史國濤，付 雷，王 鵬，趙 帥

（北京千方科技股份有限公司，北京 100085）

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人民生活水平的提高，小汽車保有量增長速度遠(yuǎn)超過先期城市規(guī)劃中的預(yù)計(jì)量，隨之產(chǎn)生的交通擁擠與堵塞問題也變得越來越嚴(yán)重，停車難、停車亂、治理難的問題凸顯。城市管理方的訴求首先是治堵保暢，創(chuàng)造社會(huì)效益，為百姓出行提供便利；其次是規(guī)避收費(fèi)漏洞，增加財(cái)政收入，降低成本，便捷化管理，提供安全、高效的通行服務(wù)，提升服務(wù)品質(zhì)。車主的需求是快速通行以及方便和安全繳費(fèi)。

對于停車管理需要解決兩個(gè)核心問題：一是準(zhǔn)確、快速識別車輛身份；二是提供安全、便捷的收費(fèi)服務(wù)?，F(xiàn)階段只有ETC技術(shù)能基本滿足這兩個(gè)條件。ETC技術(shù)采取一車一卡一標(biāo)簽，全國通用，車輛身份信息受到金融級別密鑰保護(hù)；不受環(huán)境影響，全天候運(yùn)行，準(zhǔn)確率可達(dá)99.99%以上。

1 現(xiàn)有路側(cè)停車收費(fèi)應(yīng)用場景及技術(shù)路線

路側(cè)停車收費(fèi)已經(jīng)在城市逐步普及，用于解決臨停和城市擁堵，是城市靜態(tài)交通發(fā)展的主要方向。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段主要分為以下幾種。

1.1 地磁+POS機(jī)

如圖1所示，地磁+POS機(jī)模式是通過NB-IoT無線地磁車位設(shè)備將車位有車信息上報(bào)到云端管理系統(tǒng)，由管理系統(tǒng)將信息下發(fā)到巡檢員手持設(shè)備（POS機(jī)）上。巡檢過程就是用POS機(jī)將每個(gè)車位號的車牌信息或有無車信息上傳到管理系統(tǒng)，這樣每個(gè)車主APP上就有相應(yīng)信息。管理系統(tǒng)收費(fèi)模塊會(huì)根據(jù)每個(gè)車在車位的停留時(shí)間計(jì)算出停車費(fèi)，車主可通過APP繳費(fèi)。

圖1 地磁+POS機(jī)模式系統(tǒng)組成示意圖

此種方式的優(yōu)點(diǎn)：建設(shè)成本低，識別準(zhǔn)確率高，識別錯(cuò)誤可以現(xiàn)場糾正；缺點(diǎn)：智能化水平低，運(yùn)營管理成本高，經(jīng)濟(jì)效益較差。

1.2 高位視頻

如圖2所示，高位視頻模式主要依據(jù)高位攝像頭進(jìn)行車牌識別，攝像頭設(shè)置電子線圈獲知車輛進(jìn)出車位的時(shí)間，從而對車主進(jìn)行收費(fèi)。攝像頭安裝高度為6 m左右，識別區(qū)域?yàn)?～8個(gè)車位。這種方式的優(yōu)點(diǎn)：不需要人員值守，智能化程度高；缺點(diǎn)：建設(shè)成本高，平均1.5萬元/車位，識別率逐年下降，受綠化遮擋、光線、雨霧天氣等影響很大。

圖2 高位視頻模式系統(tǒng)組成示意圖

1.3 低位視頻樁

如圖3所示，低位視頻樁模式下每個(gè)車位路側(cè)安裝一個(gè)視頻樁，通過設(shè)備內(nèi)部攝像頭識別車位上的車牌信息，根據(jù)車輛進(jìn)出車位的時(shí)間計(jì)算出停車時(shí)間。視頻樁高度一般在1 m左右。這種方式的優(yōu)點(diǎn)：不需要人員值守，智能化水平較高，建設(shè)成本稍低；缺點(diǎn)：安裝密集，影響市容，易被破壞，識別率逐年下降，影響交通安全。

圖3 低位視頻樁模式系統(tǒng)組成示意圖

1.4 巡檢車

巡檢車方式主要是利用巡檢車上的攝像頭設(shè)備，在巡檢過程中識別路側(cè)車位上是否有車及車牌號。巡檢周期按停車收費(fèi)最小時(shí)間單元設(shè)定，車輛離開時(shí)以最近一次巡檢到該車輛在車位的時(shí)間為離場時(shí)間。其優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)大值守范圍和數(shù)量，減少人工，適用于非繁忙路段；缺點(diǎn)：建設(shè)成本高，車輛需經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)，運(yùn)營管理成本高。

