孫嘉潞

摘 要：為了提高ETC系統(tǒng)建設(shè)的整體水平，使得新疆地區(qū)新建ETC系統(tǒng)的使用效率和應(yīng)用水平得到保證，在對(duì)當(dāng)前大部分地區(qū)ETC收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，就ETC收費(fèi)車道與人工收費(fèi)車道之間的合理設(shè)置問(wèn)題提出了對(duì)應(yīng)的改良意見(jiàn)和優(yōu)化策略。最后，以提高新疆地區(qū)在建高速公路收費(fèi)站ETC收費(fèi)系統(tǒng)的整體應(yīng)用水平為目的，提出了相關(guān)的系統(tǒng)建設(shè)建議，對(duì)新建ETC系統(tǒng)架設(shè)以及應(yīng)用起到了對(duì)應(yīng)的參考作用。

關(guān)鍵詞：ETC 收費(fèi)系統(tǒng) 信號(hào)盲區(qū) 系統(tǒng)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（a）-0016-02

隨著新疆地區(qū)高速公路系統(tǒng)的日益完善以及乘用車保有數(shù)量的迅速增加，傳統(tǒng)的人工收費(fèi)模式已經(jīng)不能完全適應(yīng)交通事業(yè)的發(fā)展，甚至在一定程度上阻礙了當(dāng)前高速公路系統(tǒng)的持續(xù)建設(shè)，容易造成收費(fèi)站車輛排隊(duì)、交通擁堵、環(huán)境污染以及交通事故等問(wèn)題。這些因素和問(wèn)題直接限制了新疆地區(qū)高速公路的整體運(yùn)營(yíng)效益以及公路的車輛通行能力。而當(dāng)前解決該方法的有效措施即使用非現(xiàn)金的費(fèi)用支付方式，利用當(dāng)前先進(jìn)的電子手段和通信技術(shù)，使得車輛不需要停車就能夠自動(dòng)收取通行費(fèi)用，即ETC技術(shù)。當(dāng)前，新疆大部分地區(qū)的ETC系統(tǒng)依然處于在建狀態(tài)，還沒(méi)有形成完善的ETC收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)。為了充分發(fā)揮該系統(tǒng)的優(yōu)越性，為在建ETC系統(tǒng)提供詳細(xì)的技術(shù)依據(jù)，需要在探討其基本工作原理的基礎(chǔ)上，分析其應(yīng)用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，并提出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化解決方案及相關(guān)建議，從而實(shí)現(xiàn)新建ETC收費(fèi)系統(tǒng)整體應(yīng)用能力和應(yīng)用水平的提高，為新疆地區(qū)高速公路系統(tǒng)以及智能交通系統(tǒng)的建設(shè)提供有效的基礎(chǔ)支撐。

1 ETC收費(fèi)系統(tǒng)及其應(yīng)用現(xiàn)狀

ETC（Electronic Toll Collection System）電子收費(fèi)系統(tǒng)，因?yàn)槭褂煤蟛恍枰＼嚰纯梢宰詣?dòng)收費(fèi)，而又被稱作不停車收費(fèi)系統(tǒng)。該種系統(tǒng)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的路橋收費(fèi)系統(tǒng)方式，其通過(guò)利用專門(mén)的短程微波通訊技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)ETC系統(tǒng)架構(gòu)中，公路路側(cè)單元（RSU）與隨車單元 （OBU）之間信息的實(shí)時(shí)交換，從而對(duì)進(jìn)入閘口的車輛進(jìn)行識(shí)別，之后利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行的后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)結(jié)算處理，最終達(dá)到車輛通過(guò)路橋收費(fèi)閘口不需要停車即能夠?qū)崿F(xiàn)繳費(fèi)的目的。該種收費(fèi)系統(tǒng)完全采用全自動(dòng)收費(fèi)方式，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)以及國(guó)際上正廣泛推廣的一種無(wú)人值守收費(fèi)站建設(shè)子系統(tǒng)之一，能夠在公路、大型橋梁以及隧道等處進(jìn)行不停車收費(fèi)。從該套系統(tǒng)的發(fā)明以及應(yīng)用來(lái)看，其在國(guó)外已經(jīng)有較長(zhǎng)的發(fā)展實(shí)踐，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及通信技術(shù)的不斷成熟，在近些年來(lái)已經(jīng)成為了大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行電子收費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)和收費(fèi)系統(tǒng)改造的首選方式之一。當(dāng)前，我國(guó)國(guó)內(nèi)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)正處于初步探索以及發(fā)展的階段，并建立了告訴公路電子收費(fèi)應(yīng)用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851，為ETC系統(tǒng)的建設(shè)提供了標(biāo)準(zhǔn)的樣本，各個(gè)地區(qū)的高速系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中必須參照該系統(tǒng)，并已經(jīng)完成了ETC收費(fèi)系統(tǒng)車道的試點(diǎn)，開(kāi)始進(jìn)入到全面建設(shè)的階段。

