基于互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星定位技術(shù)的高速公路不停車收費系統(tǒng)

王澤寧

(江蘇長天智遠交通科技有限公司 江蘇南京 210000)

0 引 言

我國高速公路收費方式經(jīng)歷了人工收費、人工半自動收費(MTC)、ETC電子不停車收費等幾個階段，從手撕票到使用磁卡、IC卡的人工半自動收費，再到電子不停車收費，都是信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

隨著我國高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展，高速公路通車里程不斷增加，到 2018年，我國高速公路總里程已經(jīng)突破 14萬 km，交通流量也在不斷增加，由此帶來了許多新的問題：

①收費設(shè)施及收費技術(shù)落后，省界主線和城市出入口收費站易形成交通瓶頸，經(jīng)常出現(xiàn)擁堵。

②各路段收費方式、標準等不統(tǒng)一，給用戶交費造成混亂。

③主線站過密，容易造成公路部門到處設(shè)點收費的惡劣印象，與高速公路高速、快捷的形象不相符。

④重復建設(shè)收費廣場和設(shè)施，造成投資浪費和運營成本增加。

⑤停車收費次數(shù)過多，汽車尾氣對環(huán)境的污染增加。

要解決以上問題，就要實行高速公路的全國聯(lián)網(wǎng)收費，并盡量減少或取消主線收費站；同時，需要采用新的收費技術(shù)，提高收費通行效率。

1 基于互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星定位技術(shù)的高速公路不停車收費系統(tǒng)特點和技術(shù)原理

目前世界上基于衛(wèi)星定位技術(shù)來實施公路通行收費的最成功案例為德國(沒有收費站)，所有通行于該國的貨車都免費安裝車載定位設(shè)備，所有在高速公路通行的貨車都通過衛(wèi)星定位技術(shù)按行駛里程繳費。自2005年開始實施，一直沿用至今。

在充分借鑒國外基于衛(wèi)星定位技術(shù)實施公路通行收費的基礎(chǔ)上，在“十一五”國家科技支撐計劃“國家高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車收費和服務(wù)系統(tǒng)”中，交通運輸部公路科學研究院承擔了“基于衛(wèi)星定位和無線接入技術(shù)的電子不停車收費系統(tǒng)開發(fā)”課題，針對新一代電子不停車收費系統(tǒng)進行研究、開發(fā)和試驗應用，取得了突破性進展。近幾年隨著衛(wèi)星定位精度的不斷提高和國內(nèi)智能手機的普及，一種全新的基于互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星定位技術(shù)的高速公路不停車收費系統(tǒng)在中國應運而生，其主要特點為：車輛無需安裝任何收費設(shè)備，只需要通過一個智能手機+APP，通過云服務(wù)，在進入收費路段后利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)自動記錄車輛行駛的位置和里程，通過手機無感支付快速通過收費站，實現(xiàn)不停車快捷收費。用戶使用前先要通過智能手機進行注冊，注冊方法為：車輛用戶通過智能手機在相應的 APP上注冊手機號、車輛車牌號并上傳駕駛證、繳費的支付賬號等信息，成為高速公路不停車快捷支付系統(tǒng)的合法用戶，一次注冊、長期有效。該系統(tǒng)主要技術(shù)原理如下。

1.1 車輛識別

系統(tǒng)利用車輛用戶個人身份證、車輛行駛證和注冊手機號，通過實名驗證，在云端注冊生成“虛擬電子車牌”；通過二次車牌識別專有技術(shù)，實現(xiàn)高達99.9%的實體車牌識別精度；通過對“虛擬電子車牌”、實體車牌的動態(tài)綁定和相互驗證，實現(xiàn)對車輛身份的精準識別?！疤摂M電子車牌”在云端生成保存，實體車牌通過匝道收費站或標識點的車牌識別系統(tǒng)獲得，而手機只是在數(shù)據(jù)應用的地點和時機觸發(fā)使用，因此可確保數(shù)據(jù)本身的安全準確。

1.2 路徑識別

在高速公路的路徑標識點或虛擬收費站，當車輛進入標識區(qū)域，通過移動互聯(lián)網(wǎng)手機的衛(wèi)星定位技術(shù)，系統(tǒng)動態(tài)標識過往車輛，并將標識的行駛路徑信息傳送至互聯(lián)網(wǎng)云平臺，可實現(xiàn)精準的路徑識別。如果標識點有高清卡口的車牌抓拍系統(tǒng)，還可提供雙重路徑標識，進行二次驗證。虛擬標識點由云端生成并設(shè)定，由手機觸發(fā)提供途經(jīng)車輛的“虛擬電子車牌”信息，在云端進行處理驗證，能確保數(shù)據(jù)的安全性。

