高速公路不停车收费系统介绍.doc

自2000 年10 月份国家交通部正式出台了高速公路联网收费暂行技术要求后，以省级行政区域为单位的各省市高速公路联网收费工作纷纷加快推进。由于我国高速公路普遍采用封闭式收费制式，各省市在联网收费系统中，普遍采用了基于IC 卡作为通行券的人工现金收费（MTC）方式。公路收费中实现电子支付的主要方式有记帐卡、信用卡、预付卡、电子钱包等等。在各种公路收费的电子支付手段当中，基于专用短程通讯（DSRC）技术的电子不停车收费（ETC）技术，以其具有免除现金交易、无需停车快速通过、有效提高通行能力、大大提升服务水平、简化收费管理、降低环境污染等等明显特点和优势广为受人青睐。为适应中国国情，交通部高速公路联网收费暂行技术要求要求采取“人工半自动收费为主，电子不停车收费为辅”的组合方式，并明确提出“电子不停车收费系统宜采用两片式ETC 电子标签加双界面CPU 卡的高安全性组合预付卡方案，以实现电子不停车收费方式与IC 卡半自动收费方式的兼容与互补”，即在ETC 的技术基础上进一步发展出了组合式电子收费技术。组合式电子收费系统的整体目标是：在各路段已经实现IC 卡现金收费的基础上，采用基于两片式电子标签的组合式收费技术，向用户提供MTC 和ETC 两种方式下的非现金方式电子支付服务，以最经济、最有效的手段实现准确收费、避免交通拥堵、提高服务质量、降低运营管理成本。组合式收费系统的用户在封闭路网下典型应用方式如下：组合式电子收费的服务方式包括：(1) 停车方式的现金付费：以目前广泛采用的非接触式逻辑加密IC卡作通行券实现人工收费方式的现金交费。(2) 停车方式的电子付费（非现金）：以IC卡（CPU 卡或逻辑加密卡）实现人工收费方式的电子付费。如果使用符合PBOC 规范的CPU 卡，除了可作为记帐卡使用之外，还可作为储值卡使用，在收费车道从卡上电子钱包直接扣款(3) 不停车方式的电子付费（非现金）：以IC 卡加两片式电子标签实现不停车收费方式的电子付费。车辆快速通过ETC车道，安装在车道的电子标签读写器（天线）可以借助车载电子标签远距离快速读写双界面CPU 卡中的数据信息，从而实现免停车通过收费站并完成收费交易。运营模式(1) 一卡通服务中心主要负责支付卡与电子标签的管理（其中包括支付卡与电子标签的发行及日常管理、支付卡的后台结算等），并向用户提供多种客户服务，同时负责统一技术规范和“联网收费、一卡通行”的有关管理条例。作为整个系统的运营中心，一卡通服务中心向用户提供各种完善的客户服务；为路桥业主提供结算服务；委托发行代理发行储值卡；委托清算银行完成清算的划帐业务。(2) 路桥业主是收费系统的投资建设单位，负责收费系统的运营管理及维护。路桥业主接受一卡通服务中心提供帐务清分等系统服务，向一卡通服务中心缴纳一定比例的结算服务费。(3) 银行主要负责根据一卡通服务中心的转帐指令，实现对一卡通服务中心、路桥业主及记帐卡用户间的帐务清算。(4) 用于高速公路组合式收费系统的电子支付卡（IC 卡）及电子标签（OBU On-Board Units）由一卡通服务中心统一进行初始化和发行，用户在服务中心或其指定的营业网点办理电子支付卡和电子标签申购手续。一卡通服务中心为用户提供各项服务；对于记帐卡用户，还应与银行签订帐户的转帐授权书，以保证一卡通服务中心能够及时获取通行费用。(5) 用户持有电子支付卡并安装了两片式电子标签，则可使用本路段上面的ETC 车道，享受不停车收费的服务，当然也可以从MTC 车道通过；但如果只申请了电子支付IC 卡，则只能从MTC 车道通过。(6) 用户在MTC 和ETC 车道的通车和消费交易数据通过收费站上传到收费管理中心，由收费管理中心进行清算。(7) 帐号卡用户需定期（例如月结）到收费管理中心进行还款，储值卡（预付卡）用户则需在余额不足的时候到指定服务网点进行IC 卡充值。系统架构系统的整个架构从完整性上考虑，应该包括区域收费系统和一卡通服务系统两大部分。