2 ETC收費(fèi)系統(tǒng)的基本工作原理

ETC收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)安裝在車輛擋風(fēng)玻璃位置的隨車電子標(biāo)簽（車載單元）OBU（on-Board unit），從而與高速公路的收費(fèi)站ETC專用車道的微波天線之間建立起對(duì)應(yīng)的短程通訊通道（DSRC，Dedicated short Range communication），從而完成對(duì)駛?cè)胲嚨赖能囕v自動(dòng)識(shí)別以及對(duì)應(yīng)的通行費(fèi)用收取，在整個(gè)過(guò)程中通過(guò)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行的后臺(tái)結(jié)算處理系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，達(dá)到不停車自動(dòng)扣費(fèi)的目的。當(dāng)前，典型的ETC系統(tǒng)基本架構(gòu)如圖1所示。

一個(gè)完善的ETC系統(tǒng)主要包括專用的ETC收費(fèi)車道、管理中心、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、車道控制設(shè)備、費(fèi)用收取顯示設(shè)備、專用銀行系統(tǒng)、自動(dòng)欄桿設(shè)備、車輛檢測(cè)設(shè)備以及信息傳輸網(wǎng)絡(luò)幾個(gè)部分。當(dāng)裝有OBU的車輛駛?cè)雽Ｓ玫氖召M(fèi)通道之后，設(shè)置在專門(mén)收費(fèi)架位置的車輛檢測(cè)設(shè)備即對(duì)該車輛的OBU進(jìn)行掃描，讀取設(shè)備中的相關(guān)信息，將設(shè)備芯片中的相關(guān)信息，包括車輛類型、牌照、進(jìn)入高速公路地點(diǎn)/時(shí)間等一一記錄下來(lái)；當(dāng)車輛駛離高速公路時(shí)，則出口的檢測(cè)設(shè)備對(duì)OBU芯片進(jìn)行再次掃描，并通過(guò)比對(duì)上次的讀取信息，得到該車輛在高速公路上行駛的時(shí)間、具體里程以及需要繳納的費(fèi)用等。并結(jié)合車載OBU單元中記錄的車輛用戶信息，例如車型、車牌、姓名以及銀行賬戶，在后續(xù)的幾秒鐘之內(nèi)完成賬戶的結(jié)算操作。在整個(gè)過(guò)程中，車主不需要停車取票、繳費(fèi)等，大大的縮短了車輛通過(guò)收費(fèi)閘口的時(shí)間，有效的避免了收費(fèi)站堵塞以及環(huán)境污染等問(wèn)題。

3 新疆地區(qū)在建ETC系統(tǒng)應(yīng)該關(guān)注的幾個(gè)主要問(wèn)題

為了保證新疆地區(qū)新建ETC系統(tǒng)的建設(shè)水平，需要分析當(dāng)前其他區(qū)域建設(shè)和使用ETC系統(tǒng)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，以此作為后續(xù)新建ETC系統(tǒng)的技術(shù)參考。從當(dāng)前國(guó)內(nèi)部分地區(qū)ETC系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，ETC系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要包括如下幾個(gè)方面。

3.1 長(zhǎng)通信區(qū)存在的跟車干擾情況

由于ETC收費(fèi)系統(tǒng)的通信區(qū)大致在自動(dòng)欄桿前的2～10m之間，由于該區(qū)域設(shè)置范圍較大，導(dǎo)致在該區(qū)域中存在著多輛車輛的問(wèn)題。而當(dāng)前面的車輛沒(méi)有完成正常的繳費(fèi)操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)前面車輛被放行通過(guò)，而后面車輛被失誤攔截的問(wèn)題。

3.2 短通信區(qū)存在的通行速度較低的情況

設(shè)置的短通信區(qū)通常位于自動(dòng)欄桿前的1～6.6 m之間，當(dāng)進(jìn)行通行費(fèi)用交易的過(guò)程中，車輛距離欄桿較近，這時(shí)車輛必須緩慢通過(guò)欄桿才能正常的完成相關(guān)交易，否則會(huì)出現(xiàn)沖卡的問(wèn)題。這在很大程度上降低了車輛的通行效率，不利于ETC系統(tǒng)的廣泛推廣和應(yīng)用。

