基于ETC車道日志的車輛交易案例分析

羅偉

（廣東利通科技投資有限公司，廣東 廣州 510670）

ETC系統(tǒng)是采用車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)完成車輛與收費(fèi)站之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)行車輛自動(dòng)感應(yīng)識(shí)別和相關(guān)收費(fèi)數(shù)據(jù)的交換。采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費(fèi)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)不停車、不設(shè)收費(fèi)窗口也能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)電子收費(fèi)系統(tǒng)。

ETC也是智能交通系統(tǒng)（ITS）體系結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要的組成部分[1]。ETC技術(shù)在國(guó)外已有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史。美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家地區(qū)都大力推行ETC技術(shù)并獲得了良好的效果[2]。我國(guó)以IC卡、磁卡為介質(zhì)，采用人工收費(fèi)方式為主的公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)方式無(wú)疑也受到這一潮流的影響。但ETC在中國(guó)起步相對(duì)落后，截至2013年底，全國(guó)安裝ETC的車輛僅為600萬(wàn)臺(tái)。2014年至2015年，受相關(guān)政策推動(dòng)，ETC車道數(shù)大幅增加，易用性顯著增長(zhǎng)，ETC的普及率也迅速上升。根據(jù)交通運(yùn)輸部數(shù)據(jù)，截至2018年12月底，全國(guó)ETC用戶約7656萬(wàn)，其中客車及乘用車用戶為7134萬(wàn)，貨車用戶約為522萬(wàn)。李克強(qiáng)總理在《2019年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告》[3]中提出“兩年內(nèi)基本取消全國(guó)高速公路省界收費(fèi)站，實(shí)現(xiàn)不停車快捷收費(fèi)”。隨后，交通運(yùn)輸部印發(fā)《關(guān)于大力推動(dòng)高速公路ETC發(fā)展應(yīng)用工作的通知》，大力發(fā)展和支持智能交通ETC行業(yè)。廣東省也開(kāi)始全面推行ETC行業(yè)建設(shè)，其ETC發(fā)行量連續(xù)多年全國(guó)第一，截至2019年底，ETC用戶總量達(dá)1952萬(wàn)[4]，建成ETC車道7877條。

在ETC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)中，首要任務(wù)是確保其無(wú)差錯(cuò)穩(wěn)定運(yùn)行。但因前端設(shè)備等現(xiàn)場(chǎng)情況，ETC系統(tǒng)會(huì)偶發(fā)車輛交易信息錯(cuò)誤等情況。因此，在加強(qiáng)對(duì)ETC關(guān)鍵設(shè)備和軟件巡檢的同時(shí)，可以通過(guò)分析ETC車道日志，利用技術(shù)手段進(jìn)一步排除ETC系統(tǒng)的異常交易收費(fèi)情況。

1 ETC車道日志的基本信息

1.1 ETC車道信息

ETC車道日志記錄車道的程序配置信息，具體包括：區(qū)域編碼4401、路段編碼35、站編碼4、車道號(hào)59、車道類型4。典型的ETC車道信息如圖1所示，經(jīng)查詢車道信息表，該車道是：廣東省深汕西高速坑梓收費(fèi)站，出口ETC車道，車道編號(hào)為59。同時(shí)也記錄了該車道的在用程序版本號(hào)LT002020050500020QLB，使用的是開(kāi)發(fā)商于2020年5月5日發(fā)布的ETC前置車道程序。

圖1 典型的ETC車道信息

1.2 車載OBU信息

通過(guò)車道天線與車載OBU之間信息交互，可以獲取OBU硬件信息，具體包括：發(fā)行歸屬地、發(fā)行方標(biāo)識(shí)、類型、版本、編號(hào)、啟用日期、結(jié)束日期和硬件版本；ETC用戶車輛信息：OBUID、OBU車牌、車牌顏色、車型、車長(zhǎng)、車寬、車高、輪數(shù)、軸數(shù)、軸距、座位、特征描述和發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)，記錄到車道日志。