綜上所述，現(xiàn)有路側(cè)停車收費(fèi)應(yīng)用的主要問題有以下幾點(diǎn)：

（1）停車用戶需要主動(dòng)注冊引導(dǎo)。

（2）被動(dòng)收費(fèi)，車主主動(dòng)交費(fèi)率低、追討成本高。

（3）實(shí)際車牌識別準(zhǔn)確率不高，主要影響因素為：①天氣、光線、環(huán)境；②綠化遮擋嚴(yán)重；③車輛車牌污損；④無牌車輛；⑤車輛停放位置和角度；⑥車輛進(jìn)出車位時(shí)機(jī)；⑦附近人員遮擋。

（4）建設(shè)成本高，主要包括：設(shè)備成本，城市內(nèi)施工成本（如挖地開槽、布線），協(xié)調(diào)交管、路政、環(huán)保、電力等相關(guān)部門的人工成本。

（5）視頻樁安裝密集，影響市容，容易被破壞。

2 ETC技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢

電子不停車收費(fèi)（Electric Toll Collection, ETC），以專用短程微波通信（DSRC）技術(shù)為保障，通過路側(cè)單元（RSU）與電子標(biāo)簽（OBU）的信息交換，自動(dòng)識別車輛；采用電子支付方式，自動(dòng)完成車輛通行費(fèi)扣除的全自動(dòng)收費(fèi)方式。具有非現(xiàn)金交易、不停車快速通過、簡化收費(fèi)流程、降低噪聲和汽車尾氣排放等優(yōu)勢。

2019年5 月，交通運(yùn)輸部發(fā)布《關(guān)于大力推動(dòng)高速公路ETC發(fā)展應(yīng)用工作的通知》等政策推進(jìn)我國ETC服務(wù)體系建設(shè)。ETC技術(shù)應(yīng)用在中國的普及率得到了極大的提高。根據(jù)ETC的技術(shù)特點(diǎn)，其在停車場收費(fèi)系統(tǒng)上的應(yīng)用優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：

（1）包容環(huán)境、靈敏識別

ETC的無線頻率為5.8 GHz，空口協(xié)議采用國際成熟的DSRC協(xié)議，能夠遠(yuǎn)距離識讀車載終端OBU設(shè)備，在雨、雪、霧及高粉塵環(huán)境下穩(wěn)定識讀，具有極強(qiáng)的環(huán)境包容性。

（2）國家標(biāo)準(zhǔn)、安全扣費(fèi)

基于國標(biāo)的ETC技術(shù)應(yīng)用，能夠保證ETC技術(shù)體系的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范化，在統(tǒng)一的市場上標(biāo)準(zhǔn)化地交叉應(yīng)用，無技術(shù)門檻或排他性。交通部路網(wǎng)中心統(tǒng)一編制了ETC技術(shù)提醒唯一密鑰的管理系統(tǒng)，讓ETC系統(tǒng)在統(tǒng)一的密鑰系統(tǒng)下進(jìn)行可信數(shù)據(jù)交易、可信確權(quán)交易，始終保證系統(tǒng)安全。

（3）統(tǒng)一清分、可信對賬

ETC技術(shù)的密鑰系統(tǒng)由交通部統(tǒng)一制定，并根據(jù)應(yīng)用需求分散到各個(gè)應(yīng)用端、管理端。保證所有接入設(shè)備的每一筆確權(quán)交易數(shù)據(jù)安全可靠。交通部路網(wǎng)中心統(tǒng)一對消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行清分結(jié)算，并最終通過銀行對銀行進(jìn)行賬款劃撥，每一筆交易數(shù)據(jù)可查。

（4）杜絕假牌、準(zhǔn)確識別

ETC的密鑰系統(tǒng)能夠保證貼裝在車載終端的設(shè)備符合交通部路網(wǎng)管理的規(guī)范要求，車載終端的發(fā)行規(guī)范能夠保證每個(gè)車載終端的寫入車輛信息的完整性。車載終端OBU的防拆卸功能設(shè)計(jì)，最大程度地保證了車載終端的真實(shí)性，杜絕假牌、套牌的消費(fèi)。

