中國(guó)智能交通發(fā)展歷程
——ETC來(lái)時(shí)的路

文|國(guó)家智能交通系統(tǒng)研究中心首席科學(xué)家 王笑京

2020年1月1日，取消高速公路省界收費(fèi)站工程順利完成，全國(guó)29個(gè)聯(lián)網(wǎng)省份的487個(gè)省界收費(fèi)站全部取消，完成了2019年國(guó)務(wù)院《政府工作報(bào)告》提出的“兩年內(nèi)基本取消高速公路省界收費(fèi)站任務(wù)”并“力爭(zhēng)提前”的目標(biāo)。截至2019年12月底，全國(guó)ETC累計(jì)用戶達(dá)到2.04億，可以說(shuō)，這是目前世界上覆蓋規(guī)模、里程規(guī)模和用戶規(guī)模最大的ETC網(wǎng)。

從AVI初識(shí)ETC

筆者開(kāi)始了解不停車收費(fèi)系統(tǒng)是從進(jìn)行自動(dòng)車輛識(shí)別（Automated Vehicle Identification，簡(jiǎn)稱“AVI”）技術(shù)研發(fā)開(kāi)始的。1989年至1991年，筆者作為課題組長(zhǎng)承擔(dān)了原交通部科技項(xiàng)目“養(yǎng)路費(fèi)征收檢查裝置研究”，當(dāng)時(shí)設(shè)置這個(gè)課題的初衷是研發(fā)一種無(wú)源裝置作為車輛標(biāo)識(shí)，通過(guò)設(shè)置在路側(cè)的小型設(shè)備，在車輛正常行駛過(guò)程中讀取該標(biāo)識(shí)。

1990年前后，沒(méi)有今天的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，國(guó)際交流也很有限，課題組在課題研發(fā)過(guò)程中盡可能利用各種圖書館、資料室及國(guó)內(nèi)高校和研究機(jī)構(gòu)，來(lái)查閱歐洲、美國(guó)和日本的有關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外技術(shù)和產(chǎn)品狀況。在收集的資料中，有利用光學(xué)識(shí)別技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)鐵路車廂進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)方案；在歐洲的資料中，有企業(yè)在試驗(yàn)一種利用AVI技術(shù)實(shí)現(xiàn)公路非現(xiàn)金收費(fèi)的技術(shù)方案，該企業(yè)于1985年在香港道路上試驗(yàn)安裝了道路收費(fèi)系統(tǒng)；在查閱美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)的有關(guān)文獻(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)從20世紀(jì)70年代起就一直有學(xué)者研究利用有源或無(wú)源車載裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤。但是，當(dāng)時(shí)課題組研究方向的重點(diǎn)是無(wú)源廉價(jià)車載裝置，焦點(diǎn)并不在收費(fèi)系統(tǒng)上，因此，沒(méi)有過(guò)多關(guān)注公路收費(fèi)方面的應(yīng)用。通過(guò)該項(xiàng)目研究，課題組對(duì)各種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)有了深入了解，也對(duì)其在各行業(yè)中可能的應(yīng)用有了概念。

早期歐美的ETC車載機(jī)

1992年，課題組研究的主要內(nèi)容是AVI，對(duì)于相應(yīng)的信息和技術(shù)動(dòng)態(tài)十分感興趣，而最為關(guān)注的是無(wú)線電自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，公路自動(dòng)收費(fèi)（即不停車收費(fèi)）被作為AVI的一個(gè)應(yīng)用來(lái)看。在后來(lái)多次國(guó)內(nèi)外技術(shù)交流和資料分析過(guò)程中，課題組認(rèn)識(shí)到AVI技術(shù)是公路自動(dòng)收費(fèi)（不停車收費(fèi)）系統(tǒng)的核心支撐技術(shù)之一，而且在未來(lái)的交通運(yùn)輸中會(huì)有廣泛的應(yīng)用空間。

