高速公路收費站應用ETC收費系統的實踐研究

摘 要：為了可以提高收費站工作效率，簡化收費流程，在收費站內開始應用ETC收費系統，形成了信息化收費模式。基于此，對ETC收費系統進行了概述，提出了高速公路收費站應用ETC收費系統關鍵技術、應用策略，以期為收費系統構建提供參考。

關鍵詞：高速公路；收費站；ETC收費系統；實踐應用

中圖分類號：U495" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）03-0114-03

0 引言

ETC收費系統是指當車輛經過收費站時可以利用車載設備對車輛信息進行識別，在路口處將過路數據上傳到IC卡中，自動從綁定IC卡或者賬戶上劃走收費金額，目前在高速公路收費站內較為常用的電子收費機制。ETC收費系統可以縮短收費時間，相鄰車輛在兩秒內便可完成收費手續，相對于MTC系統而言，收費效率和收益大幅度提高，形成了自動化信息處理模式。該系統可以在不停車的情況下完成收費，不需要收費人員進行干預，也不需要對現金進行處理，減少了人力資源和物力資源的投入，確保可以讓車輛快速通行，避免車輛在停車過程中出現擁堵問題，降低能源消耗量，對于交通行業的整體發展有著重要影響。

1 ETC收費系統概述

1.1 ETC收費系統簡介

ETC收費系統即為電子不停車收費系統，一般在汽車擋風玻璃上設置終端設備，當汽車通過收費站時該設備會和微波設備形成通信通道，自動上傳行車數據，之后結合高速公路的收費要求進行扣費。ETC收費系統相對于傳統收費模式工作效率較高，操作更為簡便，可以在短時間內讓車輛完成繳費，盡快通行，不會在收費站處出現車輛擁堵的問題。特別是在節假日時高速公路車流量較大，一旦公路擁擠會增加安全事故的發生概率，給高速公路通行帶來安全隱患，ETC收費系統的應用可以有效解決這一問題。

當前國內幾乎所有收費站均已安裝該系統，車輛安裝覆蓋率超過了70%，各地開始重視建設一站式服務網點，利用收費站和客戶近距離接觸的優勢對車輛進行引導，使其可以在現場完成ETC辦理，進一步擴大車輛終端設備安裝覆蓋率。

1.2 ETC收費系統架構

ETC收費系統包括聯網結算管理中心、省（區、市）級聯網結算管理中心（省中心）、區域路段中心、ETC門架、收費站、收費車道等多個系統所構成。收費車道系統包括MTC、ETC以及混合型三種類型車道。從收費業務層次對系統進行劃分可以將其分成數據處理、生產控制以及輔助三類系統。從收費業務特點層次出發可以分為運行監測、數據傳遞、ETC發行、結算管理等多個系統。收費業務涉及大量資金，為此在系統中需要設置安全管理系統，保障網絡系統的安全性。在系統中涉及各種不同類型的數據，包括收費標準、車牌、位置、車道交易等。由于部分車輛存在禁行或者其他不良行為被列入了黑名單中，在系統中也會收集黑名單數據。

1.3 ETC收費系統優缺點

ETC收費系統最為主要的優勢在于提高收費效率和準確性，減輕收費站工作人員的壓力，進一步優化收費業務流程，將信息化技術和收費站活動融為一體。ETC收費系統有利于防止車輛擁堵，讓行駛人員在短時間內通過收費站，提升了行車體驗，也可以避免汽車在等待過程中出現大量消耗燃油的現象，控制尾氣排放量，對于社會可持續發展有著積極作用和影響。

但是該系統在應用時也存在某些缺點，需要通信系統始終處于穩定狀態，不能出現網絡中斷的現象。一旦出現惡劣天氣網絡波動幅度較大，極易引起信號傳輸不穩定的問題，導致數據傳輸不通暢，影響正常收費活動的開展。在收費活動中部分車主需要收費發票。ETC收費系統不能直接提供車主發票，現階段已經開始重視普及電子發票，可以為車主提供便利。ETC收費系統在使用過程中經常會出現盜刷或者蹭刷的問題，部分駕駛人員會緊緊跟隨前車使用他人的賬戶進行扣費，或者會通過瞬間變道的模式“蹭刷”，給其他車主的利益造成危害。這一危險行為也容易引發安全事故。

