0 引言
ETC(Electronic Toll Collection System)電子收費(fèi)系統(tǒng)又稱不停車收費(fèi)系統(tǒng)或自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)是目前世界上最領(lǐng)先的路橋收費(fèi)方式。ETC收費(fèi)系統(tǒng)利用專用的短程微波通訊技術(shù)，通過ETC系統(tǒng)內(nèi)部的路側(cè)單元(RSU)與車載單元(OBU)的信息進(jìn)行交換，自動(dòng)識(shí)別駛?cè)胲囕v，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，可實(shí)現(xiàn)車輛在通過路橋收費(fèi)站時(shí)不停車即可繳費(fèi)的目的。這種自動(dòng)完成車輛路橋通行費(fèi)扣除的全自動(dòng)收費(fèi)方式，是目前國際社會(huì)都正在積極推廣的一種電子自動(dòng)化收費(fèi)系統(tǒng)，應(yīng)用范圍非常廣泛，可用于公路、大橋和隧道等多處收費(fèi)系統(tǒng)。該技術(shù)在國外已有較長的發(fā)展歷史，已經(jīng)成為許多國家和地區(qū)的主流電子收費(fèi)系統(tǒng)。目前，我國國內(nèi)不停車收費(fèi)系統(tǒng)正處在一個(gè)從探索到試點(diǎn)的重要發(fā)展時(shí)期。
2007年3月17日正式發(fā)布了中國高速公路電子收費(fèi)應(yīng)用的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T20851《電子收費(fèi)專用短程通信》。各省市參照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相繼著手開通建設(shè) ETC收費(fèi)系統(tǒng)車道試點(diǎn)。截止目前，我省高速公路在車流量較大的主要收費(fèi)站已經(jīng)增加和改造了數(shù)套ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)，確保了收費(fèi)站具有一個(gè)入口和一個(gè)出口的標(biāo)準(zhǔn)ETC不停車收費(fèi)車道，基本上保證了ETC收費(fèi)系統(tǒng)在我省的試用和推廣。
1 收費(fèi)系統(tǒng)主要構(gòu)成
為適應(yīng)我國國情，交通部《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》要求采取“人工半自動(dòng)收費(fèi)為主，電子不停車收費(fèi)為輔”的組合方式，并明確提出“電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)宜采用兩片式ETC電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡的高安全性組合預(yù)付卡方案，以實(shí)現(xiàn)電子不停車收費(fèi)方式與IC卡半自動(dòng)化收費(fèi)方式的兼容與互補(bǔ)”，即在ETC系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出了組合式電子收費(fèi)技術(shù)。組合式電子收費(fèi)方式既能解決高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的電子化支付問題，又能克服ETC應(yīng)用初期管理與推廣應(yīng)用方面面臨的困難。在規(guī)劃和設(shè)計(jì)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)一卡通行系統(tǒng)的時(shí)候，收費(fèi)系統(tǒng)的整個(gè)架構(gòu)從完整性上考慮，應(yīng)該包括人工收費(fèi)系統(tǒng)和 ETC收費(fèi)系統(tǒng)兩大部分。ETC收費(fèi)車道系統(tǒng)是組合式收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。交通部《聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》中提出的 ETC車道設(shè)計(jì)基本原則是“內(nèi)側(cè)、低速、專用”，這個(gè)要求是切合國內(nèi)高速公路的使用實(shí)際的。
組合式收費(fèi)車道系統(tǒng)正是遵循這一原則，并結(jié)合“兩片式電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡”的技術(shù)特點(diǎn)，把ETC 車道系統(tǒng)設(shè)計(jì)成相對(duì)低速的收費(fèi)車道。在匝道式收費(fèi)車道(這種車道系統(tǒng)一般允許的速度低于 60 km/h)條件下，為了便于收費(fèi)現(xiàn)場管理，一般把車道通行速度限制在30 km/h。即便在30 km/h的設(shè)計(jì)速度下，ETC系統(tǒng)中每個(gè)匝通行能力就已經(jīng)超過 1500 車次/h，比普通的MTC車道高出 5～7 倍。
以我省高速公路收費(fèi)服務(wù)方式為例(圖 1)。區(qū)域收費(fèi)系統(tǒng)是指區(qū)域級(jí)聯(lián)網(wǎng)人工收費(fèi)系統(tǒng)，即通常包括車道系統(tǒng)、收費(fèi)站系統(tǒng)、收費(fèi)分中心(區(qū)域)系統(tǒng)、收費(fèi)中心系統(tǒng) 4 級(jí)架構(gòu)。遼通卡服務(wù)系統(tǒng)也就是 ETC收費(fèi)系統(tǒng)，是指聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的后臺(tái)支撐結(jié)算系統(tǒng)和支付卡的發(fā)行與用戶服務(wù)系統(tǒng)。
按照功能主要包括車道系統(tǒng)、收費(fèi)站監(jiān)控系統(tǒng)、省中心交易數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、拆分結(jié)算系統(tǒng)、用戶電子標(biāo)簽和卡發(fā)行系統(tǒng)、發(fā)行網(wǎng)點(diǎn)、車載電子標(biāo)簽和用戶IC 等。在收費(fèi)站級(jí)以上部分，組合式收費(fèi)系統(tǒng)配置與一般的收費(fèi)系統(tǒng)無二；在車道級(jí)系統(tǒng)上，組合式收費(fèi)系統(tǒng)采用“兩片式電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡”為核心的獨(dú)特收費(fèi)技術(shù)，從而可實(shí)現(xiàn)一張卡片對(duì)ETC車道或MTC車道都通用的效果。典型應(yīng)用方式如表 1 所示。