中國(guó)ETC研發(fā)起步

20世紀(jì)90年代中后期，國(guó)內(nèi)有很多單位關(guān)注不停車收費(fèi)，例如，參與“七五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目課題的原西安公路研究所，他們的課題是高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的研究，跟蹤不停車收費(fèi)技術(shù)。原交通部公路科學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱“公路所”）在那時(shí)特別提醒原交通部：ETC技術(shù)應(yīng)用必須要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不能一條路一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，也不能一個(gè)省份一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。公路所建議在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有出現(xiàn)混亂的時(shí)候，交通部要盡快研究這方面技術(shù)，控制住標(biāo)準(zhǔn)，而日本在這方面的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

1997年2月，筆者與原交通部科技司及公路所領(lǐng)導(dǎo)到美國(guó)和加拿大考察ITS，期間特意參觀并考察了加拿大407高速公路的自由流不停車收費(fèi)系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)有1%至3%的車輛無(wú)法被不停車收費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，對(duì)此，加拿大的解決方案是通過(guò)視頻設(shè)備獲取圖像進(jìn)行人工識(shí)別。我們?cè)趨⒂^現(xiàn)場(chǎng)議論中談到，中國(guó)短時(shí)間內(nèi)還不能使用自由流收費(fèi)，如果沒(méi)有欄桿擋著，車輛有可能逃跑。回國(guó)后，公路所根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況及研究結(jié)果，多次與原交通部科技司匯報(bào)，就有關(guān)研究?jī)?nèi)容和路徑提出建議。

原交通部立項(xiàng) 國(guó)內(nèi)ETC研發(fā)的起點(diǎn)

根據(jù)各方面的建議及“九五”交通科技計(jì)劃的安排，原交通部于1997年底正式在行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目中立項(xiàng)研究ETC技術(shù)，課題名稱為“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不停車收費(fèi)系統(tǒng)研究”，公路所為課題主持單位，筆者擔(dān)任課題負(fù)責(zé)人；參與課題的單位包括原西安公路研究所，以及北京、江蘇、廣東、四川等地的交通主管部門和高速公路建設(shè)單位。

1996年至1997年間，國(guó)內(nèi)已有少數(shù)高速公路及獨(dú)立的大橋運(yùn)營(yíng)單位嘗試不停車收費(fèi)，由于國(guó)內(nèi)研發(fā)剛剛開(kāi)始，因此這些嘗試使用的都是國(guó)外產(chǎn)品，這種現(xiàn)象給課題組提出了幾個(gè)必須解決的問(wèn)題：中國(guó)未來(lái)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)采用哪個(gè)無(wú)線電頻率；中國(guó)未來(lái)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)是否需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；如果需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用哪個(gè)體系，是否應(yīng)自主制定等。

ETC使用頻率的研究和確定

擺在課題組面前可選的無(wú)線電頻率有3個(gè)：915兆赫、2.4吉赫、5.8吉赫。在中國(guó)，915兆赫這個(gè)頻段已經(jīng)被移動(dòng)電話使用了，根據(jù)研究結(jié)果并綜合考慮國(guó)內(nèi)外情況，課題組否定了915兆赫這個(gè)頻段，而從剩下的2.4吉赫和5.8吉赫頻段中選擇。

1997年，公路所與日方的幾個(gè)公司達(dá)成了合作協(xié)議，聯(lián)合測(cè)試和研究ETC技術(shù)。日方介紹，2.4吉赫這個(gè)頻段是工業(yè)開(kāi)放使用的頻段，背景噪聲很高，對(duì)于可靠性要求高的不停車收費(fèi)并不合適，而5.8吉赫這個(gè)頻段使用的用戶不多，背景干凈，有很高的傳輸速率，可以用較小尺寸的路側(cè)天線實(shí)現(xiàn)窄波束。

但是，頻段選擇不僅由技術(shù)要素決定，還涉及國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)頻段使用的規(guī)定和應(yīng)用成本。于是，課題組決定開(kāi)展進(jìn)一步測(cè)試和研究，同時(shí)將研究結(jié)果和建議提交給交通部和信息產(chǎn)業(yè)部。最后，通過(guò)原交通部與原信息產(chǎn)業(yè)部的溝通，明確了中國(guó)智能交通領(lǐng)域有關(guān)車輛自動(dòng)識(shí)別（包括ETC）的無(wú)線電頻段使用5.8吉赫。