区域收费系统是指区域级联网收费系统，即通常包括车道系统、收费站系统、收费分中心（区域）系统、收费中心系统四级架构。一卡通服务系统是指联网收费的后台支撑结算系统和支付卡的发行与用户服务系统。前台系统框架如下图所示：ETC 车道系统交通部联网收费暂行技术要求中提出的ETC 车道设计基本原则是“内侧、低速、专用”。一般把车道通行速度限制在30 公里/小时以内，限速主要通过辅助的交通标志和安全控制设施（自动栏杆）来实现。，每个匝道的通行能力已经超过1500 车次/小时，比普通的MTC 车道（180250车次/小时）高出57 倍。组合式收费车道系统中的ETC 车道一般采用“专用”车道模式，这样，任何在ETC 车道未能正常处理和放行通过的车辆，包括误入车辆和系统设备（或车载设备）失效引起的未交易车辆等，均通过辅助的车流引导设施（交通标志、地面标线、隔离墩、交通锥等）引导至旁边MTC 车道，一个简单的车道主控流程如下图所示：ETC 车道设置：（1）主线收费站；（2）重要城市出入口；（3）其他交通流量大的地方。ETC 车道布局ETC 收费岛比MTC 收费岛向前加长67 米，主要的ETC 车道设备均安装在这加长的7米岛头上。ETC 车道主要组成设备有：路侧读写控制器（RSU）、车载机（OBU）、通行信号灯、报警器、字符叠加器、费额显示器、自动栏杆机、车道计算机（含显示器、键盘、主机）、车道控制器、雨棚信号灯、车辆检测器、地感线圈、摄像机，读卡机具等。ETC系统主要指标 ETC系统主要指标包括：车道通行能力：大于1200辆/车道小时；车道通信速度：80100公里/小时（理论），2030公里/小时（实际）；车辆通行时间：不大于30秒； 可靠性：每100,000次交易不多于3次的错误； 车道信息保存：至少60,000车次过车记录；MTBF：大于10,000小时4 关键设备不停车收费的车道控制系统包括以下三大关键子系统：车辆自动识别技术（AVI）：主要由车载设备(OBU：On-Board Units)和路边设备(RSE ：Road-Side Units)组成，两者通过使用一种基于 5.8GHz 微波频段短程通信DSRC （Dedicated Short Range Communication）完成路边设备对车载设备信息的一次读写，即完成收(付)费交易所必须的信息交换手续。目前用于ETC的短程通信主要是微波和红外两种方式，由于技术发展历史的原因，微波方式的ETC已成为各国DSRC的主流。 自动车型分类技术（AVC）：在ETC车道安装车型传感器测定和判断车辆的车型，以便按照车型实施收费。也有简单的方式，即通过读取车载器中车型的信息。违章车辆抓拍技术（VEC）：主要由数码照相机、图象传输设备、车辆牌照自动识别系统等组成。对不安装车载设备OBU的车辆用数码相机实施抓拍措施，并传输到收费中心，通过车牌自动识别系统识别违章车辆的车主，实施通行费的补收手续。两片式电子标签两片式电子标签同单片式电子标签比较，多一片可插拔的作为扩展存储器使用的IC 卡。两片式电子标签主要作为车辆识别卡和通信中继器使用，电子标签中只记录车牌号、车型或车辆的物理参数，为车道系统提供车辆识别信息，而帐号、金额方面的信息则储存在IC 卡内，电子标签与IC 卡之间可以进行数据交换。ETC 车道天线可以借助车载电子标签远距离快速读取IC 卡中的数据信息，从而实现免停车通过收费站并完成收费交易。与传统的采用记帐方式的单片式或两片式电子标签不同，本系统中，电子标签必须内置PSAM 安全认证模块以适应储值卡业务的需要。双界面CPU 卡（Mifare pro 卡）双界面CPU 卡是基于单芯片的、集接触式与非接触式接口为一体的智能卡，接触式与非接触式两种接口共享同一个微处理器、操作系统和EEPROM。双界面CPU 卡具有接触和非接触两套通信接口，其中非接触通信接口标准分为TYPE A 型和TYPE B型。由于TYPE A 型通信方式完全兼容Mifare I 标准，所以在本系统中采用TYPE A型的双界面CPU 卡，以便于同一台IC 卡读写机具完成两种类型卡片的操作。非