0 引言

　　ETC(Electronic Toll Collection System)電子收費系統(tǒng)又稱不停車收費系統(tǒng)或自動收費系統(tǒng)。不停車電子收費系統(tǒng)是目前世界上最領先的路橋收費方式。ETC收費系統(tǒng)利用專用的短程微波通訊技術，通過ETC系統(tǒng)內部的路側單元(RSU)與車載單元(OBU)的信息進行交換，自動識別駛入車輛，利用計算機聯(lián)網(wǎng)技術與銀行進行后臺結算處理，可實現(xiàn)車輛在通過路橋收費站時不停車即可繳費的目的。這種自動完成車輛路橋通行費扣除的全自動收費方式，是目前國際社會都正在積極推廣的一種電子自動化收費系統(tǒng)，應用范圍非常廣泛，可用于公路、大橋和隧道等多處收費系統(tǒng)。該技術在國外已有較長的發(fā)展歷史，已經(jīng)成為許多國家和地區(qū)的主流電子收費系統(tǒng)。目前，我國國內不停車收費系統(tǒng)正處在一個從探索到試點的重要發(fā)展時期。

　　2007年3月17日正式發(fā)布了中國高速公路電子收費應用的國家標準 GB/T20851《電子收費專用短程通信》。各省市參照統(tǒng)一標準，相繼著手開通建設 ETC收費系統(tǒng)車道試點。截止目前，我省高速公路在車流量較大的主要收費站已經(jīng)增加和改造了數(shù)套ETC不停車收費系統(tǒng)，確保了收費站具有一個入口和一個出口的標準ETC不停車收費車道，基本上保證了ETC收費系統(tǒng)在我省的試用和推廣。

　　1 收費系統(tǒng)主要構成

　　為適應我國國情，交通部《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費暫行技術要求》要求采取“人工半自動收費為主，電子不停車收費為輔”的組合方式，并明確提出“電子不停車收費系統(tǒng)宜采用兩片式ETC電子標簽+雙界面CPU卡的高安全性組合預付卡方案，以實現(xiàn)電子不停車收費方式與IC卡半自動化收費方式的兼容與互補”，即在ETC系統(tǒng)的技術基礎上進一步發(fā)展出了組合式電子收費技術。組合式電子收費方式既能解決高速公路聯(lián)網(wǎng)收費的電子化支付問題，又能克服ETC應用初期管理與推廣應用方面面臨的困難。在規(guī)劃和設計聯(lián)網(wǎng)收費一卡通行系統(tǒng)的時候，收費系統(tǒng)的整個架構從完整性上考慮，應該包括人工收費系統(tǒng)和 ETC收費系統(tǒng)兩大部分。ETC收費車道系統(tǒng)是組合式收費系統(tǒng)設計的關鍵。交通部《聯(lián)網(wǎng)收費暫行技術要求》中提出的 ETC車道設計基本原則是“內側、低速、專用”，這個要求是切合國內高速公路的使用實際的。

　　組合式收費車道系統(tǒng)正是遵循這一原則，并結合“兩片式電子標簽+雙界面CPU卡”的技術特點，把ETC 車道系統(tǒng)設計成相對低速的收費車道。在匝道式收費車道(這種車道系統(tǒng)一般允許的速度低于 60 km/h)條件下，為了便于收費現(xiàn)場管理，一般把車道通行速度限制在30 km/h。即便在30 km/h的設計速度下，ETC系統(tǒng)中每個匝通行能力就已經(jīng)超過 1500 車次/h，比普通的MTC車道高出 5～7 倍。

　　以我省高速公路收費服務方式為例(圖 1)。區(qū)域收費系統(tǒng)是指區(qū)域級聯(lián)網(wǎng)人工收費系統(tǒng)，即通常包括車道系統(tǒng)、收費站系統(tǒng)、收費分中心(區(qū)域)系統(tǒng)、收費中心系統(tǒng) 4 級架構。遼通卡服務系統(tǒng)也就是 ETC收費系統(tǒng)，是指聯(lián)網(wǎng)收費的后臺支撐結算系統(tǒng)和支付卡的發(fā)行與用戶服務系統(tǒng)。

　　按照功能主要包括車道系統(tǒng)、收費站監(jiān)控系統(tǒng)、省中心交易數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、拆分結算系統(tǒng)、用戶電子標簽和卡發(fā)行系統(tǒng)、發(fā)行網(wǎng)點、車載電子標簽和用戶IC 等。在收費站級以上部分，組合式收費系統(tǒng)配置與一般的收費系統(tǒng)無二；在車道級系統(tǒng)上，組合式收費系統(tǒng)采用“兩片式電子標簽+雙界面CPU卡”為核心的獨特收費技術，從而可實現(xiàn)一張卡片對ETC車道或MTC車道都通用的效果。典型應用方式如表 1 所示。

