电子收费（ETC）创新研究

宋晓红

【摘要】ETC（Electronic Toll Collection）通过车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换，从而实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用，将促进交通快捷、降耗、环保、和谐发展。

【关键词】电子收费（ETC）；创新研究

Electronic toll collection （ETC） Innovative Research

Song Xiao-hong

（Shandong province transportation hall Shandong Jinan 250002）

【Abstract】ETC （Electronic Toll Collection） by onboard electronic tags automatically and installed on the roadside or microwave antenna mast for information exchange， in order to achieve a vehicle without stopping to collect road tolls automatically， will promote efficient transportation， energy， environmental protection， harmonious development.

【Key words】Electronic toll collection （ETC） ；Innovative Research

ETC电子收费系统通过现代化的信息网络技术与结算技术，在提高公路通行能力、降低收费管理成本、环保降噪以及通过投资推动经济发展方面具有的一定的作用，将促进交通快捷、降耗、环保、和谐发展。

1. ETC收费系统的发展现状及发展趋势

电子收费（ETC）不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的，该技术在国外已有较长的发展历史。实施不停车收费，大大提高公路的通行能力，降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益；同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用，有效提高基础设施的资金回收能力。

2. ETC电子收费系统的优势、原理及特点

2.1 ETC 电子收费系统的优势。

ETC电子收费系统具有全自动、快速便捷、非现金交易、大容量等优点，自动完成收费处理过程。与传统的MTC系统相比，ETC系统具有以下优势：一是提高收费车辆通行能力，加快了收费速度；二是降低油耗，减少尾气污染；三是一卡通用，方便快捷；四是系统简单、安全可靠；五是杜绝收费贪污通行费现象。

2.2 ETC电子收费系统工作原理。

ETC电子收费系统主要利用车辆自动识别技术，通过路侧车道或门架上控制系统的信号发射与接收装置（RSU）识别车辆上的车载单元（OBU）的“电子标签”， ETC车道计算机根据“电子标签”中存储的信息识别出车辆的基本信息，根据车辆行驶情况从车主的银行账号或储值中扣除通行费。交易成功后，车道栏杆自动抬起，放行车辆；车辆通过后，栏杆自动降下。整个过程不需人工干预，车辆不停车快速通过ETC收费车道。

2.3 ETC收费系统的特点。

2.3.1 技术先进。系统采用5.8GHz频段的微波专用短距离通信（DedicatedShort-Range Communication，简称DSRC）技术，采用两片式电子标签作为车载单元（OBU），兼容人工半自动收费和不停车收费。

2.3.2 安全可靠。微波通信采用交通部指定的5.8GHZ频段，CPU卡通过PBOC金融交易安全认证，符合《中国金融集成电路（IC）卡规范》，与中国人民银行金融安全交易标准相兼容，有效保证交易数据的安全性。

2.3.3 收费效率高。单次收费为3秒，每小时可处理1200辆缴费车辆，是人工收费的2～4倍。

2.3.4 降低营运成本。在运行时无需人工干预、无人值守，最大限度减少营运成本，有效避免了错收、漏收及收费作弊等行为。

2.3.5 适应范围广。不仅适用于公路收费系统，还适用于停车场、加油站、公路规费的征集、车辆的年审检测等交通管理的一体化服务。

3. ETC电子收费系统构成、功能及流程

3.1 ETC电子收费系统构成。

3.1.1 ETC电子收费系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。根据分工可分为前台系统和后台系统两大部分。

3.1.2 前台主要通过ETC收费车道系统实现不停车收费。ETC车道设备主要由天线、天线控制器、触发线圈、抓拍线圈、落杆线圈、自动栏杆机、通行信号灯、闪光报警器、车道计算机、车道控制器、费额显示器（带余额显示功能）、车道摄像机、字符叠加器、雾灯、车牌识别系统等组成。

3.1.3 后台系统由收费站管理子系统、ETC管理中心和专业银行组成，负责后台的ETC交易数据服务、运营参数管理以及系统运行监控，并通过数据接口软件，在站级实现ETC电子收费系统与联网收费系统的数据处理工作。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层。后台系统根据收到的数据文件在高速收费站和用户之间进行交易、拆帐和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。

3.2 ETC电子收费系统功能。endprint

当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存，识别车牌号码并保存。在入口车道将入口收费站、车型等信息写入通行卡信息。在出口车道，计算通行费金额。系统控制指令正确控制车道设备动作，包括自动栏杆的升起、通行信号灯的切换、报警器的开关、费额显示器的显示、大棚灯的切换等。完成车道和收费站之间的数据交换，包括接收收费站下达的信息、上传通行卡原始通行费数据、人口车道的过车信息等。如出现异常，系统将拦截该车车辆不允许通行。