2 高速公路收費站應用ETC收費系統關鍵技術

ETC收費系統在實踐應用過程中使用到了多種不同類型的信息化技術，每一項技術有著不同的優勢，可以滿足收費業務的改革需求。下文針對4項關鍵技術進行分析，梳理收費系統技術架構。

2.1 自動識別技術

自動識別技術是最為關鍵的技術之一，可以對通行車輛進行自動識別，通過識別后可以獲得行駛里程信息、起點終點信息以及車輛具體行駛情況，相對于人工而言可以在短時間內完成識別。

在自動識別系統中車載電子標簽稱為OBU，該標簽被設置在前擋風玻璃，在標簽中存儲了和車輛相關的各類信息。路邊單元為RSU，會利用架設的方式設置在收費站較高的位置。在車輛通行所經過的區域埋設地感線圈，當車輛經過該位置便可及時發現車輛，網絡系統中管理系統會從數據庫內調取和車輛相關的用戶數據。

自動識別系統是ETC收費系統的核心技術，不同收費站所使用的自動識別技術存在一定差異，最為常見的技術為ID卡識別技術，充分利用微波所具備的穿透性優勢，可以滿足各種不同天氣環境下工作需求，保證RSU以及OBU之間通信活動的穩定性。微波通信最長距離為10 m，可以對最高120 km/h的車輛進行識別。圖1所示即為ID卡識別技術應用原理。當車輛經過收費通道時地感線圈會將其通行信息上傳給RSU，之后RSU又會將信息傳給OBU，二者完成通信反饋之后會創建雙向通信道路，RSU將識別信息傳送到數據庫內，在數據匹配之后生成指令，例如扣除費用或者控制欄桿，完成收費。

2.2 車輛檢測技術

在收費站業務活動中需要對車型信息有所了解，根據車型信息選擇相應的計費模式，以往在人工收費活動中通常是由工作人員自行對車型進行識別。在使用ETC收費系統后形成了自動識別模式，可以針對車輛進行檢測，根據檢測信息完成車型分類[1]。

當車輛經過收費站時系統會對車型信息進行收集，之后利用其他輔助系統對信息進行整合，例如攝像系統、圖像數據采集系統以及質量感應系統等，利用人工算法針對數據實施驗證。攝像系統會將所拍攝的信息進行轉化，以數字信號的形式將其發送給中心服務器，計算機針對圖像檢測結果進行目標提取，利用特征值對比的手段完成車輛型號識別。這種方式可以進一步提高識別精確度，防止在車型識別過程中出現誤差。

2.3 數據庫技術

數據庫技術負責對所涉及的各類數據進行存儲，包括通行以及收費兩類主要數據，可以為后續數據調用提供重要便利。在提取和使用數據時應根據具體要求在相應數據庫內進行調用，數據庫技術會將數據存儲在云端，線下終端可以在短時間內完成數據調用和傳輸。隨著高速公路通行車輛的不斷增加，數據規模也逐漸擴大，數據庫也應當不斷對內存容量進行擴增，滿足海量數據的存儲需求，因此在對數據庫進行建設時應當使用云計算技術擴大存儲規模。

2.4 通信技術

ETC收費系統所使用的通信技術為專用短程通信技術，該技術可以讓OBU和 RSU形成半雙工通信協議或者全雙工通信協議。通常在5.8G、2.45G以及900M頻段工作，傳輸帶寬可以得到27 Mb/s。但是因為2.45G以及900M兩個頻段容易受到電信運營基站所帶來的干擾和影響，因此5.8G是最為主要的工作頻段。

專用短程通信技術可以讓OBU和RSU主動完成電磁信號的發射，OBU中帶有電源，通過電池能力可以發出大功率信號，能夠滿足長距離通信需求，形成全雙工通信模式，載波間隔為10M，利用ASK模式進行調制，上行速率為1 m，下行速率為1 m，可以有效抵抗外界干擾，但所需要投入的成本較高。被動式通信工作模式屬于半雙工通信，無法進行長距離的通信，載波間隔為50 m，利用FSK模式進行調制，上行速率為0.25 m，下行速率為0.5 m，抵抗外界干擾的能力較小，所需要投入的成本較低。

3 高速公路收費站應用ETC收費系統應用策略

ETC收費系統會自行針對通行費用信息進行計算，計算起止時間分別為上高速公路時以及到達收費站時，利用專業設備對車輛行駛過程中的通行費用進行核對檢查之后，收費站進行結算。費用計算和核算過程具有較高的準確度，計算效率高。在具體ETC收費系統過程中應當重視對其應用模式進行調整，不斷優化收費系統的應用流程，以此來發揮電子化收費機制的優勢。

