对高速公路电子不停车收费稽查系统的分析

李丛晖 周 玲

（广州新软计算机技术有限公司，广东 广州 510000）

引言

高速公路是一项投资巨大的基础性工程，对使用高速公路的车辆进行适当的收费是常见的一项收回投资、创造效益的措施。

目前，我国各省市的收费高速公路，普遍采用封闭式联网收费模式，入口领（刷）卡，出口缴费，计费基础主要是按照车型模式按车辆行驶里程计费。各种车型的通行费率存在较大的差距，车型越大，每公里行驶里程的通行费率越高。因此，同样的一段行驶路径，车型大的车辆将比车型小的车辆缴纳更多的通行费。

电子不停车收费系统因其缓解拥堵、节能环保、提高服务水平等特点，得到迅速推广和应用。车辆通行ETC车道时，固定安装在车上的电子标签（OBU）中记录的数据是通行费计算和收取的唯一依据和介质。因此，电子标签与车辆之间准确的唯一对应关系，是确保车辆通行费准确收取的必要前提。目前，这种对应关系是由“一车一标签”的电子标签发行管理机制以及电子标签本身具有的防"非法拆卸"安全机制来保证的。

随着ETC联网收费里程和ETC用户规模不断扩大，利用各种非法手段将小型车的电子标签转移到大型车上使用，通过“大车小标”手段来达到偷逃少缴高速公路通行费的违法行为呈现上升趋势。另一方面，由于电子标签发行管理漏洞或工作人员的失误等诸多因素，也会出现合法安装的电子标签内车辆车牌或车型的电子信息与实际车辆物理信息不一致的情况。这些都会严重损害高速公路业主的利益，扰乱交通运输市场的秩序，造成极坏的社会影响。

为规范公路收费行为，维护收费公路的经营管理者和使用者的合法权益，有必要研发电子不停车收费稽查系统，对ETC车道每天巨量的电子交易情况进行稽查。

1 系统目标

本方案的主要目的是防止大车小标这种非法手段恶意少交费的行为，保证不同类型车辆收费的公平性，保障高速公路业主的利益。通过对现有ETC系统的改进和完善，综合起来可概括为以下三个主要目标：

1.及时发现利用大车小标手段进行少交费的车辆；

2.为事后进行追缴提供充分、准确的依据；

3.保障ETC原有的功能和交易速度。

2 系统设计

2.1 总体设计思路

由于车型数据在电子标签（OBU）发行之前已写进OBU，同时OBU中的车型数据成了ETC车道电子交易中车型判别的唯一依据，而OBU的防拆卸功能成了车型数据正确性的唯一保障。如果有人采用非法手段更换OBU，比如大车使用小车的OBU，同时绕过OBU的防拆卸功能，会导致ETC车道系统无法判断OBU是否已被更换。

目前车型自动识别主要采用的技术有压力传感器、红外探测、射线探测、地感线圈和视频分析等技术，并已在国内计重收费系统中得到广泛的应用。同时，车牌识别技术在城市车辆管理中得到充分的运用。但在解决大车小标的问题中，如果采用其中单一的识别技术已不能满足高精确率的要求，如将自动车型分类识别系统和车牌识别技术相结合，再与OBU中的数据进行智能比对，可以大大提高ETC车道车辆的综合识别准确率。比如当单纯的车型识别准确率和车牌图像识别准确率均为90%时，将两者结合起来后，ETC车道车辆的综合识别准确率可达到99%，显著提高稽查系统的准确性、可靠性。

因此，本系统的总体设计思路是：在ETC车道上部署车型自动识别和车牌图像自动识别装置，对车型和车牌分别进行物理识别，将识别出的结果提交到后台的稽查系统，由后台系统进行智能匹配，把与OBU中的数据不一致的数据提交人工确认，再由人工根据抓拍的图像进行二次确认，找出大车小标的车辆，作为拦截车辆和进行通行费追缴的依据。

贵州省黔东南苗族侗族自治州水土流失、石漠化及潜在石漠化面积分别为 8 412km2、1 314km2 和 2 166km2，分别占全州面积的 27.73%、4.33%和7.14%。水土流失及石漠化已成为全州经济社会可持续发展和全面实现小康社会目标的重要制约。

2.2 系统结构设计

本方案需要在现有ETC系统的基础上增加车道车辆识别子系统、站稽查管理子系统。车辆识别子系统负责从车型分类识别设备、车牌图像识别设备获取车型、车牌数据，形成车辆识别记录，并可实时上传至在后台站服务器运行上的站稽查管理子系统。车道车辆识别子系统和ETC系统是两个独立的系统，运行在同一台工控机上。站稽查管理子系统负责车辆识别记录与交易流水的智能匹配分析工作，提供人工确认和数据的统计分析功能。系统结构如图1所示。

