淺談ETC系統運行機制

武少明

(山西欣奧特自動化工程有限公司，山西 太原 030012)

1 相關背景

2018年5月16日，李克強總理在主持召開的國務院常務會議上，明確提出“推動取消高速公路省界收費站”，進一步提升高速公路服務能力和水平，促進物流降本增效，更好地為服務經濟社會發展和人民群眾安全便捷出行?；谝陨弦?，不再建設省界主線收費站，優化為省界ETC門架系統，同步根據《取消高速公路省界收費站總體技術方案》(交通運輸部交公路函[2019]320號])要求，在主線設置ETC門架系統。

2 收費制式

高速公路聯網收費由原來的封閉式收費制式調整為開放式收費制式(保留入/出口收費站)，即在高速公路斷面設置ETC門架系統，實現所有車輛分段式收費[1]。

圖1 端點全程計費(封閉式計費)

圖2 分段計費(開放式計費)

3 收費方式

以ETC收費為主，ETC/MTC混合為輔兩種相結合的收費方式。

不停車收費(ETC)車道采用車載電子標簽(OBU)，經專用短程通信系統與銀行支付系統實現收費交易，實現分段計費，分段收費。

MTC車輛采用“5.8 GHz復合通行卡+車牌圖像識別”的收費方式，以CPC卡為通行介質(或在入口安裝單片式OBU)，輔以車牌圖像識別，實現分段計費，出口收費，在入口將計費車型信息準確寫入CPC卡，出口核對。

4 ETC系統工作原理

天線RSU向外界發射低頻載波形成DSRC通信區域，當車輛進入DSRC通信區域時，天線RSU和車載電子標簽OBU進行通信，讀取車輛信息(車型、車牌號碼、車牌顏色等)，系統對車輛信息進行比對查詢，比對成功，車道通行燈打開，欄桿抬起，車輛放行；比對失敗，車道通行燈關閉，欄桿降落，禁止放行，駛入ETC/MTC混合車道。

5 ETC門架系統

5.1 ETC門架系統組成

RSU及控制器、高清車牌識別設備、工控機、高清攝像機、門架服務器、防雷接地設施、通信設備、供電設備、車輛檢測器(可選)、氣象檢測設備(可選)、溫控設備(可選)、斷面稱重檢測設備(可選)、網絡安全設備等，應采用IP55等級機柜。

5.2 門架系統功能

1) 自動識別車輛信息功能:當車輛通過ETC門架時，ETC門架系統自動識別通行車輛前后車牌顏色和車牌號碼，經核對修正后，將識別出的車牌顏色、車牌號碼和時間、門架信息、車道號、方向及車輛圖像信息(二進制車牌圖片)等形成圖像流水記錄表，圖像流水記錄表實時上傳至部、省兩級聯網中心，圖片及圖像流水記錄表保存在站級服務器。

2) 實現ETC車輛分段計費和扣費功能:對于ETC車輛生成交易流水(或通行憑證)、ETC通行記錄和抓拍圖像信息(包括車牌號碼、車牌顏色、車型信息等)，并及時上傳至省聯網中心和部聯網中心。

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3) 實現MTC車輛分段計費和路徑標識功能:將路徑標識信息和累加計費信息寫入CPC卡內相應位置，并形成CPC卡通行記錄，作為出口收費的依據，同時將CPC卡通行記錄、圖像流水記錄及時上傳至部、省兩級聯網中心。

設置在省界的ETC門架系統，系統還需要讀取CPC卡中所有過站信息，寫入本省交易累加計費金額，生成通行記錄，清除CPC卡中過站信息，并將跨省車輛路徑信息流水表上傳至部、省兩級聯網中心。

5.3 ETC門架布設

布設示意圖如圖3所示。

圖3 ETC門架布設示意圖

5.4 門架系統交易匹配

車輛通過門架時，門架讀卡產生的車輛信息，與門架抓拍的該車輛通過時的圖片記錄會自動匹配掛鉤，形成完整有效的交易流水，當自動匹配失敗時，需要人工對交易記錄與抓拍圖片進行匹配，形成車輛通過門架時的完整交易流水，以便將交易流水上傳至聯網中心后進行統一扣費管理。

5.5 車牌人工校準

車牌人工校準模塊用于校準門架抓拍圖片中的牌照信息。

車牌人工校準功能模塊主要提供判斷圖像狀態；對比門架識別結果，更正錯誤識別信息，提交至數據庫等功能。

5.6 漏站交易匹配

出現該情況時，聯網中心會根據該車輛通過上一門架生成的交易流水與下一門架生成的交易流水，擬合出一條在當前門架可能發生的交易記錄，當擬合交易記錄成功匹配到該車輛的抓拍圖片時，可將擬合交易記錄作為有效交易流水，并再次上傳至中心用于統一扣費管理。

5.7 交易與車牌識別結果的匹配過程

匹配過程如圖4所示。

圖4 交易與車牌識別結果的匹配過程

6 ETC車道系統

6.1 ETC車道系統組成

ETC車道系統由自動識別系統、服務器系統和車道外接設備組成。

◆自動識別系統：由電子標簽(OBU)、天線(RSU)、檢測線圈等組成。

◆服務器系統：配備多臺服務器，布置在收費站機房內，用來儲存相關收費數據。

◆車道外接設備：包括車道控制器、欄桿機、車道攝像機、車牌識別系統、雨棚信號燈、車道通行燈、信息顯示屏、車輛檢測器、報警器等。

6.2 ETC車道系統功能

1) 支持對雙片式OBU、單片式OBU的交易處理。

2) 具有接收、更新收費參數(ETC狀態名單、稽查逃費黑(灰)名單、大件運輸車輛名單、優免車輛名單、“兩客一?！避囕v名單)功能，并在交易記錄中寫入特情車輛信息，兼具代收費功能的ETC車道還應具備接收、更新收費費率的功能。

3) 具有運行監測功能，除在收費界面上顯示外，還具對外提供運行監測數據服務能力，監測內容主要有：車道運行狀態，關鍵設備狀態，過車收費狀態。

4) 通行記錄、交易流水(交易憑證)應與車輛抓拍圖片進行自動匹配。通行記錄、交易流水、車道日志、圖片、圖像等相關數據應按接口規范要求實時上傳至收費站。

5) 具有數據續傳功能，當發現網絡故障恢復后，能自動上傳已積壓的數據(包括日匯總數據)。

6.3 ETC入口車道處理流程

ETC入口車道處理流程大致有ETC車輛識別、OBU有效性判定、ETC卡有效性判定、黑名單判定、車型識別等關鍵步驟，具體處理流程如圖5所示。

圖5 ETC入口車道處理流程

6.4 ETC出口車道處理流程

貨車取消出口計重收費，統一按車(軸)型收費極大地提高了收費通行效率，緩解了收費廣場堵車現象，原來繁瑣的收費流程也簡化很多，具體如圖6所示。

圖6 ETC出口車道處理流程

7 結束語

ETC系統全面正式運行以來，ETC技術經受住了各方面的考驗，但是也暴露出一些技術上的不足，需要我們日后去不斷完善。任何一項先進技術的推廣使用都要經歷完善與被完善的過程，這需要社會的共同努力，相信在不遠的將來，ETC技術水平會達到更高的層次。