項(xiàng)煜 王元慶 馬侖 姜彥玲 毛琴

摘 要： 高速公路聯(lián)網(wǎng)一次性收費(fèi)在為出行者提供極大便利的同時(shí)也給逃費(fèi)、作弊車(chē)輛提供方便。逃費(fèi)、作弊已經(jīng)使高速公路運(yùn)營(yíng)、投資方蒙受巨大損失。射頻多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)在具有全天時(shí)/全天候工作、抗干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，能夠準(zhǔn)確獲取車(chē)輛在路網(wǎng)內(nèi)的行駛信息。結(jié)合收費(fèi)系統(tǒng)的主要漏洞，首先對(duì)當(dāng)前高速公路網(wǎng)內(nèi)存在的逃費(fèi)方式進(jìn)行深入分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合射頻多義性路徑識(shí)別數(shù)據(jù)，給出高速公路整體防逃費(fèi)整體實(shí)施方案。該方案在充分利用已有硬件資源的前提上，可覆蓋當(dāng)前路網(wǎng)內(nèi)的主要逃費(fèi)方式。

關(guān)鍵詞： 多義性路徑識(shí)別； 射頻識(shí)別； 聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)； 逃費(fèi)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）08?0060?04

Synthetical coping strategy of RFID based polysemy path identification system

against highway toll defraud

XIANG Yu1， WANG Yuanqing1， MA Lun2， JIANG Yanling2， MAO Qin2

（1. School of Highway，Changan University， Xian 710064， China； 2. School of Information Engineering， Changan University， Xian 710064， China）

Abstract： Highway?net toll collection system not only provides a great convenience for the travelers， but also offers an opportunity for toll defraud which has brought tremendous economic loss to the investors of expressways. RF polysemy path identification system which has the advantages of all weather， all time and strong anti?interference capability can obtain accurately the running information of each vehicle driving in highway network. The toll defraud modes existing in expressway nets is analyzed deeply in combination with main bugs of the current toll collection systems. On this basis， an overall anti?defraud strategy for the highway toll collection systems is proposed according to route information collected by such a RFID based system. This strategy can cover almost all of toll defraud ways on the premise of making full use of existing hardware resources.

Keywords： polysemy path identification； radio frequency identification； netword toll collection； toll defraud

0 引 言

各省高速公路逐漸實(shí)行“一張網(wǎng)”收費(fèi)策略，車(chē)輛進(jìn)出省內(nèi)高速公路網(wǎng)只需一次收費(fèi)。聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)為出行者帶來(lái)極大便利的同時(shí)，也為各種作弊逃費(fèi)行為提供了可乘之機(jī)。當(dāng)前各省高速公路收費(fèi)系統(tǒng)主要利用通行卡作為車(chē)輛收費(fèi)的依據(jù)，由于通行卡與車(chē)輛之間的可分離性，讓一些不法分子有機(jī)可乘，由此在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)一股“逃費(fèi)風(fēng)”。逃費(fèi)方式由最開(kāi)始個(gè)人化、分散性且易被識(shí)破的多種稱(chēng)重偷費(fèi)逐漸惡化為集團(tuán)化、智能化且難以被發(fā)現(xiàn)的倒卡、換卡甚至換車(chē)牌等方式。這嚴(yán)重影響高速公路正常經(jīng)營(yíng)和投資者的正常收益，使投資者蒙受巨大經(jīng)濟(jì)損失，是當(dāng)前高速公路營(yíng)運(yùn)管理面臨的一個(gè)亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

逃費(fèi)方式花樣百出，其核心目標(biāo)則可概括為“載重買(mǎi)輕”和“跑長(zhǎng)買(mǎi)短”。針對(duì)“載重買(mǎi)輕”，可引入出入口對(duì)比稱(chēng)重策略應(yīng)對(duì)。對(duì)于“跑長(zhǎng)買(mǎi)短”，目前的應(yīng)對(duì)策略主要為設(shè)置動(dòng)態(tài)超時(shí)[1]以及車(chē)牌識(shí)別記錄路徑信息[2]兩種。動(dòng)態(tài)超時(shí)可作為逃費(fèi)懷疑依據(jù)，作為判斷依據(jù)缺乏說(shuō)服力。準(zhǔn)確的行駛路徑信息對(duì)于應(yīng)對(duì)“跑長(zhǎng)買(mǎi)短”具有重要意義，然而路網(wǎng)沿途車(chē)牌識(shí)別在惡劣天氣識(shí)別率較低，另外夜間需要輔助照明設(shè)備，在高速公路凸顯照明光帶，高速行駛的車(chē)輛可能會(huì)緊急減速，影響行車(chē)的安全。需要引入新的路徑信息記錄手段。

