高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的技術應用

孟兆武

【關鍵詞】高速公路;ETC電子收費系統(tǒng);技術應用

【中圖分類號】U49;TP3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）08-0180-03

0 引言

近年來，高速公路ETC收費系統(tǒng)已經(jīng)成為重要的收費輔助系統(tǒng)，在高速公路各收費節(jié)點得到了有效應用。了解ETC電子收費系統(tǒng)的構成及技術原理并掌握其技術特點，對實現(xiàn)ETC電子收費系統(tǒng)的全面應用和收費自動化水平的提升具有重要作用。

1 ETC電子收費系統(tǒng)簡介

ETC電子收費系統(tǒng)也稱為電子不停車收費系統(tǒng)，系統(tǒng)的應用原理是采用安裝在汽車風擋玻璃上的終端設備和高速公路、橋梁收費站安裝的微波設備進行專程通信，了解車輛的行駛里程信息，并按照高速公路的收費標準確定車輛通行費用。利用車主簽約的銀行賬戶自動扣除通行費，操作簡單、車輛通行速度快，避免了在收費站車輛擁堵的情況。目前，全國安裝了ETC電子收費系統(tǒng)的收費站已經(jīng)達到了98%，通行車輛的安裝覆蓋率也達到了70%，ETC電子收費系統(tǒng)已經(jīng)成為高速公路通行的重要系統(tǒng)之一。截至2019年底，廣西14個地級市、111個縣（區(qū)）涉及“交投集團”的高速公路收費站及服務區(qū)，分批次設立了63個集發(fā)行、安裝激活、充值圈存、設備更換及注銷等業(yè)務一體的“一站式”ETC服務網(wǎng)點，利用收費站與客戶距離近、自身服務能力強的優(yōu)勢，積極引導過路車主現(xiàn)場辦理ETC，并提供宣傳、咨詢及售后服務。之所以推出高速公路ETC電子收費系統(tǒng)，主要原因是高速公路收費站和服務區(qū)易出現(xiàn)車輛擁堵問題，這對車輛行駛的安全性和收費工作產(chǎn)生了不利影響。為了解決這一問題，實現(xiàn)快速收費的目標，ETC電子收費系統(tǒng)應運而生 [1]。從目前ETC電子收費系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀來看，系統(tǒng)應用效果理想，實現(xiàn)了對通行車輛的快速收費，解決了車輛通行高速公路收費站時的擁堵問題，并且為整個車輛系統(tǒng)的升級和收費系統(tǒng)的全面應用提供了有力的支持。

2 ETC電子收費系統(tǒng)的構成及技術原理

2.1 基本構成

ETC電子收費系統(tǒng)的構成分成兩大部分，主要包括電子收費后臺清算、服務系統(tǒng)和電子收費前端系統(tǒng)（如圖1所示）。電子收費前端系統(tǒng)主要由以下幾個單元組成：路側(cè)RSU天線和車載電子標簽OBU、車輛檢測器、自動欄桿機、通行信號燈、費額顯示器、車道控制器等。

與原有的收費裝置相比，整個收費系統(tǒng)結構簡單，便于管理和操作，費率的計算和收費的管控難度低，能夠解決費率控制問題，避免了汽車逃費的現(xiàn)象。在設備投入方面，ETC電子收費系統(tǒng)設備采購費用低，使用壽命長，能夠持續(xù)地對高速公路和橋梁中的通行車輛進行費率計算，并且費率計算的準確率高，杜絕了費率計算錯誤的情況，而且工作人員可以通過交通系統(tǒng)的后臺查閱每一輛車的通行數(shù)據(jù)和交費數(shù)據(jù)，有利于實現(xiàn)費率的有效控制和通行系統(tǒng)的優(yōu)化 [2]。因此，ETC電子收費系統(tǒng)目前已經(jīng)成為高速公路的主要收費系統(tǒng)，對原有的系統(tǒng)形成有力的補充，極大地提高了收費效率，而且在未來一段時間，ETC電子收費系統(tǒng)必然會替代原有的收費系統(tǒng)。

2.2 技術原理

2.2.1 自動識別技術

ETC電子收費系統(tǒng)主要采用自動識別技術，能夠?qū)囕v的信息、通行里程數(shù)、起止地點及行駛狀況進行分析和識別，識別速度快，能夠?qū)④囕v通行和費率信息及時傳遞給收費站，便于收費站計算車輛的通行費用，提高車輛的稅率計算效率，解決了以往車輛費率計算準確性不高的問題，具體識別過程如圖2所示。自動識別技術的優(yōu)勢在于能夠掌握車輛的通行信息，保證車輛在通行過程中達到通行要求。自動識別技術具有識別范圍廣、識別速度快和識別準確性高的特點，能夠?qū)囕v的牌照等基本信息進行有效識別，便于對車輛通行情況進行管控。除了能集成收費信息，還能夠根據(jù)車輛通行的具體情況和車輛通行的相關要求做好通行信息的收集和整理工作，保證車輛在通行信息管理中達到計算要求。

