浅析法国不停车收费“一卡通”

　　为了保证公路网的发展，法国公路从五十年代起就实行特许经营权制度。目前，法国共有9家高速公路特许经营公司(1家私有，8家国有)，这9家公司负责法国高速公路的资金、建设、运营和维护。这9家高速公路公司共管理7500km的高速公路，每年的投资额约19亿欧元，2000年的总收费额是53.5亿欧元，共有员工18700人左右。

　　驾驶者交纳的费用不是税，而是其所享有的服务的费用，服务包括：使用高速公路、使用服务区、交通信息的获得、高速公路专用广播(单频FM107.7)等。收费方式从人工、到投币机、到读写磁卡。九十年代初，法国几乎所有的高速公路开始应用电子收费系统，运营商可在市场上买到各生产商提供的“交钥匙”系统。当时这些电子收费系统的使用没有明显地改变收费车道的设计，大家认为电子收费系统是一种新的自动收费机，使用者可以慢速而不必停车通过收费口。由于电子收费系统引进法国时还没有国际标准，这些电子收费系统是业主所特有的而且互相不兼容。1987年至1998年间，各高速公路公司在其路网上使用许多种不同的系统。但是，也就是在这个阶段，各公司也逐渐发现了其使用的系统的一些优缺点，也获得了一些关于收费车道布置、车道标志信号、车辆通过的合适的车速、是否保留收费栏杆、防作弊等有用的信息。

　　一、不停车收费"一卡通"的实施

　　电子收费系统引入时，驾驶者非常感兴趣，但各家公司的电子标签不通用。所有的高速公路公司很快也认识到应该在法国所有的高速公路路网上提供统一的服务，即一个电子标签可以在不同公司的高速公路上使用。于是，从八十年代末各公司开始协商实施欧洲不停车收费“一卡通”。

　　1、实施的技术基础

　　根据法国的特定情况，1991年开始的第一项研究即是讨论实施的技术基础，主要有以下几点。

　　●国际标准。对此所有的高速公路公司都没有异议，标准化将产生巨大的市场，也是工业生产竞争的基础。在九十年代初，电子收费处于初期产品，还没有公认的或书面的标准，随着其发展，法国高速公路公司联合会(ASFA)于1992～1994年开始考虑制定标准。

　　●服务车型。最先的想法是服务于所有的车型，这样就要求系统成熟，造价非常高，因为车型分类不仅仅是几何尺寸分类。不停车收费“一卡通”最初只考虑适用于轻型车，也考虑适用于载重货车的可能性。

　　●一张发票。按照通常的做法，一个驾驶者在一个高速公路公司的路上行驶，就会收到高速公路公司的一张发票，在多家公司的路上行驶，就会收到多家公司的发票。驾驶者使用“一卡通”，在某一公司注册，在多家公司的路上行驶，到月底只收到发票一张，付费一次，不用和其他公司联系。

　　●分散组织。“一卡通”真正的难点在于有多个运营商，如果只有一个运营公司，或者像意大利一样有一个运营公司占主导地位，“一卡通”的问题就不会存在了。这可以通过一个集中的金融组织来做。法国“一卡通”选择了“分散”的形式——九家公司互换驾驶者交易的数据。

　　●易于使用已有收费站。不停车收费“一卡通”不必改建现有收费站。除了收费设备，其车道不变，收费栏杆也保留，只是车辆通过速度有限制。一般为10～20km/h，有些特殊设计的车道，通过速度可达50km/h。

　　●费用控制。最初的想法是采用带智能卡的电子标签，还可以用于其他途径。这也意味着价格较高，被各公司拒绝了，但这也许是“一卡通”将来的发展。各公司都选择了较便宜的单片电路的电子标签。

　　2、实施的商务基础

　　在实施的技术基础上，1996年夏天，各公司签署了一份协议，标志着法国不停车收费“一卡通”的真正开始。

　　协议的主要内容为以下几点：

　　●从2000年6月30日起，所有的收费广场接受“一卡通”作为轻型车的付费形式。

　　●所有的公司都采用相同的国内合同，保持相同的价格。

　　●都采用后付费，每个月寄一个发票给驾驶者，任何一个驾驶者只需要和一个公司签合同。

　　●除了国内合同，还应提供给驾驶者本地合同(可能包括价格优惠)。

　　●这种新的服务的提供与运营由各公司自己负责，没有第三方的协助。

　　●为了其以后的发展在整个欧洲适用并使用多方的DSRC(专用短程通信)设备，“一卡通”将符合欧洲标准。

　　二、不停车收费“一卡通”的系统结构

　　这个系统在每个运营商层次上是一个完全分散的系统，所有必须的下述功能由运营商自定：

　　●系统的运行以及电子标签的获得。

　　●与用户签约以及向用户提供电子标签。

　　●费用收回以及寄出收据。

　　●公司内部清账。

　　●用户服务以及可能的投诉处理。

　　1、商务方面

　　在各公司签署的上述协议下，对于参加协议的各公司，任一运营商可接受其他运营商的用户。这样，一个用户在公司G注册(购买电子标签)相当于与高速公路A的每一家公司都注册。这意味着这个用户可以在所有签署协议的公司的路上享有电子不停车收费的服务。

