ETC技术在路侧停车收费系统中的应用方案探讨

史国涛，付 雷，王 鹏，赵 帅

（北京千方科技股份有限公司，北京 100085）

0 引 言

随着我国经济的快速发展及人民生活水平的提高，小汽车保有量增长速度远超过先期城市规划中的预计量，随之产生的交通拥挤与堵塞问题也变得越来越严重，停车难、停车乱、治理难的问题凸显。城市管理方的诉求首先是治堵保畅，创造社会效益，为百姓出行提供便利；其次是规避收费漏洞，增加财政收入，降低成本，便捷化管理，提供安全、高效的通行服务，提升服务品质。车主的需求是快速通行以及方便和安全缴费。

对于停车管理需要解决两个核心问题：一是准确、快速识别车辆身份；二是提供安全、便捷的收费服务。现阶段只有ETC技术能基本满足这两个条件。ETC技术采取一车一卡一标签，全国通用，车辆身份信息受到金融级别密钥保护；不受环境影响，全天候运行，准确率可达99.99%以上。

1 现有路侧停车收费应用场景及技术路线

路侧停车收费已经在城市逐步普及，用于解决临停和城市拥堵，是城市静态交通发展的主要方向。根据应用场景的不同，已经实现的技术手段主要分为以下几种。

1.1 地磁+POS机

如图1所示，地磁+POS机模式是通过NB-IoT无线地磁车位设备将车位有车信息上报到云端管理系统，由管理系统将信息下发到巡检员手持设备（POS机）上。巡检过程就是用POS机将每个车位号的车牌信息或有无车信息上传到管理系统，这样每个车主APP上就有相应信息。管理系统收费模块会根据每个车在车位的停留时间计算出停车费，车主可通过APP缴费。

图1 地磁+POS机模式系统组成示意图

此种方式的优点：建设成本低，识别准确率高，识别错误可以现场纠正；缺点：智能化水平低，运营管理成本高，经济效益较差。

1.2 高位视频

如图2所示，高位视频模式主要依据高位摄像头进行车牌识别，摄像头设置电子线圈获知车辆进出车位的时间，从而对车主进行收费。摄像头安装高度为6 m左右，识别区域为6～8个车位。这种方式的优点：不需要人员值守，智能化程度高；缺点：建设成本高，平均1.5万元/车位，识别率逐年下降，受绿化遮挡、光线、雨雾天气等影响很大。

图2 高位视频模式系统组成示意图

1.3 低位视频桩

如图3所示，低位视频桩模式下每个车位路侧安装一个视频桩，通过设备内部摄像头识别车位上的车牌信息，根据车辆进出车位的时间计算出停车时间。视频桩高度一般在1 m左右。这种方式的优点：不需要人员值守，智能化水平较高，建设成本稍低；缺点：安装密集，影响市容，易被破坏，识别率逐年下降，影响交通安全。

图3 低位视频桩模式系统组成示意图

1.4 巡检车

巡检车方式主要是利用巡检车上的摄像头设备，在巡检过程中识别路侧车位上是否有车及车牌号。巡检周期按停车收费最小时间单元设定，车辆离开时以最近一次巡检到该车辆在车位的时间为离场时间。其优点：扩大值守范围和数量，减少人工，适用于非繁忙路段；缺点：建设成本高，车辆需经常维护保养，运营管理成本高。

综上所述，现有路侧停车收费应用的主要问题有以下几点：

（1）停车用户需要主动注册引导。

（2）被动收费，车主主动交费率低、追讨成本高。

（3）实际车牌识别准确率不高，主要影响因素为：①天气、光线、环境；②绿化遮挡严重；③车辆车牌污损；④无牌车辆；⑤车辆停放位置和角度；⑥车辆进出车位时机；⑦附近人员遮挡。

（4）建设成本高，主要包括：设备成本，城市内施工成本（如挖地开槽、布线），协调交管、路政、环保、电力等相关部门的人工成本。

（5）视频桩安装密集，影响市容，容易被破坏。

2 ETC技术特点及应用优势

电子不停车收费（Electric Toll Collection, ETC），以专用短程微波通信（DSRC）技术为保障，通过路侧单元（RSU）与电子标签（OBU）的信息交换，自动识别车辆；采用电子支付方式，自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。具有非现金交易、不停车快速通过、简化收费流程、降低噪声和汽车尾气排放等优势。

2019年5 月，交通运输部发布《关于大力推动高速公路ETC发展应用工作的通知》等政策推进我国ETC服务体系建设。ETC技术应用在中国的普及率得到了极大的提高。根据ETC的技术特点，其在停车场收费系统上的应用优势有以下几点：

（1）包容环境、灵敏识别

ETC的无线频率为5.8 GHz，空口协议采用国际成熟的DSRC协议，能够远距离识读车载终端OBU设备，在雨、雪、雾及高粉尘环境下稳定识读，具有极强的环境包容性。

（2）国家标准、安全扣费

基于国标的ETC技术应用，能够保证ETC技术体系的标准及规范化，在统一的市场上标准化地交叉应用，无技术门槛或排他性。交通部路网中心统一编制了ETC技术提醒唯一密钥的管理系统，让ETC系统在统一的密钥系统下进行可信数据交易、可信确权交易，始终保证系统安全。

