ETC不停车收费系统

一、ETC概念

ECT(Electornic Toll Collection systern)又称为不停车收费或全自动收费，即收费全过程不需要人工参与，完全自动地、不停车地完成。ETC是电子技术、计算机技术、射频应用技术以及信息通信技术的产物。通过安装在汽车上的车载装置(即电子标签，存储与车辆有关的大量信息，如车辆型号、车辆号码、车主的有关资料等)与安装在收费车道旁的读写收发器，以微波的方式进行快速的数据交换，系统按相应的标准计算费额，通过联网的银行和提前预缴的储值卡进行结算，实现车辆的不停车收费。

二、国外应用情况

国际上，美国、欧洲、日本很早就针对不停车收费系统中的研发技术、工程实施、标准规范进行了深入研究，并向国际标准化组织提交了有关不停车收费标准的草案，欧洲和日本提出的标准较为成熟，获得了较广泛的厂商支持。各发达国家在ETC技术推进和联网收费方面都经历了较为漫长的过程。

在美国，电子不停车收费方式已经成为美国回收公路投资和养护费用的高效率手段，最著名的联网运行电子不停车收费系统是E-Zpass系统。1997年7月，“E-Zpass”工程的最终运行方案开始付诸实施和运行，从E-Zpass系统开通起，ETC的交易量持续增长，截至1998年12月，仅经过1年半的时间，共计23条专用ETC车道的电子不停车收费网络就承担了整个月平均交易量的43％，高峰时段甚至达到55％～60％。

网络化运行的电子不停车收费系统效益和吸引力充分体现出来。E-Zpass系统采用了专用车道、混合车道两种模式，都有收费员值班。E-Zpass专用车道规定车辆时速不得超过5英里，并有相应的提示标志牌，以确保给收费人员和道路使用者创造一个安全的收费环境。另外美国基本上是采用开放式收费制式构成的网络。

葡萄牙的Via Varde电子收费系统可以算作欧洲具有代表意义的联网电子收费系统之一，由葡萄牙最大的公路运营商BRISA公司管理。收费系统采用封闭式和开放式相结合的模式。事实已证明，Via Varde电子收费系统是既有利于道路使用者又有利于道路运营商的有效收费手段。

根据运营报表统计数据，人工收费车道(MTC)的平均通行能力为200辆／小时，电子收费车道的平均通行能力为1500辆／小时，1条ETC车道的通行能力是MIC车道通行能力的7倍。ETC车道的显著特点是没有自动栏杆，车辆能以不低于80km／h的速度通行。如果没有ViaVarde系统。运营公司将不得不多修建2000多条人工收费车道以解决收费拥堵问题。

在日本，推进ITS被政府和企业提高到很高的高度，其中就包括电子不停车收费。由于技术上的难度和协调问题，到1999年才开始真正实施全国性的ETC网络建设，首先建成的是东京附近的首都圈ETC工程。在总结了有关经验后，从2000年开始大坂、名古屋等多条高速公路ETC建设，共建约100多个收费站，400多条ETC车道。按计划应该于2001年初投入运行，但由于联网调试上的难度，到目前为止仍在进行之中。日本采取的是接触式CPU卡加两片式电子标签和双ETC天线的方案，该车道设双向打开的高速栏杆，无人职守，具有很高的安全性和车道通行能力，有完善的密钥扩散机制和电子标签发行流通体系，但车道系统投资和电子标签成本都高，与我国的公众消费水平有较大差距，道路运营公司难以接受。

法国高速公路电子收费系统采用非接触式IC卡计程收费的方式，其中费率可依车辆种类、大小区分为五级。不过目前高速公路系统仍存有两个人工收费车道、一个自动投币机专用车道和一个非接触式的IC卡专用车道。电子收费系统收费的方式是采用每月寄发账单来缴费，与一般预付的方式有所不同。该系统使用者比率为20％以下，且只具有道路费用的收取功能，尚无其它功能可以应用。