　　但是，这个系统是不完全的：在公司G注册的用户在多家公司的路上行驶，月底只收到公司G寄出的一张收据，这需要其他公司的授权，即一种特殊的委托，委托公司G寄出收据、收到所有的费用、拆分给每一家公司。

　　2、技术方面

　　为了获得电子不停车收费的服务，一个用户首先要在一家公司G注册，公司G交付其一个电子标签，使其可以在已经加入协议的各家公司的路上行驶。这个电子标签是用户私人拥有的与公司G的管理系统相连的编码终端。

　　装备了这个电子标签，用户可以驾车从公司E的入口进入路网，然后从公司S的出口驶出路网。这种情况下，公司S将用户交易数据传送给公司G，同时将数据传送给公司E，这样公司E就可以抽取属于自己的交易的部分，并把相应的数据传送给公司G。公司G就有了完整的数据，就可以准备收据，向其用户收取应付的通行费，并将此费用拆分给公司S和公司E。

　　车辆通过开放式收费站或通过封闭式收费站的出口，交易数据将根据各公司约定的收费系统标准规定的格式进行格式化，这种格式可适用于从收费车道到公司G的处理系统的整个路径。

　　运营商之间交换的数据包括：(1)出口收费站产生的数据：出口站、交易时间；(2)电子标签记录的数据：使用者、生产商、上一个入/出点等。在所辖公路被使用的公司的中央管理系统，交易数据根据发行公司进行分类，一个公司对应一个数据文件。每天公路被使用的公司将此数据文件分别传送给相应的发行公司。一个交易产生一个包含400数字或字符的信息，这巨大的数据流按交易数据和各公司协议的数据交换标准框架进行分类计算。

　　1)、收费车道

　　收费车道包括以下设备：

　　●入口栏杆(不是收费栏杆)，当车道不使用时，这个栏杆可以完全关闭车道。

　　●限高1.9m～2.0m的尺寸限制架。

　　●收费栏杆，一个交易完成后栏杆开启。双色的进出口灯(绿灯表示通行，红灯表示禁行)和收费栏杆联动。

　　●驶离线圈，检测车辆是否驶离，收费栏杆落下。

　　●高频灯标，和车道控制机相连，显示电子收费交易设备正常。

　　ETC车道上的天棚灯，橘黄色的“t”显示车道工作，电子收费系统运行；红色的“×”显示车道关闭。

　　2)、车内设备

　　运营商发行单片电路的电子标签，路侧设备和车内设备的通信按欧洲标准进行。

　　电子标签内的数据包括固定数据和交易过程中可修改的数据。

　　固定数据包括：

　　●车辆标识，发行公司、发行公司给予驾驶者的客户标识、驾驶者的车辆标识(一个驾驶者可能有几个电子标签)。

　　●产品标识，定义客户优惠的商业条件。根据法国高速公路公司间的协议，这个数据仅仅在客户行驶在其购买电子标签的公司的路网上才有用。

　　●电子标签标识，这个数据对于电子标签的技术管理非常有用，它还包含了和电池装入有关的数据。

　　电子收费过程中可修改的数据包括：

　　●观测数据，这个数据包括表明电子标签工作状态的异常数和异常位。

　　●最后一次的进/出点，包括最后一次进/出点的收费站标识、日期、时间、交易过程中可能发生的任何异常的编码。

　　●历史记录，最后16次进/出点的记录。

　　如果有故障或有意欺诈，运营商可使用这些数据。

　　3)、编码终端

　　编码终端用于：

　　●驾驶者购买电子标签时，例如写入特定的数据使客户在车道可被识别。

　　●与公司发行的电子标签的“签署”功能对话。

　　编码终端主要包括：

　　●与发行公司的中央管理服务进行通信的PC机。

　　●管理电子标签界面的模数。

　　4)、安全管理

　　安全管理主要考虑以下方面：

　　●电子收费不是一个唯一的方式，没有必要花费大量的钱使其绝对安全，在一定范围内它已经比其收费方式要安全多了。

　　●渠化车道的管理可以很容易避免逃费(收费栏杆)，没有收费栏杆的渠化车道以及多车道系统就不容易做到。

　　●电子标签不含用于其他目的的金额，它只能用于交纳公路通行费。

　　这样，在电子收费车道的通信层就没有必要管理下述情形，这些情形的管理可以采用所有付费方式都有效的程序。

　　●逃费者制造伪电子标签或偷窃其他制造商的标签。这种行为相当于制造假币、假银行卡、假信用卡。这样，相应的标签就会上黑名单，在几天或几星期内，逃费者就会在车道被截获。逃费者必须不停更换身份，但是这需要特殊的设备。这就限制了大规模地伪造。

