浅析不停车收费技术及其在现阶段联网收费系统中的应用

摘要：针对国内高速公路收费方式的现状和主线收费站交通堵塞的问题，提出基于双界面卡和双片式电子标签的组合式收费技术方案，可完整地解决现有环境下所产生的问题。

关键词：不停车收费；联网收费；电子标签；组合式收费

1 不停车收费系统概述
不停车收费系统(又称电子收费系统ElectronicToll Collection System，简称ETC系统)是以现代通信技术、电子技术、自动控制技术、计算机和网络技术等高新技术为主导，实现车辆不停车自动收费的智能交通子系统。该系统通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通信，在不需要司机停车和其他收费人员操作的情况下， 自动完成收费处理过程。
不停车、无人操作和无现金交易是电子收费系统的三个主要特点。该技术在国外已有较长的发展历史，美国、欧洲等许多国家和地区的电子收费系统已经局部联网并逐步形成规模效益。随着我国以非接触式IC卡为通行介质，采用人工半自动收费方式为主的公路联网收费方式的推广，不停车收费将成为高速公路收费方式的发展趋势。

ETC技术特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用，传统的采用车道隔离措施下的不停车收费系统通常称为单车道不停车收费系统：在无车道隔离的分车道交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费．
将彻底改变目前半自动收费过程中的弊端。由于不需要停车交费，当交通量较大时，不会产生收费站前车辆排队等候的现象，减少了车辆延误：由于无需人工参与和无现金交易，可完全避免收费过程中的舞弊和贪污现象，同时也能解决由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。电子收费系统在国外被广泛地应用于开放式的收费站，国内目前部分省市的高速公路已有所实施。电子收费系统代表当今最先进的收费技术，也是未来发展的方向，有着广阔的发展前景。

2 不停车收费系统的工作原理
2．1 不停车收费系统的系统组成
ETC系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。根据分工的不同，系统又可分为前台和后台两大部分。前台以车道控制子系统为核心，用于控制和管理各种外场设备与安装在车辆上的电子标签的通信，记录车辆的各种信息，并实时传送给收费站管理子系统；后台由收费站管理子系统、ETC管理中心和专业银行组成。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层，既要进行收费信息与数据的处理和交换，又要行使必要的管理职能，它包括各公路的收费专营公司、结算中心和客户服务中心。后台根据收到的数据文件在公路收费专营公司和用户之间进行交易、拆帐和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。图1为电子收费系统的示意图。

图1 不停车收费系统示意图

2．2 不停车收费系统的工作流程
不同的收费系统的收费业务过程基本相同．现以封闭式为例，说明电子收费系统的工作过程。车主到客户服务中心或代理机构购置车载电子标签，交纳储值。由发行系统向电子标签输入车辆识别码(ID)与密码，并在数据库中存人该车辆的全部有关信息(如识别码、车牌号、车型、颜色、储值、车主姓名、电话等)。发行系统通过通信网将上述车主、车辆信息输入收费计算机系统。车主将标识卡贴在车内前窗玻璃上即可。当车辆进入ETC收费车道进LI天线的发射区时，处于休眠的电子标签受到微波激励而苏醒，开始工作；电子标签以微波方式发出电子标签标识和车型代码；天线接收确认电子标签有效后，以微波发出入LI车道代码和时间信号．写入电子标签的存储器内。当车辆驶入收费车道出口天线发射范围．经过唤醒、相互认证有效性等过程．天线读出车型代码以及人LI代码和时间，传送给车道控制机，车道控制器存储原始数据并编辑成数据文件，上传给收费站管理子系统并转送收费结算中心。

如果持无效标识卡或无卡车辆。在收费车道上高速冲卡而过，天线在确认无效性的同时．将启动快速自动栏杆，关闭收费车道．当场将冲卡车辆拦截；在无专用收费车道的自由流收费时，可启动逃费抓拍摄像机．将逃费冲卡车辆的车头及牌照号码摄录下来，随同出LI代码和冲卡时间一并传送给车道控制机记录在案，事后依法处理。