（3）统一清分、可信对账

ETC技术的密钥系统由交通部统一制定，并根据应用需求分散到各个应用端、管理端。保证所有接入设备的每一笔确权交易数据安全可靠。交通部路网中心统一对消费数据进行清分结算，并最终通过银行对银行进行账款划拨，每一笔交易数据可查。

（4）杜绝假牌、准确识别

ETC的密钥系统能够保证贴装在车载终端的设备符合交通部路网管理的规范要求，车载终端的发行规范能够保证每个车载终端的写入车辆信息的完整性。车载终端OBU的防拆卸功能设计，最大程度地保证了车载终端的真实性，杜绝假牌、套牌的消费。

（5）无人值守、高效通行

ETC的高安全性、可远距离识读的特点以及车载终端可发行、贴装、激活的工作特点，保证了一车一签一卡的支付属性的成立，能够在无人值守领域大显身手。在ETC通行车道可以设置无人值守，大大降低人工成本，提升通行效率。

（6）网络预约、自动抬杆

智慧化ETC的技术特点：能够保证车载终端EID（电子身份证）应用的可行性；通过应用EID，对于重要场站和关卡能够进行预约式的通行服务。保证一杆一ID，安全可靠，提升无感支付效果，是便捷通行的基本保障。

（7）治安管控、安全通行

智慧交通、数字交通的核心就是车辆ID化、路径OD化。ETC的安全特性、识读特性、数字特性等，能够助力城市交通治安的管理。通过在重要的卡口部署识读设备，能够对通行的车辆进行数字化采集，大大提升数字交通时空大数据的建设力度。

（8）停车投诉、证据服务

城市圈的车生活概念越来越普及，内需挖掘、内循环是国内未来一段时期的主要经济形态。ETC数据服务能够很好地辅助城市管理者在涉车服务领域的投诉支撑服务，通过提供可信、可确认的ETC涉车数据提升车主的消费保护力度，提升涉车服务意识和服务能力，改善营商环境。

3 路侧停车ETC应用方案

对于开放式路侧停车，创新ETC区间管理和ETC无人值守方案，将路侧停车由开放式打造成隐形封闭式场景，不影响现有交通现状，技术优势突出，智能化程度高。主要有以下几种应用技术。

3.1 ETC+地磁技术应用

本方案采用ETC+地磁检测器作为泊位状态采集设备。状态信息由地磁管理器（中继器，NB地磁无中继器）上传至城市智慧停车管理平台，平台把信息推送至收费员的手持POS机；收费员根据提醒信息现场核实泊位状态和停车情况，如无车牌信息，则使用手持POS机登记车辆信息，信息直接汇总到城市智慧停车管理平台。收费员配备的智能手持POS机，除可接收泊位状态变化提醒、登记车辆信息外，对于非ETC车辆还可以兼备停车收费和小票打印等停车管理功能。

3.1.1 系统结构

如图4所示，ETC+地磁技术系统主要包括ETC场站天线、地磁检测器、地磁管理平台等。

图4 ETC+地磁技术系统结构

（1）ETC场站天线

产品设计符合交通部发布的《收费公路联网收费技术要求》和《收费公路联网电子不停车收费技术要求》，符合国标《电子收费专用短程通信》（GB/T 20851）等系列标准，具备ITSC中心检测报告。

（2）地磁检测器

通过感应磁场变化判断泊位上方是否有车辆停入；采用电池供电（一次性工作时长为5年）；433 MHz射频通信支持最远传输距离为500 m（也可以选配NB地磁），标准配置传输距离为100 m；休眠时间、感应灵敏度以及检测间歇时长可设置。

（3）地磁管理器

地磁检测器信号中继器支持RJ 45/2G/3G/4G传输；支持市电和太阳能供电，内置UPS电池，满电续航时长为13天。

3.1.2 前端部署

在每泊位安装一个地磁检测器，地磁与泊位比例为1∶1，一般安装于泊位几何中心。根据ETC路侧天线的特点，一般是一个天线覆盖4～5个路侧停车位，通过后配置与前端地磁进行分组绑定，建立ETC天线与地磁逻辑关系形成车位、车牌的绑定，如无法完成唯一绑定逻辑，则推送给前端停车管理员手持机，进行现场车位绑定。

3.1.3 技术特点

（1）泊位状态自动检测

地磁检测器实时检测泊位状态，泊位状态变化提醒推送至收费管理员手持POS机，有效避免漏登记情况的发生；同时可通过手持POS机上的泊位状态一览表，核对泊位登记情况是否有遗漏或错误。

