聯網電子不停車收費(IETC)系統的研究

1. 引言 

　　隨著我國經濟的發展和交通基礎設施建設的不斷完善，路橋的交通量越來越大，隨之而來的路橋收費問題也逐漸受到人們重視。鑒于我國國情，路橋多數都是由各地分別籌資興建的，收費體制則是誰投資誰收費，因此在各路段上建設了多種收費系統，有人工、半自動和電子不停車收費等類型，它們各自為政、互不兼容，收費標準不統一。車輛經過一條稍長的路段，需要在多個收費站停車繳納通行費，嚴重影響了道路的通行效率，造成收費站交通擁堵。本文結合我國ETC應用現狀，提出了一種通用的聯網不停車收費系統，詳細介紹了其架構和設計情況。  

2. 國內ETC應用現狀  

　　ETC系統是采用專用短程無線通信（Dedicated Short—Range Communication，DSRC）技術來完成整個收費過程[1]，保證車輛通過收費站時，保持行駛狀態，不停車就能自動完成移動車輛與收費站之間所有信息的傳遞，完成車輛的收費、登記及建檔的過程。在不停車收費系統中，車輛上安裝著一個記錄了該車相關信息的電子標簽，收費車道上的射頻識別設備利用短程無線通信讀寫車載電子標簽。實現情況如下圖1示： 

圖1 ETC收費原理圖  

　　我國國內現在運行的ETC系統是各自獨立的，僅僅是為解決某個收費業主下屬收費站的交通擁擠而設計的，只在業主管理的收費站和收費路段實施，不具備業主之間聯網收費的功能。而且由于各業主之間的系統是獨立的，車輛必須在每個這樣的ETC系統中申請電子標簽，并且安裝在車輛上，才能實現真正意義上的不停車收費。因此，應用范圍小，用戶不方便。  

3. IETC的系統功能設計  

　　聯網電子收費IETC系統是在多個獨立運行的ETC系統基礎上，通過通信網絡將它們互聯起來，對所有ETC收費單位進行統一管理、聯網收費。電子不停車聯網收費系統需要實現的功能包括：采集收費數據；管理收費車道的交通；建立車道控制機與后臺管理網絡的數據接口；實現聯合收費；建立完善的結算、拆分方法；提供業主內部管理功能；滿足客戶、政府部門的查詢要求。
 
　　我們在軟件設計時綜合考慮了不停車聯網收費系統具有的功能及現有路橋收費的管理結構，提出了模塊化、層次化的結構，可以分為營運管理中心子系統、收費管理中心子系統和收費站控制子系統。  
  

圖2 IETC系統功能模塊圖  

　　（1）營運管理子系統 

　　營運管理子系統是聯網收費系統的核心層，各收費中心利益的實現都是通過該營運中心來完成，它不僅是整個聯網收費系統的超級監控中心，同時也是各收費中心的授權認證結算中心——各收費業主將自身收益的分配交給營運管理中心負責。主要完成以下功能：匯集各個路橋IETC收費系統提供的收費信息；監控全省或更大范圍內所有收費站管理系統的運行狀態；發行、管理和維護電子標簽的用戶信息；管理和維護電子標簽的中央賬戶信息。 

　　（2）收費管理子系統 

　　收費管理子系統是業主收費系統的中央管理系統，收費站的上級部門，管理其下的所有收費站。由于授權營運中心負責交通費的收集與分配，收費中心從這些工作中解脫出來，從邏輯上看，它是連接下屬收費站與營運管理中心系統的紐帶和中轉站。它對下屬收費站進行監控，并收集收費站上傳的原始收費數據、違章車輛等信息，對這些數據進行分類、匯總，適時的向營運管理中心傳送。同時接收營運管理中心分發的信息，轉發到下屬收費站，轉發信息包括：費率表、車類轉換表、黑灰名單及待注銷的電子標簽等。 

