高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

孟兆武

【關(guān)鍵詞】高速公路;ETC電子收費(fèi)系統(tǒng);技術(shù)應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】U49;TP3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）08-0180-03

0 引言

近年來(lái)，高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)成為重要的收費(fèi)輔助系統(tǒng)，在高速公路各收費(fèi)節(jié)點(diǎn)得到了有效應(yīng)用。了解ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)成及技術(shù)原理并掌握其技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的全面應(yīng)用和收費(fèi)自動(dòng)化水平的提升具有重要作用。

1 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)也稱為電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，系統(tǒng)的應(yīng)用原理是采用安裝在汽車風(fēng)擋玻璃上的終端設(shè)備和高速公路、橋梁收費(fèi)站安裝的微波設(shè)備進(jìn)行專程通信，了解車輛的行駛里程信息，并按照高速公路的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)確定車輛通行費(fèi)用。利用車主簽約的銀行賬戶自動(dòng)扣除通行費(fèi)，操作簡(jiǎn)單、車輛通行速度快，避免了在收費(fèi)站車輛擁堵的情況。目前，全國(guó)安裝了ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)站已經(jīng)達(dá)到了98%，通行車輛的安裝覆蓋率也達(dá)到了70%，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)成為高速公路通行的重要系統(tǒng)之一。截至2019年底，廣西14個(gè)地級(jí)市、111個(gè)縣（區(qū)）涉及“交投集團(tuán)”的高速公路收費(fèi)站及服務(wù)區(qū)，分批次設(shè)立了63個(gè)集發(fā)行、安裝激活、充值圈存、設(shè)備更換及注銷等業(yè)務(wù)一體的“一站式”ETC服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，利用收費(fèi)站與客戶距離近、自身服務(wù)能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，積極引導(dǎo)過(guò)路車主現(xiàn)場(chǎng)辦理ETC，并提供宣傳、咨詢及售后服務(wù)。之所以推出高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)，主要原因是高速公路收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)易出現(xiàn)車輛擁堵問(wèn)題，這對(duì)車輛行駛的安全性和收費(fèi)工作產(chǎn)生了不利影響。為了解決這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)快速收費(fèi)的目標(biāo)，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生 [1]。從目前ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，系統(tǒng)應(yīng)用效果理想，實(shí)現(xiàn)了對(duì)通行車輛的快速收費(fèi)，解決了車輛通行高速公路收費(fèi)站時(shí)的擁堵問(wèn)題，并且為整個(gè)車輛系統(tǒng)的升級(jí)和收費(fèi)系統(tǒng)的全面應(yīng)用提供了有力的支持。

2 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)成及技術(shù)原理

2.1 基本構(gòu)成

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)成分成兩大部分，主要包括電子收費(fèi)后臺(tái)清算、服務(wù)系統(tǒng)和電子收費(fèi)前端系統(tǒng)（如圖1所示）。電子收費(fèi)前端系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)單元組成：路側(cè)RSU天線和車載電子標(biāo)簽OBU、車輛檢測(cè)器、自動(dòng)欄桿機(jī)、通行信號(hào)燈、費(fèi)額顯示器、車道控制器等。

與原有的收費(fèi)裝置相比，整個(gè)收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理和操作，費(fèi)率的計(jì)算和收費(fèi)的管控難度低，能夠解決費(fèi)率控制問(wèn)題，避免了汽車逃費(fèi)的現(xiàn)象。在設(shè)備投入方面，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)，能夠持續(xù)地對(duì)高速公路和橋梁中的通行車輛進(jìn)行費(fèi)率計(jì)算，并且費(fèi)率計(jì)算的準(zhǔn)確率高，杜絕了費(fèi)率計(jì)算錯(cuò)誤的情況，而且工作人員可以通過(guò)交通系統(tǒng)的后臺(tái)查閱每一輛車的通行數(shù)據(jù)和交費(fèi)數(shù)據(jù)，有利于實(shí)現(xiàn)費(fèi)率的有效控制和通行系統(tǒng)的優(yōu)化 [2]。因此，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)目前已經(jīng)成為高速公路的主要收費(fèi)系統(tǒng)，對(duì)原有的系統(tǒng)形成有力的補(bǔ)充，極大地提高了收費(fèi)效率，而且在未來(lái)一段時(shí)間，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)必然會(huì)替代原有的收費(fèi)系統(tǒng)。