3.1 打造“區域性”公路體系

國內經濟發展速度較快，但是地區之間仍然存在著較大的經濟發展差異，高速公路是一項投入資金量較大的基礎設施工程，由于經濟發展速度不均勻，高速公路建設里程存在地域性差異。因此在針對ETC系統進行建設時需要重視聯合多個部門實施綜合規劃，根據當地高速公路車流量通行情況進一步完善公路體系，優化ETC收費系統的布局。如果經濟發展速度較慢，車流量小，可以選擇在重點交通路口設置ETC收費系統，其他路口仍然選擇傳統的人工收費模式，可以有效減輕財政部門的資金壓力。

3.2 形成統一結算收費模式

為了能夠有效提升車主的配合度，收費站需要制定合理的繳費標準。政府部門之間需要進行溝通和交流，了解當地的具體收費情況和收費標準，根據現階段經濟發展狀況以及通行車流量對收費標準進行調整，提升結算規范性，對收費利益進行合理分配。結算收費統一模式可以防止車主出現逃費的現象，具體是指針對高速公路通行費用進行集中處理，針對通行人員沒有進行結算的費用進行集中扣費，在結算之后生成月結單。客戶可以通過短信、小程序或者公眾號等各種不同方式查詢具體通行數據，了解扣費信息，如果存在疑問可以利用線上平臺發出反饋[2]。

3.3 合理應用防逃費技術

防逃費技術的應用可以避免車主出現逃費的現象，收集車主逃費的信息作為證據，幫助收費站識別車主是否存在逃費現象，有利于提高收費質量。收費站需要針對超時系統進行優化，構建動態化超時識別模式，對車輛逃費行為進行更加精準地判斷和分析。通過系統所判定的逃費行為實施相應的責任追究，并利用系統數據進行舉證，可以盡快針對逃費行為進行處理。通過兩類技術的應用可以解決車輛不對應的工作問題，盡可能地避免逃費行為的出現，維護相關企業利益，保證收費業務活動的有序運行。

3.4 實施科學化管理

在進行ETC收費系統管理時需要形成科學化的管理機制，由交通部門針對聯網收費系統進行不斷地優化和調整，強化收費站服務能力，進一步提高車輛駕駛體驗，以此來發揮管理結算中心的功能和作用。

具體包括：第一，優化用戶信息管理模式，對用戶信息數據格式進行統一，方便后續數據調用，特別需要重視電子標簽中的信息和車輛實際數據信息處于匹配狀態，防止在收費活動中出現計錯現象，構建良好的繳費秩序。在上傳用戶信息時需要考慮到多方面的因素，提升用戶信息錄入的完整性，形成系統性用戶信息管理模式。第二，重視落實信用管理要求。這需要各個部門和單位之間能夠形成信息互通模式，將信息平臺連接在一起，及時對數據信息進行共享[3]。一旦發現車主存在違法行為，如果盜刷或者逃費等現象需要及時對車主信息進行標識，提醒其他收費站，并對其采取一定的懲處措施，強化車主對于收費繳費的認知。對于某些信用水平較好的客戶可以為其提供透支額度，例如在余額不足時候可以先將收費金額記錄在賬戶中，在流水系統中做出未付標識，當車主在充值金額時可以自動進行扣費。

4 結語

高速公路在收費時需要針對路程以及車型進行分析，以此來確定應當支付的費用，隨著高速公路通行車流量不斷增加，收費站業務量有所提高，收費人員所面臨的工作壓力較大。在信息化時代下交通領域開始廣泛應用各類信息技術，收費站也開始融入現代化管理手段，有利于提高收費服務規范化水平，ETC電子收費系統成為了最為常見的收費系統之一。ETC收費系統包括自動識別技術、車輛檢測技術、數據庫技術、通信技術四類關鍵技術，在應用過程中應當重視結合區域特點對系統進行優化，構建統一管理體系，加強網絡安全防護，合理使用防逃費技術，充分發揮ETC收費系統的優勢。

參考文獻

[1] 孟兆武.高速公路ETC電子收費系統的技術應用[J].企業科技與發展，2021（8）：180-182.

[2] 石永紅.高速公路監控系統在ETC收費中的應用研究[J].中國設備工程，2021（13）：255-256.

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