基于ETC技術在高速公路收費系統(tǒng)中的應用研究

摘 要：本文主要通過闡述我國高速公路ETC系統(tǒng)應用的基本情況，進而在研究ETC系統(tǒng)工作原理、結(jié)構(gòu)的基礎上，建構(gòu)了ETC技術在高速公路收費系統(tǒng)中的應用方案與實踐模型，最后還就相關問題研究了ETC系統(tǒng)改建方案，及其未來的研究發(fā)展前景。

關鍵詞：ETC技術 高速公路 收費系統(tǒng) 應用

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0017-02

1 我國高速公路ETC系統(tǒng)概述

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

我國高速公路最早在1996年就將ETC技術應用于部分地方收費高速公路的ETC車道，而真正脫離“點式收費”，將ETC技術用于聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)則始于2003年的粵卡通工程。同時，廣東省斥巨資在全省廣泛開通ETC車道，成功應用雙界面雙片式ETC聯(lián)網(wǎng)收費技術，并實施“統(tǒng)一收費，系統(tǒng)分賬”的聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)。這種聯(lián)網(wǎng)模式秉持統(tǒng)一的“規(guī)劃-發(fā)卡-收費-結(jié)算”的基本原則，經(jīng)過長期試運營，系統(tǒng)反應良好，并于近幾年在全國各大省份得到廣泛應用試行。各地政府批準設立了相應的區(qū)域性聯(lián)網(wǎng)高速公路收費專營公司，與公路經(jīng)營單位簽訂合作協(xié)議，實現(xiàn)分級管理和中心結(jié)算。

1.2 優(yōu)勢分析

與傳統(tǒng)的人工化點式收費模式相比， ETC收費系統(tǒng)既免去了現(xiàn)金與磁卡的交易環(huán)節(jié)，也節(jié)省了道路通行時間，有效規(guī)避因收費環(huán)節(jié)造成的交通阻塞現(xiàn)象。在完全聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下將ETC技術應用于高速公路收費系統(tǒng)中，可充分利用網(wǎng)絡資源，發(fā)揮其較強的擴展性，有利于實施統(tǒng)一規(guī)范的運營管理。對用戶而言，可有效提高收費站的通行能力和服務水平，如使得通行環(huán)境更為通暢，環(huán)境污染更少，付費服務更便捷，以及運營數(shù)據(jù)更準確等。對于業(yè)主而言，基建投入相對減少（按2條ETC車道加6條MTC車道等于14條MTC車道的通行能力標準來算可節(jié)約40%基建費），運營成本也相應減少。

1.3 問題分析

目前我國高速公路ETC收費系統(tǒng)仍處于探索發(fā)展階段，在應用的過程中仍存在接口不標準、功能不規(guī)范、設備不統(tǒng)一以及管理不科學等諸多問題。這尤其體現(xiàn)在ETC收費結(jié)算系統(tǒng)中，其收費結(jié)算范圍仍存在著局限性，收費結(jié)算體系也還無法做到全國性的規(guī)范統(tǒng)一，特別是收費結(jié)算流程方面，大多按照當?shù)氐膶嶋H情況而各施其政。我國大部分ETC收費系統(tǒng)利用有線電子支付安全系統(tǒng)進行賬務數(shù)據(jù)結(jié)算，而安全系數(shù)較高的無線開放系統(tǒng)還未得到普及，使得收費數(shù)據(jù)安全傳輸系統(tǒng)的安全性不夠；同時鑒于ETC系統(tǒng)在安全性、實時性與完整性等方面要求較高，在進行車輛通行費賬務數(shù)據(jù)處理時，尤其應該注意數(shù)據(jù)存儲與差額分賬等問題。

2 ETC技術在高速公路收費系統(tǒng)中的應用

2.1 ETC系統(tǒng)工作原理與總體結(jié)構(gòu)

ETC是一種適用于高速公路、隧道、大橋等交通線路的，在運營管理過程中對通行車輛進行自動收費結(jié)算的智能電子不停車收費系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合應用了計算機、電子、微波、通信與信息、互聯(lián)網(wǎng)、圖像識別與傳感等高新技術，并結(jié)合專業(yè)軟件構(gòu)成較為先進的系統(tǒng)。

2.1.1 工作原理與流程

ETC系統(tǒng)基本工作原理是分別通過在收費站的ETC車道和通行車輛車載系統(tǒng)中設置無線信號收發(fā)設備RSU和OBU，在車輛通行時運用車輛自動識別技術、自動車型分類技術與違章車輛抓拍技術，使RSU和OBU進行無線通信協(xié)商獲取通信信息[1]。其基本工作流程如圖1所示。

2.1.2 總體結(jié)構(gòu)

ETC系統(tǒng)是以網(wǎng)絡為載體，通過ETC車道控制系統(tǒng)、收費站設備、賬務結(jié)算與資金清算機構(gòu)等多方協(xié)作構(gòu)成的實時完整的自動控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)運行過程中各機構(gòu)發(fā)揮其職責，并提供相應的服務支持，使收費結(jié)算系統(tǒng)正常運行。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 ETC技術在高速公路收費系統(tǒng)中的應用方案