關(guān)于技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的研究

ETC使用頻率確定后，課題組開(kāi)始深入研究不停車收費(fèi)中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研發(fā)情況、標(biāo)準(zhǔn)制定情況及應(yīng)用情況等，同時(shí)利用與國(guó)外合作的機(jī)會(huì)對(duì)國(guó)外設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，摸清既有設(shè)備的技術(shù)狀況和潛力。課題組首先利用其承擔(dān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織智能交通技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC204）秘書處工作的便利條件，收集了TC204有關(guān)不停車收費(fèi)的工作文件和標(biāo)準(zhǔn)草案，利用參加TC204各種工作的機(jī)會(huì)，了解清楚了各國(guó)參加標(biāo)準(zhǔn)工作的專家及其所在公司的情況。

課題組利用康比泰克公司Combitech的支持和授權(quán)，對(duì)其ETC產(chǎn)品進(jìn)行了全面分析，包括硬件構(gòu)成和性能、軟件結(jié)構(gòu)、與硬件結(jié)合的驅(qū)動(dòng)軟件細(xì)節(jié)等。由于該公司正在參與歐洲不停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的編制，課題組根據(jù)其提供的歐洲標(biāo)準(zhǔn)草案，按照微波物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、電子收費(fèi)應(yīng)用接口的層次結(jié)構(gòu)逐層研究、拆解，還原了整個(gè)不停車收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)體系，做到了心中有數(shù)。

通過(guò)對(duì)這些技術(shù)資料的分析，以及對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的試驗(yàn)，特別是對(duì)歐洲產(chǎn)品的徹底解剖，課題組對(duì)不停車收費(fèi)的技術(shù)體系和流派、各國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向有了全面的了解和系統(tǒng)的認(rèn)知，對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的細(xì)節(jié)、軟件的結(jié)構(gòu)和要求有了基本掌握，為我國(guó)今后自主開(kāi)發(fā)ETC系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在課題組對(duì)歐、美、日的ETC技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)有了較深入的了解之后，是否研究和編制中國(guó)自己的標(biāo)準(zhǔn)就成了一個(gè)重要課題。課題組認(rèn)真研究了各種意見(jiàn)，傾向意見(jiàn)是要有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，否則一輛車需要安裝多個(gè)車載機(jī)才能夠在未來(lái)的高速公路網(wǎng)內(nèi)行駛，這是不可想象的。但是，課題組又提出，是否可以實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)準(zhǔn)的ETC設(shè)備互通，就像使用不同協(xié)議的計(jì)算機(jī)可以通過(guò)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)相互通信。課題組決定利用研究課題的機(jī)會(huì)，進(jìn)行不停車收費(fèi)設(shè)備的互通性和互換性試驗(yàn)。

虎門大橋互換性測(cè)試

一輛汽車前擋風(fēng)玻璃上安裝多個(gè)車載機(jī)

1999年7月在虎門大橋的ETC互換性試驗(yàn)

互換性測(cè)試是課題研究的重要內(nèi)容，其目的是考察既有標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)是否能夠很好地支持多個(gè)廠商的產(chǎn)品在同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系下可靠工作。

當(dāng)時(shí)公路所的試驗(yàn)場(chǎng)還沒(méi)有ETC測(cè)試車道，也沒(méi)有測(cè)試設(shè)備，課題組考慮選擇在條件合適的高速公路收費(fèi)站測(cè)試。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察，課題組認(rèn)為虎門大橋收費(fèi)站和收費(fèi)廣場(chǎng)的條件較好，最終決定在虎門大橋收費(fèi)站進(jìn)行ETC互換性試驗(yàn)。

1999年7月，多個(gè)廠家ETC的互換性測(cè)試在虎門大橋進(jìn)行，測(cè)試共使用6條收費(fèi)車道，其中4條車道作為循環(huán)測(cè)試用，2條車道和收費(fèi)島作為工作人員和測(cè)試設(shè)備調(diào)試的工作場(chǎng)地。在課題研究中了解到，歐、美、日很多廠商已經(jīng)根據(jù)歐洲發(fā)布的CEN預(yù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)了產(chǎn)品，為了保證測(cè)試的客觀性，課題組要求參加測(cè)試的廠商使用歐洲公布的預(yù)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試原語(yǔ)和軟件中的操作函數(shù)由課題組規(guī)定。