3.3 信號(hào)盲區(qū)問(wèn)題

在自動(dòng)欄桿前方存在通信盲區(qū)問(wèn)題，這主要是當(dāng)前的ETC系統(tǒng)微波天線通常設(shè)置在欄桿前方位置2 m處，而隨車OBU設(shè)備與天線接收之間存在的特定方向問(wèn)題，使得車載的OBU系統(tǒng)在微波天線的下方不能正常的進(jìn)行通信信息交換。通常，正常的通信區(qū)域在欄桿的前方2 m位置處，當(dāng)通過(guò)車輛速度過(guò)快，或者因?yàn)槠渌麊?wèn)題而導(dǎo)致在該通信區(qū)域中沒(méi)有完成交易就進(jìn)入到欄桿前的信號(hào)盲區(qū)時(shí)，導(dǎo)致欄桿沒(méi)有自動(dòng)升起，從而使得收費(fèi)交易不能完成，限制了車輛的通信速度。

3.4 車道內(nèi)需要倒車的問(wèn)題

由于不同的ETC系統(tǒng)在應(yīng)減少設(shè)備方面存在一定的差異性，而且使用的OBU單元存在性能差異的問(wèn)題，加之車輛通過(guò)車道時(shí)的行為較為復(fù)雜，導(dǎo)致車輛ETC系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中存在著需要倒車才能夠正常交易處理的問(wèn)題。這對(duì)于在通行高峰期的高速公路而言，容易引發(fā)車道堵塞的問(wèn)題，不能將ETC系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。

3.5 其他相關(guān)問(wèn)題

當(dāng)前，ETC系統(tǒng)還不能用于貨車，而且系統(tǒng)在建設(shè)初期存在著投資成本高的問(wèn)題，在一定程度上限制了ETC系統(tǒng)的大范圍推廣與應(yīng)用。另外，雖然ETC系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)有對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但是當(dāng)前依然存在著系統(tǒng)間的兼容問(wèn)題。這對(duì)于大范圍應(yīng)用ETC系統(tǒng)之后的高速系統(tǒng)管理而言是一個(gè)嚴(yán)重的隱患，不利于ETC系統(tǒng)的建設(shè)和推廣，同時(shí)也會(huì)給未來(lái)智能交通系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展帶來(lái)系統(tǒng)架構(gòu)隱患。

4 新疆地區(qū)在建ETC系統(tǒng)優(yōu)化和改良的具體策略

ETC系統(tǒng)是當(dāng)前最為先進(jìn)的智能交通收費(fèi)系統(tǒng)之一，其在應(yīng)用的過(guò)程中雖然存在著上述諸多的問(wèn)題，但是其依然不會(huì)限制其在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛的推廣和應(yīng)用。在應(yīng)用過(guò)程中，為了避免上述問(wèn)題，除了需要對(duì)系統(tǒng)自身進(jìn)行對(duì)應(yīng)的改良之外，還需要對(duì)與ETC系統(tǒng)相配套的車道以及車輛排隊(duì)方式等進(jìn)行對(duì)應(yīng)的優(yōu)化和改良，達(dá)到提高ETC系統(tǒng)整體使用效率和應(yīng)用水平的目的。

從理論上講，與人工收費(fèi)方式相比，ETC系統(tǒng)能夠?qū)⑹召M(fèi)效率提高5～10倍。但是，從ETC系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，雖然在系統(tǒng)的架設(shè)過(guò)程中存在著不合理的問(wèn)題，例如車道設(shè)置不合理、車輛排隊(duì)過(guò)程過(guò)于隨意，都會(huì)迅速降低通行效率，使得ETC系統(tǒng)的潛力不能得到充分發(fā)揮。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，在安裝ETC系統(tǒng)之后，因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)置不合理而造成的收費(fèi)效率提高不明顯的問(wèn)題比比皆是。若ETC專用車道的使用效率不能得到提高，將會(huì)減少本來(lái)就緊張的人工收費(fèi)車道數(shù)量，使得人工收費(fèi)車道車輛的延誤數(shù)量增加，不但造成了ETC車道的閑置與資源的浪費(fèi)，而且導(dǎo)致人工收費(fèi)車道擁堵問(wèn)題進(jìn)一步惡化。因此，在建設(shè)ETC收費(fèi)系統(tǒng)的過(guò)程中，必須針對(duì)ETC技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行深入研究，分析系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，對(duì)ETC系統(tǒng)與人工收費(fèi)車道之間的比例進(jìn)行合理設(shè)置，從而保證整體收費(fèi)效率最高。