2 ETC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本原理
普通人工半自動(dòng)化收費(fèi)非常簡單，靠人工識(shí)別操作就可以了。在這里著重介紹一下ETC收費(fèi)系統(tǒng)，在ETC收費(fèi)系統(tǒng)，在RSU與OBU的信息交換、識(shí)別過程中，均采用的是目前市場上比較先進(jìn)的射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)。RFID技術(shù)是近年來隨著無線電技術(shù)和大規(guī)模集成電路的普及應(yīng)用而出現(xiàn)的一項(xiàng)先進(jìn)的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以對(duì)被識(shí)別對(duì)象進(jìn)行高效率的自動(dòng)識(shí)別。RFID技術(shù)通過射頻方式進(jìn)行非接觸式的雙向通信，通過識(shí)別、應(yīng)答、寫入等操作，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的目的。RFID 技術(shù)具有讀取速度快、存儲(chǔ)空間大、穿越性強(qiáng)、使用壽命長和安全性高等眾多特點(diǎn)。
在 ETC收費(fèi)系統(tǒng)中RFID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)基本工作原理其實(shí)不復(fù)雜，即利用 RSU(路側(cè)單元)與OBU(車載電子標(biāo)簽)之間的電磁耦合來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，從而達(dá)到對(duì)不同電子標(biāo)簽及其所代表的對(duì)象進(jìn)行識(shí)別的目的(圖 2)。當(dāng) ETC車道軟件檢測(cè)到攜帶有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)入 RSU工作磁場范圍后，通過RSU向OBU(電子標(biāo)簽)發(fā)送識(shí)別信息，請(qǐng)求車輛的應(yīng)答，車輛憑借著感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽中的產(chǎn)品信息，RSU對(duì)車輛的應(yīng)答信息進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)成功后，RSU向OBU發(fā)送讀/寫請(qǐng)求，OBU接受請(qǐng)求后向RSU發(fā)送數(shù)據(jù)。同時(shí)從 RSU接收數(shù)據(jù)，RSU接到的數(shù)據(jù)及時(shí)送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。這樣就完成一次完整的讀取電子標(biāo)簽的通信過程。
3 ETC收費(fèi)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義及優(yōu)點(diǎn)
目前我國人工收費(fèi)方式還將在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。但是非現(xiàn)金支付的這種 ETC收費(fèi)方式將受到大眾的普遍歡迎，尤其是在采用非接觸式IC卡做通行介質(zhì)的路網(wǎng)當(dāng)中，ETC收費(fèi)系統(tǒng)能更好地避免現(xiàn)金交易所產(chǎn)生的弊端。目前，我國國內(nèi)很大一部分高速公路的交通車流量已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，部分收費(fèi)站的通行能力將不能滿足節(jié)假日等高峰時(shí)期的交通通行需求，即將面臨著擴(kuò)建收費(fèi)站和改建電子不停車收費(fèi)(ETC)車道的選擇。此時(shí)，實(shí)施電子不停車收費(fèi)(ETC)顯然要優(yōu)于進(jìn)行土建擴(kuò)展。
同時(shí)，隨著我國中心城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市間往返交通流量和交通流密度都很大，同時(shí)要求的道路服務(wù)水平也高，客觀存在著實(shí)施電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的需求。
和以往的人工收費(fèi)系統(tǒng)相比較，現(xiàn)行的 ETC收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)營具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)交通更加便捷流暢。車主可以不用停車直接用 ETC收費(fèi)系統(tǒng)就能進(jìn)行繳費(fèi)，既方便了車主，又確保了單位時(shí)間內(nèi)通過的車輛數(shù)量會(huì)更多。這樣就很好地避免了收費(fèi)車道因車流量大造成的交通堵塞。
(2)更加節(jié)能環(huán)保。ETC收費(fèi)系統(tǒng)大大縮短了通行車輛在收費(fèi)車道的停留等待時(shí)間，從而減少了汽車損耗的油料及其造成的惡化尾氣排放，達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的良好效果。
(3)提高了收費(fèi)的工作效率。利用ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)工作的完全自動(dòng)化，促使了收費(fèi)操作在機(jī)器之間通過電子信號(hào)的極快速度進(jìn)行進(jìn)一步提高了工作頻率，減少了一線收費(fèi)人員的工作強(qiáng)度。
4 結(jié)語
目前，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)有高速公路里程不斷增加，人們出行需求也大幅增多，ETC收費(fèi)系統(tǒng)相對(duì)比較人工收費(fèi)系統(tǒng)而言，優(yōu)勢(shì)越來越突出，在日常生活中，受到普通大眾的認(rèn)可和歡迎。但其不足之處也顯現(xiàn)出來。由于采用短波通信，而且不能有阻擋物，造成車輛誤報(bào)警較多，有些通行車輛需要進(jìn)出幾次才能讀卡通過，并且跟車干擾時(shí)有發(fā)生。因此其使用率的提高還有待技術(shù)的進(jìn)一步完善和對(duì) ETC收費(fèi)系統(tǒng)使用好處的普及推廣。不過隨著短波通信技術(shù)水平的不斷提高，ETC收費(fèi)技術(shù)必將日漸成熟，其難以比擬的靈活性和可擴(kuò)展性將在交通建設(shè)領(lǐng)域有更廣闊的應(yīng)用前景，將會(huì)自己獨(dú)有的特點(diǎn)為高速公路收費(fèi)管理工作保駕護(hù)航。