　　2 ETC系統(tǒng)實現(xiàn)的基本原理

　　普通人工半自動化收費非常簡單，靠人工識別操作就可以了。在這里著重介紹一下ETC收費系統(tǒng)，在ETC收費系統(tǒng)，在RSU與OBU的信息交換、識別過程中，均采用的是目前市場上比較先進的射頻識別技術(RFID)。RFID技術是近年來隨著無線電技術和大規(guī)模集成電路的普及應用而出現(xiàn)的一項先進的自動識別和數(shù)據(jù)采集技術，可以對被識別對象進行高效率的自動識別。RFID技術通過射頻方式進行非接觸式的雙向通信，通過識別、應答、寫入等操作，達到自動識別的目的。RFID 技術具有讀取速度快、存儲空間大、穿越性強、使用壽命長和安全性高等眾多特點。

　　在 ETC收費系統(tǒng)中RFID技術的實現(xiàn)基本工作原理其實不復雜，即利用 RSU(路側單元)與OBU(車載電子標簽)之間的電磁耦合來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，從而達到對不同電子標簽及其所代表的對象進行識別的目的(圖 2)。當 ETC車道軟件檢測到攜帶有電子標簽的車輛進入 RSU工作磁場范圍后，通過RSU向OBU(電子標簽)發(fā)送識別信息，請求車輛的應答，車輛憑借著感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在電子標簽中的產(chǎn)品信息，RSU對車輛的應答信息進行校驗。校驗成功后，RSU向OBU發(fā)送讀/寫請求，OBU接受請求后向RSU發(fā)送數(shù)據(jù)。同時從 RSU接收數(shù)據(jù)，RSU接到的數(shù)據(jù)及時送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。這樣就完成一次完整的讀取電子標簽的通信過程。

　　3 ETC收費系統(tǒng)的現(xiàn)實意義及優(yōu)點

　　目前我國人工收費方式還將在相當長的一段時間內占據(jù)主導地位。但是非現(xiàn)金支付的這種 ETC收費方式將受到大眾的普遍歡迎，尤其是在采用非接觸式IC卡做通行介質的路網(wǎng)當中，ETC收費系統(tǒng)能更好地避免現(xiàn)金交易所產(chǎn)生的弊端。目前，我國國內很大一部分高速公路的交通車流量已經(jīng)達到相當高的水平，部分收費站的通行能力將不能滿足節(jié)假日等高峰時期的交通通行需求，即將面臨著擴建收費站和改建電子不停車收費(ETC)車道的選擇。此時，實施電子不停車收費(ETC)顯然要優(yōu)于進行土建擴展。

　　同時，隨著我國中心城市經(jīng)濟的快速發(fā)展和經(jīng)濟規(guī)模的不斷擴大，城市間往返交通流量和交通流密度都很大，同時要求的道路服務水平也高，客觀存在著實施電子不停車收費系統(tǒng)的需求。

　　和以往的人工收費系統(tǒng)相比較，現(xiàn)行的 ETC收費系統(tǒng)運營具有以下優(yōu)點：

　　(1)交通更加便捷流暢。車主可以不用停車直接用 ETC收費系統(tǒng)就能進行繳費，既方便了車主，又確保了單位時間內通過的車輛數(shù)量會更多。這樣就很好地避免了收費車道因車流量大造成的交通堵塞。

　　(2)更加節(jié)能環(huán)保。ETC收費系統(tǒng)大大縮短了通行車輛在收費車道的停留等待時間，從而減少了汽車損耗的油料及其造成的惡化尾氣排放，達到節(jié)約能源、保護環(huán)境的良好效果。

　　(3)提高了收費的工作效率。利用ETC電子收費系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了收費工作的完全自動化，促使了收費操作在機器之間通過電子信號的極快速度進行進一步提高了工作頻率，減少了一線收費人員的工作強度。

　　4 結語

　　目前，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)有高速公路里程不斷增加，人們出行需求也大幅增多，ETC收費系統(tǒng)相對比較人工收費系統(tǒng)而言，優(yōu)勢越來越突出，在日常生活中，受到普通大眾的認可和歡迎。但其不足之處也顯現(xiàn)出來。由于采用短波通信，而且不能有阻擋物，造成車輛誤報警較多，有些通行車輛需要進出幾次才能讀卡通過，并且跟車干擾時有發(fā)生。因此其使用率的提高還有待技術的進一步完善和對 ETC收費系統(tǒng)使用好處的普及推廣。不過隨著短波通信技術水平的不斷提高，ETC收費技術必將日漸成熟，其難以比擬的靈活性和可擴展性將在交通建設領域有更廣闊的應用前景，將會自己獨有的特點為高速公路收費管理工作保駕護航。