高速公路监控系统在ETC收费中的应用研究

石永红

（山西省交通信息通信有限公司，山西 太原 030000）

2019年5月，《深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站实施方案》印发，要求进一步深化收费公路制度改革，加快取消全国高速公路省界收费站，实现不停车快捷收费。截至2020年1月1日零时，全国29个联网省份的487个省界收费站全部拆除，在各方工作部门的努力下，顺利完成了“两年内基本取消高速公路省界收费站任务”并“力争提前”的目标。

1 ETC门架系统

随着ETC门架的投入使用，高速公路跨省收费方式由收费站工作人员结算转变为由后台联网计算机处理，在一定程度上杜绝了在收费站前排长队，节约了车主的等待时间，既保证了高速公路的畅通，又降低了高速公路收费成本；同时，积极推进电子不停车收费，降低了车辆在收费站排队、停车起步油耗，产生的二氧化碳等各类污染物的排放，是建设低碳交通运输体系的必然选择。

取消高速公路省界收费站，高速公路联网收费由封闭式收费模式调整为开放式收费制式，所有车辆实行分段计费，出口收费，ETC车辆通过OBU和绑定账户实现扣费。高速公路采用自由流收费方式，通过电子收费技术对多条车道上自由行驶的车辆完成通行费收取，自由流收费针对高速公路收费系统是革命性的变化，围绕相关的建设、管理和维护等模式也产生剧烈变化，ETC开放式自由流收费形成以ETC为主，北斗等模式为辅的自由流收费系统。

ETC门架系统主要包括：车道控制器、RSU、车牌图像识别设备、高清摄像机构成一体化设备、网络安全设备、供电设备、北斗授时设备、补光灯等构成，通过工业交换机、收费站三层交换机形成以太网保护，与站级服务、业务管理工作站相连。

站级管理系统通过主备链路与省联网中心、部联网中心连接。省界ETC门架系统构成图如图1所示，非省届路段ETC门架系统构成图如图2所示。

图1 省界ETC门架系统构成图

图2 非省界路段ETC门架系统构成图

2 ETC收费系统

车辆安装ETC收费系统后，车主只需要在车辆的前挡风玻璃上安装与车辆信息一致的OBU和CPU卡，通过收费站时，高速费用将会从CPU卡内余额扣除当次通行费或从CPU卡绑定的银行卡中自动扣除。这种ETC收费系统平均每辆车耗时2秒，是目前世界上最先进最快速的收费系统，ETC收费通道的通行能力可以达到人工收费通道的5～10倍。ETC收费监控系统主要是由车道控制系统、收费站管理系统、收费中心管理系统、中央结算系统以及金融机构组成ETC 车辆的收费过程主要分为以下三步：

（1）当ETC车辆驶入ETC入口车道时，车道系统利用车辆自动识别系统检测为正常ETC用户（OBU有效、未列入黑名单），写入入口信息，不停车快捷通行。

（2）当ETC 车辆通过ETC门架时，门架上控制系统的信号发射与接收装置RSU识别车辆车载单元 OBU“电子标签”，读取车型、车牌号码、车牌颜色及入口信息等数据，依据本ETC门架的对应路段费率计通行费，将所有 ETC 交易流水ETC 通行记录、通行流水、交易日志、高清车牌抓拍图像识别结果等结构化数据实时上传至省级联网中心系统和部联网中心系统。

（3）当ETC车辆驶出ETC车道时，车道系统检测为正常ETC用户，根据车辆行驶情况，将该车辆通行记录写入CPU卡内或扣除当次通行费（储值卡用户），交易成功后，车道栏杆自动抬起放行。

2.1 车辆检测技术AVD的监控作用

高速公路电子不停车收费系统的监控实现，是通过在车道的入口和出口处设置相应的地感线圈，通过这些线圈感应自动检测进入和驶离ETC车道的车辆。

第一个线圈属于前触发线圈，可以检测到车辆进入ETC通道；第二个线圈属于后触发线圈，可通过线圈判断出车辆的列队情况，识别出正在交易的车辆，避开其他车辆的干扰，确保信息准确；第三个线圈为抓拍线圈，有效记录车辆驶离ETC通道；第四个线圈属于抬杆线圈，用于交易完成的车辆离开。