2.2.1 收費關鍵技術方案

為了使高速公路以最經(jīng)濟有效手段實現(xiàn)準確收費、交通疏導和較高的服務質(zhì)量等綜合目標，所采用的收費關鍵技術方案應結(jié)合現(xiàn)有的收費方式，從技術領域突破， 選用ETC的實施方案應堅持“經(jīng)濟適用， 保證系統(tǒng)穩(wěn)定、兼容和可擴展性”的原則， 既要符合ETC的發(fā)展方向和國家有關ETC標準，還要確保實現(xiàn)ETC收費系統(tǒng)穩(wěn)定與兼容。本文主要介紹一種適合我國國情的新型收費方案—— 雙片式ETC電子標簽和雙界面IC卡的預付卡的組合式方案[2]。

采用雙界面IC卡（同時支持接觸與非接觸讀寫方式）作為雙片式ETC電子標簽的擴展數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，前者存儲賬號、金額、交易記錄、如出口編號等信息，可以接觸式和非接觸式形式讀寫訪問。

當車輛駛?cè)隕TC收費車道入口天線的發(fā)射區(qū)，處于休眠的電子標簽受到微波激勵而蘇醒，轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。電子標簽通過微波發(fā)出電子標簽標識和車型代碼；天線接收確認電子標簽有效后，以微波發(fā)出入口車道代碼和時間信號等，寫入電子標簽的存儲器內(nèi)。當車輛駛?cè)胧召M車道出口天線發(fā)射范圍，經(jīng)過喚醒、相互認證有效性等過程，天線讀出車型代碼以及入口代碼和時間，傳送給車道控制機，車道控制器存儲原始數(shù)據(jù)并編輯成數(shù)據(jù)文件，上傳給收費站管理子系統(tǒng)并轉(zhuǎn)送收費結(jié)算中心。

2.2.2 收費結(jié)算管理方案

在ETC收費系統(tǒng)運作過程中，最關鍵的環(huán)節(jié)是收費結(jié)算管理模式，該模式是實現(xiàn)各項ETC收費目標的保障。ETC收費結(jié)算應秉持“準確、及時、公正、公平”的基本原則來進行通行費的拆分和結(jié)算，在運作時還要做到“交易數(shù)據(jù)采集、結(jié)算賬戶、結(jié)算管理、結(jié)算時間與結(jié)算資金劃撥”的“五個統(tǒng)一”。在我國高速公路ETC收費系統(tǒng)中主要存在現(xiàn)金結(jié)算與電子結(jié)算兩種模式，分別以現(xiàn)金和儲值卡形式繳納通行費拆分后的資金結(jié)算總額，兩者的資金流向不同。在進行拆分結(jié)算后，ETC系統(tǒng)還可以自動實施賬戶劃撥，系統(tǒng)在進行劃撥時主要分為全額劃撥和差額劃撥，前者主要將全路網(wǎng)的收費全額上繳到結(jié)算專用賬戶，再由結(jié)算中心統(tǒng)一清分后劃撥到各業(yè)主收益賬戶；而后者則直接將收費資金存入業(yè)主收益賬戶，再根據(jù)結(jié)算中心的數(shù)據(jù)拆分信息， 在各業(yè)主間進行差額劃撥。

3 高速公路收費系統(tǒng)中ETC技術改建

隨著ETC技術與國家相關規(guī)范的不斷完善，為了提高ETC系統(tǒng)使用效率，筆者根據(jù)自身在ETC系統(tǒng)的項目經(jīng)驗，針對高速公路ETC收費系統(tǒng)運行中的車道類型選擇與設備布設方案，系統(tǒng)操作與協(xié)調(diào)，用戶推廣等方面提出改建方案[3]。首先要大力推廣ETC專用車道，并限制非ETC車輛的混行；合理布置欄桿位置，科學布設收費廣場，設定適當?shù)能嚨劳ㄐ兴俣葮藴剩贫ㄟ壿媷烂艿慕灰琢鞒獭Ｆ浯瓮ㄟ^修改軟件或增設新ETC設備，改造并完善車道系統(tǒng)，使其與現(xiàn)有系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，保證收費系統(tǒng)整體正常運行。最后還可通過設置ETC快速專用通道，并借鑒國外用戶推廣經(jīng)驗，改善我國當前存在的ETC用戶推廣的問題。

4 結(jié)語

我國高速公路ETC收費系統(tǒng)的應用還不夠成熟，為了使系統(tǒng)更進一步分規(guī)范化， 還需通過不斷地研究和深化，研究出適用于適用于不同運營需求的高速公路ETC收費系統(tǒng)。

參考文獻

[1]葉穎.基于ETC的高速公路收費結(jié)算系統(tǒng)的設計[D].浙江工業(yè)大學碩士學位論文，2011（4）：8-21.

[2]陳愛英.長三角高速公路ETC聯(lián)網(wǎng)收費管理模式研究[D].東南大學碩士學位論文，2005（3）：9-23.

[3]邱曉東.收費系統(tǒng)的ETC技術改建[D].第五屆中國智能交通年會暨第六屆國際節(jié)能與新能源汽車創(chuàng)新發(fā)展論壇優(yōu)秀論文集（上冊）-第2部分智能交通技術，2009：371-373.