ETC的融合与发展

文/山东省交通运输厅信息中心 高奎刚

截至2017年年底，全国ETC车辆用户已突破6000万，全国高速公路客车ETC使用率接近40%，有些地区已经超过50%。自2018年1月1日起，全国收费公路通行费增值税电子发票开具工作全面实施，首要条件就是要办理一张ETC卡，用于记录用户和车辆信息，也可以作为通行卡，自2019年下半年开始，还将进一步实施基于5.8千兆赫兹的精确路径收费，这些举措为ETC更好更快地发展提供了重要的历史机遇。

问题的提出

早在2016年8月，国家发展改革委员会、交通运输部在联合印发的《推进“互联网+”便捷交通 促进智能交通发展的实施方案》（发改基础〔2016〕1681号）中，就指出了交通与互联网融合、ETC发展等方面存在的问题：“近年来，我国互联网技术、产业与交通融合方面取得积极进展，但在市场应用、基础条件、技术支撑、政策环境等方面仍然存在许多制约，难以满足发展智能交通、培育新业态的需要。要提高ETC系统安装、缴费等的便利性，加大用户发展力度，着重提升道路客运车辆、出租车等各类营运车辆使用率，力争三年内客车 ETC 使用率达到50%以上。”

以此为契机，各省市陆续开展了微信、支付宝、银联闪付等基于互联网（手机支付）技术在高速公路的试点应用。在此背景下，基于车牌识别的无感支付、信用支付、不停车移动支付等新概念不断被推出，湖南、广东、山东、河南等省陆续展开试验，支付宝公司、腾讯公司、银行系统等也积极参与其中，并在多省实验试点。由于使用该技术车辆无需安装OBU、车道改造简单、用户申请注册方便、可以对货车发行应用等而倍受追捧和热议。一时之间，从网络到媒体，从行业内到行业外，从民间到官方，关于ETC已经过时、技术已经落后、不符合“互联网+交通”发展理念、将会被其他支付手段所颠覆和取代的议论扑面而来。

针对此种议论，有人站出来反驳说：ETC是电子不停车收费的统称，不管是现有的ETC技术还是其他技术手段，都是ETC的一种形式。还有人说：先进的并不一定是适用的，成熟的才是最好的，就像日本互联网和人工智能技术走在世界前列，但其ETC技术并没有大的改变。

但是这种反驳的声音不够坚定，没有提出足够令人折服的理由，似乎反对ETC过时论就等同于反对创新、反对新技术新理念，让想反驳和支持反驳的人未战先怯。以山东为例，2017年10月以来，鲁通卡和OBU销售安装数量较之前都有明显下降，其中第四季度鲁通卡销售数量环比减少28.6%，OBU安装数量环比减少32.9%，跟去年同期相比，下降幅度更大。而同时期移动支付注册用户只有减少用户数量的不足三分之一。因此，在此关键时刻，提出ETC的融合与发展问题，具有极强的针对性，通过比较不同的技术路线，提出发展建议。

展望未来，ETC将与各类车载电子终端装置一同向着一体化、多功能、智能化的方向发展，智能ETC+技术将更具生命力。

ETC面临的挑战

新技术的挑战

自2016年下半年开始，微信、支付宝、银联闪付等支付方式开始在高速公路收费站逐渐应用，作为现金收费的一种补充手段，车辆入口领卡，出口交卡并停车扫码（刷卡）支付。从实际效果看，能够满足部分用户手机支付的需求，但总用户量和交易量并不太大。以2017年6月北京“收费公路移动支付技术标准研讨会”为标志，基于车牌识别的无感支付、信用支付、不停车移动支付等概念相继提出，一些大型互联网公司和高速公路运营企业相互合作，在实验应用方面取得了一定效果。

基本思路有两种，一方面是通过手机App（微信公众号、网站等）绑定“车牌+支付账户”，如支付宝公司、腾讯公司的“车牌付”方案，需入口领卡，出口交卡，通过车牌识别从注册绑定账户中自动扣款，省略了注册用户出口时掏出手机扫码的过程。另一方面是通过手机App（微信公众号、网站等）绑定“车牌+云平台+支付账户”，如山东、湖南等省的无感支付、不停车移动支付方案，车辆入口时通过车牌识别与云平台信息交互，注册用户不领卡放行，出口时通过车牌识别与云平台信息确认，注册用户从绑定账户自动扣款，省略了注册用户入口领卡、出口交卡的过程，在条件合适的情况下能够实现低速不停车通行。基于车牌识别的无感支付、信用支付、不停车移动支付等因为申办安装流程简单，极大地方便了用户，尤其是有较大需求的货车用户，且受到负责运营的有关互联网公司、银行的担保，如果出现通行费漏交由他们先行垫付。