挪威公路收费站在进出市中心的三个主要交通廊道上(Traffic Corridor)设置，全区共计有19处，其位置形成一环状的布局，称为“Oslo Toll Ring”，该系统于1990年开始启用，为一单向只读型IC卡自动收费系统。由于第一代的收费系统有可靠性较差等问题，因此又研发了第二代5.8MHz的双向读写型的电子收费系统以满足需求。就目前为止，奥斯陆的电子收费系统相当成功，市区中心的交通拥挤与空气污染获得相当大的改善，Toll Ring的营运成本仅占营业收入所得的10％，较传统人工收费系统的效率大幅提升。

加拿大多伦多407号公路全长69公里，共有128个匝道收费点。为了解决人工收费站用地不足与人工收费造成的拥挤等问题，该市于1997年运用电子收费技术，并且通过事件监控系统来进行异常事件的侦测及通报。

三、国内现状

1996年10月，交通部公路科学研究所与日本丰田汽车公司就不停车收费系统进行了中日技术交流和现场演示会，与会各省交通厅及公路管理部门的领导和专家对此项技术表示了极大兴趣。1996年底，首都高速公路发展公司与美国Amtech公司在首都机场高速路进行了不停车收费试验。

到1998年，广东省佛山市通达高技术实业公司引进美国TI公司的不停车收费设备，在佛山、顺德、南海等地建立了20余条不停车收费车道并投入使用，但是该系统工作在915MHz的频段，而该频段在中国已经分配给移动通信使用，且与中国将采用的5.8GHz标准不符。到2003年底，我国的电子收费系统实施取得了一定进展，部分项目已进入试运行阶段，但是总的来说，国内公路ETC工作仍处于试验和探索阶段。

为规范和促进不停车收费在国内的应用，交通部于1998年组织交通部公路科学研究所等有关单位开展网络环境下不停车收费系统的研究，对有关接口规范和技术指标给出了指导性意见，并在1999年组织北京、广东、江苏、四川的交通厅开展示范工程建设。同时，也计划在更多的省、市开展推广工作，以充分发挥不停车收费系统的优势。

为大范围和大规模地推广ETC，特别是区域联网运行，交通部于2007年5月最新推出国家标准，并开展ETC不停车收费系统区域联网(“长三角”、“珠三角”、“京津冀”)试点示范工程。

交通部《高速公路联网收费暂行技术要求》的指导下，上海市按照“统一规划、一次设计、分期实施、逐步联网”的方针，己实现高速公路人工半自动联网收费。人工半自动联网收费明显地提高了高速公路运营管理效益。减少了停车次数，节省了在途时间，无论从减少收费广场建设的角度还是提高交通安全的角度来看，其效果都是显著的。但是，随着交通量的持续激增，现有的联网收费水平己经不能适应交通置快速发展的需求，这一点直接在省际主线收费站的瓶颈作用上体现出来。

四、ETC系统特点

长江集团自主研发的ETC不停车收费系统，采用射频识别技术RFID、基于微波短程通信(DSRC)的电子收费技术，符合2007年5月最新推出的国家标准，包括关键产品——车载电子标签OBU及路侧天线RSU，以及核心应用系统——客户服务系统、联网收费结算中心系统、运营公司中央管理系统、收费站管理系统、收费车道控制系统。系统在基于ISO／IEC 7816以及ISO／IEC 14443TYPE-A标准的IC技术、ETC／MTC混合车道组合式收费处理技术，基于多种机制、多层面复合的高速公路联网收费系统安全保障机制，基于车载单元的统一信息管理平台等方面具有创新性，已申请专利4项，软件著作权2项。经中国科学院上海科技查新咨询中心查新，项目的技术达到国际先进水平。

五、ETC系统主要组成(图1)

不停车电子收费的关键在于车辆电子自动识别和快速通讯，整个收费系统由四个部分组成。

1．电子标识卡是一种带有源电子射频卡，功率约为1／1000瓦，其内存可存储包括车辆括号、车辆型号、车牌照号、车主的相关资料等各种信息，是一个完善的汽车身份卡和信用卡。