产业经济与管银行收到汇总好的各路公司的收费信息后，从各个用户的账号中，扣除通行费和算出余额，拨入相应公司账号。与此同时，银行核对各用户账户剩余金额是否低于预定的临界阈值，如低于，应及时通知用户补交，并将此名单(灰名单)下发给全体收费站。如灰名单用户不补交金额，继续通行，导致剩余金额低于危险门限值．则应将其划归无效电子标签，编入黑名单，并通知各收费站，拒绝无效电子标签在高速公路电子收费车道通行。

收费结算中心设有用户服务机构，向用户出售标识卡、补收金额和接待客户查询。后台有一套金融运行规则和强大的计算机网络及数据库的支持，处理事后收费等事项。

3 ETC系统在现阶段联网收费应用中的解决方案

20世纪90年代初，我国陆续引入ETC技术，在经济和交通较发达的地区如广东、北京已有使用。但目前，国外和我国试点的ETC系统普遍采用单片式ETC技术，与我国主流的IC卡收费完全独立、互不兼容，因此建立的ETC系统自身必须构成一个完整的封闭式系统． 即在路网内所有的入口和出口，即使是大多数交通量小、车道数量少的收费站，都必须设置一条以上的专用ETC收费车道，这将造成ETC系统规模庞大，一次性投资高、建设周期长、风险大、车道资源消耗大、利用率低，而且由于缺乏足够的备份ETC收费车道，整个系统的可靠性无法得到保障。因此，单片式ETC技术并不适合国内高速公路联网收费的要求．在我国联网收费的大背景下成功推行ETC收费，必须考虑ETC收费系统与已有的IC卡收费系统之间的有机结合，选择一种兼容ETC收费和IC卡收费的组合式收费技术。所以，建议采用基于双界面卡和双片式电子标签的组合式的电子收费技术方案。

不带IC卡的电子标签称单片式电子标签，带IC卡接口并在使用时插入IC卡的电子标签称两片式电子标签。目前，IC卡产业界已经推出了可以同时支持接触读写方式和非接触读写方式的IC卡，称为“双界面IC卡”。通常两片式电子标签具有支持对接触式IC卡和非接触式IC卡读写的能力。组合式电子收费是“IC卡刷卡交费／ETC电子交费+双片式电子标签+双界面IC卡”预付的收费方案。

具体方案设计如下：ETC收费专用车道同时设置ETC车道天线控制器和车道IC卡专用收费非接触设备，由一台车道工控机进行控制，实现对正常的ETC车辆、误入的普通车辆通行费的收取及车道通行的控制功能。

在交通量大、易产生交通流瓶颈的收费站，按需设置一条以上的ETC收费专用车道，允许司机将双界面IC卡插入双片式ETC电子标签．免停车通过收费站，通行费被自动扣取，这将大幅度提高收费口的通行能力；在一般收费站，仅设置IC卡收费车道．允许司机从双片式ETC电子标签中拨出双界面IC卡．以非接触操作的方式刷卡扣款，短暂停车后通过收费站。其运行模式如图2所示。

(两片式电子标签+双界面IC卡的封闭式)

图2 组合式联网收费系统模型

该方案集中了IC卡收费系统和ETC收费系统的优点．完整地解决了国内现有环境下所产生的问题．也提高了系统的可靠性和安全性，使得收费效率及管理水平都得到了提高。

4 结语
不停车收费技术是目前国际上最为先进的收费方式，它的优点是显而易见的。尽管目前在全国广泛推广ETC还有一定的难度．但随着ETC相关技术规范的标准化和ETC技术的不断成熟，不停车收费系统将在我国得到快速、健康的发展。

参考文献
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作者简介： 边艳妮(1977-)， 女， 硕士研究生，主要研究方向为交通控制与管理。