雖然通過(guò)擴(kuò)大車道以及增加車道的數(shù)量能夠顯著改善收費(fèi)站的收費(fèi)通行效率，但是由于車道的數(shù)量通常是固定不變的，為了能夠滿足日益增加的車輛通行需求，必須提高收費(fèi)效率，保證車輛的通行速度。因此，未來(lái)不停車收費(fèi)必將成為以后收費(fèi)站建設(shè)的主流方式，但是考慮到擁堵高峰的客觀存在，人工收費(fèi)車道必將會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間與ETC收費(fèi)車道并存，這不但能夠顯著減少成本，而且能夠提高高速公路的收費(fèi)效益。這時(shí)，就需要考慮車道的最佳配置問(wèn)題，要避免由于ETC車道的使用率過(guò)低而導(dǎo)致效率過(guò)低的問(wèn)題?？傊?，為了保證ETC系統(tǒng)的應(yīng)用水平得到充分發(fā)揮，必須保證ETC車道與人工收費(fèi)車道兩者之間的關(guān)系得到合理處理，使得各方資源得到最佳配置，使得交通通行效益得到最大化的發(fā)揮。

5 高速公路新建ETC收費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用的具體策略

5.1 基于技術(shù)應(yīng)用提高系統(tǒng)兼容性

由于當(dāng)前大多應(yīng)用的ETC系統(tǒng)當(dāng)中，其主要包括通信收費(fèi)系統(tǒng)、車輛識(shí)別系統(tǒng)以及車載設(shè)備等，其通常來(lái)自于不同的設(shè)備供應(yīng)商和技術(shù)提供服務(wù)上。雖然其在設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中都基于對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)，但是在部分細(xì)節(jié)方面依然存在著標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題，在使用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不兼容的先喜愛(ài)那個(gè)，導(dǎo)致信息不能夠正常的交換，使得ETC最終的功能不能得到實(shí)現(xiàn)。所以，提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性，對(duì)相關(guān)的細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)予以一一規(guī)范，保證技術(shù)的相互兼容是未來(lái)ETC應(yīng)用改革的重要內(nèi)容。

5.2 確保區(qū)域范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

對(duì)于ETC系統(tǒng)而言，其在運(yùn)行過(guò)程中必須得到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)支持，通過(guò)建立全國(guó)范圍內(nèi)的高速公路收費(fèi)站通信網(wǎng)絡(luò)互連才能夠?yàn)镋TC系統(tǒng)的推廣及應(yīng)用提供完善的技術(shù)支持。但是，當(dāng)前我國(guó)還有部分地區(qū)的高速公路系統(tǒng)依然實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的互聯(lián)網(wǎng)連接，尤其是在西部區(qū)域，該現(xiàn)象較為明顯。這時(shí)，通過(guò)完善移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的管理機(jī)制，將ETC系統(tǒng)納入到GSM網(wǎng)絡(luò)中，使得高速公路通信網(wǎng)絡(luò)的全方位覆蓋將是一個(gè)有效的方式。

5.3 保證用戶信息安全程度

在ETC系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，RFID數(shù)據(jù)的保密性和安全性逐步成為了人們所關(guān)注的問(wèn)題。同時(shí)，在車載電子標(biāo)簽當(dāng)中，因?yàn)槠渲斜４嬷陨淼幕拘畔?、車輛詳細(xì)信息等，具備對(duì)應(yīng)的隱私性。同時(shí)，由于電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取工作主要是通過(guò)閱讀器完成的，其發(fā)射的無(wú)線射頻具有出發(fā)功能，若使用相同頻率的閱讀器發(fā)射頻率，對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽都將會(huì)作出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸。從當(dāng)前ETC系統(tǒng)使用的加密方法來(lái)看，并不能保證其在非正常狀態(tài)下所發(fā)射的數(shù)據(jù)信號(hào)得到保密。因此，如何保證數(shù)據(jù)的安全性以及用戶信息的隱私將是未來(lái)數(shù)據(jù)安全管理的重要方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉強(qiáng)，郭祥柏.淺談ETC收費(fèi)系統(tǒng)在高速公路的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2013（3）：173-174.

[2] 賈綏林.淺析高速公路ETC系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（3）：138，140.

[3] 張宗斌.ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)在甘肅高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技視界，2014（19）：295.

[4] 阮書(shū)橋.ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)的研究及優(yōu)化改造應(yīng)用探析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（6）.

[5] 徐偉.高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].數(shù)字化用戶，2013（22）.