3.3 ETC电子收费系统工作流程。

当装有电子标签的车辆进入通讯范围，首先压到埋入地下的触发线圈，启动读写天线，与电子标签进行通讯，电子标签以微波方式发出电子标签标示和车型代码，读写天线接收并判别电子标签的有效性，如果电子标签有效则进行交易，否则报警。交易成功，车道控制栏杆抬起，车道交通信号灯变绿，费额显示器上显示交易信息。车辆通过抓拍线圈时，系统进行图像抓拍，字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中。车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，车道通行信号灯变红。系统保存交易信息，并上传至收费站服务器，一个收费流程完成，等待下一车辆进入。

4. 目前ETC电子收费系统运行中存在问题

目前的ETC电子收费系统在运行中仍然存在通信技术、跟车干扰、货车不适用、误报警、投资成本高等问题，以及相邻省之间ETC技术标准不完全统一、密钥体系标准不同、联网收费运营管理机制不同的问题，需要在以后进行优化和技术升级。

4.1 跟车干扰。前后两车陆续经过 ETC车道时， RSU与后车的OBU发生了交易，栏杆抬起，未交易的前车驶离了车道，交易完成的后车被拦截，车道报警，到了出口无法进行非现金交易而引发收费纠纷。

4.2 旁车干扰。当 ETC车道与旁边 MTC车道的车辆均安装有OBU时，RSU与MTC车道车辆的 OBU发生了交易，栏杆抬起， ETC车道的车辆驶离车道，这个时候 ETC车道的车辆实际并没有成功完成交易，同样也造成了逃费情况。

4.3 撰改OBU车辆信息。OBU安装人员人工失误、司机通过贿赂安装人员安装写入低型车信息、司机撰改OBU车型信息或将安装在低型车的OBU放在高型车使用，实现少缴通行资的目的。

4.4 两车跟车太近时ETC车道无法拦截未安装OBU车辆。在车流高峰两车跟车太近时， RSU只与其中安装了OBU的车辆发生了交易，两车仍然可以相继经过ETC车道，造成路段业主高速公路通行费的流失。

4.5 事务故障造成没有生成流水。车道交易数据写入了日志文件，但没有写入流水文件，造成数据没有生成。如果不能及时发现并采取措施，将会给高速公路路段带来通行费的损失。

5. ETC收费系统运行的建议及对策

5.1 跟车干扰的对策。一是控制车辆通行速度，增加一个检测线圈，适当减小交易区域的长度，将线圈与交易区域底端相连。缺点是必须保证车辆检测线圈的稳定，优点是控制车速。二是确保系统可靠。适当降低速度，将电动栏杆前移，RSU在后，保证交易有效区域长度，使交易区域内只能有1辆车。缺点是车速较慢，优点是系统稳定可靠。三是实行ETC专用通道。

5.2 旁车干扰的对策。RSU必须做到交易区域边界明显，交易宽度基本控制在2～2.5m左右。

5.3 撰改OBU车辆信息的对策。OBU-SAM，信息采用密文方式写入OBU-SAM，必须有PSAM验证才可进行撰改OBU信息。OBU具有防拆卸功能。在安装好OBU后，用手持式RSU模拟交易，查看交易数据。OBU 安装完毕后，进行一次模拟交易并拍照存档。安装牌照识别仪，一旦差异较大系统自动报警，再通过人工视频查询判别，达到预防人工干预和道德风险的发生。

5.4 两车跟车太近时ETC车道无法拦截未安装OBU车辆的对策。适当减小车辆检测线圈宽度，提高车辆的分离度。安装1套光幕，有效分离两辆车。实行ETC专用通道。

5.5 事务故障造成没有生成流水的对策。应用软件必须采用有效写硬盘控制技术，一旦写盘失败马上报警。采用多盘备份，即车道工控机硬盘至少分两个分区，在同时在两个分区保存数据流水文件。实行生产机与备份机实时数据传送，规避数据丢失的风险。

ETC电子收费系统通过综合通信技术、网络技术和计算技术以及银行结算技术，实现车辆以不停车方式通过收费站能够明显提高收费站的通行能力，极大地改善了高速公路的交通状况，大大促进高速公路收费管理的发展。

参考文献

[1] 杨详妹等.长三角联网ETC在沪苏浙高速的应用[J].中国交通信息产业，2009，（5）：66～70.

[2] 谢子亮，张有光，戴陇咸.高速公路车道收费系统通用化设计与实现[J].计算机工程与技术，2003，（23）：221～223.endprint