联合射频多义性路径识别系统的高速公路逃费综合应对策略

项煜 王元庆 马仑 姜彦玲 毛琴

摘 要： 高速公路联网一次性收费在为出行者提供极大便利的同时也给逃费、作弊车辆提供方便。逃费、作弊已经使高速公路运营、投资方蒙受巨大损失。射频多义性路径识别系统在具有全天时/全天候工作、抗干扰能力强等一系列优点的同时，能够准确获取车辆在路网内的行驶信息。结合收费系统的主要漏洞，首先对当前高速公路网内存在的逃费方式进行深入分析，在此基础上，结合射频多义性路径识别数据，给出高速公路整体防逃费整体实施方案。该方案在充分利用已有硬件资源的前提上，可覆盖当前路网内的主要逃费方式。

关键词： 多义性路径识别； 射频识别； 联网收费； 逃费

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）08?0060?04

Synthetical coping strategy of RFID based polysemy path identification system

against highway toll defraud

XIANG Yu1， WANG Yuanqing1， MA Lun2， JIANG Yanling2， MAO Qin2

（1. School of Highway，Changan University， Xian 710064， China； 2. School of Information Engineering， Changan University， Xian 710064， China）

Abstract： Highway?net toll collection system not only provides a great convenience for the travelers， but also offers an opportunity for toll defraud which has brought tremendous economic loss to the investors of expressways. RF polysemy path identification system which has the advantages of all weather， all time and strong anti?interference capability can obtain accurately the running information of each vehicle driving in highway network. The toll defraud modes existing in expressway nets is analyzed deeply in combination with main bugs of the current toll collection systems. On this basis， an overall anti?defraud strategy for the highway toll collection systems is proposed according to route information collected by such a RFID based system. This strategy can cover almost all of toll defraud ways on the premise of making full use of existing hardware resources.

Keywords： polysemy path identification； radio frequency identification； netword toll collection； toll defraud

0 引 言

各省高速公路逐渐实行“一张网”收费策略，车辆进出省内高速公路网只需一次收费。联网收费为出行者带来极大便利的同时，也为各种作弊逃费行为提供了可乘之机。当前各省高速公路收费系统主要利用通行卡作为车辆收费的依据，由于通行卡与车辆之间的可分离性，让一些不法分子有机可乘，由此在国内出现一股“逃费风”。逃费方式由最开始个人化、分散性且易被识破的多种称重偷费逐渐恶化为集团化、智能化且难以被发现的倒卡、换卡甚至换车牌等方式。这严重影响高速公路正常经营和投资者的正常收益，使投资者蒙受巨大经济损失，是当前高速公路营运管理面临的一个亟需解决的关键问题。

逃费方式花样百出，其核心目标则可概括为“载重买轻”和“跑长买短”。针对“载重买轻”，可引入出入口对比称重策略应对。对于“跑长买短”，目前的应对策略主要为设置动态超时[1]以及车牌识别记录路径信息[2]两种。动态超时可作为逃费怀疑依据，作为判断依据缺乏说服力。准确的行驶路径信息对于应对“跑长买短”具有重要意义，然而路网沿途车牌识别在恶劣天气识别率较低，另外夜间需要辅助照明设备，在高速公路凸显照明光带，高速行驶的车辆可能会紧急减速，影响行车的安全。需要引入新的路径信息记录手段。

射频多义性路径识别系统的设计初衷是为解决由高速公路网结构越来越复杂（路径环）、投资主体日益多元化导致的通行费拆分问题。该系统通过引入复合通行卡（RFID电子标签+IC卡），利用其与设置在二义性路径路侧标识站的单/双向通信记录车辆的完整行驶路径实现通行费的精确拆分，已在多个省份获得成功应用。另外今年初交通运输部给出《收费公路多义性路径识别技术要求》初稿，并向各省征求意见[3]，为该系统的普及和推广提供了技术标准支持与保证。

RFID标签具有全天时/全天候工作、抗干扰能力强、能够识别高速运动物体等一系列优点。利用射频多义性路径识别系统可以“自己认路”这一特点，辅以合理的防逃费策略，有望得到逃费问题的整体解决方案。鉴于此，本文首先利用图示方法对当前的主要作弊逃费方式及其对应的收费系统漏洞进行了深入分析，在此基础上，本着“重策略，轻投入”的基本思想，给出了联合RIFD多义性路径识别数据，同时充分利用现有机电系统技术条件的高速公路综合防逃费实施方案。

1 高速公路逃费行为分析

本文主要针对计重收费的载重货车的逃费行为进行分析，根据其逃费方式将其划分为显性逃费行为和隐性逃费行为两大类。显性逃费行为指的是通过收费现场观察和监控即可发现的逃费行为。如：“垫木板”过秤[4]、压边过秤[5]、“S”形过秤[5]、跳磅过秤[5]等；隐性逃费行为是指车辆在行驶途中利用收费管理系统的漏洞来实现逃费的行为。如：交换通行卡[4]、倒卖通行卡[4]、车头车厢分离[4]、驳载[6]等。

