ETC技術在路側停車收費系統中的應用方案探討

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

隨著我國經濟的快速發展及人民生活水平的提高，小汽車保有量增長速度遠超過先期城市規劃中的預計量，隨之產生的交通擁擠與堵塞問題也變得越來越嚴重，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，創造社會效益，為百姓出行提供便利；其次是規避收費漏洞，增加財政收入，降低成本，便捷化管理，提供安全、高效的通行服務，提升服務品質。車主的需求是快速通行以及方便和安全繳費。

對于停車管理需要解決兩個核心問題：一是準確、快速識別車輛身份；二是提供安全、便捷的收費服務。現階段只有ETC技術能基本滿足這兩個條件。ETC技術采取一車一卡一標簽，全國通用，車輛身份信息受到金融級別密鑰保護；不受環境影響，全天候運行，準確率可達99.99%以上。

1 現有路側停車收費應用場景及技術路線

路側停車收費已經在城市逐步普及，用于解決臨停和城市擁堵，是城市靜態交通發展的主要方向。根據應用場景的不同，已經實現的技術手段主要分為以下幾種。

1.1 地磁+POS機

如圖1所示，地磁+POS機模式是通過NB-IoT無線地磁車位設備將車位有車信息上報到云端管理系統，由管理系統將信息下發到巡檢員手持設備（POS機）上。巡檢過程就是用POS機將每個車位號的車牌信息或有無車信息上傳到管理系統，這樣每個車主APP上就有相應信息。管理系統收費模塊會根據每個車在車位的停留時間計算出停車費，車主可通過APP繳費。

圖1 地磁+POS機模式系統組成示意圖

此種方式的優點：建設成本低，識別準確率高，識別錯誤可以現場糾正；缺點：智能化水平低，運營管理成本高，經濟效益較差。

1.2 高位視頻

如圖2所示，高位視頻模式主要依據高位攝像頭進行車牌識別，攝像頭設置電子線圈獲知車輛進出車位的時間，從而對車主進行收費。攝像頭安裝高度為6 m左右，識別區域為6～8個車位。這種方式的優點：不需要人員值守，智能化程度高；缺點：建設成本高，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車位路側安裝一個視頻樁，通過設備內部攝像頭識別車位上的車牌信息，根據車輛進出車位的時間計算出停車時間。視頻樁高度一般在1 m左右。這種方式的優點：不需要人員值守，智能化水平較高，建設成本稍低；缺點：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備，在巡檢過程中識別路側車位上是否有車及車牌號。巡檢周期按停車收費最小時間單元設定，車輛離開時以最近一次巡檢到該車輛在車位的時間為離場時間。其優點：擴大值守范圍和數量，減少人工，適用于非繁忙路段；缺點：建設成本高，車輛需經常維護保養，運營管理成本高。

綜上所述，現有路側停車收費應用的主要問題有以下幾點：

（1）停車用戶需要主動注冊引導。

（2）被動收費，車主主動交費率低、追討成本高。

（3）實際車牌識別準確率不高，主要影響因素為：①天氣、光線、環境；②綠化遮擋嚴重；③車輛車牌污損；④無牌車輛；⑤車輛停放位置和角度；⑥車輛進出車位時機；⑦附近人員遮擋。

（4）建設成本高，主要包括：設備成本，城市內施工成本（如挖地開槽、布線），協調交管、路政、環保、電力等相關部門的人工成本。

（5）視頻樁安裝密集，影響市容，容易被破壞。

2 ETC技術特點及應用優勢

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

2019年5 月，交通運輸部發布《關于大力推動高速公路ETC發展應用工作的通知》等政策推進我國ETC服務體系建設。ETC技術應用在中國的普及率得到了極大的提高。根據ETC的技術特點，其在停車場收費系統上的應用優勢有以下幾點：

（1）包容環境、靈敏識別

ETC的無線頻率為5.8 GHz，空口協議采用國際成熟的DSRC協議，能夠遠距離識讀車載終端OBU設備，在雨、雪、霧及高粉塵環境下穩定識讀，具有極強的環境包容性。