通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，由于開(kāi)發(fā)初期沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)的ETC設(shè)備是不能直接互換使用的。在按照課題組提供的測(cè)試原語(yǔ)和軟件中的操作函數(shù)對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)和協(xié)議進(jìn)行改造后，只有部分廠商的產(chǎn)品可以互換使用，但仍然存在成功率不穩(wěn)定的問(wèn)題，由此可以看出：如果在開(kāi)發(fā)時(shí)使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品互換和通用是沒(méi)問(wèn)題的，這也符合電子產(chǎn)品的一般規(guī)律；由于試驗(yàn)中的依照標(biāo)準(zhǔn)是歐洲剛發(fā)布的預(yù)標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)節(jié)并不完善，雖然廠商都聲稱采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)，但是第一輪測(cè)試時(shí)多數(shù)都不能互換，這說(shuō)明要實(shí)現(xiàn)互換，標(biāo)準(zhǔn)必須對(duì)細(xì)節(jié)有明確的規(guī)定。

聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目完成 ETC自主研發(fā)開(kāi)啟新征程

截至1999年底，公路所的研究團(tuán)隊(duì)已分析了歐、美、日的ETC相關(guān)產(chǎn)品，并與這些國(guó)家的企業(yè)合作，開(kāi)展了一系列測(cè)試和試驗(yàn)，這些工作對(duì)完成交通部聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不停車收費(fèi)系統(tǒng)研究”有很大幫助。在聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目的研究中，對(duì)ETC涉及的關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。

1999年底，研究工作基本結(jié)束，在原交通部科技司的主持下，課題參加單位在研究過(guò)程中還聯(lián)合編制了《網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不停車收費(fèi)系統(tǒng)行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)指導(dǎo)性意見(jiàn)》，該意見(jiàn)除了發(fā)給參加聯(lián)合攻關(guān)示范工程的省市以外，還發(fā)給了部分正在開(kāi)發(fā)ETC產(chǎn)品的中國(guó)廠商，這個(gè)指導(dǎo)性意見(jiàn)成為了中國(guó)不停車收費(fèi)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的出發(fā)點(diǎn)。

自1996年10月在原交通部公路交通試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行ETC演示起，到1999年上半年，公路所的團(tuán)隊(duì)在交通部的支持下與國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和有關(guān)省市合作，在ETC領(lǐng)域開(kāi)展了一系列工作。通過(guò)交通部聯(lián)合攻關(guān)課題“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不停車收費(fèi)系統(tǒng)研究”的相關(guān)工作，在兩年多的時(shí)間里，團(tuán)隊(duì)在ETC涉及的關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行了深入研究，并利用新建的智能運(yùn)輸系統(tǒng)中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了諸多軟硬件開(kāi)發(fā)和測(cè)試。

此時(shí)，中國(guó)ETC發(fā)展到了一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，下一步，究竟是采用國(guó)外既有產(chǎn)品和系統(tǒng)，或是在采用國(guó)外硬件產(chǎn)品的基礎(chǔ)上自己開(kāi)發(fā)收費(fèi)系統(tǒng)，還是制定中國(guó)自主標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)自主產(chǎn)品和系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)專家莫衷一是。其中，國(guó)內(nèi)不少高速公路業(yè)主和部分專家建議直接采用國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品。但是，我們課題組研究發(fā)現(xiàn)，使用國(guó)外產(chǎn)品及與國(guó)外合作會(huì)有種種制約，所以公路所ETC團(tuán)隊(duì)提出，應(yīng)該制定中國(guó)自主標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)自主產(chǎn)品和系統(tǒng)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，這應(yīng)該是正確的選擇。