如上所述，显性逃费行为成功与否关键取决于收费站工作人员的细心程度、职业素质以及责任心等；而现有收费系统面临的主要挑战则是隐性逃费行为，驾驶员（特别是物流公司）充分挖掘和利用现有收费系统的各种漏洞，想方设法地制造多种隐蔽的逃费手段，以达到少缴纳通行费的目的。为了引入合理、有针对性的防逃费策略，有必要先对当前主要的逃费行为进行列举和分析。为了便于分析，采用图示法对逃费方式进行具体的描述，如图1所示为一段收费高速公路，其中A，B，C，D表示收费站点，R表示服务区。距离AD远远大于AB和CD。以下将以该图为例，对当前存在的主要隐性逃费方式进行描述。

1.1 换卡逃费

换卡逃费是指不同行程的车辆，通过非法交换彼此的通行卡改变入口站点，从而达到跑长买短的目的，具体又可分为两类方式：

（1） 同向行驶换卡。该方式指载重货车与由距离其目的地较近入口驶入的空车交换通行卡甚至车牌，从而实现逃费。具体流程简述如下：甲车（载重M）从A领取通行卡1后驶入高速公路，目的地为D；乙车（一般为空车）从C领取通行卡2后驶入，与甲车同向行驶。两车在C至D中途某地交换通行卡和车牌，随后，两车分别驶出收费站D（甲车使用通行卡2及乙车车牌，反之亦然）。收费系统误判甲车行驶距离为CD，乙车为AD，综合逃费为（AD-CD）×M×P，其中P为单位承载重量行驶每公里收费单价。

（2） 相向行驶换卡。该方式指相距较远的两车沿高速公路对向行驶并在事先约定的地点交换通行卡甚至车牌，随后二者分别在距离对方出发位置较近的收费站驶出，达到逃费目的。具体逃费流程如下：甲车（载重M）从A领取通行卡1后驶入高速公路，目的地为C；乙车（载重N）从D领取通行卡2后驶入，目的地为B。两车在B至C的中途（如R）交换通行卡和车牌。随后，甲车使用通行卡2及乙车车牌由C驶出，乙车使用通行卡1及甲车车牌由B驶出。收费系统误判甲车的行驶距离为CD，乙车为AB，综合逃费为（（AC-CD）×M+（BD-AB）×N）×P。

通过调查，涉及以上两类换卡逃费车辆一般为同一物流公司货车，车辆外观（如：车型、颜色、车身图案等）几乎相同，相向行驶车辆各自目的地距离对方出发点较近，同向行驶车辆中载重车目的地距离空车驶入站点较近。

1.2 倒卡逃费

在该方式中，驾驶员利用谎称丢失、多次补办通行卡的方式，通过调换使用达到逃费目的。具体描述如下：

甲车（载重M）从B领取卡1驶入高速公路，到达D，谎称卡1丢失。根据规定，该情况需按照路网内最远路径（如AD）支付通行费，并赔偿通行卡工本费。看似得不偿失，甲车可利用卡1制造一连串的逃费事件。例如：

情况一：甲车（载重为N，其中N[?]M）再次从B的上游A站驶入高速公路，目的地为D，到达D站后便可以使用上次保留的通行卡1，综合逃费为AB×P×（N-M）。

情况二：甲车（载重N）从D驶入，目的地为A，到达A后使用卡1，综合逃费为（BD×N-AB×M）×P。

如上所述为车主自行倒卡，团伙倒卡则可根据驾驶员需求提供路网内任意入口通行卡，实现逃费目的。基于联网收费需求，主路收费站已全面被匝道收费站取代，除顺接非封闭道路或个别特殊路段（如机场高速），大部分省份当前仅由通行卡的出入口信息作为收费依据，大都不辨别车辆来向。这为如上所述的换卡、倒卡逃费提供了便利。

1.3 车头、车厢分离逃费

车头、车厢分离逃费俗称甩挂逃费，逃费车辆主要为拖挂集装箱大货车，其通过临时停车区或服务区将车厢留下，仅车头出站，再从邻近收费站领通行卡驶入，将车厢装载再次出站，从而达到逃费的目的。

1.4 驳 载

长途载重超限车在临近目的地时，将货物分载给就近驶入高速公路的其他车辆，达到逃费目的。

1.5 “J转”逃费

车辆到达目的地后不驶出收费站，调头返回邻近入口站的出口形成J转，从而达到缩短运距，少缴纳通行费的目的。例如，甲车（载重M）从A驶入高速公路，在向D行驶过程中，将载有的货物分发或转卖给其他车辆或服务区，完成后通过非正常通道进行掉头反转，选择从离入口站A较近的B站空车驶离高速公路。