車道天線獲取的典型OBU信息如圖2所示。

圖2 典型的OBU信息

圖2中，“VST：303141549”是車道RSU接收到車載OBU回復(fù)的VST數(shù)據(jù)幀12 11 92 AD從十六進(jìn)制換算十進(jìn)制推導(dǎo)出303141549（OBUID十進(jìn)制）；

“OBU狀態(tài)：32”是十進(jìn)制32轉(zhuǎn)為二進(jìn)制0001000，其中01表示接觸式邏輯加密卡；“OBU狀態(tài)2（拆卸）：1”是十進(jìn)制1轉(zhuǎn)為二進(jìn)制00000001，前0000，表示由路側(cè)根據(jù)防拆信息控制OBU的通行，后0001，表示OBU正常工作，未被拆卸狀態(tài)。

1.3 粵通卡信息

車道天線通過(guò)車載OBU也可以同步讀取其粵通卡信息，具體包括通行卡ID，余額信息、發(fā)行歸屬地、發(fā)行方標(biāo)識(shí)、通行卡類型和版本、車輛車牌和顏色、用戶類型（普通車、軍警車、救援車等類型）、綁定OBU（是否為套裝用戶標(biāo)志）等。車道天線獲取的典型粵通卡信息如圖3所示。

圖3 典型的粵通卡信息

1.4 費(fèi)額顯示器、車牌識(shí)別儀等設(shè)備狀態(tài)信息

日志文件記錄了設(shè)備狀態(tài)，具體包括：地感信號(hào)、費(fèi)額顯示器顯示信息、遠(yuǎn)區(qū)和近區(qū)車牌識(shí)別結(jié)果、遠(yuǎn)區(qū)和近區(qū)RSU天線開(kāi)關(guān)命令、欄桿機(jī)抬降桿信號(hào)輸出、ETC車輛過(guò)車速度等。通過(guò)分析記錄的設(shè)備狀態(tài)變化，還原ETC車輛經(jīng)過(guò)收費(fèi)站的場(chǎng)景，校驗(yàn)ETC車輛交易流程的正確性。如圖4所示。

圖4 典型的設(shè)備狀態(tài)信息

2 案例分析

2.1 現(xiàn)象描述

2020年5月6 日09：38，某車輛從深汕西高速坑梓收費(fèi)站出口59車道駛出，車主發(fā)現(xiàn)費(fèi)額顯示器顯示“鄰道已交易 祝您一路平安”，該車輛正常通行離開(kāi)了收費(fèi)站。通過(guò)監(jiān)控錄像回放，發(fā)現(xiàn)鄰道58車道的欄桿機(jī)在該車輛交易過(guò)程中抬起，車道處于車輛放行狀態(tài)。

經(jīng)查該59車道為前置式ETC專用車道，車道天線品牌為埃特斯，天線型號(hào)為iAntenna-1，車道軟件為利通科技，軟件版本號(hào)LT002020

050500020 QLB。相鄰的58車道，車道類型、車道天線品牌型號(hào)和車道軟件版本均與59車道一樣。

2.2 車道日志分析步驟

第一步：根據(jù)車輛信息關(guān)鍵字，在59車道日志中檢索該車輛當(dāng)次完整的通行記錄。根據(jù)ETC車主提供的車牌粵B508TE或粵通卡號(hào)1510223000517713查找，日志記錄分析如下：

（1）根據(jù)車道地感信號(hào)變化，還原ETC車輛行車軌跡，判斷是否正常過(guò)車。

（2）ETC車輛在通行過(guò)程中，結(jié)合ETC出口交易流程，判斷日志記錄的設(shè)備（天線、車牌識(shí)別儀等）工作狀態(tài)是否正常。