如果不掌握底層核心技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)，就毫無(wú)主動(dòng)權(quán)，也無(wú)法開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)管理和服務(wù)特點(diǎn)的ETC產(chǎn)品。除此之外，由于中國(guó)將建設(shè)數(shù)萬(wàn)公里的高速公路（當(dāng)時(shí)原交通部提出的是建設(shè)3.5萬(wàn)公里的國(guó)道主干線），如果ETC產(chǎn)品基于國(guó)外開(kāi)發(fā)，風(fēng)險(xiǎn)是不可想象的。

國(guó)家產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)

在原交通部科技司的組織下，課題組從1999年4月開(kāi)始編寫《不停車收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)和示范工程可行性研究報(bào)告》，經(jīng)多次匯報(bào)和修改后，得到有關(guān)部門認(rèn)可，6月按照要求編寫了《不停車收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)和示范工程項(xiàng)目建議書》，通過(guò)原交通部報(bào)送原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委。隨后進(jìn)行了反復(fù)的論證和修改，最終原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委同意將該項(xiàng)目列入1999年國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（國(guó)經(jīng)貿(mào)技術(shù)〔1999〕598號(hào)）。

公路所在與國(guó)家簽訂項(xiàng)目合同時(shí)遇到了難題：按照原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委的規(guī)定，“國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目計(jì)劃”主要支持產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，承擔(dān)單位必須有自己的產(chǎn)業(yè)投入，而且國(guó)家財(cái)政經(jīng)費(fèi)與產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)貸款是配套的。為了促成并承擔(dān)這一項(xiàng)目，公路所不僅成立了開(kāi)發(fā)公司（即北京中交國(guó)通智能交通系統(tǒng)技術(shù)有限公司）,而且積極尋找企業(yè)合作伙伴。公路所在自有資金中安排開(kāi)發(fā)資金，加上合作企業(yè)的投入，形成了基本開(kāi)發(fā)資金，再由合作企業(yè)向銀行貸款，達(dá)到了國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目的要求。在各方的努力下，原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委正式下達(dá)了項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為“高等級(jí)公路電子收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”。2000年6月，原交通部科技司組織了實(shí)施方案評(píng)審會(huì)并確定了技術(shù)路線。

由于有了1997年至1999年聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目的基礎(chǔ)，以及對(duì)國(guó)外主要ETC廠商的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“高等級(jí)公路電子收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”所設(shè)定的目標(biāo)、計(jì)劃，以及要進(jìn)行的工作已經(jīng)非常明確，當(dāng)時(shí)與國(guó)家簽訂的項(xiàng)目任務(wù)書所列主要目標(biāo)和內(nèi)容包括：研究并確定適合中國(guó)公路電子收費(fèi)業(yè)務(wù)的AVI技術(shù)和專用短程通信（DSRC）技術(shù)；進(jìn)行產(chǎn)品核心技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)等。

雙片組合式ETC技術(shù)方案的確立

雙片組合式ETC技術(shù)體制的提出和產(chǎn)品研制

國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目正式啟動(dòng)后，首要工作是選擇ETC系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)體制。基于前期研究和試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在討論架構(gòu)和技術(shù)體制時(shí)一致認(rèn)為：電子收費(fèi)系統(tǒng)不僅涉及到很多方面的技術(shù)問(wèn)題，而且必須與中國(guó)復(fù)雜的管理問(wèn)題相結(jié)合，某些時(shí)候適應(yīng)具體國(guó)情和高速公路管理體系要比技術(shù)更重要。

為做好該項(xiàng)目，公路所精心組織了研發(fā)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)的主要人員來(lái)自ITS中心和交通工程室（設(shè)計(jì)院團(tuán)隊(duì)），隨著項(xiàng)目的展開(kāi)，參加單位擴(kuò)展到電子、IC卡、系統(tǒng)集成、高速公路運(yùn)營(yíng)等眾多單位。當(dāng)時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)分析了當(dāng)下的問(wèn)題：國(guó)外傳統(tǒng)的單片式ETC技術(shù)多用于開(kāi)放式收費(fèi)系統(tǒng)，即每過(guò)一個(gè)收費(fèi)站就在使用者賬戶內(nèi)扣除固定的費(fèi)用；除了在收費(fèi)站的車道內(nèi)使用ETC系統(tǒng)外，還有在開(kāi)放式收費(fèi)系統(tǒng)中建立自由流方式的ETC；如果單片式ETC設(shè)備在封閉式收費(fèi)系統(tǒng)中使用，必須使OBU具有一定距離的讀寫功能，如果使用不具備讀寫功能的OBU，則對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求極高；中國(guó)高速公路建設(shè)還處于發(fā)展的初期階段，不可能大量使用ETC；根據(jù)我國(guó)實(shí)際和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)高速公路大部分采用封閉式人工收費(fèi)，法規(guī)不完善，管理水平參差不齊，且中國(guó)車輛使用者不守法現(xiàn)象普遍，更不存在今天的信用管理等。

