省域高速公路ETC联网收费结算体系研究

0 引 言

国内高速公路里程的增加，运营管理的难度和复杂性也在增加。在高速公路路网密度较大的山东、江苏、广东等国内高速公路建设方兴未艾。随着投入运营的高速公路里程的增加，运营的管理难度和复杂性也在增加。在高速公路路网密度较大的山东、江苏、广东等省。人工半自动收费方式(MTC)已不能完全满足通行的需求， 为了提高高速公路通行能力和服务水平， 不停车收费 (ETC)的工程化实施迫在眉睫。

省级高速公路ETC联网收费系统是一个涉及面广、影响面大、应用需求复杂且具有服务性质的庞大系统， 因此，首先建立一个科学、稳定、可扩展的结算体系是此类工程成功的关键。

1 体系特点

省级高速公路ETC 联网收费系统在实施上需要各运营部门的配合，特别是各个路网公司等的协作和信任，结算系统是高速公路ETC联网收费系统的成功实施的关键。在传统收费模式中，各运营部门直接收取现金； 实施高速公路ETC 联网收费系统后， 有相当一部分收入通过电子结算获得。因此，结算的及时性、公正性和合理性成为各运营单位重视的指标要求。由于整个路网中有多家路网公司的存在， 因此，对于结算系统而言，需要通过有效的技术手段保证结算的及时、公正和合理，并通过技术手段解决因各种因素产生的非正常交易、不完整交易及错误交易等特殊问题处理， 具体包括：

① 非正常交易的处理如入口／出口数据不符、特殊交易方式的拆账等，需要在技术上分析非正常交易的各种情况并分别予以处理， 同时遵守总体结算和管理规则。

② 交易数据的审计和是否重复交易数据的甄别，结算系统不仅要求对交易数据进行结算，还需要按顺序对原始交易数据进行审计，如重复判定、电子标签检验、交易逻辑判定、卡合法及帐户判定、交易金额判定等。对高速公路ETC联网收费系统而言， 由于各交易运行系统的异构特性，如何有效识别交易数据是否重复成为结算系统的重要内容之一；

③ 业主帐户和用户帐户的协同管理结算系统对于行业应用需求的充分适应，如可能出现正常交易模式、紧急交易模式、大客流交易模式等交易情况，而这些交易必须在结算系统中及时正确地予以区分处理；

④ 非正常交易数据／非正常资金数据的处理，由于系统交易数据传输和资金数据划拨的时间差，需要确定当交易数据不完整(或不匹配)时的处理方法，并在结算中心予以明确；

⑤ 结算系统中适应系统管理、结算规则和业主要求的变化而建立起版本管理和版本生效机制。

2 体系架构

在省级高速公路ETC 联网收费结算体系中，MTC和ETC收费业务流程相对独立运行，体系结构见图1。MTC收费方面，通行费集中存放于路网公司的相应开户银行，收费中心统一采集各收费站、各车道的原始流水数据信息以及拆帐信息等，然后，将统计分析得出的拆帐表下发给各路网公司，路网公司开户银行根据该拆帐表将MTC下的通行费等金额划拨给相应其他公司；ETC收费方面，所有营业收入全额上交于管理中心／电子收费公司的银行帐户， 收费部根据路网中ETC 实际通行情况作出拆分指令， 结算部根据该指令通过银行完成ETC营业收入向各路网公司的划拨。

(1)管理中心／电子收费公司通过其下设的收费部与结算部对MTC和ETC进行统一管理， 分别结算。

① 收费部功能： 制定和下传联网收费系统运行参数(费率表、时间同步、系统设置参数等)； 接收收费站、收费分中心上传的所有收费数据(包括拆帐数据)并进行复核，协调各路网公司的帐务纠纷：接收收费分中心上传的收费统计等数据；拆帐表和黑名单的下发(包括MTC和ETC)；联网收费系统操作、维修人员权限设置与管理：通行券、票证的管理：数据库、系统维护、网络管理：汇总、统计、查询、打印收费、管理、交通量等报表；数据存储、各份和安全保护。

② 结算部功能：负责和银行进行帐务上的核对，从银行处获得黑名单和灰名单信息，由收费部将核对无误的拆帐表发给银行。

图1 体系结构
Fig．1 Framework of the settIement syscem

    (2)收费分中心

    在MTC的收费管理方面与现有的结算体制基本保持一致。接收和下传联网收费系统运行参数：准确可靠地收集管辖区内每一收费站上传的原始收费数据与资料；处理收集到的数据与资料， 汇总、统计、查询、打印收费、管理、交通量等报表，并上传所有数据和文件给收费部：联系开户银行进行现金通行费的拆分。

    3 管理中心软件设计

    考虑到管理中心应用软件系统的建设需要，采用B／S和C／S组合的体系结构。

    (1)数据层
 
    数据访问提供对本地数据库数据的读写服务，数据传输服务提供操作异地系统数据的访问通道。

    (2)功能层

    包含运营参数管理功能、收费监视功能、系统维护功能、统计分析、电子标签发行系统和ETC 帐务系统。

    具体功能包括:

