淺談ETC系統(tǒng)運行機制

武少明

(山西欣奧特自動化工程有限公司，山西 太原 030012)

1 相關背景

2018年5月16日，李克強總理在主持召開的國務院常務會議上，明確提出“推動取消高速公路省界收費站”，進一步提升高速公路服務能力和水平，促進物流降本增效，更好地為服務經(jīng)濟社會發(fā)展和人民群眾安全便捷出行。基于以上要求，不再建設省界主線收費站，優(yōu)化為省界ETC門架系統(tǒng)，同步根據(jù)《取消高速公路省界收費站總體技術方案》(交通運輸部交公路函[2019]320號])要求，在主線設置ETC門架系統(tǒng)。

2 收費制式

高速公路聯(lián)網(wǎng)收費由原來的封閉式收費制式調整為開放式收費制式(保留入/出口收費站)，即在高速公路斷面設置ETC門架系統(tǒng)，實現(xiàn)所有車輛分段式收費[1]。

圖1 端點全程計費(封閉式計費)

圖2 分段計費(開放式計費)

3 收費方式

以ETC收費為主，ETC/MTC混合為輔兩種相結合的收費方式。

不停車收費(ETC)車道采用車載電子標簽(OBU)，經(jīng)專用短程通信系統(tǒng)與銀行支付系統(tǒng)實現(xiàn)收費交易，實現(xiàn)分段計費，分段收費。

MTC車輛采用“5.8 GHz復合通行卡+車牌圖像識別”的收費方式，以CPC卡為通行介質(或在入口安裝單片式OBU)，輔以車牌圖像識別，實現(xiàn)分段計費，出口收費，在入口將計費車型信息準確寫入CPC卡，出口核對。

4 ETC系統(tǒng)工作原理

天線RSU向外界發(fā)射低頻載波形成DSRC通信區(qū)域，當車輛進入DSRC通信區(qū)域時，天線RSU和車載電子標簽OBU進行通信，讀取車輛信息(車型、車牌號碼、車牌顏色等)，系統(tǒng)對車輛信息進行比對查詢，比對成功，車道通行燈打開，欄桿抬起，車輛放行；比對失敗，車道通行燈關閉，欄桿降落，禁止放行，駛入ETC/MTC混合車道。

5 ETC門架系統(tǒng)

5.1 ETC門架系統(tǒng)組成

RSU及控制器、高清車牌識別設備、工控機、高清攝像機、門架服務器、防雷接地設施、通信設備、供電設備、車輛檢測器(可選)、氣象檢測設備(可選)、溫控設備(可選)、斷面稱重檢測設備(可選)、網(wǎng)絡安全設備等，應采用IP55等級機柜。

5.2 門架系統(tǒng)功能

1) 自動識別車輛信息功能:當車輛通過ETC門架時，ETC門架系統(tǒng)自動識別通行車輛前后車牌顏色和車牌號碼，經(jīng)核對修正后，將識別出的車牌顏色、車牌號碼和時間、門架信息、車道號、方向及車輛圖像信息(二進制車牌圖片)等形成圖像流水記錄表，圖像流水記錄表實時上傳至部、省兩級聯(lián)網(wǎng)中心，圖片及圖像流水記錄表保存在站級服務器。

2) 實現(xiàn)ETC車輛分段計費和扣費功能:對于ETC車輛生成交易流水(或通行憑證)、ETC通行記錄和抓拍圖像信息(包括車牌號碼、車牌顏色、車型信息等)，并及時上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心和部聯(lián)網(wǎng)中心。

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3) 實現(xiàn)MTC車輛分段計費和路徑標識功能:將路徑標識信息和累加計費信息寫入CPC卡內(nèi)相應位置，并形成CPC卡通行記錄，作為出口收費的依據(jù)，同時將CPC卡通行記錄、圖像流水記錄及時上傳至部、省兩級聯(lián)網(wǎng)中心。

設置在省界的ETC門架系統(tǒng)，系統(tǒng)還需要讀取CPC卡中所有過站信息，寫入本省交易累加計費金額，生成通行記錄，清除CPC卡中過站信息，并將跨省車輛路徑信息流水表上傳至部、省兩級聯(lián)網(wǎng)中心。