2 多义性路径识别系统

如引言中所述，多义性路径识别系统的设计初衷是为了解决由联网收费导致的通行费拆分问题。如图2所示为典型多义性路径识别系统示意图，车辆进入高速公路领取集成“RFID有源电子标签+非接触式IC卡”的复合通行卡，同时入口及车辆信息写入通行卡并上传至数据中心；高速公路网内，在具有二义性路径的节点附近，路侧射频标识站发射广播信号，车辆进入其覆盖的电磁场，复合通行卡凭借接收信号产生的感应电流所获得的能量写入标识站信息并同时发送出卡片标识编号，路侧标识站阅读器对接收的复合通行卡信号进行解调和解码后传送至数据中心；依次类推，车辆最后通过出口时，收费站读取所有标识信息，对车辆通行路径进行精确识别，进而实现按实际行驶路径收费以及拆分（部分省份仍按最短路径收费，标识信息仅用于通行费拆分）。

3 联合多义性路径识别系统的高速公路综合防

逃费实施方案

根据第1节的描述和分析，可以看出，虽然逃费手段形式各异，但“跑长买短”和“载重买轻”是其核心思想。如何分别从路径以及载重两方面弥补当前收费系统的漏洞是解决高速公路逃费问题的关键。

如引言所述，目前各省应对逃费问题缺乏整体解决方案，尤其对于“跑长买短”问题，“动态超时”仅可作为逃费怀疑依据，而“车牌识别”则受限于夜间照明导致的行驶安全问题。基于射频识别的多义性路径识别系统具有全天时/全天候工作、抗干扰能力强、能够识别高速运动物体等一系列优点。利用其可以“自己认路”这一特点，辅以合理的防逃费策略，能够得到逃费问题的整体解决方案。

结合高速公路收费系统的运营现状，以充分考虑业主利益为前提，兼顾公平原则，本着“重策略（软件），轻投入（硬件）”的基本思想，下面给出高速公路综合防逃费实施方案，如图3所示为收费站入口数据采集方案，如图4所示为出口防逃费整体实施方案。

图3中针对逃费行为“跑长买短”和“载重买轻”两个核心宗旨，在入口数据采集阶段，增加称重环节，结合车牌号、入口信息与复合通行卡，四者合一作为判断逃费的依据。收费站出口防逃费实施方案如图4所示，分别从复合通行卡与数据库的绑定关系、出入口号牌一致性、出入口称重一致性以及通行卡记录的路径信息来覆盖第1节所述的所有逃费行为。对于称重一致性判别环节，允许值根据称重设备精度确定，设定范围可参考为100～200 kg。图中黑色模块为对逃费行为的参考处理方式，各省可根据实际运营情况加以调整。

值得说明的是，出入口称重对比可以有效应对第1节所述的同向行驶换卡行为，然而在复合通行卡与车牌号绑定信息一致以及两次称重在允许值范围内情况下，仍然存在相向行驶换卡同时换车牌逃费的潜在可能。此时通过复合通行卡记录的路径信息，可有效解决这一问题。如上所述分析，相向行驶换卡发生后复合通行卡必然会写入至少一次重复的路径信息，可由此对该逃费行为作出判别。同时，在高速公路休息区以及互通立交允许掉头处均设有标识站，可根据标识站掉头信息排除正常掉头车辆。

4 结 论

针对高速公路逃费、作弊行为，本文通过理论分析结合实地调研的研究方法，在对逃费方式进行分类及分析的基础上，结合多义性路径识别系统的路径记录优势，给出一套高速公路逃费综合应对方案。在ETC全国联网、基于RFID的多义性路径系统逐渐普及这一背景下，该方案充分利用高速公路收费系统已有硬件资源，从策略入手，仅需对现有收费系统软件及流程进行升级即可应对当前路网内的主要逃费方式。

参考文献

[1] 黄志军.高速公路联网收费系统防逃费研究与实现[D].长沙：中南大学，2010.

[2] 杨忆明.车牌自动识别系统在高速公路中的应用[D].上海：上海海事大学，2005.

[3] LI C， JIA H， YAO P. Study of ways in ambiguous path identification based on RFID in the highway toll system [C]// Conference of Logistics Engineering and Management. Shanghai， China： American Society of Civil Engineers， 2012： 332?335.

[4] 王胜华.高速公路逃费种类及对策探讨[J].中国交通信息产业，2010（1）：32?35.

[5] 苑翠峰.高速公路计重收费偷、逃费解决方案：两称台公路车辆计重收费、超限检测系统[J].科技风，2009（24）：57?59.

[6] 张有权.浅谈高速公路车辆逃费的主要方式及其应对策略[J].北方交通，2011（8）：66?68.

[7] 佚名.《收费公路多义性路径识别技术要求》征求意见[EB/OL].[2015?06?07]. http：//www.nxcd.gov.cn/news_info.asp？NewsId=15147.