高速公路ETC智能化構(gòu)想

魏建勇

山東高速信聯(lián)支付有限公司 山東省濟(jì)南市 250001

1 引言

ETC （electronic toll collection）是高速公路電子不停車收費(fèi)的簡稱，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為交通部路網(wǎng)中心規(guī)范《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)技術(shù)要求》。該規(guī)范的出臺(tái)，打破了原先各省ETC分裂的局面，最終在2015年實(shí)現(xiàn)了29個(gè)省份的高速公路電子收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)，除去海南、西藏等特殊省份，基本實(shí)現(xiàn)了全國高速公路收費(fèi)的互聯(lián)互通。站在今天的角度回頭看，互聯(lián)網(wǎng)在改造這個(gè)世界。行政區(qū)劃造成的分裂成為了很多行業(yè)發(fā)展的阻礙，而高速公路率先實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，對(duì)很多行業(yè)具有先行指導(dǎo)意義。

在本文中，對(duì)高速公路ETC項(xiàng)目聯(lián)網(wǎng)所帶來的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)意義不進(jìn)行闡述，但作為一個(gè)行業(yè)從業(yè)者和觀察者，在這里只表達(dá)一個(gè)觀點(diǎn)：不管現(xiàn)在高速公路管理處于什么階段和局面，國家都需要一個(gè)統(tǒng)一的路網(wǎng)，而不是割裂和獨(dú)立，這可能就是全國收費(fèi)互聯(lián)互通的最大意義吧。作為高速公路收費(fèi)人，一方面要服務(wù)好客戶，另一方面也要為國家建設(shè)服務(wù)，走回頭路顯然是浪費(fèi)精力的一件事情。

因目前高速公路ETC的設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)布是2011年，對(duì)于規(guī)范的討論應(yīng)該更早，可以說10年已經(jīng)過去了。在這10年間，技術(shù)經(jīng)歷了

數(shù)次大的變革，時(shí)代也已經(jīng)走進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的深水區(qū)。每次看到支付寶、微信支付在高速公路或停車場(chǎng)帶來的所謂無感支付和其它一些新聞總是感觸頗深，我們確實(shí)應(yīng)該重新審視我們的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，為ETC將來更好的服務(wù)社會(huì)做好規(guī)劃。本人總結(jié)了幾個(gè)目前運(yùn)營過程中的幾個(gè)痛點(diǎn)和解決思路，希望能起到拋磚引玉的作用。

2 傳統(tǒng)ETC

整個(gè)高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)龐雜無比，我們本篇論文先對(duì)其中的關(guān)鍵設(shè)備OBU（On Board Unit，車載單元）進(jìn)行闡述，以后有精力我們可以單獨(dú)開篇對(duì)相位天線、車輛排隊(duì)、路測(cè)單元進(jìn)行一一討論。

OBU（車載單元）是ETC實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵設(shè)備，在目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，OBU即代表了這輛車。對(duì)于真實(shí)的汽車，僅通過ETC天線進(jìn)行區(qū)域掃描并安排車輛排隊(duì)，并未安排車牌識(shí)別或其它車輛特征識(shí)別。這實(shí)際就導(dǎo)致了一個(gè)比較嚴(yán)峻的問題，下面會(huì)重點(diǎn)討論這個(gè)問題。傳統(tǒng)OBU核心部件包括ESAM（OBE-SAM）模塊、射頻讀卡模塊（13.56MHz）、電池和充電板、微動(dòng)開關(guān)、通訊模塊（5.8G）以及射頻卡、3M膠，本論文進(jìn)行簡單介紹一下。

ESAM模塊相當(dāng)于硬件設(shè)備中的SE（secure element）。其中存儲(chǔ)了OBU一些發(fā)行信息、車輛信息、記錄信息等，其中車輛信息為密文信息，必須有對(duì)應(yīng)的解密密鑰才能讀出，是OBU代表汽車的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

射頻讀卡模塊是支持配套卡片使用的，其中高速公路RSU通過5.8G頻段與OBU通信，OBU再通過射頻與卡片通信，從而高速公路收費(fèi)的完整鏈路。

微動(dòng)開關(guān)是一個(gè)機(jī)械裝置，在OBU背面與擋風(fēng)玻璃之間，通過物理壓力來感應(yīng)設(shè)備的拆卸狀態(tài)，進(jìn)而改寫ESAM相應(yīng)的記錄數(shù)據(jù)。