（5）無人值守、高效通行

ETC的高安全性、可遠(yuǎn)距離識讀的特點(diǎn)以及車載終端可發(fā)行、貼裝、激活的工作特點(diǎn)，保證了一車一簽一卡的支付屬性的成立，能夠在無人值守領(lǐng)域大顯身手。在ETC通行車道可以設(shè)置無人值守，大大降低人工成本，提升通行效率。

（6）網(wǎng)絡(luò)預(yù)約、自動(dòng)抬桿

智慧化ETC的技術(shù)特點(diǎn)：能夠保證車載終端EID（電子身份證）應(yīng)用的可行性；通過應(yīng)用EID，對于重要場站和關(guān)卡能夠進(jìn)行預(yù)約式的通行服務(wù)。保證一桿一ID，安全可靠，提升無感支付效果，是便捷通行的基本保障。

（7）治安管控、安全通行

智慧交通、數(shù)字交通的核心就是車輛ID化、路徑OD化。ETC的安全特性、識讀特性、數(shù)字特性等，能夠助力城市交通治安的管理。通過在重要的卡口部署識讀設(shè)備，能夠?qū)νㄐ械能囕v進(jìn)行數(shù)字化采集，大大提升數(shù)字交通時(shí)空大數(shù)據(jù)的建設(shè)力度。

（8）停車投訴、證據(jù)服務(wù)

城市圈的車生活概念越來越普及，內(nèi)需挖掘、內(nèi)循環(huán)是國內(nèi)未來一段時(shí)期的主要經(jīng)濟(jì)形態(tài)。ETC數(shù)據(jù)服務(wù)能夠很好地輔助城市管理者在涉車服務(wù)領(lǐng)域的投訴支撐服務(wù)，通過提供可信、可確認(rèn)的ETC涉車數(shù)據(jù)提升車主的消費(fèi)保護(hù)力度，提升涉車服務(wù)意識和服務(wù)能力，改善營商環(huán)境。

3 路側(cè)停車ETC應(yīng)用方案

對于開放式路側(cè)停車，創(chuàng)新ETC區(qū)間管理和ETC無人值守方案，將路側(cè)停車由開放式打造成隱形封閉式場景，不影響現(xiàn)有交通現(xiàn)狀，技術(shù)優(yōu)勢突出，智能化程度高。主要有以下幾種應(yīng)用技術(shù)。

3.1 ETC+地磁技術(shù)應(yīng)用

本方案采用ETC+地磁檢測器作為泊位狀態(tài)采集設(shè)備。狀態(tài)信息由地磁管理器（中繼器，NB地磁無中繼器）上傳至城市智慧停車管理平臺(tái)，平臺(tái)把信息推送至收費(fèi)員的手持POS機(jī)；收費(fèi)員根據(jù)提醒信息現(xiàn)場核實(shí)泊位狀態(tài)和停車情況，如無車牌信息，則使用手持POS機(jī)登記車輛信息，信息直接匯總到城市智慧停車管理平臺(tái)。收費(fèi)員配備的智能手持POS機(jī)，除可接收泊位狀態(tài)變化提醒、登記車輛信息外，對于非ETC車輛還可以兼?zhèn)渫＼囀召M(fèi)和小票打印等停車管理功能。

3.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖4所示，ETC+地磁技術(shù)系統(tǒng)主要包括ETC場站天線、地磁檢測器、地磁管理平臺(tái)等。

圖4 ETC+地磁技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）ETC場站天線

產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合交通部發(fā)布的《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》和《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)技術(shù)要求》，符合國標(biāo)《電子收費(fèi)專用短程通信》（GB/T 20851）等系列標(biāo)準(zhǔn)，具備ITSC中心檢測報(bào)告。

（2）地磁檢測器

通過感應(yīng)磁場變化判斷泊位上方是否有車輛停入；采用電池供電（一次性工作時(shí)長為5年）；433 MHz射頻通信支持最遠(yuǎn)傳輸距離為500 m（也可以選配NB地磁），標(biāo)準(zhǔn)配置傳輸距離為100 m；休眠時(shí)間、感應(yīng)靈敏度以及檢測間歇時(shí)長可設(shè)置。