1.3 精準收費

系統(tǒng)可以精準地將“虛擬電子車牌”和實體車輛動態(tài)綁定，提供車輛的精準識別，在此過程中精準提供入口和出口收費站的信息；通過路徑虛擬標識技術(shù)，提供途經(jīng)標識站車輛精準的行駛路徑信息。系統(tǒng)通過云端在匝道收費站、互通分叉點之間設(shè)置虛擬收費站和虛擬標識點；虛擬收費站設(shè)置在高速公路的主線上，虛擬標識點設(shè)置在互通分叉處。當云端檢測到車輛通過虛擬收費站時，云端根據(jù)虛擬收費站對應的收費費率，通過綁定的第三方支付接口，支付該路段的通行費到該路段的賬號中，從而實現(xiàn)先通行后付費、分段收費的新收費模式。因此系統(tǒng)可以很方便地簡化計費、取消拆分。

2 業(yè)務(wù)支撐和系統(tǒng)優(yōu)點

同當前的聯(lián)網(wǎng)收費、跨區(qū)域電子不停車收費一樣，衛(wèi)星定位不停車收費系統(tǒng)同樣需要逃費稽查系統(tǒng)、收費結(jié)算和客服系統(tǒng)作為后臺業(yè)務(wù)支撐。系統(tǒng)通過安裝在道路上的專用短程通信裝置(DSRC)與智能手機進行信息交換，確認車輛是否與信息庫中車輛信息一致。同時，安裝在道路上的攝像機還自動拍攝車輛的車牌，作為稽查信息的一部分，如果發(fā)現(xiàn)車輛存在問題，車輛信息將傳輸?shù)胶笈_管理中心進行確認。另外，該系統(tǒng)通過與所管理的用戶賬戶信息以及運營車輛基本信息庫進行關(guān)聯(lián)，為用戶和運營單位服務(wù)，同時對違法車輛進行認定。

根據(jù)以上系統(tǒng)原理和特點，基于互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星定位技術(shù)的高速公路不停車收費系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：

①衛(wèi)星定位與高清地圖結(jié)合，可以虛擬各類標識站點，無需建設(shè)實體標識站，大量節(jié)省建設(shè)成本。

②車輛無需安裝任何收費設(shè)備。

③車道改造及維護成本低，系統(tǒng)只需對原有車道進行簡單改造，實施快速，可在短期內(nèi)迅速建設(shè)并投入運行。

④我國高速公路通行費收費標準各省不統(tǒng)一，同一個省各個路段也不盡相同，該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是可通過設(shè)置各類虛擬收費站，實現(xiàn)分路段收費，不僅可以減緩目前各省拆分中心的拆分壓力，也可緩解全國拆分中心的巨大壓力，減少通行費拆分的糾紛和工作成本。

鑒于以上優(yōu)點，基于互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星定位的不停車收費系統(tǒng)在河南和浙江等省部分路段已經(jīng)開始運行，并取得了良好的成效。

3 結(jié) 語

基于互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星定位的不停車收費系統(tǒng)是在完善、兼容已有的不停車收費技術(shù)基礎(chǔ)上，引入新的收費技術(shù)，通過虛擬收費站替代當前規(guī)模宏大的收費站。同時，通過集成區(qū)域聯(lián)網(wǎng)不停車收費系統(tǒng)和既有收費系統(tǒng)及公路監(jiān)控系統(tǒng)的資源，實現(xiàn)共享和綜合服務(wù)，為建立國家高速公路網(wǎng)應急處置系統(tǒng)和跨區(qū)域資源的協(xié)調(diào)調(diào)度，開展公眾服務(wù)提供重要基礎(chǔ)，其應用推廣將有力地提升我國高速公路的服務(wù)和管理水平，可以與 ETC模式并行，加快實現(xiàn)“撤銷省界主線收費站”的目標。同時，車主具有自行選擇的權(quán)利，可緩解短期內(nèi)需要大量安裝 ETC的壓力。由于系統(tǒng)可以實現(xiàn)路段直接計費和即時收費，可極大緩解國家拆分中心的巨大壓力和風險。系統(tǒng)也符合未來技術(shù)方向，隨著北斗技術(shù)、5G 技術(shù)、智能手機技術(shù)、APP技術(shù)的普及和發(fā)展，系統(tǒng)還可以為用戶提供精確導航、實時交互等其他增值服務(wù)，開創(chuàng)高速公路數(shù)字化、聯(lián)網(wǎng)化、智慧化的新時代。