因?yàn)?.8G的工作環(huán)境需要有源，所以O(shè)BU都需要一塊電容電池和普通電池，電容電池可以在光照環(huán)境下通過太陽能板充電。

通訊模塊，除13.56射頻讀卡模塊，OBU還都帶5.8G通訊模塊，用以和路測(cè)單元通訊。

3 智能ETC

3.1 防作弊

在上面章節(jié)我們提到過一個(gè)比較嚴(yán)峻的問題就是作弊問題。因?yàn)椴煌囆屯ㄐ兴召M(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)是不同的，其中客車根據(jù)座位數(shù)分為五個(gè)類別，貨車根據(jù)運(yùn)載噸位也分為五個(gè)類別，各省市判斷標(biāo)準(zhǔn)可能稍微有點(diǎn)差別。這些車輛標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)都會(huì)寫到OBU，在接下來的通行過程中，OBU將完全代表了這輛車。因傳統(tǒng)ETC設(shè)計(jì)背景，OBU被設(shè)計(jì)為客服人員安裝，還有一些發(fā)行單位出于業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需要，發(fā)展了很多代理安裝和客戶自己安裝。安裝時(shí)或安裝后的監(jiān)督基本靠人工和微動(dòng)開關(guān)來解決?？墒侨斯げ还赓M(fèi)事費(fèi)力，也并不可靠，容易出現(xiàn)和司機(jī)聯(lián)合作弊的情況。一旦源頭上發(fā)生作弊，在海量的通行車輛中，再想查獲十分不容易。而且即使安裝到車上，現(xiàn)在的OBU微動(dòng)開關(guān)很容易被動(dòng)手腳，可作弊空間也很大。

我們應(yīng)該做到OBU不怕客戶拆卸和不敢拆卸，我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)呢？我覺得可以從以下幾個(gè)方面來設(shè)計(jì)：

（1）建議使用傳感器（壓力、距離等）代替外露的機(jī)械微動(dòng)開關(guān)，多個(gè)傳感器很方便的記錄與車輛擋風(fēng)玻璃、車輛A柱之間壓力、距離等數(shù)據(jù)，一旦激活即可鎖定，使用中發(fā)生了重大偏離即可將OBU置為失效。

（2）客戶個(gè)人在線安裝，安裝采取牌照、閃燈秘語等方式防止作假，全程監(jiān)控安裝過程，記錄客戶身份，便于追溯，也節(jié)約人力。

（3）在線稽查。車牌識(shí)別對(duì)于高速公路變得越來越普遍，將識(shí)別的車牌通過與OBU數(shù)據(jù)對(duì)比，攔截作弊車輛。

3.2 互聯(lián)網(wǎng)化

傳統(tǒng)ETC設(shè)計(jì)之初，OBU被設(shè)計(jì)為脫機(jī)產(chǎn)品。加上很多高速收費(fèi)站在偏遠(yuǎn)地區(qū)，聯(lián)網(wǎng)能力比較差，有時(shí)候甚至收費(fèi)站網(wǎng)絡(luò)壞掉了。技術(shù)人員因各種原因不能察覺和不能修理，交易往往數(shù)周才能上傳到系統(tǒng)平臺(tái)。這對(duì)客戶后續(xù)查詢交易、開具發(fā)票有很大影響。

一個(gè)時(shí)時(shí)在線的OBU就像目前流程的共享單車一樣，可以記錄gps軌跡、過站通行時(shí)間、速度等，這就對(duì)我們管理者提供了一份很大的數(shù)據(jù)，為更好的服務(wù)客戶提供了一種可能。

具體實(shí)現(xiàn)可以增加物流SIM模塊，當(dāng)然相應(yīng)成本也上升了一些?；ヂ?lián)網(wǎng)化的OBU，借助APP，我們可以時(shí)時(shí)在線和客戶溝通使用過程中的一些情況。因?yàn)镋TC的天然實(shí)名機(jī)制，不管貨車、客車客戶都可享受到極大的便利。

（1）車輛GPS軌跡管理，針對(duì)客流量及時(shí)疏導(dǎo)；客戶也可以在線提出訴求，反應(yīng)交通情況；更真實(shí)的高速通行情況，及時(shí)向公眾展示。

（2）現(xiàn)在來看，雖然高速上擁有很多攝像頭，收費(fèi)站也和管理處聯(lián)網(wǎng)，但是也僅限于內(nèi)部追溯車輛使用，離實(shí)現(xiàn)真正的智慧高速相差甚遠(yuǎn)。如果車輛都聯(lián)網(wǎng)了，變相等于高速公路聯(lián)網(wǎng)，車輛越多路網(wǎng)數(shù)據(jù)越真實(shí)。

（3）如果OBU能夠聯(lián)網(wǎng)化，甚至成為汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，那么我們高速公路就能突破線上線下，真正延伸到停車場(chǎng)等各個(gè)用途。

3.3 智能化

OBU現(xiàn)在對(duì)于車輛來講僅僅是收費(fèi)使用，除運(yùn)營客車、貨車，普通汽車通行高速的時(shí)間、次數(shù)都比較少，所以現(xiàn)在現(xiàn)金收費(fèi)仍然占很大比重。

本次設(shè)計(jì)希望OBU能夠承載更多的內(nèi)容，比如GPS模塊，室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)，包括一些氣體濃度、溫度等等，及時(shí)通知車主。

4 結(jié)語

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的提高，高速公路這個(gè)封閉場(chǎng)景迎來了越來越多的挑戰(zhàn)，常態(tài)化擁堵已經(jīng)影響了人們的出行，限速、施工、車禍等看似一個(gè)個(gè)孤立事件對(duì)出行的客人確實(shí)影響越來越大。目前正在實(shí)施的5.8G多義性路徑識(shí)別也僅僅是解決收費(fèi)的真實(shí)路徑問題，對(duì)治理擁堵帶來作用有限。

高速公路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+其意義是不言而喻的，希望將來ETC能夠上升為交通和汽車行業(yè)的一個(gè)國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)通行費(fèi)的降低和路網(wǎng)的暢通。