2.2 车型自动识别技术AVI的监控作用

在我国，高速公路计费执行JT/T489－2019 收费公路车辆通行费标准，ETC通道自动识别出不同的车型，辅助ETC收费系统做出正确判断。

车型自动识别技术是通过读取测量车型物理特征的传感器数据，由工控机对车辆的重量、大小、轴型、轮胎等信息进行自动识别。ETC收费需要用户提前办理车辆电子标签，提前将座位数、车轴、轮胎、车型和尺寸等信息装载到OBU及CPC卡内，当该车辆经过高速公路设有电子ETC收费系统的车道时，监控系统能够通过读取OBU 信息确定相应的收费标准。

2.3 车载单元OBU的监控作用

ETC系统中，由于车辆分段式计费，应特别注意入口和出口的OBU处理。在入口处，通过计算机通信自动生成入口处过车交易的明细记录。其中关键步骤包括。

首先，判定OBU有效性，将OBU自身启用的时间与省联网中心所给出的时间快速比较，完成对OBU有效性的判断。

其次，读取OBU及CPU卡中的基本信息，主要包括车型、卡类型、OBU编号、CPU卡编号等。

最后，为车载单元OBU和工控机设备的通信，需写入工控机的数据主要包括自动识别车牌的收费站编号、车辆类型、车辆通过的时间和入口的状态有效性等以及车辆相应交易明细的形成。在完成信息读入和通信后，应该在驶离高速公路（自动栏杆机抬起）之前，通过实时上传的方式，将车辆对应的交易明细通信到收费站的服务器中记录。出口处的交易明细主要包括入口的通信时间、车道号、车型、终端机的编码、收费站的名称和终端的交易序号等，完成OBU累计计费。

2.4 车牌图像识别系统的监控作用

ETC车辆的交易成功率和通行信息的准确获取，关系到通行费能否正常收取，若交易失败，形成交易流水的，ETC门架系统可通过ETC路侧RSU读取车辆OBU中的车辆信息车型、车牌颜色，辅以车牌图像识别信息，形成ETC通行记录作为通行费计缴依据；对于交易失败又未获取OBU信息的车辆可通过车牌识别系统获取车辆抓拍图片和车牌信息，经系统或人工校核，且结果100%无误的，作为通行费扣缴依据；对于部分ETC门架系统未获取任何信息的少数车辆，后台系统可通过已获取的该车辆通行其他ETC门架系统的信息拟合路径推算其可能漏计的收费路段，辅以车牌图像识别信息可作为通行费扣缴依据。

3 稽查功能

联网收费稽查系统由部、省两稽查系统构成，通过在收费车道设置固定稽查点或搭载移动稽查点，利用5.8GHZDSRC稽查设备、车牌图像识别设备对经过车辆进行稽查，记录车辆信息、抓拍图像等证据信息，上传后台，供省级稽查系统进行核对，再进行大数据分析，对异常情况进行筛选，有针对性地重点稽查。

省级稽查系统将稽查信息上传至部级稽查系统，接入全国重点营运车辆行驶轨迹数据和全国货运车辆监管和公共服务平台车辆行驶数据，同时结合其他行业车辆信息数据建立交通运输行业车辆信息数据库，生成全国范围违规车辆状态名单，进行动态更新，并将交通运输行业车辆信息数据和违规车辆状态名单提供给省（区、市），为道路经营主体运营管理提供依据。

4 结语

随着ETC收费系统的不断发展建设，其收费快捷、通行便利、节能环保的优点日益凸显，这种收费方式必然成为未来高速公路收费方式的发展趋势。通过分析ETC设备硬件系统的工作过程，结合监控软件的细化实现，可为专业人士更好认识ETC收费系统提供参考，同时为进一步提高ETC系统的运行稳定性打下基础。