāng)收費(fèi)員發(fā)現(xiàn)卡內(nèi)車(chē)輛路徑信息不完整或無(wú)信息時(shí)，就會(huì)提示有查詢要求。中心開(kāi)始收到查詢要求后，首先會(huì)檢查這個(gè)車(chē)輛進(jìn)入的車(chē)道是否是該路段的車(chē)道。若確實(shí)是該路段，那么就會(huì)在區(qū)域中心/路段中心有一個(gè)信息的檢查，而且會(huì)把檢查結(jié)果發(fā)送給查詢車(chē)道；若它不是該路段，那么就會(huì)把查詢要求重新發(fā)送到省中心路徑識(shí)別管理系統(tǒng)。省中心根據(jù)5.8GHz標(biāo)識(shí)點(diǎn)識(shí)別信息、高清卡口識(shí)別的車(chē)牌信息、入/出口信息還原該車(chē)輛路徑，最后會(huì)將路徑結(jié)果及圖片反映給出口車(chē)道。

3 湖南省取消省界收費(fèi)站工程實(shí)施方案

“湖南省取消省界收費(fèi)站工程”的設(shè)計(jì)按照“一次通行、一次扣費(fèi)、一次告知”的總體要求實(shí)施。主要包括以下4項(xiàng)內(nèi)容：

(1)對(duì)收費(fèi)車(chē)道系統(tǒng)改造

將最外側(cè)超寬車(chē)道改造為ETC/MTC混合車(chē)道。按收費(fèi)站的日峰值交通量核算，當(dāng)車(chē)流量<4500，僅設(shè)置2進(jìn)2出ETC車(chē)道；因原收費(fèi)模式下出口一般多余入口，為降本增效，部分MTC車(chē)道暫時(shí)保留利用，不做混合車(chē)道考慮。

(2)新建ETC門(mén)架系統(tǒng)

在各個(gè)互通立交、入/出口之間設(shè)置ETC門(mén)架系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)ETC車(chē)輛和MTC車(chē)輛分段計(jì)費(fèi)，并將通行記錄和抓拍圖像信息(包括車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)牌顏色等)及時(shí)上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心和部聯(lián)網(wǎng)中心。左右幅門(mén)架間距為100m，可有效避免兩門(mén)架間設(shè)備相互干擾；省界收費(fèi)站冗余配置ETC門(mén)架設(shè)施一套，確?？缡〗Y(jié)算信息穩(wěn)定可靠。

(3)升級(jí)各級(jí)收費(fèi)業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

對(duì)省中心、區(qū)域分中心/路段分中心、收費(fèi)站各級(jí)收費(fèi)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，新增ETC門(mén)架系統(tǒng)相關(guān)軟件功能和財(cái)務(wù)及CPC卡管理工作站、ETC門(mén)架系統(tǒng)管理工作站等，同時(shí)完成與部聯(lián)網(wǎng)中心的安全直連。

(4)新增CPC卡系統(tǒng)

根據(jù)各個(gè)收費(fèi)站入口流量分析，湖南省需新增CPC卡約180萬(wàn)張；同時(shí)建設(shè)10個(gè)CPC卡區(qū)域調(diào)撥中心和1個(gè)CPC卡省中心，分別進(jìn)行區(qū)域調(diào)撥和跨省調(diào)撥。

4 高速公路ETC、CPC卡使用優(yōu)化建議

為盡量減少ETC車(chē)輛因中途拔卡、卡片松動(dòng)、儲(chǔ)值卡余額不足等問(wèn)題導(dǎo)致交易失敗等情況，提高ETC車(chē)輛交易成功率，降低運(yùn)營(yíng)壓力，還應(yīng)采取以下措施：

(1)加快推動(dòng)既有存量ETC儲(chǔ)值卡用戶向記賬卡用戶的轉(zhuǎn)換。ETC發(fā)行方可根據(jù)不同用戶采取不同的記賬方式，如對(duì)于高信用等級(jí)用戶，可由用戶自行選擇綁定銀行卡或第三方支付賬戶；對(duì)于低信用等級(jí)用戶，可轉(zhuǎn)為預(yù)付式記賬卡用戶，后臺(tái)綁定借記卡賬戶并預(yù)存保證金。

(2)加快完成相關(guān)系統(tǒng)改造，推廣發(fā)行單片式OBU(綁定后臺(tái)支付賬戶)。單片式OBU簡(jiǎn)化了前端交互流程，可大幅提高交易成功率，同時(shí)也具有與雙片式OBU同等完備的安全機(jī)制和不可抵賴性，生成通行憑證，可直接作為扣費(fèi)及后期清分結(jié)算的依據(jù)。

路網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，給各路段間CPC卡的補(bǔ)充調(diào)撥提出了更高的要求，由于交通流量、交通流向的不均衡導(dǎo)致各路段間通行卡的庫(kù)存狀態(tài)不一，甚至無(wú)卡可發(fā)。可采用二維碼紙劵作為應(yīng)急預(yù)案，二維碼紙劵通過(guò)防偽措施可以實(shí)現(xiàn)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(wú)CPC卡時(shí)，可以采用二維碼紙券作為通行介質(zhì)，需要在入口車(chē)道增加二維碼打印機(jī)，在出口車(chē)道增加掃描儀，對(duì)MTC車(chē)道軟件進(jìn)行相應(yīng)的改造，入口車(chē)道支持條碼打印、出口車(chē)道支持條碼掃描功能。路段在使用二維條碼時(shí)，應(yīng)向省中心進(jìn)行申報(bào)，經(jīng)允許后方可使用。

5 結(jié)語(yǔ)

在交通強(qiáng)國(guó)思想指導(dǎo)下，高速公路發(fā)展日新月異。多義性路徑識(shí)別技術(shù)推動(dòng)了ETC、CPC卡技術(shù)發(fā)展，ETC和CPC卡作為高速公路主要的兩大收費(fèi)介質(zhì)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(chē)輛需要人工收費(fèi)，不是智慧交通發(fā)展的主流方向，仍需大力推廣ETC，引導(dǎo)CPC卡存量用戶轉(zhuǎn)向ETC用戶。充分利用電子不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高通行效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，獲得更大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，提高我國(guó)高速公路智能化水平。