（2）國家標準、安全扣費

基于國標的ETC技術應用，能夠保證ETC技術體系的標準及規范化，在統一的市場上標準化地交叉應用，無技術門檻或排他性。交通部路網中心統一編制了ETC技術提醒唯一密鑰的管理系統，讓ETC系統在統一的密鑰系統下進行可信數據交易、可信確權交易，始終保證系統安全。

（3）統一清分、可信對賬

ETC技術的密鑰系統由交通部統一制定，并根據應用需求分散到各個應用端、管理端。保證所有接入設備的每一筆確權交易數據安全可靠。交通部路網中心統一對消費數據進行清分結算，并最終通過銀行對銀行進行賬款劃撥，每一筆交易數據可查。

（4）杜絕假牌、準確識別

ETC的密鑰系統能夠保證貼裝在車載終端的設備符合交通部路網管理的規范要求，車載終端的發行規范能夠保證每個車載終端的寫入車輛信息的完整性。車載終端OBU的防拆卸功能設計，最大程度地保證了車載終端的真實性，杜絕假牌、套牌的消費。

（5）無人值守、高效通行

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

（6）網絡預約、自動抬桿

智慧化ETC的技術特點：能夠保證車載終端EID（電子身份證）應用的可行性；通過應用EID，對于重要場站和關卡能夠進行預約式的通行服務。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備，能夠對通行的車輛進行數字化采集，大大提升數字交通時空大數據的建設力度。

（8）停車投訴、證據服務

城市圈的車生活概念越來越普及，內需挖掘、內循環是國內未來一段時期的主要經濟形態。ETC數據服務能夠很好地輔助城市管理者在涉車服務領域的投訴支撐服務，通過提供可信、可確認的ETC涉車數據提升車主的消費保護力度，提升涉車服務意識和服務能力，改善營商環境。

3 路側停車ETC應用方案

對于開放式路側停車，創新ETC區間管理和ETC無人值守方案，將路側停車由開放式打造成隱形封閉式場景，不影響現有交通現狀，技術優勢突出，智能化程度高。主要有以下幾種應用技術。

3.1 ETC+地磁技術應用

本方案采用ETC+地磁檢測器作為泊位狀態采集設備。狀態信息由地磁管理器（中繼器，NB地磁無中繼器）上傳至城市智慧停車管理平臺，平臺把信息推送至收費員的手持POS機；收費員根據提醒信息現場核實泊位狀態和停車情況，如無車牌信息，則使用手持POS機登記車輛信息，信息直接匯總到城市智慧停車管理平臺。收費員配備的智能手持POS機，除可接收泊位狀態變化提醒、登記車輛信息外，對于非ETC車輛還可以兼備停車收費和小票打印等停車管理功能。

3.1.1 系統結構

如圖4所示，ETC+地磁技術系統主要包括ETC場站天線、地磁檢測器、地磁管理平臺等。

圖4 ETC+地磁技術系統結構

（1）ETC場站天線

產品設計符合交通部發布的《收費公路聯網收費技術要求》和《收費公路聯網電子不停車收費技術要求》，符合國標《電子收費專用短程通信》（GB/T 20851）等系列標準，具備ITSC中心檢測報告。

（2）地磁檢測器

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

（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，內置UPS電池，滿電續航時長為13天。

3.1.2 前端部署

在每泊位安裝一個地磁檢測器，地磁與泊位比例為1∶1，一般安裝于泊位幾何中心。根據ETC路側天線的特點，一般是一個天線覆蓋4～5個路側停車位，通過后配置與前端地磁進行分組綁定，建立ETC天線與地磁邏輯關系形成車位、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，進行現場車位綁定。

3.1.3 技術特點

（1）泊位狀態自動檢測

地磁檢測器實時檢測泊位狀態，泊位狀態變化提醒推送至收費管理員手持POS機，有效避免漏登記情況的發生；同時可通過手持POS機上的泊位狀態一覽表，核對泊位登記情況是否有遺漏或錯誤。