當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)已有的ETC試驗(yàn)應(yīng)用大多數(shù)是在大橋、機(jī)場(chǎng)高速等開(kāi)放式收費(fèi)站上，而當(dāng)時(shí)第一個(gè)在封閉式收費(fèi)高速公路上試驗(yàn)安裝國(guó)外單片式ETC的系統(tǒng)卻遇到了嚴(yán)重問(wèn)題，該系統(tǒng)建設(shè)后無(wú)法正式開(kāi)通，問(wèn)題根源在于建設(shè)和維護(hù)水平較低，通信系統(tǒng)和后臺(tái)系統(tǒng)故障率較高，在10多個(gè)收費(fèi)站上總是輪流出現(xiàn)車道設(shè)備和通信故障，因此試驗(yàn)系統(tǒng)不敢開(kāi)通應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)環(huán)境和管理水平下，全面提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)的水平是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，因此除了研發(fā)技術(shù)外，應(yīng)該更重視在當(dāng)前中國(guó)高速公路管理和維護(hù)水平下如何提高ETC系統(tǒng)的可用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)多家高速公路管理單位的試驗(yàn)情況和公路所團(tuán)隊(duì)的研究，特別是經(jīng)與原廣東省交通廳負(fù)責(zé)ETC設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)溝通，國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一致認(rèn)為，鑒于高速公路機(jī)電設(shè)備狀況和管理水平，ETC車輛的相關(guān)信息（如入口地址、車型、行駛路段，以及其他與收費(fèi)相關(guān)的信息等）應(yīng)該以加密電子數(shù)據(jù)的方式隨車走，再將封閉式高速公路收費(fèi)費(fèi)率表下發(fā)到每一個(gè)收費(fèi)站。

由此，研究團(tuán)隊(duì)提出開(kāi)發(fā)一種可以插入IC卡的OBU，將相關(guān)信息寫入IC卡，這樣在沒(méi)有安裝ETC設(shè)備的收費(fèi)站或者ETC車道設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)就可以使用這個(gè)IC卡完成收費(fèi)。同時(shí)研究團(tuán)隊(duì)還提出，使用當(dāng)時(shí)剛推出不久的CPU卡，它存儲(chǔ)容量較大、帶有片上操作系統(tǒng)并能實(shí)現(xiàn)加密運(yùn)算，而且可以將其設(shè)計(jì)成電子錢包來(lái)支持電子交易，這樣就可以不借助通信系統(tǒng)而離線完成繳費(fèi)。

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，項(xiàng)目組和參加示范工程的高速公路運(yùn)營(yíng)單位討論了CPU卡上的電子錢包使用標(biāo)準(zhǔn)的選擇問(wèn)題，經(jīng)過(guò)爭(zhēng)論最后確定使用中國(guó)人民銀行制定的PBOC協(xié)議，這樣ETC業(yè)務(wù)可以很方便地引入銀行服務(wù)。研究團(tuán)隊(duì)與示范工程參加單位在具體工程方案設(shè)計(jì)中提出：在高速公路建設(shè)ETC的初期，可以在交通量大的主線收費(fèi)站建設(shè)ETC車道并使用插上IC卡的雙片式OBU不停車通過(guò)；而在交通量小的收費(fèi)站可以暫時(shí)不建ETC車道，而是將OBU中的IC卡交給收費(fèi)員在人工收費(fèi)系統(tǒng)的IC卡讀卡器上完成收費(fèi)，至此適合中國(guó)國(guó)情的基于“兩片式車載機(jī)（OBU）＋雙界面CPU卡”的組合式電子不停車收費(fèi)技術(shù)方案被完整地提出來(lái)了。