（2）ETC天线自动读取EID数据

通过ETC天线能够对应读取已经贴装了OBU车辆的ID号和车牌信息，通过后台逻辑算法进行车位绑定，如无法完成绑定的通过人工二次绑定。

（3）手持机支持车牌识别

手持机内置车牌识别功能模块，自动识别车牌信息，并与二次车牌识别绑定，帮助收费员提高工作效率。

（4）流程保障

地磁设备故障或误判不会对收费工作造成影响，系统提供“地磁提醒—ETC天线扫描—人工判断（按需）—不匹配证据校正”机制，通过软件和硬件协同作用形成一个流程闭环。

3.2 ETC+中位视频技术应用

3.2.1 系统结构

如图5所示，ETC+中位视频模式系统主要包括ETC场站天线、高清摄像机等。

图5 ETC+中位视频模式系统结构

（1）ETC场站天线

产品设计符合交通部《收费公路联网电子不停车收费技术要求》，符合国标《电子收费专用短程通信》（GB/T 20851）等系列标准，具备ITSC中心检测报告。

（2）高清摄像机

采用星光级智能枪球机，在环境光照度较低的情况下也能清晰成像。与普通摄像机相比，清晰度更高，色彩更真实，能够保证夜间检测和成像效果。

3.2.2 工作流程

在已经完成ETC+中位视频信息化改造后的路侧停车位就可以开始进行ETC技术无感收费的服务。如图6所示是一辆车进入到完成停车，再到驶离的过程。

图6 ETC+中位视频停车收费流程

ETC+中位视频停车收费具体流程如下：

（1）车辆驶入路侧停车位，触发车位车牌相机来识别车辆特征数据及车牌号。

（2）车位车牌相机前端触发ETC天线进行扫描，ETC天线把采集到的OBU ID推送到后台。

（3）后台对视频采集数据与ETC天线采集的OBU ID进行车位、车牌的逻辑绑定。

（4）如果车位、车牌及OBU ID无法逻辑绑定，则推送到停车管理员手持机，由管理人员现场进行绑定或车牌录入（视频无法采集、未贴装OBU）。

（5）车位车牌相机完成识别后计费系统生成消费账户，并开始计时。

（6）车辆完成停车并驶离车位，车位车牌相机进行识别并在后台系统下载扣费订单，通过ETC天线进行停车费扣缴，并把确权交易数据包（TAC码）汇总到后台。

3.2.3 技术特点

对于路内停车资源比较集中，路侧景观树较多，重在节省人力资源、强化无人收费，且路内停车技术改造资源不是特别充沛的情况，可以选择ETC+中位视频的技术进行改造。通过视频侦测车辆移动，采用ETC天线识别车牌和扣费。此种技术方案下能够大大节省停车管理人员的成本投入。

3.3 ETC视频桩技术应用

3.3.1 系统结构

如图7所示，ETC视频桩系统主要包括ETC停车视频桩、ETC控制器等。

图7 ETC视频桩系统结构

（1）ETC停车视频桩

ETC停车视频桩是在传统停车视频桩的基础上加装基于ETC技术的DSRC射频及协议模块，使其无缝升级到具备ETC识别及收费功能。产品设计符合交通部《收费公路联网电子不停车收费技术要求》，符合国标《电子收费专用短程通信》（GB/T 20851）等系列标准。

（2）ETC控制器

ETC控制器用于控制协调天线完成ETC交易，是独立运行的设备，集成了ETC交易流程，简化ETC支付对接难度。设备采用无风扇散热技术，支持24 h全天候运行。ETC控制器可以配置与管理的天线最多达10个，适用于路内停车和路外停车场收费应用场景。

3.3.2 前端部署

在路侧每个停车位旁建立起一个ETC停车视频桩，基本上是一位一桩，无论车头朝里还是朝外均可以完成车牌的识别；在车辆驶离车位时触发停车收费订单的下发，并触发路口处收费ETC天线与指定车牌完成扣费交易。

3.3.3 工作流程

前端在每个车位上部署一个ETC视频桩，每10个视频桩“手拉手”共用电源和网络，对应部署一个ETC控制器和网络交换机。前端设备只需要提供电源和网络即可。具体流程如下：

（1）车辆入场后使用视频+ETC的双模识别，获取车辆车牌号等信息，系统开始计时。

（2）依据最新计费单位，在一个计费单位结束后启动ETC支付，完成该计费单位的费用收取，实行分段扣费。通过ETC天线进行停车费扣缴，并把确权交易数据包（TAC码）汇总到后台。

（3）车辆出场后视频识别到车辆离开，结束计费，完成本次停车交易。系统汇总此次停车产生的所有订单，汇总提交结算。

3.3.4 技术特点

ETC视频桩系统中，采用无感支付，这对于ETC车辆可以不需要人员值守，提高缴费率，减少人工成本；采用双模识别，能够提高视频识别准确率；视频桩部署成本低，不受绿化遮挡影响；不需要立杆，大大减少施工难度。

4 结 语

路侧停车收费是解决城市交通拥堵和乱停车问题的重要手段。现有技术方式为：地磁+POS机、高位视频、低位视频桩、巡检车。但这些方式都存在一定的缺点不能完全满足路侧停车收费的要求。随着车辆ETC车载终端安装率的迅速提高，ETC技术已可以被引入到路侧停车收费技术方案当中。根据文中对几种方案的系统结构、前端部署、工作流程、技术特点等方面的详细论述，证明ETC技术的加入可以解决原路侧停车收费问题，并且能够提高停车收费率。