2.2 技術(shù)原理

2.2.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)主要采用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，能夠?qū)囕v的信息、通行里程數(shù)、起止地點(diǎn)及行駛狀況進(jìn)行分析和識(shí)別，識(shí)別速度快，能夠?qū)④囕v通行和費(fèi)率信息及時(shí)傳遞給收費(fèi)站，便于收費(fèi)站計(jì)算車輛的通行費(fèi)用，提高車輛的稅率計(jì)算效率，解決了以往車輛費(fèi)率計(jì)算準(zhǔn)確性不高的問(wèn)題，具體識(shí)別過(guò)程如圖2所示。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠掌握車輛的通行信息，保證車輛在通行過(guò)程中達(dá)到通行要求。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)具有識(shí)別范圍廣、識(shí)別速度快和識(shí)別準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，能夠?qū)囕v的牌照等基本信息進(jìn)行有效識(shí)別，便于對(duì)車輛通行情況進(jìn)行管控。除了能集成收費(fèi)信息，還能夠根據(jù)車輛通行的具體情況和車輛通行的相關(guān)要求做好通行信息的收集和整理工作，保證車輛在通行信息管理中達(dá)到計(jì)算要求。

2.2.2 通信技術(shù)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)在應(yīng)用中主要是實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備和車道費(fèi)率計(jì)算設(shè)備的實(shí)時(shí)通信，在通信中對(duì)通信的速度、數(shù)據(jù)流的準(zhǔn)確性及通信計(jì)算的速度有較高的要求，需要在信息傳遞過(guò)程中保證信息準(zhǔn)確。目前，ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的通信形式以現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)為主，利用4G網(wǎng)絡(luò)的基帶寬度和數(shù)據(jù)傳輸流進(jìn)行信息傳遞，具有信息覆蓋面廣、信息傳遞準(zhǔn)確性高、信息傳遞速度快的特點(diǎn)，在應(yīng)用過(guò)程中符合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)能夠根據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)升級(jí)，提高了系統(tǒng)的應(yīng)用效果，保證系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中能按照通信的具體要求提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率 [3]。通信技術(shù)是保障ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)有效應(yīng)用的關(guān)鍵，對(duì)于ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要影響，在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)需要判斷ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用難度，了解通信系統(tǒng)的具體操作要求，根據(jù)數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)際特征構(gòu)建完整的通信鏈條，使數(shù)據(jù)中心能夠達(dá)到實(shí)時(shí)通信的目標(biāo)。

2.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中需要將通行數(shù)據(jù)和收費(fèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中便于數(shù)據(jù)調(diào)用，在數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)使用過(guò)程中需要判斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，按照數(shù)據(jù)應(yīng)用的實(shí)際要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)用。這一過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)準(zhǔn)確性要求較高，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)能夠解決海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)用問(wèn)題，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性達(dá)標(biāo)。目前，采用的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)主要依托現(xiàn)有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式以云端存儲(chǔ)為主要形式，用線下服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)使整個(gè)系統(tǒng)在應(yīng)用環(huán)節(jié)達(dá)到快速調(diào)用和數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)哪繕?biāo)，為數(shù)據(jù)快速傳輸和數(shù)據(jù)應(yīng)用效果的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2.4 車輛檢測(cè)技術(shù)

ETC車輛收費(fèi)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)車輛進(jìn)行有效的識(shí)別，防止計(jì)費(fèi)出現(xiàn)錯(cuò)誤，在識(shí)別過(guò)程中既要對(duì)車輛型號(hào)、車輛牌照、車輛行駛速度及車輛的其他基本信息進(jìn)行識(shí)別，也要準(zhǔn)確計(jì)算車輛的行駛里程數(shù)，在車輛行駛過(guò)程中按照車輛行駛的要求和車輛的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行費(fèi)率計(jì)算。目前，普遍采用的識(shí)別技術(shù)為影像識(shí)別和信息識(shí)別技術(shù)，這兩種技術(shù)的識(shí)別準(zhǔn)確性較高，能夠按照車輛的通行信息和車輛自身的特點(diǎn)進(jìn)行精確識(shí)別，解決以往對(duì)車輛的識(shí)別存在一定誤差的問(wèn)題 [4]。

3 高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

3.1 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)流程

高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)流程如下：由計(jì)費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算車輛的通行費(fèi)用，在車輛上高速公路時(shí)開(kāi)始通行費(fèi)用的計(jì)算，在車輛行駛過(guò)程中由專用設(shè)備對(duì)車輛的通行費(fèi)用進(jìn)行核對(duì)，并由收費(fèi)站最終結(jié)算。通行費(fèi)用的計(jì)算效率和核算過(guò)程的準(zhǔn)確性較高，能夠?qū)囕v的通行費(fèi)用進(jìn)行快速核實(shí)，使車輛通行費(fèi)用的計(jì)算達(dá)到結(jié)算要求。參考車輛通行費(fèi)用的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)及車輛通行費(fèi)用的計(jì)算要求，高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的費(fèi)用計(jì)算流程符合車輛通行實(shí)際 [5]。參考車輛費(fèi)用的結(jié)算實(shí)際及車輛收費(fèi)的具體情況，高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)還要在車輛費(fèi)用計(jì)算環(huán)節(jié)提高收費(fèi)流程的針對(duì)性并簡(jiǎn)化收費(fèi)流程。