但是，新技术也存在一定的问题，独立于ETC密钥体系之外，难以保证基础信息和通行数据安全。基于车牌识别的无感支付、信用支付、不停车移动支付等系统的运行均独立于ETC密钥体系之外，其用户基础信息、通行交易数据等不能受到密钥体系、TAC等的监督验证，无法保证相关基础信息、交易数据的正确性、完整性和不可修改性。用户个人隐私安全、网络安全、信息安全、交易数据安全等完全依赖于第三方的互联网支付平台、银行支付平台等，安全风险较大。

台湾高速公路采用开放式收费模式，其ETC起步较晚，但发展较快。

车牌识别准确度不高，大量纠纷投诉等难以处理。车牌识别方案完全依赖摄像头对车牌进行抓拍，受光学接触式工作原理和技术条件制约，从理论上既无法达到100%的准确度，也难以像ETC那样实现电子信息的高准确度读取。在实际应用中，由于受到雨、雪、雾、反光、车牌污损、设备衰减等各种因素的影响，车牌实际识别率只会更低。据了解，湖南、河南等省在实际应用中，车牌识别准确率一般为80%至90%。

新技术对网络实时性和安全性要求极高、依赖性极大。无感支付、信用支付、不停车移动支付等系统要求实时在线运行，判断用户状态，处理通行数据，对绑定账户在线扣费，改变了目前收费系统可在不联网的情况下脱机运行的状态，对互联网移动支付平台（后台银行系统）的实时性、安全性要求极高，依赖性极大。如果发生技术故障或网络断网等问题，将会造成收费站大面积拥堵。此外，混合通行效率不高、无法开具通行费增值税发票、与交通运输部精确路径识别有关标准不符、相关通行数据无法验证上传、POS机需要定期关机重启等技术问题也比较突出。

以电子车牌为代表的RFID技术的挑战

电子车牌（Electronic Vehicle Identification，EVI），也有人称之为“汽车电子标识”，是由公安部门主导研发的第二代汽车身份证，原理是基于RFID技术的车载电子标签。RFID读写器和电子标签在实现读写距离更远、速度更快、灵敏度更高、使用寿命更长、对应复杂环境力更强、加密传输等方面均取得多项突破，以EVI为代表的RFID技术在政策支持、应用范围、建设成本等方面具有极大的优势。

目前，EVI已经在多个城市试点，但因为涉及车辆和用户个人隐私、信息安全等多方面因素，而相关法律法规还不够健全，故全面推行尚有难度。同时，EVI技术是基于GB29768-2013协议，采用RFID无源电子标签，工作频率840MHz。虽然早在2013年，公安部门就已经与工信部门签订协议，并向国家标准委提出了6个汽车电子标识的标准申请，但这个标准与智能交通系统有关标准还有部分差别。

车联网DSRC和LTE-V标准之争的挑战

车联网（V2X，Vehicle to Everything，车与一切事物相联的网络）和无人驾驶技术是未来智能交通的发展大势，ETC与车联网密切相关、休戚与共，其标准之争必然会对ETC产生重大影响。目前，世界上关于车联网通信技术标准主要有DSRC和LET-V之争。DSRC由美国、欧盟、日本等国家主导，经过多年研发、测试与应用已经成熟，在很多方面具备得天独厚的优势。2015年9月，美国交通部拨出4200万美元开展基于DSRC的V2X安全测试，欧盟的协同式智能交通系统和日本的V2X（C-ITS)也是基于DSRC技术，虽然具体实施技术路线还有差别。

LTE-V由大唐、华为、电信等多家中国企业共同推出，是中国的智能交通和车联网点对点短程通信解决方案，受到中国通信标准化协会（CCSA，China Communications Standards Association）的高度重视。LTE-V面向5G系统的演进，采用“广域蜂窝式（LTE-V-Cell）+短程直通式通信（LTE-V-Direct）”模式，基于现有蜂窝技术的扩展，支持大带宽、大覆盖通信；LTE-V-Direct可以独立于蜂窝网络，实现车辆与周边环境节点低时延、高可靠的直接通信，满足行车安全需求。

从理论上讲，LTE-V可以比DSRC提供更好的服务质量。但由于目前DSRC标准已经比较成熟，而LTE-V标准仍在研究阶段，因此，未来LTE-V还有一些不确定因素。