    ① 现金收费拆帐结算服务：现金通行费的拆帐结算；
    ② 运营参数管理服务：提供收费数据上传、路网运行参数下载功能；
    ③ 收费监视服务：提供收费信息、收费设备、路网状态等信息；
    ④ 系统维护服务： 提供系统参数维护、用户权限维护、数据库维护和网络维护功能、数据库备份和维护等功能；
    ⑤ 统计分析服务：提供数据统计分析功能；
    ⑥ 电子标签发行系统： 与发行电子标签相关的管理功能；
    ⑦ ETC帐务系统：完成ETC通行费的拆分和结算；
    ⑧ 客户服务： 面向ETC客户，提供咨询、投诉和查询等功能；
    ⑨ 信息发布：在路网内和Internet上发布新闻以及收费相关信息；

    (3)表示层

    采用C／S程序界面和B／S程序界面，见表1。对于主要工作是查询和决策的模块，录入工作比较少，采用B／S界面比较合适；而对于需要较快的存储速度和较多的录入的模块，交互性比较强，采用C／S界面鉴于ETC业务的特殊性，还需建立ETC业务统计分析与辅助决策子系统， 系统采用数据仓库架构。

    如图2所示：

图2 业务统计分析与辅助决策系统结构
Fig．2 Framework of the anaIysis and decision—assistant sub-system

    数据仓库架构系统包括三大部分： 数据源部分，数据仓库部分和应用分析部分。

    ① 数据源部分：包括路网ETC收费系统、与收费相关的内部其它系统数据和其它路网收费数据等。

    ② 数据仓库部分：数据仓库是商业智能的基础，是整个应用系统的核心，它提供统一的业务视图。ETC业务系统中的数据，经过数据的抽取、转换和加载进入数据仓库中，用户通过查询、报表以及OLAP等工具查询分析数据仓库中的数据。

    ⑧ 应用分析部分：包括ETC收费业务评价、财务分析、交通流分析、客户关系分析、ETC交易分析和销售支持等。

4 数据传输

    ETC 结算体系计算机网络系统由管理中心一路网公司收费分中心一收费站三级组。收费站的收费数据由收费车道控制器汇总，同时传输到路网公司收费中心和省级结算中心。采用消息中间件解决方案，将消息中间件部署到每个传输节点上，即管理中心、收费分中心和收费站上。中间件构架的系统模式如图3所示：

图3 中间件构架
Fig．3 Structuro of the middIe ware

    各个收费站与管理中心直接相连，通过消息中间 件将各个收费站的车道原始记录直接上发到管理中心，并将该记录抄送到路网公司中心 消息中间件介于底层系统和应用程序之间，通过调用传输接口进行消息传输，这样将网络上所出现的问题屏蔽在中间件层之下，应用程序可以将更多的工作投入到业务流程中去。

    消息中间件为应用提供了一个简单易用、高效可靠的分布式开发和运行平台 利用消息中间件可以方便快速的设计开发出可靠、高效的符合需要的分布式应用系统。

    5 结算清分

    采用“MTC (人工收费)当地缴存、统一结算、全额划拨， 电子收费统一结算划拨”的结算方案。电子支付的拆分方式与MTC一致，实行含税拆分：MTC和电子支付的结算相对独立。

    ETC拆分采用“收费车道拆账为主，收费中心拆账为辅” 的方案 ， 收费站统计拆账报表后，应核对数据，将拆账报表传送到中心，中心再根据原始数据的拆账对收费站上传的拆账报表进行校核。ETC拆账流程如图4所示。

图4 拆账流程
Fig．4 Prooedure fIow of distributing

管理中心(以下简称“中心”)在银行开立收费专户用于ETC系统的结算。银行负责ETC的资金管理中心负责用户通行费信息管理。银行将ETC用户圈存及现金充值的资金归集到ETC 专用帐户。结算流程见图5。

图5 结算流程
Fig．5 Procedure fIow of accounting

    中心负责与各路网公司的资金清算，银行负责清算资金的划拨。中心采集收费站的ETC 数据进行拆帐，与各路网公司收费分中心上报数据核对无误后，发送划账指令给结算银行；银行按照中心发送的划账指令，将中心在银行专用账户的资金，通过银行内部结算渠道，划转到各路网公司在银行系统内的存款帐户上中心与银行之间的ETC 结算清分主要分为以下两个过程。

    ① 完成资金从用户专户到中心专户的划拨。ETC结算按照协议中与银行的约定的时间点进行，中心统计当日内在路网中发生的所有储值卡消费记录，并生成资金划拨的清单，以资金划拨指令的形式发送至银行端，请求银行处理。银行在逐条处理资金划拨请求， 完成从所有ETC用户专户到中心专户的资金划拨后，将生成资金划拨的结果表，返回给中心。

② 完成资金从中心专户到各路网公司收费帐户的清分。中心根据资金划拨的最终结果，对每一条成功完成划拨的ETC 消费记录进行拆帐，最终统计出当天的ETC 消费资金拆分表。中心最终将以资金拆分：划拨指令的形式， 请求银行从当天中心专户中的ETC实收款中划拨金额到各路网公司的银行帐户，银行最终返回资金拆分指令给中心。

6 应用分析

在课题组为江苏苏南高速公路网编制的ETC联网收费实施方案中，采用了上述的研究成果。通过苏南高速公路ETC 联网收费第一阶段(电子支付系统)的建设，验证了此方案是可行的。随着用户数量的增加，对省级高速公路ETC联网收费结算体系的稳定性、高效性、准确性提出更高的技术要求，课题组将进行后续性的滚动研究。