該方案擺脫了歐美和日本技術(shù)方案的束縛，并且從雙界面IC卡、短程通信協(xié)議、電子錢包支付方式、后臺(tái)管理方式等方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，由此形成了具有國(guó)際先進(jìn)水平、融合停車和不停車收費(fèi)系統(tǒng)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全新ETC技術(shù)體系和工程化方案，這個(gè)方案和系統(tǒng)既滿足國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)應(yīng)用需求和管理特點(diǎn)，又為將來(lái)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大和應(yīng)用拓展打下了基礎(chǔ)。

團(tuán)隊(duì)在公路所的公路交通試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量試驗(yàn)，試驗(yàn)確定了設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，考核了協(xié)議，檢驗(yàn)了各種交通檢測(cè)器的適用性，以及ETC與人工收費(fèi)組合運(yùn)行時(shí)的流程和應(yīng)用要求。在這些試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)備開(kāi)發(fā)企業(yè)完成了產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，最終在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的組合式ETC核心設(shè)備和系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

雙片組合式ETC架構(gòu)和技術(shù)要求寫入技術(shù)要求

自1999年下半年起，為了配合交通部在全國(guó)進(jìn)行的“拆除高速公路省內(nèi)主線收費(fèi)站”的工作，原交通部公路司組織《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》（以下簡(jiǎn)稱《暫行技術(shù)要求》）制定工作。公路所向原交通部公路司建議要將ETC的有關(guān)內(nèi)容列入，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)ETC的技術(shù)選擇有多種看法，因此在《暫行技術(shù)要求》編制工作開(kāi)始時(shí),對(duì)于如何編寫相關(guān)條款出現(xiàn)了不同意見(jiàn)。所以，在編寫《暫行技術(shù)要求》相關(guān)條款時(shí)采取了折中的辦法，將有把握的技術(shù)盡量在文件中列入，而對(duì)于還沒(méi)有完全研究透徹的技術(shù)就暫時(shí)不列入，對(duì)于通用的通信和計(jì)算技術(shù)盡量采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2000年7月以后，技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)取得了明顯進(jìn)展，在《暫行技術(shù)要求》的一般規(guī)定、實(shí)施細(xì)則和附錄中均對(duì)雙片組合式ETC進(jìn)行了規(guī)定，特別是在實(shí)施細(xì)則的“收費(fèi)方式”條款中對(duì)雙片組合式ETC的工作方式、安全性、使用雙界面IC卡等均做出了規(guī)定。

2000年9月，原交通部正式以部文件的方式發(fā)布了《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》（交公路發(fā)〔2000〕463號(hào)），并規(guī)定自2000年10月1日起施行。可以說(shuō)，這是中國(guó)以政府文件和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的方式正式規(guī)定了ETC的技術(shù)方案和要求，至此，中國(guó)自主研發(fā)的雙片組合式ETC得到了政府和行業(yè)的認(rèn)可。

《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》發(fā)布

自主研發(fā)ETC在廣東落地并推動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定

ETC示范工程在廣東開(kāi)通

雖然廣東高速公路各運(yùn)營(yíng)公司建設(shè)ETC的積極性很高，但由于是一路一公司，各家使用的設(shè)備和體系完全不同。原廣東省交通廳在1999年就認(rèn)識(shí)到這種狀況會(huì)為今后ETC的路網(wǎng)應(yīng)用帶來(lái)問(wèn)題，因此請(qǐng)公路所參加該省公路ETC的規(guī)劃和論證。我們首先說(shuō)服原交通廳領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行廣東全省高速公路ETC的規(guī)劃，要使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和流程，要采購(gòu)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和系統(tǒng)。此時(shí)，原交通部與原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委正在籌備ETC的國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)與省交通廳商量將廣東省納入了該項(xiàng)目的示范工程。