59車道日志見(jiàn)圖5。

圖5 59車道日志

第二步：在通行記錄中可以查找到異常信息“鄰道已交易”。先要明確的是該ETC車輛從59車道通行駛出，其次初步判斷該車輛可能被相鄰58車道的天線交易成功。

圖6 59車道日志（通行記錄）

第三步：在相鄰的58車道的日志記錄里檢索該車輛交易信息。驗(yàn)證了車輛粵B508TE確實(shí)被鄰道58車道的天線成功交易，生成了出口流水記錄。

圖7 58車道日志

由于ETC車道程序配置了相鄰車道共享交易成功流水的設(shè)置，避免了鄰道交易產(chǎn)生重復(fù)扣費(fèi)的問(wèn)題。

2.3 分析結(jié)果

根據(jù)59和58車道的日志分析，該ETC車輛在通行59車道時(shí)，先被鄰道58車道的天線交易成功后，再被59車道的天線交易。

由于程序的相鄰車道交易信息共享功能，59車道程序檢索到了該車輛在58車道的成功交易信息，所以在59車道的費(fèi)顯直接顯示：“鄰道已交易，祝您一路平安”。

3 車道優(yōu)化建議

根據(jù)案例分析情況，作3個(gè)方面的優(yōu)化建議。

3.1 軟件配置優(yōu)化

系統(tǒng)集成商對(duì)軟件配置進(jìn)行檢查、優(yōu)化共享功能，主要包括：

（1）檢查軟件配置，確保配置正確。

（2）繼續(xù)優(yōu)化同一收費(fèi)站相鄰ETC車道程序互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)共享功能。

（3）排查車道異常設(shè)備，修復(fù)隱患問(wèn)題，減少車道故障的發(fā)生。

（4）對(duì)同一收費(fèi)廣場(chǎng)歸集統(tǒng)一品牌天線進(jìn)行調(diào)試。

3.2 車道天線優(yōu)化

天線廠家對(duì)車道天線進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化：

（1）部署天線控制盒同步線。

（2）對(duì)天線等關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，檢查天線軟件為最新版本，調(diào)整天線信號(hào)覆蓋范圍和信號(hào)強(qiáng)度，信號(hào)只覆蓋本車道。

（3）經(jīng)初步測(cè)試系統(tǒng)交易成功率達(dá)到99%以上、鄰道干擾未發(fā)現(xiàn)。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際過(guò)車觀察

軟件、天線調(diào)優(yōu)后，車道開(kāi)通使用，現(xiàn)場(chǎng)觀察實(shí)際過(guò)車情況，進(jìn)一步確定系統(tǒng)交易成功率達(dá)到99%以上（剔除用戶、營(yíng)運(yùn)攔截及關(guān)鍵設(shè)備因素）、鄰道干擾未發(fā)現(xiàn)。

4 車道日志分析應(yīng)用

通過(guò)車道日志分析，可以對(duì)ETC車輛的各種特殊情況：鄰道交易、無(wú)電子標(biāo)簽、無(wú)卡、寫(xiě)卡超時(shí)、寫(xiě)卡失敗、無(wú)入口信息，重復(fù)扣費(fèi)、余額不足等進(jìn)行詳細(xì)分析，明確問(wèn)題的原因并對(duì)癥下藥，保證ETC車道系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著對(duì)車道日志的進(jìn)一步分析，不難發(fā)現(xiàn)衡量車道性能的單項(xiàng)指標(biāo)很多，有無(wú)電子便簽率、寫(xiě)卡失敗率、無(wú)卡率等等。它們之間存在著數(shù)量級(jí)差異，可以建立一種叫“阻滯增長(zhǎng)模型”對(duì)單項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，建立一種叫“因子分析模型”對(duì)車道綜合性能進(jìn)行評(píng)分。通過(guò)這兩種評(píng)分模型，將車道單項(xiàng)性能指標(biāo)信息反映到綜合評(píng)分中，能夠準(zhǔn)確反映車道各項(xiàng)性能的信息。

5 結(jié)束語(yǔ)

ETC車道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的大量歷史收費(fèi)數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和算法，進(jìn)行價(jià)值數(shù)據(jù)挖掘及應(yīng)用。同時(shí)也積極探索高速公路智能交通與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合發(fā)展的模式和路徑，通過(guò)云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理等技術(shù)手段進(jìn)行信息整合，進(jìn)一步提升ETC車道工作效率。