2．收发器是一种带有微波线路的装置，用它与标识卡之间建立高方向性的高频微波通讯，它有很强的抗干扰性能和快速的通讯能力。

3．进行通讯处理的微处理器。它将来自标识卡的信息进行解释并传至车道控制器，从而取得该车的有关资料并进行相应处理，对来自车道控制器的数据信息进行分析后可对标识卡内的数据进行必要的修改。

4．车道控制器。根据卡上的信息，判定通过车辆是否有正常通过的权力，还可判断卡的有效性，并起动相应的交通标志，也给车主发出必要的提示。如果发生违章闯关现象也可驱动抓拍系统进行违章取证等。

一辆贴有标识卡的汽车进入不停车收费车道前，会有标志牌提示其降低车速(低于50公里／小时)。当汽车通过第一个装有收发器的门架(还装有摄像机和红外线探测器)时，收发器与电子标识卡通过高频的微波进行双向确认。收发器首先验证电子标识卡的有效性，并读取卡内的数据计算费额。如果该卡无法被识别(包括无效)或余额不足，门架前方的拦杆将无法自动升起。汽车在通过第二个装有收发器的门架时电子标识卡内的信息被修改，完成收费过程。

六、ETC系统主要相关技术&业务指标

1．通行率：理论值60km／H；实际值30km／h～60km／h。规定的一笔收费交易的完成时间300ms，对于CPU卡，处理速度为180ms，覆盖范围6m×2.5m；对于逻辑加密卡，处理速度为220ms，覆盖范围4m×2.5m；

2．OBU能耗：正常情况下，可以使用250000次。

3．装置：CPU双界面(国标CPU卡—沪通卡、非接触式)、逻辑加密卡(一卡通)

  4．维修：团购——长江负责；个人购买——交通卡网点。

5．开通：年底近30000片电子标签将投放市场。

七、实施ETC的效果

1．缓解收费口拥堵现状，提升服务质量

A8、A9、A11、A12射线高速公路主线收费口通行能力不足。交通高峰时这些收费站经常出现排队等待现象(排队达1公里、口等侯时间达15-30分钟)，收费站的通行能力低于交通置需求。这使得在主线交通尚未达到饱和的情况下，收费站成了高速公路的交通瓶颈。这一问题显然不能仅靠单纯的扩大收费广场、增设收费车道来解决，而ETC——不停车电子收费方式恰恰为解决这一问题提供了有效途径。

目前上海高速公路流量以平均每年20％左右的速度递增，2010年将达到现在流量的2.1倍；而目前主线收费口的通行能力已经趋向饱和；如果不提高收费站服务水平，拥堵将非常严重!以沪宁江桥为例，如图2，而采用ETC可提高通行能力达3～6倍；

2．有效缩减车辆频繁起停，做到“节能降耗、持续发展”

由于车辆可以不需停车而通过收费站，避免了人工半自动收费方式下由于频繁起停导致的油耗、车辆磨损，环境污染程度得到极大缓解，增加营运效率。

3．交通事故率下降10～15个百分点左右

4．长三角ETC联网收费势在必行

长三角地区的高速公路ETC收费还处于起步阶段，尚未得到实际应用。不过实施基于ETC的长三角高速公路联网收费已是势在必行且切实可行，因为庞大而密集的长三角高速公路网正在逐渐形成。

长江三角洲作为世界六大都市圈之一，是我国经济水平发展最高、综合实力最强的区域。在这里，充满活力的大型城市群正在不断崛起，使长三角向城市连片化、都市化发展。长三角正在打造一个以交通网络为基础的“3小时经济圈”，大融合的态势己见端倪。苏浙沪三地的合作联动日益深化。发达的经济和“一体化”的态势使得长三角对交通需求偏重于时间观念，愿意用经济付出换来节约时间的回报。

八、ETC的发展

基于目前的OBU，研制带GPS功能的电子标签，并逐步实现城市拥堵收费ERP(自由流)及多义性路径识别等功能。