封閉式MTC收費(fèi)方式是目前我國(guó)高速公路收費(fèi)的主流模式，ETC收費(fèi)方式是MTC收費(fèi)方式的輔助，例如某省采用“兩片式電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡”作為通行卡，目前已在該省高速公路得到廣泛應(yīng)用，用戶將通行卡插入汽車擋風(fēng)玻璃前安裝的車載機(jī)（OBU）內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)不停車經(jīng)過(guò)ETC車道，也可使用通行卡在MTC車道進(jìn)行入口刷卡、出口用卡繳費(fèi)的操作，這種組合收費(fèi)方式是適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的收費(fèi)方式，也是高速公路收費(fèi)站行之有效的收費(fèi)方式之一。

現(xiàn)金支付方式采用非接觸式IC卡作為通行券，入口發(fā)卡，出口回收，以通行卡上記錄的入口信息作為收費(fèi)依據(jù)。

非現(xiàn)金支付方式：以雙界面CPU卡為支付卡，同時(shí)兼做通行卡，以CPU卡上記錄的入口信息作為收費(fèi)依據(jù)。使用CPU卡的車輛在通過(guò)MTC入口車道時(shí)，司機(jī)將CPU卡交給收費(fèi)員刷卡，寫入入口信息，收費(fèi)員將卡交回司機(jī);通過(guò)MTC出口車道時(shí)，司機(jī)將CPU卡交給收費(fèi)員，刷卡收費(fèi)，完成后收費(fèi)員將CPU卡交還司機(jī)。

使用CPU卡的車輛在通過(guò)ETC入口車道時(shí)，可不停車通過(guò)，入口信息自動(dòng)寫入插在車載機(jī)的CPU卡中，通過(guò)ETC出口車道時(shí)，可不停車通過(guò)，收費(fèi)過(guò)程在ETC系統(tǒng)中自動(dòng)讀取完成。

3.2 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用具有費(fèi)率計(jì)算準(zhǔn)確率高、費(fèi)用計(jì)算速度快及避免車輛擁堵的優(yōu)勢(shì)，該系統(tǒng)在費(fèi)率計(jì)算中能夠根據(jù)當(dāng)時(shí)費(fèi)率的具體情況和車輛的通行情況智能化地計(jì)費(fèi)，同時(shí)在費(fèi)率計(jì)算環(huán)節(jié)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)費(fèi)率的計(jì)算和核實(shí)，在費(fèi)率計(jì)算環(huán)節(jié)相比傳統(tǒng)的費(fèi)率計(jì)算系統(tǒng)，速度更快、準(zhǔn)確性更高，解決了費(fèi)率計(jì)算存在一定誤差的痛點(diǎn)問(wèn)題，使費(fèi)率計(jì)算達(dá)到快速性和準(zhǔn)確性要求。

3.3 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用缺點(diǎn)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中雖然優(yōu)勢(shì)比較明顯，但是也存在一定的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，需要保證通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)暢通，并且在惡劣天氣情況下也要保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行存在問(wèn)題或者網(wǎng)絡(luò)信息傳遞不通暢，勢(shì)必導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用受到影響而無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常收費(fèi)。除此之外，系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)是需要在行駛車輛上安裝終端設(shè)備，并且車主要在系統(tǒng)中綁定自己的銀行卡，如果沒(méi)有車主的主動(dòng)配合，整個(gè)ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)則很難有效運(yùn)行 [6]。

3.4 完善ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的對(duì)策

基于ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求可知，ETC電子的收費(fèi)系統(tǒng)在應(yīng)用環(huán)節(jié)要解決硬件設(shè)備的配套問(wèn)題，根據(jù)硬件系統(tǒng)制訂合理的運(yùn)行方案，并根據(jù)方案解決系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題;還要建立通信保障系統(tǒng)，并針對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件配置要求完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，使系統(tǒng)能夠達(dá)到快速通信和準(zhǔn)確通信的目標(biāo)。除此之外，要對(duì)ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的宣傳，將ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)充分告知車主，動(dòng)員車主自愿安裝ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)，使其覆蓋面得以有效拓展，達(dá)到解決高速公路收費(fèi)口擁堵的目的，節(jié)約高速公路用地資源，發(fā)揮ETC收費(fèi)系統(tǒng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)成和技術(shù)原理具有突出的優(yōu)勢(shì)，能夠解決當(dāng)前高速公路收費(fèi)過(guò)程中存在的一些普遍問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、電子化收費(fèi)，可以解決手工收費(fèi)操作的弊端，有效控制收費(fèi)管理的成本。參考系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行特點(diǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中需根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況不斷完善系統(tǒng)的運(yùn)行方案，提高系統(tǒng)的應(yīng)用效果，使系統(tǒng)在應(yīng)用環(huán)節(jié)達(dá)到運(yùn)行目標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)

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