台湾地区ETC经验与启示

美国的E-ZPass系统，采用单片式OBU，根据车辆类型的不同而OBU颜色也不同，同时采取灵活的开户政策吸引顾客。德国的“GPS+GSM”系统，载重12吨以上的货车可注册申请安装OBU，OBU与GPS系统自动感应，计算在高速公路上行驶的实际公里数，通过GSM系统进行数据传输，车辆通过监测点时自动结算，避免收费站前堵车。其他如马来西亚的MLFF系统、新加坡的ERP系统、葡萄牙的Via－Verde系统、挪威的Autopass系统等，都是ETC的典型应用，各有特色。但我认为，在所有国家或地区的ETC技术方案中，最有借鉴意义的应该是日本和我国台湾省，我国现行的ETC技术方案已经借鉴了日本双片式OBU等模式。

台湾地区高速公路采用开放式收费模式，其ETC起步较晚，但发展较快，自2006年以来，已经历了三个发展阶段。首先是OBU阶段，2006年2月至2010年10月。技术方案与大陆现行的ETC技术路线非常相似，采用DSRC红外技术，双片式OBU和双界面CPU卡。经过4年多共发展OBU用户110万，约占全台汽车保有量的16%，ETC使用率约40%。此后是VTP阶段，2010年10月至2011年5月。因为存在与我国内陆目前ETC相同的问题和不足，OBU成本高、申办安装不方便、使用面窄等原因，ETC的安装率和使用率在达到40%左右时出现了发展瓶颈。2010年10月开始推广基于车牌识别的VTP系统。车辆不再安装OBU，而是通过网站或App提前注册，将车辆与银行卡后台绑定，通行高速公路车辆通过车牌识别技术自动扣款（类似于目前支付宝公司的“车牌付”方案）。由于对车牌识别技术先天缺陷的估计不足，平均5%左右的差错率让民众无法接受，导致大量用户投诉，民怨沸腾。第三阶段是e-Tag阶段，2011年5月至今。为平息民怨，台当局和远通电收公司不得不于2011年5月紧急叫停基于车牌识别的VTP系统，而推出基于RFID技术的无源e-Tag电子标签系统，通信频率930MHz。e-Tag推出后，由于既克服了OBU申办流程太复杂的缺陷，又克服了车牌识别差错率太高的不足。因此，仅仅经过一年多的发展，至2012年底时e-Tag用户数量迅速达到176万之巨，占ETC用户总数的64%，占全台汽车总量的26%。

在台湾省ETC的发展中，车牌识别是ETC的过渡阶段而不是发展方向。EVI技术可以作为现有双片式OBU技术方案各种不足的有效辅助，目前路网比较单一收费方式的一种有效补充，是ETC发展的过渡阶段而不是发展方向。EVI技术可以用于停车场等车流量不是太大、时效性要求不是太高的其他场所，可以作为一种辅助手段应用于高速公路收费系统，但不建议作为主要手段大面积应用。由于技术瓶颈难以突破，差错率较高，容易引起大量用户投诉和严重社会负面影响，应从台湾地区ETC发展历程中汲取教训，避免重蹈覆辙。

从DSRC技术向RFID技术过渡的经验值得重视。双片式OBU技术方案的确存在较多不足，随着技术的发展和公众需求变化应该不断改进提升才是正确的态度，而RFID具有较多的技术优势。据报道，很多国家对于我国台湾省从OBU方案向基于RFID技术的e-Tag方案过渡经验都很感兴趣，自2015年以来，国际智能交通大会等多个活动组织邀请台湾介绍有关经验，白俄罗斯、哈萨克斯坦、越南、波斯尼亚等有关国家亦想引进台湾地区经验。

ETC不会被颠覆或取代，变化的只是其技术实现方式。台湾ETC发展经过OBU系统、车牌识别VTP系统、e-Tag系统，ETC没有被颠覆或取代，变化的只是ETC的技术实现方式。台湾基于RFID的e-Tag技术，跟10年前的吉林省ETC应用和目前公安部正在试点的电子车牌有很多相似之处。台湾在发展e-Tag技术的同时，对OBU用户和VTP用户做到了同步兼容，在平衡过渡中寻求更好的发展。

e-Ta g的快速普及与其价格低廉、申办安装、查询缴费等极为方便和应用广泛密不可分。通过电子信息读取的技术手段都需要专用设备的安装，但基于RFID技术的电子标签成本低、安装使用极为方便，极大满足公众需求和社会大面积应用。在台湾远通电收服务中心、中油服务站点、大多数汽车品牌销售服务网点、4大超商（7—ELEVEN、全家、莱尔富、OK超商）及其遍布台湾每一个角落的连锁店都可以申办安装。申办时只需带车辆通行证、车主身份证明文件，通过检测、粘贴、信息写入、首次储值一次完成。账户低于一定额度时，系统会自动发短信提醒用户，并可通过上述申办点或手机App、网站等完成消费查询、账户缴费。