高速公路ETC智能化構想

魏建勇

山東高速信聯支付有限公司 山東省濟南市 250001

1 引言

ETC （electronic toll collection）是高速公路電子不停車收費的簡稱，其技術標準為交通部路網中心規范《收費公路聯網電子不停車收費技術要求》。該規范的出臺，打破了原先各省ETC分裂的局面，最終在2015年實現了29個省份的高速公路電子收費聯網，除去海南、西藏等特殊省份，基本實現了全國高速公路收費的互聯互通。站在今天的角度回頭看，互聯網在改造這個世界。行政區劃造成的分裂成為了很多行業發展的阻礙，而高速公路率先實現了聯網，對很多行業具有先行指導意義。

在本文中，對高速公路ETC項目聯網所帶來的社會、經濟意義不進行闡述，但作為一個行業從業者和觀察者，在這里只表達一個觀點：不管現在高速公路管理處于什么階段和局面，國家都需要一個統一的路網，而不是割裂和獨立，這可能就是全國收費互聯互通的最大意義吧。作為高速公路收費人，一方面要服務好客戶，另一方面也要為國家建設服務，走回頭路顯然是浪費精力的一件事情。

因目前高速公路ETC的設計規范發布是2011年，對于規范的討論應該更早，可以說10年已經過去了。在這10年間，技術經歷了

數次大的變革，時代也已經走進了互聯網時代的深水區。每次看到支付寶、微信支付在高速公路或停車場帶來的所謂無感支付和其它一些新聞總是感觸頗深，我們確實應該重新審視我們的標準和技術，為ETC將來更好的服務社會做好規劃。本人總結了幾個目前運營過程中的幾個痛點和解決思路，希望能起到拋磚引玉的作用。

2 傳統ETC

整個高速公路ETC收費系統龐雜無比，我們本篇論文先對其中的關鍵設備OBU（On Board Unit，車載單元）進行闡述，以后有精力我們可以單獨開篇對相位天線、車輛排隊、路測單元進行一一討論。

OBU（車載單元）是ETC實現的關鍵設備，在目前的技術標準中，OBU即代表了這輛車。對于真實的汽車，僅通過ETC天線進行區域掃描并安排車輛排隊，并未安排車牌識別或其它車輛特征識別。這實際就導致了一個比較嚴峻的問題，下面會重點討論這個問題。傳統OBU核心部件包括ESAM（OBE-SAM）模塊、射頻讀卡模塊（13.56MHz）、電池和充電板、微動開關、通訊模塊（5.8G）以及射頻卡、3M膠，本論文進行簡單介紹一下。

ESAM模塊相當于硬件設備中的SE（secure element）。其中存儲了OBU一些發行信息、車輛信息、記錄信息等，其中車輛信息為密文信息，必須有對應的解密密鑰才能讀出，是OBU代表汽車的關鍵數據。

射頻讀卡模塊是支持配套卡片使用的，其中高速公路RSU通過5.8G頻段與OBU通信，OBU再通過射頻與卡片通信，從而高速公路收費的完整鏈路。

微動開關是一個機械裝置，在OBU背面與擋風玻璃之間，通過物理壓力來感應設備的拆卸狀態，進而改寫ESAM相應的記錄數據。

因為5.8G的工作環境需要有源，所以OBU都需要一塊電容電池和普通電池，電容電池可以在光照環境下通過太陽能板充電。

通訊模塊，除13.56射頻讀卡模塊，OBU還都帶5.8G通訊模塊，用以和路測單元通訊。

3 智能ETC

3.1 防作弊

在上面章節我們提到過一個比較嚴峻的問題就是作弊問題。因為不同車型通行所收費用標準是不同的，其中客車根據座位數分為五個類別，貨車根據運載噸位也分為五個類別，各省市判斷標準可能稍微有點差別。這些車輛標識數據都會寫到OBU，在接下來的通行過程中，OBU將完全代表了這輛車。因傳統ETC設計背景，OBU被設計為客服人員安裝，還有一些發行單位出于業務快速發展的需要，發展了很多代理安裝和客戶自己安裝。安裝時或安裝后的監督基本靠人工和微動開關來解決。可是人工不光費事費力，也并不可靠，容易出現和司機聯合作弊的情況。一旦源頭上發生作弊，在海量的通行車輛中，再想查獲十分不容易。而且即使安裝到車上，現在的OBU微動開關很容易被動手腳，可作弊空間也很大。

我們應該做到OBU不怕客戶拆卸和不敢拆卸，我們如何設計呢？我覺得可以從以下幾個方面來設計：

（1）建議使用傳感器（壓力、距離等）代替外露的機械微動開關，多個傳感器很方便的記錄與車輛擋風玻璃、車輛A柱之間壓力、距離等數據，一旦激活即可鎖定，使用中發生了重大偏離即可將OBU置為失效。

（2）客戶個人在線安裝，安裝采取牌照、閃燈秘語等方式防止作假，全程監控安裝過程，記錄客戶身份，便于追溯，也節約人力。

（3）在線稽查。車牌識別對于高速公路變得越來越普遍，將識別的車牌通過與OBU數據對比，攔截作弊車輛。

3.2 互聯網化

傳統ETC設計之初，OBU被設計為脫機產品。加上很多高速收費站在偏遠地區，聯網能力比較差，有時候甚至收費站網絡壞掉了。技術人員因各種原因不能察覺和不能修理，交易往往數周才能上傳到系統平臺。這對客戶后續查詢交易、開具發票有很大影響。

一個時時在線的OBU就像目前流程的共享單車一樣，可以記錄gps軌跡、過站通行時間、速度等，這就對我們管理者提供了一份很大的數據，為更好的服務客戶提供了一種可能。

具體實現可以增加物流SIM模塊，當然相應成本也上升了一些。互聯網化的OBU，借助APP，我們可以時時在線和客戶溝通使用過程中的一些情況。因為ETC的天然實名機制，不管貨車、客車客戶都可享受到極大的便利。

（1）車輛GPS軌跡管理，針對客流量及時疏導；客戶也可以在線提出訴求，反應交通情況；更真實的高速通行情況，及時向公眾展示。

（2）現在來看，雖然高速上擁有很多攝像頭，收費站也和管理處聯網，但是也僅限于內部追溯車輛使用，離實現真正的智慧高速相差甚遠。如果車輛都聯網了，變相等于高速公路聯網，車輛越多路網數據越真實。

（3）如果OBU能夠聯網化，甚至成為汽車行業的標準，那么我們高速公路就能突破線上線下，真正延伸到停車場等各個用途。

3.3 智能化

OBU現在對于車輛來講僅僅是收費使用，除運營客車、貨車，普通汽車通行高速的時間、次數都比較少，所以現在現金收費仍然占很大比重。

本次設計希望OBU能夠承載更多的內容，比如GPS模塊，室內環境檢測，包括一些氣體濃度、溫度等等，及時通知車主。

4 結語

隨著汽車工業的快速發展和國民經濟的提高，高速公路這個封閉場景迎來了越來越多的挑戰，常態化擁堵已經影響了人們的出行，限速、施工、車禍等看似一個個孤立事件對出行的客人確實影響越來越大。目前正在實施的5.8G多義性路徑識別也僅僅是解決收費的真實路徑問題，對治理擁堵帶來作用有限。

高速公路實現互聯網+其意義是不言而喻的，希望將來ETC能夠上升為交通和汽車行業的一個國家強制標準，真正實現通行費的降低和路網的暢通。