　　（3）收費站監控子系統 

　　收費站監控子系統負責與通行的車輛通信、讀寫車載電子標簽的信息并進行計費處理、控制車道的交通設備；監控ETC車道的工作情況；將車道控制機上傳的原始過車記錄上傳到上級部門（收費中心），接收收費中心下傳的最新費率表、車輛轉換表、黑灰以及待注銷的電子標簽名單，并將這些信息下傳到車道控制機內；此外還要進行本收費站內的數據處理，包括：記錄查詢、報表統計、人員管理。 

4. IETC的系統結構設計  

　　由于我國路橋建設投資現狀，使我國引進不同國家的技術和設備陸續建設了一批互不兼容的ETC系統。另外隨著建設規模的進一步擴大和聯網ETC需求的上升，有必要在我國制定一個統一的標準來規范ETC系統的建設。鑒于目前國內ETC系統應用現狀和國際DSRC標準發展趨勢，1998年5月，交通部ITS中心向無線電管理委員會提出將5.8GHz頻段分配給智能交通系統技術領域的短程通信(包括ETC收費系統)，己經獲得批準。具體技術指標見下表： 
  
表1 我國DSRC協議技術指標   

本系統中我們應用DSRC協議，構建整個系統如下圖3所示：  

圖3 系統整體架構圖 

　　車道系統完成對過往車輛車型的判別，收費信息的采集與處理，違章車輛的圖像抓拍與處理等功能，并整理成數據文件傳送給收費站、收費專營公司、結算中心，IETC管理中心根據收到的數據文件在收費專營公司和客戶之間進行交易和財務結算。功能強大的計算機數據傳輸網絡完成各種數據、圖像的采集、處理和分發，把各個組成單元聯成為一個系統。 

5. IETC的優勢及發展  

　　IETC作為智能運輸系統（ITS）重要組成部分，是實現交通管理現代化的重要手段，具體有如下優點： 

　　（1）車輛經過IETC車道不需要停車，甚至不用減速，不存在由交通費引起的時間浪費問題，極大的提高了車道的通行能力，也大大減少汽車尾氣的排放，降低環境污染。 
　　（2）路橋收費的自動化管理，減輕了工作人員的勞動強度，采用電子收費也可以減少收費員出錯的機會和參與舞弊的機會，堵住了收費漏洞，節約了大量人力物力。 
　　（3）電子不停車聯網收費系統采用統一的標準，避免國內ETC系統之間各自獨立、無法交互的現象，減少了該類系統重復開發，大大方便了車主和業主，而且有明確的拆分帳功能，這極大的減輕了業主的工作負擔。  
      （4）通過實時采集的收費數據，交通部門能及時掌握完整的路橋車流信息、收費情況，進行交通量的合理分配、整體疏導、管理，為新建路橋提供科學依據。 

6. 結語  

　　我國目前正值路橋建設高峰，國家對路橋的投入逐年加大，并隨著我國路橋事業的發展和不停車收費系統的開發應用，解決收費口人工收費排隊等待的交通瓶頸問題越來越引起社會與國家管理部門的廣泛關注。廣東省作為聯網收費的示范省，2002年正式啟動IECT，截至2004年12月，全省高速公路六個區域實現了聯網收費，其它省和地區將借鑒廣東的經驗，加速我國ITS, ETC和IETC研究與建設的速度，爭取實現全國范圍的聯網不停車收費。 

參考文獻：  
　　[1] 楊繼成.施莉娟, ETC技術原理及其在高速公路收費中的應用, 上海市公路學會第六屆年會學術論文集,2003:242-245 
　　[2] 宋穎華,不停車收費系統及技術標準的探討, 公路交通科技,2002(10):103-106 
　　[3]《中國智能運輸系統體系框架》專題組:中國智能運輸系統體系框架.北京：人民交通出版社2003，83-89 
　　[4] 許海燕, 電子不停車收費(ETC)技術, 山東交通科技,2004(1):69-70 
　　[5] ALCATEL, BOSCH, COMBETECH: Global Specification for Short Range Communication –The platform for Interoperabte Electronic Tall Collection and Access Control, February 1999:89-91 

作者簡介：胡松利（1979-），女，遼寧阜新人，碩士研究生，廣東省電子技術研究所助工，從事智能交通收費監控方面的研究