（3）地磁管理器

地磁檢測器信號中繼器支持RJ 45/2G/3G/4G傳輸；支持市電和太陽能供電，內(nèi)置UPS電池，滿電續(xù)航時(shí)長為13天。

3.1.2 前端部署

在每泊位安裝一個(gè)地磁檢測器，地磁與泊位比例為1∶1，一般安裝于泊位幾何中心。根據(jù)ETC路側(cè)天線的特點(diǎn)，一般是一個(gè)天線覆蓋4～5個(gè)路側(cè)停車位，通過后配置與前端地磁進(jìn)行分組綁定，建立ETC天線與地磁邏輯關(guān)系形成車位、車牌的綁定，如無法完成唯一綁定邏輯，則推送給前端停車管理員手持機(jī)，進(jìn)行現(xiàn)場車位綁定。

3.1.3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）泊位狀態(tài)自動(dòng)檢測

地磁檢測器實(shí)時(shí)檢測泊位狀態(tài)，泊位狀態(tài)變化提醒推送至收費(fèi)管理員手持POS機(jī)，有效避免漏登記情況的發(fā)生；同時(shí)可通過手持POS機(jī)上的泊位狀態(tài)一覽表，核對泊位登記情況是否有遺漏或錯(cuò)誤。

（2）ETC天線自動(dòng)讀取EID數(shù)據(jù)

通過ETC天線能夠?qū)?yīng)讀取已經(jīng)貼裝了OBU車輛的ID號和車牌信息，通過后臺(tái)邏輯算法進(jìn)行車位綁定，如無法完成綁定的通過人工二次綁定。

（3）手持機(jī)支持車牌識別

手持機(jī)內(nèi)置車牌識別功能模塊，自動(dòng)識別車牌信息，并與二次車牌識別綁定，幫助收費(fèi)員提高工作效率。

（4）流程保障

地磁設(shè)備故障或誤判不會(huì)對收費(fèi)工作造成影響，系統(tǒng)提供“地磁提醒—ETC天線掃描—人工判斷（按需）—不匹配證據(jù)校正”機(jī)制，通過軟件和硬件協(xié)同作用形成一個(gè)流程閉環(huán)。

3.2 ETC+中位視頻技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖5所示，ETC+中位視頻模式系統(tǒng)主要包括ETC場站天線、高清攝像機(jī)等。

圖5 ETC+中位視頻模式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）ETC場站天線

產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合交通部《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)技術(shù)要求》，符合國標(biāo)《電子收費(fèi)專用短程通信》（GB/T 20851）等系列標(biāo)準(zhǔn)，具備ITSC中心檢測報(bào)告。

（2）高清攝像機(jī)

采用星光級智能槍球機(jī)，在環(huán)境光照度較低的情況下也能清晰成像。與普通攝像機(jī)相比，清晰度更高，色彩更真實(shí)，能夠保證夜間檢測和成像效果。

3.2.2 工作流程

在已經(jīng)完成ETC+中位視頻信息化改造后的路側(cè)停車位就可以開始進(jìn)行ETC技術(shù)無感收費(fèi)的服務(wù)。如圖6所示是一輛車進(jìn)入到完成停車，再到駛離的過程。

圖6 ETC+中位視頻停車收費(fèi)流程

ETC+中位視頻停車收費(fèi)具體流程如下：

（1）車輛駛?cè)肼穫?cè)停車位，觸發(fā)車位車牌相機(jī)來識別車輛特征數(shù)據(jù)及車牌號。

（2）車位車牌相機(jī)前端觸發(fā)ETC天線進(jìn)行掃描，ETC天線把采集到的OBU ID推送到后臺(tái)。

（3）后臺(tái)對視頻采集數(shù)據(jù)與ETC天線采集的OBU ID進(jìn)行車位、車牌的邏輯綁定。

（4）如果車位、車牌及OBU ID無法邏輯綁定，則推送到停車管理員手持機(jī)，由管理人員現(xiàn)場進(jìn)行綁定或車牌錄入（視頻無法采集、未貼裝OBU）。

（5）車位車牌相機(jī)完成識別后計(jì)費(fèi)系統(tǒng)生成消費(fèi)賬戶，并開始計(jì)時(shí)。

（6）車輛完成停車并駛離車位，車位車牌相機(jī)進(jìn)行識別并在后臺(tái)系統(tǒng)下載扣費(fèi)訂單，通過ETC天線進(jìn)行停車費(fèi)扣繳，并把確權(quán)交易數(shù)據(jù)包（TAC碼）匯總到后臺(tái)。

3.2.3 技術(shù)特點(diǎn)