2.2.2 通信技術

ETC電子收費系統(tǒng)在應用中主要是實現(xiàn)車載設備和車道費率計算設備的實時通信，在通信中對通信的速度、數(shù)據(jù)流的準確性及通信計算的速度有較高的要求，需要在信息傳遞過程中保證信息準確。目前，ETC電子收費系統(tǒng)的通信形式以現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡為主，利用4G網(wǎng)絡的基帶寬度和數(shù)據(jù)傳輸流進行信息傳遞，具有信息覆蓋面廣、信息傳遞準確性高、信息傳遞速度快的特點，在應用過程中符合現(xiàn)有的網(wǎng)絡標準，同時能夠根據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡實時升級，提高了系統(tǒng)的應用效果，保證系統(tǒng)在應用過程中能按照通信的具體要求提高系統(tǒng)的運行效率 [3]。通信技術是保障ETC電子收費系統(tǒng)有效應用的關鍵，對于ETC電子收費系統(tǒng)的應用具有重要影響，在具體應用環(huán)節(jié)需要判斷ETC電子收費系統(tǒng)的應用難度，了解通信系統(tǒng)的具體操作要求，根據(jù)數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡通信的實際特征構建完整的通信鏈條，使數(shù)據(jù)中心能夠達到實時通信的目標。

2.2.3 數(shù)據(jù)庫技術

ETC電子收費系統(tǒng)在運行過程中需要將通行數(shù)據(jù)和收費數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中便于數(shù)據(jù)調(diào)用，在數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)使用過程中需要判斷數(shù)據(jù)的準確性，按照數(shù)據(jù)應用的實際要求進行數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用。這一過程對數(shù)據(jù)的存儲準確性要求較高，采用數(shù)據(jù)庫技術能夠解決海量數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用問題，保證數(shù)據(jù)的準確性達標。目前，采用的數(shù)據(jù)庫技術主要依托現(xiàn)有的數(shù)據(jù)存儲方式以云端存儲為主要形式，用線下服務器數(shù)據(jù)庫使整個系統(tǒng)在應用環(huán)節(jié)達到快速調(diào)用和數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)哪繕?，為?shù)據(jù)快速傳輸和數(shù)據(jù)應用效果的提升奠定了良好的基礎。

2.2.4 車輛檢測技術

ETC車輛收費系統(tǒng)在運行過程中需要對車輛進行有效的識別，防止計費出現(xiàn)錯誤，在識別過程中既要對車輛型號、車輛牌照、車輛行駛速度及車輛的其他基本信息進行識別，也要準確計算車輛的行駛里程數(shù)，在車輛行駛過程中按照車輛行駛的要求和車輛的計費標準進行費率計算。目前，普遍采用的識別技術為影像識別和信息識別技術，這兩種技術的識別準確性較高，能夠按照車輛的通行信息和車輛自身的特點進行精確識別，解決以往對車輛的識別存在一定誤差的問題 [4]。

3 高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的技術應用

3.1 ETC電子收費系統(tǒng)的收費流程

高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的收費流程如下：由計費系統(tǒng)自動計算車輛的通行費用，在車輛上高速公路時開始通行費用的計算，在車輛行駛過程中由專用設備對車輛的通行費用進行核對，并由收費站最終結算。通行費用的計算效率和核算過程的準確性較高，能夠?qū)囕v的通行費用進行快速核實，使車輛通行費用的計算達到結算要求。參考車輛通行費用的計算經(jīng)驗及車輛通行費用的計算要求，高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的費用計算流程符合車輛通行實際 [5]。參考車輛費用的結算實際及車輛收費的具體情況，高速公路ETC電子收費系統(tǒng)還要在車輛費用計算環(huán)節(jié)提高收費流程的針對性并簡化收費流程。

封閉式MTC收費方式是目前我國高速公路收費的主流模式，ETC收費方式是MTC收費方式的輔助，例如某省采用“兩片式電子標簽+雙界面CPU卡”作為通行卡，目前已在該省高速公路得到廣泛應用，用戶將通行卡插入汽車擋風玻璃前安裝的車載機（OBU）內(nèi)，可實現(xiàn)不停車經(jīng)過ETC車道，也可使用通行卡在MTC車道進行入口刷卡、出口用卡繳費的操作，這種組合收費方式是適應我國國情的收費方式，也是高速公路收費站行之有效的收費方式之一。