当车辆经过ETC车道时，原有的ETC交易流程不变，生成交易流水上传至站服务器；当车辆经过红外光栅时，车型识别系统识别出车轴数和车轮数等数据，并按照广东省的车型转换规则判断车辆的车型，同时，触发车牌识别设备识别车辆的车牌，生成车辆识别记录，并将记录上传到站服务器。在稽查管理系统中，将交易流水和车辆识别记录进行智能匹配，对于匹配失败的交易流水提交给人工进行处理，再由人工根据抓拍的图像进行二次确认，找出大车小标的车辆，作为拦截车辆和进行通行费追缴的依据。系统数据流程如图2。

图1 系统总体结构

图2 数据流程图

2.3 系统车道设备布局设计

结合车型、车牌识别装置和ETC车道自身的特点，本系统方案将新增的车牌图像识别设备、车型自动识别设备安装在ETC收费岛上自动栏杆机的后方，具体布局如图3所示。

图3 系统车道设备布局图

此车道设备布局有如下优点：

1)部署位置地面无线圈影响，可方便实施；

2)通过自动栏杆后，车辆之间的车距大，跟车现象不严重，有利于提高车型、车牌识别成功率；

3)可保证红外光栅的安全、同时可防止受到恶劣天气的干扰。

2.4 系统功能设计

2.4.1 车辆识别子系统

车辆识别子系统负责从ETC车道采集物理车型和车牌数据，形成车辆识别记录，上传到站级服务器：

（1）从车型分类识别设备获取车型；

（2）从车牌识别设备获取车牌；

（3）生成车辆识别记录，上传至站服务器。

2.4.2 站稽查管理子系统

站稽查管理子系统负责对车辆识别子系统采集到的车型、车牌数据进行匹配和对比分析，进而识别出"大车小标"的非法车辆。其主要功能包括：

（1）获取车辆识别系统上传的车辆识别记录。

（2）将车辆识别记录与交易流水进行智能匹配。稽查管理系统进行智能匹配时，可以配置车牌匹配的匹配度（如：100%、85%等），可以配置交易流水与车型车牌记录之间的时间差（如：5分钟、3分钟等），可以配置车型、车牌是否要求同时匹配。

（3）匹配结果的人工再次确认。稽查管理系统在提供人工确认功能时，也会同时显示不匹配记录的前后若干条记录供管理人员参考。

（4）对于多次发生大车小标违法行为的车辆，稽查管理系统可以自动生成车辆黑名单表，此黑名单表可以自动下发至ETC车道系统，ETC车道系统可以自动进行拦截和报警。

（5）数据管理，可对识别的车型和车牌数据进行维护和管理，为查处路费脱逃行为提供执法证据。

（6）报表管理：可以按车型、车牌号码、时间段对稽查明细情况进行查询、分析和统计，生成各种报表，供管理者决策参考。

2.5 系统优点

从2011年下半年起，基于压力传感器、红外光栅以及车牌图像自动识别技术的本系统，在广东江中高速公路上进行全真环境下的试运行。试验效果表明，本系统具有如下优点：

（1）稽查准确率高

本系统将物理车型识别和车牌图像自动识别这两种独立的车辆识别技术相结合，大大提高了车辆的综合识别准确率，因而可使稽查准确率提高到99.85%。

（2）不影响原有ETC系统的正常运营，有利于保持ETC车道高效畅通

本系统与现有ETC车道系统是相对独立的，避免了系统之间的相互耦合干扰，不影响ETC系统的现有功能和车辆通行速度，有利于保持ETC车道的高效畅通。

（3）充分利用ETC车道现有基础设施对车型识别设备进行保护。

本系统在车道设备布局设计上，充分考虑了物理车型识别以及车牌自动图像识别设备的特点，充分利用现有ETC车道基础设施对新增的车型、车牌识别设备进行保护，使得易损的车辆识别设备在保证系统识别准确率的前提下得到充分保护。

结束语

2011年5月颁布的《交通运输"十二五"发展规划》明确提出，积极引导建设、推广跨省市高速公路联网收费系统和区域联网不停车收费系统；到"十二五"末，全国高速公路ETC平均覆盖率达到60%，ETC车道数达到6000条以上，ETC用户量超过500万个。可以说，ETC已进入大发展的关键时期。

本稽查系统在设计上，充分考虑了现阶段的国情。它的广泛应用，将大大有利于维护ETC车道的正常营运秩序，充分有效地保护高速公路业主和广大ETC用户的合法权益，进一步推动ETC在我国的大发展。

[1].GB/T18367-2001.公路收费方式.[S].

[2].DB44/127-2003广东省高速公路联网收费系统.广东省标准化协会，2003.