對于路內(nèi)停車資源比較集中，路側(cè)景觀樹較多，重在節(jié)省人力資源、強(qiáng)化無人收費(fèi)，且路內(nèi)停車技術(shù)改造資源不是特別充沛的情況，可以選擇ETC+中位視頻的技術(shù)進(jìn)行改造。通過視頻偵測車輛移動(dòng)，采用ETC天線識別車牌和扣費(fèi)。此種技術(shù)方案下能夠大大節(jié)省停車管理人員的成本投入。

3.3 ETC視頻樁技術(shù)應(yīng)用

3.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖7所示，ETC視頻樁系統(tǒng)主要包括ETC停車視頻樁、ETC控制器等。

圖7 ETC視頻樁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）ETC停車視頻樁

ETC停車視頻樁是在傳統(tǒng)停車視頻樁的基礎(chǔ)上加裝基于ETC技術(shù)的DSRC射頻及協(xié)議模塊，使其無縫升級到具備ETC識別及收費(fèi)功能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合交通部《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)技術(shù)要求》，符合國標(biāo)《電子收費(fèi)專用短程通信》（GB/T 20851）等系列標(biāo)準(zhǔn)。

（2）ETC控制器

ETC控制器用于控制協(xié)調(diào)天線完成ETC交易，是獨(dú)立運(yùn)行的設(shè)備，集成了ETC交易流程，簡化ETC支付對接難度。設(shè)備采用無風(fēng)扇散熱技術(shù)，支持24 h全天候運(yùn)行。ETC控制器可以配置與管理的天線最多達(dá)10個(gè)，適用于路內(nèi)停車和路外停車場收費(fèi)應(yīng)用場景。

3.3.2 前端部署

在路側(cè)每個(gè)停車位旁建立起一個(gè)ETC停車視頻樁，基本上是一位一樁，無論車頭朝里還是朝外均可以完成車牌的識別；在車輛駛離車位時(shí)觸發(fā)停車收費(fèi)訂單的下發(fā)，并觸發(fā)路口處收費(fèi)ETC天線與指定車牌完成扣費(fèi)交易。

3.3.3 工作流程

前端在每個(gè)車位上部署一個(gè)ETC視頻樁，每10個(gè)視頻樁“手拉手”共用電源和網(wǎng)絡(luò)，對應(yīng)部署一個(gè)ETC控制器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。前端設(shè)備只需要提供電源和網(wǎng)絡(luò)即可。具體流程如下：

（1）車輛入場后使用視頻+ETC的雙模識別，獲取車輛車牌號等信息，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)。

（2）依據(jù)最新計(jì)費(fèi)單位，在一個(gè)計(jì)費(fèi)單位結(jié)束后啟動(dòng)ETC支付，完成該計(jì)費(fèi)單位的費(fèi)用收取，實(shí)行分段扣費(fèi)。通過ETC天線進(jìn)行停車費(fèi)扣繳，并把確權(quán)交易數(shù)據(jù)包（TAC碼）匯總到后臺(tái)。

（3）車輛出場后視頻識別到車輛離開，結(jié)束計(jì)費(fèi)，完成本次停車交易。系統(tǒng)匯總此次停車產(chǎn)生的所有訂單，匯總提交結(jié)算。

3.3.4 技術(shù)特點(diǎn)

ETC視頻樁系統(tǒng)中，采用無感支付，這對于ETC車輛可以不需要人員值守，提高繳費(fèi)率，減少人工成本；采用雙模識別，能夠提高視頻識別準(zhǔn)確率；視頻樁部署成本低，不受綠化遮擋影響；不需要立桿，大大減少施工難度。

4 結(jié) 語

路側(cè)停車收費(fèi)是解決城市交通擁堵和亂停車問題的重要手段。現(xiàn)有技術(shù)方式為：地磁+POS機(jī)、高位視頻、低位視頻樁、巡檢車。但這些方式都存在一定的缺點(diǎn)不能完全滿足路側(cè)停車收費(fèi)的要求。隨著車輛ETC車載終端安裝率的迅速提高，ETC技術(shù)已可以被引入到路側(cè)停車收費(fèi)技術(shù)方案當(dāng)中。根據(jù)文中對幾種方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、前端部署、工作流程、技術(shù)特點(diǎn)等方面的詳細(xì)論述，證明ETC技術(shù)的加入可以解決原路側(cè)停車收費(fèi)問題，并且能夠提高停車收費(fèi)率。