　　●偷窃标签并使用。相当于偷窃银行卡，列入黑名单会在车道截获窃贼，这与偷窃银行卡的窃贼在零售柜台和取款机使用银行卡的情形相似。

　　●修改封闭式系统入口车道数据。这与交换入口通行券的情形类似，这种逃费需要特殊设备，使得大规模逃费不太可能。

　　发行公司雇员作弊不在这里考虑，这与现金付费和信用卡付费的情形一样。

　　下述情形，必须建立防范措施防止作弊：

　　●偷来的电子标签修改身份后继续使用。

　　●用户修改自己的数据。

　　这两种作弊都是数据被修改，使用者的信用受损。

　　已经进行的研究表明，对所有的标明发行公司、使用者的数据建立特殊的系统写保护密钥是较有效的安全措施。

　　5)、电子收费交易过程

　　第一次交换。初始化。激发轮询，在通信区车道设备不停地寻找电子标签，一收到电子标签的应答，车道设备即检查电子标签发行者的有效性以及其是否可应用于不停车收费。

　　第二次交换。读电子标签内的数据：D-OBS属性(观察)、F-IDU(车辆识别)、D-PRO(商务车辆)、D-VET(最后一次交易的数据)、D-EVE(关于电子标签供应商的数据)等。

　　第三次交换。在电子标签上写数据。路侧设备在标签上写处理结果D-OBS、D-VET属性，在传送D-VET数据前先读历史记录。

　　第四次交换。交易结束。

　　三、技术互用性

　　1、产品标准化的必要性

　　电子收费系统联网必须保证各公路公司的独立性，这个要求对于设备采购也相同。即使各公路公司可以决定任意时间进行联合采购，各公司也必须有自主权选择自己的供应商，哪怕每一种设备的供应商只有2家或3家。因此，“一卡通”过程中必须协调以下两个目标：

　　●提供独立的供应商。

　　●提供通用服务(由通用电子标签支持的)的自主权。

　　这两个目标的协调只有通过使用允许完全互换的标准产品。对于各公路公司，为了获得提供通用服务的自主权，标准化就成为必须。使用标准产品的必要性在“一卡通”的最初阶段就被认识到并贯穿联网的全过程。

　　收费“一卡通”参照以下标准：

　　第一层(物理层)：使用5.8GHz微波的物理层，CENENV12253。

　　第二层：数据链接层，逻辑链接控制，CEN ENV 12795。

　　第七层：应用层，CEN ENV 12834。

　　通信协议：RTTT应用的短程通信协议，CENrENV 15625。

　　界面应用：电子收费-专用短程通信应用界面，ENVISO 14906。

　　尽管有些标准在1997年和1998年才投票获得通过，从1997年开始市场上就可获得符合这些标准的工业产品。实际上，这些标准的最终稿已经存在很长时间了，只不过投票拖延时间太久。

　　2、“一卡通”进程

　　公路公司经过几轮招标选择了几个设备供应商。

　　第一阶段：建立参照系。各公路公司投入资金参加路侧设备和电子标签构成的系统的研发。这个系统的技术书在1997年上半年通过法国高速公路联合会认可，成为后继招标的参照系。

　　第二阶段：电子标签互换。为了向广大生产商开放系统，法国高速公路联合会在1997年第三季度进行招标，依据是前面提到的欧洲标准及第一阶段的研究成果技术书。

　　第三阶段：路侧设备。1998年由5家公路公司对互换的路侧设备的供应和维护进行招标。

　　2001年7月1日，共有1700个车道安装了联网的电子收费系统，共3家工业公司提供联网设备：2家提供路侧设备，1家提供电子标签。

　　3、确立互换性

　　电子标签和路侧设备的供货商需要证明其设备的互换性，必须建立必要的方法、进行实验计划里定义的运行。法国高速公路联合会负责证实实验计划以及供货商进行实验的结果。为证实互换性，供货商必须建立：

　　●车道模拟主机。

　　●参照设备(为了检验电子标签的互换性)或已经证实具有互换性的路侧设备。

　　●供货商提供的第二层的实验工具。

　　●要被验证的电子标签(为了检验电子标签的互换性)，或已经验证的电子标签(为了检验路侧设备的互换性)。

　　验证实验分三阶段定义如下：

　　●验证具有互换性。如果这个阶段供货商还未批量生产，实验在样机上进行。实验需在实验室和车道都进行。

　　●验证能够正常运行。对于批量生产进行上述相同的实验。

　　●验证能够正常服务。在真正的电子收费系统进行一段时间的运行实验。

　　前两个阶段由供货商在法国高速公路联合会的监督下进行，第三阶段的实验由公路公司在法国高速公路联合会的帮助下进行。