5.3 ETC門架布設

布設示意圖如圖3所示。

圖3 ETC門架布設示意圖

5.4 門架系統(tǒng)交易匹配

車輛通過門架時，門架讀卡產(chǎn)生的車輛信息，與門架抓拍的該車輛通過時的圖片記錄會自動匹配掛鉤，形成完整有效的交易流水，當自動匹配失敗時，需要人工對交易記錄與抓拍圖片進行匹配，形成車輛通過門架時的完整交易流水，以便將交易流水上傳至聯(lián)網(wǎng)中心后進行統(tǒng)一扣費管理。

5.5 車牌人工校準

車牌人工校準模塊用于校準門架抓拍圖片中的牌照信息。

車牌人工校準功能模塊主要提供判斷圖像狀態(tài)；對比門架識別結果，更正錯誤識別信息，提交至數(shù)據(jù)庫等功能。

5.6 漏站交易匹配

出現(xiàn)該情況時，聯(lián)網(wǎng)中心會根據(jù)該車輛通過上一門架生成的交易流水與下一門架生成的交易流水，擬合出一條在當前門架可能發(fā)生的交易記錄，當擬合交易記錄成功匹配到該車輛的抓拍圖片時，可將擬合交易記錄作為有效交易流水，并再次上傳至中心用于統(tǒng)一扣費管理。

5.7 交易與車牌識別結果的匹配過程

匹配過程如圖4所示。

圖4 交易與車牌識別結果的匹配過程

6 ETC車道系統(tǒng)

6.1 ETC車道系統(tǒng)組成

ETC車道系統(tǒng)由自動識別系統(tǒng)、服務器系統(tǒng)和車道外接設備組成。

◆自動識別系統(tǒng)：由電子標簽(OBU)、天線(RSU)、檢測線圈等組成。

◆服務器系統(tǒng)：配備多臺服務器，布置在收費站機房內(nèi)，用來儲存相關收費數(shù)據(jù)。

◆車道外接設備：包括車道控制器、欄桿機、車道攝像機、車牌識別系統(tǒng)、雨棚信號燈、車道通行燈、信息顯示屏、車輛檢測器、報警器等。

6.2 ETC車道系統(tǒng)功能

1) 支持對雙片式OBU、單片式OBU的交易處理。

2) 具有接收、更新收費參數(shù)(ETC狀態(tài)名單、稽查逃費黑(灰)名單、大件運輸車輛名單、優(yōu)免車輛名單、“兩客一?！避囕v名單)功能，并在交易記錄中寫入特情車輛信息，兼具代收費功能的ETC車道還應具備接收、更新收費費率的功能。

3) 具有運行監(jiān)測功能，除在收費界面上顯示外，還具對外提供運行監(jiān)測數(shù)據(jù)服務能力，監(jiān)測內(nèi)容主要有：車道運行狀態(tài)，關鍵設備狀態(tài)，過車收費狀態(tài)。

4) 通行記錄、交易流水(交易憑證)應與車輛抓拍圖片進行自動匹配。通行記錄、交易流水、車道日志、圖片、圖像等相關數(shù)據(jù)應按接口規(guī)范要求實時上傳至收費站。

5) 具有數(shù)據(jù)續(xù)傳功能，當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡故障恢復后，能自動上傳已積壓的數(shù)據(jù)(包括日匯總數(shù)據(jù))。

6.3 ETC入口車道處理流程

ETC入口車道處理流程大致有ETC車輛識別、OBU有效性判定、ETC卡有效性判定、黑名單判定、車型識別等關鍵步驟，具體處理流程如圖5所示。

圖5 ETC入口車道處理流程

6.4 ETC出口車道處理流程

貨車取消出口計重收費，統(tǒng)一按車(軸)型收費極大地提高了收費通行效率，緩解了收費廣場堵車現(xiàn)象，原來繁瑣的收費流程也簡化很多，具體如圖6所示。

圖6 ETC出口車道處理流程

7 結束語

ETC系統(tǒng)全面正式運行以來，ETC技術經(jīng)受住了各方面的考驗，但是也暴露出一些技術上的不足，需要我們?nèi)蘸笕ゲ粩嗤晟?。任何一項先進技術的推廣使用都要經(jīng)歷完善與被完善的過程，這需要社會的共同努力，相信在不遠的將來，ETC技術水平會達到更高的層次。