（2）ETC天線自動讀取EID數據

通過ETC天線能夠對應讀取已經貼裝了OBU車輛的ID號和車牌信息，通過后臺邏輯算法進行車位綁定，如無法完成綁定的通過人工二次綁定。

（3）手持機支持車牌識別

手持機內置車牌識別功能模塊，自動識別車牌信息，并與二次車牌識別綁定，幫助收費員提高工作效率。

（4）流程保障

地磁設備故障或誤判不會對收費工作造成影響，系統提供“地磁提醒—ETC天線掃描—人工判斷（按需）—不匹配證據校正”機制，通過軟件和硬件協同作用形成一個流程閉環。

3.2 ETC+中位視頻技術應用

3.2.1 系統結構

如圖5所示，ETC+中位視頻模式系統主要包括ETC場站天線、高清攝像機等。

圖5 ETC+中位視頻模式系統結構

（1）ETC場站天線

產品設計符合交通部《收費公路聯網電子不停車收費技術要求》，符合國標《電子收費專用短程通信》（GB/T 20851）等系列標準，具備ITSC中心檢測報告。

（2）高清攝像機

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

3.2.2 工作流程

在已經完成ETC+中位視頻信息化改造后的路側停車位就可以開始進行ETC技術無感收費的服務。如圖6所示是一輛車進入到完成停車，再到駛離的過程。

圖6 ETC+中位視頻停車收費流程

ETC+中位視頻停車收費具體流程如下：

（1）車輛駛入路側停車位，觸發車位車牌相機來識別車輛特征數據及車牌號。

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

（3）后臺對視頻采集數據與ETC天線采集的OBU ID進行車位、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，由管理人員現場進行綁定或車牌錄入（視頻無法采集、未貼裝OBU）。

（5）車位車牌相機完成識別后計費系統生成消費賬戶，并開始計時。

（6）車輛完成停車并駛離車位，車位車牌相機進行識別并在后臺系統下載扣費訂單，通過ETC天線進行停車費扣繳，并把確權交易數據包（TAC碼）匯總到后臺。

3.2.3 技術特點

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

3.3 ETC視頻樁技術應用

3.3.1 系統結構

如圖7所示，ETC視頻樁系統主要包括ETC停車視頻樁、ETC控制器等。

圖7 ETC視頻樁系統結構

（1）ETC停車視頻樁

ETC停車視頻樁是在傳統停車視頻樁的基礎上加裝基于ETC技術的DSRC射頻及協議模塊，使其無縫升級到具備ETC識別及收費功能。產品設計符合交通部《收費公路聯網電子不停車收費技術要求》，符合國標《電子收費專用短程通信》（GB/T 20851）等系列標準。

（2）ETC控制器

ETC控制器用于控制協調天線完成ETC交易，是獨立運行的設備，集成了ETC交易流程，簡化ETC支付對接難度。設備采用無風扇散熱技術，支持24 h全天候運行。ETC控制器可以配置與管理的天線最多達10個，適用于路內停車和路外停車場收費應用場景。

3.3.2 前端部署

在路側每個停車位旁建立起一個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；在車輛駛離車位時觸發停車收費訂單的下發，并觸發路口處收費ETC天線與指定車牌完成扣費交易。

3.3.3 工作流程

前端在每個車位上部署一個ETC視頻樁，每10個視頻樁“手拉手”共用電源和網絡，對應部署一個ETC控制器和網絡交換機。前端設備只需要提供電源和網絡即可。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，系統開始計時。

（2）依據最新計費單位，在一個計費單位結束后啟動ETC支付，完成該計費單位的費用收取，實行分段扣費。通過ETC天線進行停車費扣繳，并把確權交易數據包（TAC碼）匯總到后臺。

（3）車輛出場后視頻識別到車輛離開，結束計費，完成本次停車交易。系統匯總此次停車產生的所有訂單，匯總提交結算。

3.3.4 技術特點

ETC視頻樁系統中，采用無感支付，這對于ETC車輛可以不需要人員值守，提高繳費率，減少人工成本；采用雙模識別，能夠提高視頻識別準確率；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 語

路側停車收費是解決城市交通擁堵和亂停車問題的重要手段。現有技術方式為：地磁+POS機、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不能完全滿足路側停車收費的要求。隨著車輛ETC車載終端安裝率的迅速提高，ETC技術已可以被引入到路側停車收費技術方案當中。根據文中對幾種方案的系統結構、前端部署、工作流程、技術特點等方面的詳細論述，證明ETC技術的加入可以解決原路側停車收費問題，并且能夠提高停車收費率。