廣東全省高速公路ETC在規(guī)劃和設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)歷了多次爭(zhēng)論和方案設(shè)計(jì)變動(dòng)，最終，在各方面的努力下，原廣東省交通廳和原廣東省經(jīng)貿(mào)委確定使用在國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目中研發(fā)的組合式聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)方案和產(chǎn)品并組織示范工程，待示范工程取得經(jīng)驗(yàn)后在全省推廣建設(shè)。

之后，原廣東省交通廳和原經(jīng)貿(mào)委組織有關(guān)單位開(kāi)始按照雙片組合式ETC方案進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為了慎重起見(jiàn)，2000年公路所配合廣東省有關(guān)單位在京珠高速公路粵境南段（曲江至翁城段）組織示范工程，經(jīng)過(guò)規(guī)定的基本建設(shè)程序后于2001年3月開(kāi)始建設(shè)。2001年7月，京珠南高速公路組合式收費(fèi)系統(tǒng)示范工程完成并開(kāi)通。經(jīng)過(guò)半年多的應(yīng)用檢驗(yàn)，證明具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙界面IC卡的雙片組合式ETC穩(wěn)定可靠，可以滿足中國(guó)高速公路封閉式收費(fèi)系統(tǒng)的要求。

京珠南高速公路組合式收費(fèi)系統(tǒng)示范工程完成并開(kāi)通

國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目最早提供給廣東的雙片式ETC產(chǎn)品

2002年6月28日，廣東省召開(kāi)了公路“聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)一卡通”實(shí)施方案評(píng)審會(huì)，評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)了實(shí)施方案并建議盡快上報(bào)省政府批準(zhǔn)。不久后，廣東省政府批準(zhǔn)了這個(gè)實(shí)施方案，同時(shí)還批準(zhǔn)成立廣東聯(lián)合電子收費(fèi)股份有限公司專門負(fù)責(zé)ETC的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。

這次建設(shè)從2002年12月正式開(kāi)始實(shí)施，2004年12月廣東省建成開(kāi)通了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)系統(tǒng)，在廣東省2400多公里的所有收費(fèi)站點(diǎn)均可以使用雙界面CPU卡，實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)金的刷卡付費(fèi)，在160多條ETC車道上，安裝了不停車收費(fèi)OBU的用戶可以使用不停車收費(fèi)系統(tǒng)。這是中國(guó)首次在省域范圍內(nèi)大規(guī)模建設(shè)高速公路ETC和非現(xiàn)金支付收費(fèi)系統(tǒng)，該項(xiàng)目的建設(shè)成功為我國(guó)后來(lái)大規(guī)模建設(shè)ETC和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

推動(dòng)國(guó)家ETC標(biāo)準(zhǔn)制定

原交通部在2000年發(fā)布的《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》雖然對(duì)ETC的技術(shù)有了大致的規(guī)定，但并不細(xì)致，隨著國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目和示范工程的進(jìn)展，需要對(duì)有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行修訂和補(bǔ)充。2002年，公路所正式向原交通部和原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)提出制定國(guó)家不停車收費(fèi)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的建議。經(jīng)過(guò)幾輪論證，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)對(duì)制定不停車收費(fèi)系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)給予了大力支持，不僅在ETC設(shè)備系列核心標(biāo)準(zhǔn)即專用短程通信方面立項(xiàng)支持，而且在ETC基礎(chǔ)技術(shù)和應(yīng)用方面也給予了大力支持，在2002年至2003年期間批準(zhǔn)了電子收費(fèi)方面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及屬性尋址、服務(wù)原語(yǔ)、交易模型、應(yīng)用接口框架等方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定。

中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從1999年起步，國(guó)家ETC標(biāo)準(zhǔn)制定于2002年正式起步，這既是產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用需求推動(dòng)的。又是艱苦而深入的研究和創(chuàng)新支撐的，在隨后的3年時(shí)間里，ETC標(biāo)準(zhǔn)的制定經(jīng)歷了多次修改和各種磨練，最終形成了達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平、體系化、有產(chǎn)業(yè)支持、符合工程應(yīng)用要求、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)ETC標(biāo)準(zhǔn)。