组合式联网收费系统技术选择与应用

    一、ETC系统简介

    ETC(Electronic Toll Colection)即电子不停车收费系统，利用车辆自动识别(Automatic Vehicle Identification，简称AVI)技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和数据交换，并通过计算机网络进行收费数据的处理，实现不停车收费的全电子收费系统。收费系统对于减少道路收费口处的交通拥挤，加快车辆通过收费口的速度起到了良好的效果，是目前世界上最先进的路桥收费方式。

    二、ETC系统应用背景

    随着高速公路的迅速发展，通车里程的增加，路网的逐步完善，交通流量的不断增加，高速公路的收费方式面临新的问题。

    1．收费设施和收费技术落后，车辆通行收费口速度较慢，城市出入口的收费站形成交通瓶颈；

    2．由于采用人工收费方式，容易产生差错和贪污等现象；

    3．通行效率较差，所以要求车道数量较多，造成投资浪费和运营成本的增加；

    4．停车次数多，给环境造成影响；

    5．停车交费时间较长，严重影响服务质量，与高速公路高速、快捷、舒适的形象不符。

    为解决上述问题，电子不停车收费方式无疑是最佳的选择，虽然不停车收费系统在国外已经有广泛的应用，技术亦趋于成熟。国外普遍采用的电子收费技术方案，大都是单片式ETC系统。这对于以开放式收费为主，经济发达，ETC车辆的比率相对较高的应用环境来讲是非常适合的。但这种人工收费系统和电子不停车收费系统完全分离的运营模式，对于我国这样大规模的公路联网收费系统而言，会面临以下几方面的问题：

    1．路网规模大，导致ETC系统规模庞大，一次性投资高，建设周期长，风险大；

    2．大多数人口收费站和出口收费站的交通量小，车道数量少，单独辟出一条专用ETC车道在土建上既困难，在利用率上又不经济；

    3．由于各收费站缺乏备份ETC车道，整个电子收费系统的可靠性将无法得到保障。

    为此，国家智能交通系统工程技术研究中心创造性地提出了“双界面CPU卡+两片式电子标签”的组合式联网收费技术方案，实现了人工半自动付费方式和电子不停车收费方式的结合，从很大程度解决了大规模路网内电子不停车收费系统实施所面临的上述问题。

    三、组合式联网收费技术介绍

    (一)方案简介

    组合式电子收费技术方案充分考虑了ETC全自动电子收费方式和IC卡人工收费方式的适用条件，将两项技术通过两片式电子标签加双界面CPU卡的模式有机的结合在一起，在全路网内以最经济、有效的手段实现准确收费、快速通行、提高服务质量等综合目标。组合式收费技术方案真正实现了人工收费(MTC)和ETC收费车道的兼容。在交通量较大的站，设有ETC专用车道，用户可以将双界面IC卡插入双片式电子收费标签，系统采用车载装置纪录代付款协议等信息，当通过电子收费口时，利用车辆自动识别技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网路进行收费数据的处理，实现不停车自动收费。在交通量较小的站，仅设有人工收费车道，用户可以采用双界面IC卡以预付刷卡的方式通过普通人工收费车道。

    (二)组合式收费系统优点

    1．集中了IC卡收费和ETC收费的优点，在联网收费系统中实现了人工方式和ETC方式的有效结合；

    2．为联网收费系统开展预付卡业务提供了方便、快捷、安全、可靠的解决途径；

    3．根据交通量等实际情况按需设置ETC车道数量，系统可靠性高、投资及规模富有弹性，易于试点和推广；

    4．由于实行预付卡为在高速公路收费站、服务区、油站、商场等实现“一卡通”提供了帮助。

    四、组合式ETC关键技术选择

    (一)DSRC工作频率选择

    DSRC系统工作频率主要有三种：902MHZ～928MHZ、2．45GHZ、5．8GHZ。从实际运行的不停车收费系统来看，900MHZ主要应用于北美地区，5．8GHZ主要应用于欧洲和亚洲及太平洋地区，2．45GHZ还没有形成主流。由于5．8GHZ在数据传输速率、通讯距离、系统安全性、抗干扰性、应用的广泛性、标准化方面都优于其他两个频段，因此我国公路联网收费系统DSRC工作频率选择5．8GHZ。

    (二)AVI系统通信工作方式选择

    AVI系统通信工作方式分为主动式和被动式。

    (三)AVI系统读写方式

    电子标签分为只读型和读写型。只读型电子标签只能被读出而不能修改或写入，较多应用于桥梁、隧道等按次收费的开放式收费制式。读写型电子标签可以被读出也可以被修改，较多应用于封闭式收费制式。读写型电子标签技术已经成熟，具有绝对的性能优势，但价格较只读型昂贵。

    (四)电子标签是否用IC卡作存储介质不带IC卡的电子标签为“单片式”，带IC卡并在使用中要插入IC卡的为“双片式”。

    (五)组合式收费系统具体应用 

    高速ETC车道，分为单车道自由流车道和多车道自由流车道，特点车辆通行收费站速度较高，无需自动栏杆；低速ETC车道，特点车辆通行收费站速度较小，有自动栏杆；结合我国的实际情况，由于国家信用制度没有完善，如果选择高速ETC车道方式，将会产生较多冲卡现象，而且追缴存在较大问题，所以宜选用组合式收费系统。主要工作流程为：在车道顶棚显著位置标注不停车收费车道，引导车辆进入低速ETC车道，其中主动式天线将迅速的与车辆进行数据交换，由结算系统进行通行费结算，然后给系统以提示信号，系统开启自动栏杆，车辆顺利通过车道。而对于出现数据读取出现故障的或普通车辆误入ETC车道结算中心无法扣款情况下，将在情报板给司机提示，缴费不成功，转入普通车道的提示，同时交通指示标志将起到引导作用，保证车辆能够进入普通类车道，防止因单辆车而在ETC车道造成混乱和堵塞影响通行效率的情况，同时也防止了后续需要进入ETC车道的车辆需要全部退出的窘境发生，提高了智能化，同时可以最大限度的减少车辆故意闯ETC车道而导致逃费事件的发生。具体设置如下图： 

    五、总结

    随着ETC收费系统推广和应用，将极大地提高车辆通过收费站的通行效率，并可以逐步扩展到服务区的商场、饭堂、修理场、油站一卡通，对于高速公路的服务质量提高和运营模式产生深远的影响。在具体的实施过程中选择组合式联网收费技术无疑是兼顾各方面要求的技术，将提高收费系统的效能并有利于高速公路的可持续性发展。

    (广西桂柳高速公路管理处，宫广涛)