联网电子不停车收费(IETC)系统的研究

1. 引言 

　　随着我国经济的发展和交通基础设施建设的不断完善，路桥的交通量越来越大，随之而来的路桥收费问题也逐渐受到人们重视。鉴于我国国情，路桥多数都是由各地分别筹资兴建的，收费体制则是谁投资谁收费，因此在各路段上建设了多种收费系统，有人工、半自动和电子不停车收费等类型，它们各自为政、互不兼容，收费标准不统一。车辆经过一条稍长的路段，需要在多个收费站停车缴纳通行费，严重影响了道路的通行效率，造成收费站交通拥堵。本文结合我国ETC应用现状，提出了一种通用的联网不停车收费系统，详细介绍了其架构和设计情况。  

2. 国内ETC应用现状  

　　ETC系统是采用专用短程无线通信（Dedicated Short—Range Communication，DSRC）技术来完成整个收费过程[1]，保证车辆通过收费站时，保持行驶状态，不停车就能自动完成移动车辆与收费站之间所有信息的传递，完成车辆的收费、登记及建档的过程。在不停车收费系统中，车辆上安装着一个记录了该车相关信息的电子标签，收费车道上的射频识别设备利用短程无线通信读写车载电子标签。实现情况如下图1示： 

图1 ETC收费原理图  

我国国内现在运行的ETC系统是各自独立的，仅仅是为解决某个收费业主下属收费站的交通拥挤而设计的，只在业主管理的收费站和收费路段实施，不具备业主之间联网收费的功能。而且由于各业主之间的系统是独立的，车辆必须在每个这样的ETC系统中申请电子标签，并且安装在车辆上，才能实现真正意义上的不停车收费。因此，应用范围小，用户不方便。  

3. IETC的系统功能设计  

　　联网电子收费IETC系统是在多个独立运行的ETC系统基础上，通过通信网络将它们互联起来，对所有ETC收费单位进行统一管理、联网收费。电子不停车联网收费系统需要实现的功能包括：采集收费数据；管理收费车道的交通；建立车道控制机与后台管理网络的数据接口；实现联合收费；建立完善的结算、拆分方法；提供业主内部管理功能；满足客户、政府部门的查询要求。
 
　　我们在软件设计时综合考虑了不停车联网收费系统具有的功能及现有路桥收费的管理结构，提出了模块化、层次化的结构，可以分为营运管理中心子系统、收费管理中心子系统和收费站控制子系统。  
  

图2 IETC系统功能模块图  

　　（1）营运管理子系统 

　　营运管理子系统是联网收费系统的核心层，各收费中心利益的实现都是通过该营运中心来完成，它不仅是整个联网收费系统的超级监控中心，同时也是各收费中心的授权认证结算中心——各收费业主将自身收益的分配交给营运管理中心负责。主要完成以下功能：汇集各个路桥IETC收费系统提供的收费信息；监控全省或更大范围内所有收费站管理系统的运行状态；发行、管理和维护电子标签的用户信息；管理和维护电子标签的中央账户信息。 

　　（2）收费管理子系统 

　　收费管理子系统是业主收费系统的中央管理系统，收费站的上级部门，管理其下的所有收费站。由于授权营运中心负责交通费的收集与分配，收费中心从这些工作中解脱出来，从逻辑上看，它是连接下属收费站与营运管理中心系统的纽带和中转站。它对下属收费站进行监控，并收集收费站上传的原始收费数据、违章车辆等信息，对这些数据进行分类、汇总，适时的向营运管理中心传送。同时接收营运管理中心分发的信息，转发到下属收费站，转发信息包括：费率表、车类转换表、黑灰名单及待注销的电子标签等。 

　　（3）收费站监控子系统 

　　收费站监控子系统负责与通行的车辆通信、读写车载电子标签的信息并进行计费处理、控制车道的交通设备；监控ETC车道的工作情况；将车道控制机上传的原始过车记录上传到上级部门（收费中心），接收收费中心下传的最新费率表、车辆转换表、黑灰以及待注销的电子标签名单，并将这些信息下传到车道控制机内；此外还要进行本收费站内的数据处理，包括：记录查询、报表统计、人员管理。 

4. IETC的系统结构设计  

　　由于我国路桥建设投资现状，使我国引进不同国家的技术和设备陆续建设了一批互不兼容的ETC系统。另外随着建设规模的进一步扩大和联网ETC需求的上升，有必要在我国制定一个统一的标准来规范ETC系统的建设。鉴于目前国内ETC系统应用现状和国际DSRC标准发展趋势，1998年5月，交通部ITS中心向无线电管理委员会提出将5.8GHz频段分配给智能交通系统技术领域的短程通信(包括ETC收费系统)，己经获得批准。具体技术指标见下表： 
  
表1 我国DSRC协议技术指标   

本系统中我们应用DSRC协议，构建整个系统如下图3所示：  

图3 系统整体架构图 

车道系统完成对过往车辆车型的判别，收费信息的采集与处理，违章车辆的图像抓拍与处理等功能，并整理成数据文件传送给收费站、收费专营公司、结算中心，IETC管理中心根据收到的数据文件在收费专营公司和客户之间进行交易和财务结算。功能强大的计算机数据传输网络完成各种数据、图像的采集、处理和分发，把各个组成单元联成为一个系统。 

5. IETC的优势及发展  

　　IETC作为智能运输系统（ITS）重要组成部分，是实现交通管理现代化的重要手段，具体有如下优点： 

　　（1）车辆经过IETC车道不需要停车，甚至不用减速，不存在由交通费引起的时间浪费问题，极大的提高了车道的通行能力，也大大减少汽车尾气的排放，降低环境污染。 
　　（2）路桥收费的自动化管理，减轻了工作人员的劳动强度，采用电子收费也可以减少收费员出错的机会和参与舞弊的机会，堵住了收费漏洞，节约了大量人力物力。 
　　（3）电子不停车联网收费系统采用统一的标准，避免国内ETC系统之间各自独立、无法交互的现象，减少了该类系统重复开发，大大方便了车主和业主，而且有明确的拆分帐功能，这极大的减轻了业主的工作负担。  
      （4）通过实时采集的收费数据，交通部门能及时掌握完整的路桥车流信息、收费情况，进行交通量的合理分配、整体疏导、管理，为新建路桥提供科学依据。 

6. 结语  

　　我国目前正值路桥建设高峰，国家对路桥的投入逐年加大，并随着我国路桥事业的发展和不停车收费系统的开发应用，解决收费口人工收费排队等待的交通瓶颈问题越来越引起社会与国家管理部门的广泛关注。广东省作为联网收费的示范省，2002年正式启动IECT，截至2004年12月，全省高速公路六个区域实现了联网收费，其它省和地区将借鉴广东的经验，加速我国ITS, ETC和IETC研究与建设的速度，争取实现全国范围的联网不停车收费。 

参考文献：  
　　[1] 杨继成.施莉娟, ETC技术原理及其在高速公路收费中的应用, 上海市公路学会第六届年会学术论文集,2003:242-245 
　　[2] 宋颖华,不停车收费系统及技术标准的探讨, 公路交通科技,2002(10):103-106 
　　[3]《中国智能运输系统体系框架》专题组:中国智能运输系统体系框架.北京：人民交通出版社2003，83-89 
　　[4] 许海燕, 电子不停车收费(ETC)技术, 山东交通科技,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 

作者简介：胡松利（1979-），女，辽宁阜新人，硕士研究生，广东省电子技术研究所助工，从事智能交通收费监控方面的研究