現(xiàn)金支付方式采用非接觸式IC卡作為通行券，入口發(fā)卡，出口回收，以通行卡上記錄的入口信息作為收費依據(jù)。

非現(xiàn)金支付方式：以雙界面CPU卡為支付卡，同時兼做通行卡，以CPU卡上記錄的入口信息作為收費依據(jù)。使用CPU卡的車輛在通過MTC入口車道時，司機將CPU卡交給收費員刷卡，寫入入口信息，收費員將卡交回司機;通過MTC出口車道時，司機將CPU卡交給收費員，刷卡收費，完成后收費員將CPU卡交還司機。

使用CPU卡的車輛在通過ETC入口車道時，可不停車通過，入口信息自動寫入插在車載機的CPU卡中，通過ETC出口車道時，可不停車通過，收費過程在ETC系統(tǒng)中自動讀取完成。

3.2 ETC電子收費系統(tǒng)的應用優(yōu)勢

ETC電子收費系統(tǒng)的應用具有費率計算準確率高、費用計算速度快及避免車輛擁堵的優(yōu)勢，該系統(tǒng)在費率計算中能夠根據(jù)當時費率的具體情況和車輛的通行情況智能化地計費，同時在費率計算環(huán)節(jié)能夠同時實現(xiàn)費率的計算和核實，在費率計算環(huán)節(jié)相比傳統(tǒng)的費率計算系統(tǒng)，速度更快、準確性更高，解決了費率計算存在一定誤差的痛點問題，使費率計算達到快速性和準確性要求。

3.3 ETC電子收費系統(tǒng)的應用缺點

ETC電子收費系統(tǒng)在應用過程中雖然優(yōu)勢比較明顯，但是也存在一定的缺點，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)運行過程中對通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，需要保證通信網(wǎng)絡實時暢通，并且在惡劣天氣情況下也要保證網(wǎng)絡正常運行。如果網(wǎng)絡運行存在問題或者網(wǎng)絡信息傳遞不通暢，勢必導致系統(tǒng)應用受到影響而無法實現(xiàn)正常收費。除此之外，系統(tǒng)運行的基礎是需要在行駛車輛上安裝終端設備，并且車主要在系統(tǒng)中綁定自己的銀行卡，如果沒有車主的主動配合，整個ETC電子收費系統(tǒng)則很難有效運行 [6]。

3.4 完善ETC電子收費系統(tǒng)的對策

基于ETC電子收費系統(tǒng)的特點和要求可知，ETC電子的收費系統(tǒng)在應用環(huán)節(jié)要解決硬件設備的配套問題，根據(jù)硬件系統(tǒng)制訂合理的運行方案，并根據(jù)方案解決系統(tǒng)運行問題;還要建立通信保障系統(tǒng)，并針對系統(tǒng)的硬件和軟件配置要求完善網(wǎng)絡建設，使系統(tǒng)能夠達到快速通信和準確通信的目標。除此之外，要對ETC電子收費系統(tǒng)進行廣泛的宣傳，將ETC電子收費系統(tǒng)的優(yōu)勢充分告知車主，動員車主自愿安裝ETC電子收費系統(tǒng)，使其覆蓋面得以有效拓展，達到解決高速公路收費口擁堵的目的，節(jié)約高速公路用地資源，發(fā)揮ETC收費系統(tǒng)的強大優(yōu)勢。

4 結語

ETC電子收費系統(tǒng)的構成和技術原理具有突出的優(yōu)勢，能夠解決當前高速公路收費過程中存在的一些普遍問題，實現(xiàn)自動化、電子化收費，可以解決手工收費操作的弊端，有效控制收費管理的成本。參考系統(tǒng)的運行經(jīng)驗和運行特點，在運行過程中需根據(jù)系統(tǒng)的運行情況不斷完善系統(tǒng)的運行方案，提高系統(tǒng)的應用效果，使系統(tǒng)在應用環(huán)節(jié)達到運行目標。

參 考 文 獻

[1]錢俊，夏雯.高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的技術原理與具體應用[J].交通世界，2021（9）：6-7.

[2]陳雷雷.高速公路電子不停車收費（ETC）系統(tǒng)應用研究[J].信息與電腦（理論版），2020，32（19）：92-94.

[3]蘇晨.高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的構成和優(yōu)缺點[J].交通世界，2020（18）：150-151.

[4]梁海濤.高速公路ETC電子收費系統(tǒng)技術[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2020（2）：149，153.

[5]陳庭杰.高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的技術應用[J].科學技術創(chuàng)新，2019（9）：73-74.

[6]黃鵬.高速公路ETC電子收費系統(tǒng)的技術研究[J].甘肅科技縱橫，2018，47（6）：5-7.