射頻多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是為解決由高速公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜（路徑環(huán)）、投資主體日益多元化導(dǎo)致的通行費(fèi)拆分問(wèn)題。該系統(tǒng)通過(guò)引入復(fù)合通行卡（RFID電子標(biāo)簽+IC卡），利用其與設(shè)置在二義性路徑路側(cè)標(biāo)識(shí)站的單/雙向通信記錄車(chē)輛的完整行駛路徑實(shí)現(xiàn)通行費(fèi)的精確拆分，已在多個(gè)省份獲得成功應(yīng)用。另外今年初交通運(yùn)輸部給出《收費(fèi)公路多義性路徑識(shí)別技術(shù)要求》初稿，并向各省征求意見(jiàn)[3]，為該系統(tǒng)的普及和推廣提供了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持與保證。

RFID標(biāo)簽具有全天時(shí)/全天候工作、抗干擾能力強(qiáng)、能夠識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體等一系列優(yōu)點(diǎn)。利用射頻多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)可以“自己認(rèn)路”這一特點(diǎn)，輔以合理的防逃費(fèi)策略，有望得到逃費(fèi)問(wèn)題的整體解決方案。鑒于此，本文首先利用圖示方法對(duì)當(dāng)前的主要作弊逃費(fèi)方式及其對(duì)應(yīng)的收費(fèi)系統(tǒng)漏洞進(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上，本著“重策略，輕投入”的基本思想，給出了聯(lián)合RIFD多義性路徑識(shí)別數(shù)據(jù)，同時(shí)充分利用現(xiàn)有機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)條件的高速公路綜合防逃費(fèi)實(shí)施方案。

1 高速公路逃費(fèi)行為分析

本文主要針對(duì)計(jì)重收費(fèi)的載重貨車(chē)的逃費(fèi)行為進(jìn)行分析，根據(jù)其逃費(fèi)方式將其劃分為顯性逃費(fèi)行為和隱性逃費(fèi)行為兩大類(lèi)。顯性逃費(fèi)行為指的是通過(guò)收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)觀察和監(jiān)控即可發(fā)現(xiàn)的逃費(fèi)行為。如：“墊木板”過(guò)秤[4]、壓邊過(guò)秤[5]、“S”形過(guò)秤[5]、跳磅過(guò)秤[5]等；隱性逃費(fèi)行為是指車(chē)輛在行駛途中利用收費(fèi)管理系統(tǒng)的漏洞來(lái)實(shí)現(xiàn)逃費(fèi)的行為。如：交換通行卡[4]、倒賣(mài)通行卡[4]、車(chē)頭車(chē)廂分離[4]、駁載[6]等。

如上所述，顯性逃費(fèi)行為成功與否關(guān)鍵取決于收費(fèi)站工作人員的細(xì)心程度、職業(yè)素質(zhì)以及責(zé)任心等；而現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)則是隱性逃費(fèi)行為，駕駛員（特別是物流公司）充分挖掘和利用現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)的各種漏洞，想方設(shè)法地制造多種隱蔽的逃費(fèi)手段，以達(dá)到少繳納通行費(fèi)的目的。為了引入合理、有針對(duì)性的防逃費(fèi)策略，有必要先對(duì)當(dāng)前主要的逃費(fèi)行為進(jìn)行列舉和分析。為了便于分析，采用圖示法對(duì)逃費(fèi)方式進(jìn)行具體的描述，如圖1所示為一段收費(fèi)高速公路，其中A，B，C，D表示收費(fèi)站點(diǎn)，R表示服務(wù)區(qū)。距離AD遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AB和CD。以下將以該圖為例，對(duì)當(dāng)前存在的主要隱性逃費(fèi)方式進(jìn)行描述。

1.1 換卡逃費(fèi)

換卡逃費(fèi)是指不同行程的車(chē)輛，通過(guò)非法交換彼此的通行卡改變?nèi)肟谡军c(diǎn)，從而達(dá)到跑長(zhǎng)買(mǎi)短的目的，具體又可分為兩類(lèi)方式：

（1） 同向行駛換卡。該方式指載重貨車(chē)與由距離其目的地較近入口駛?cè)氲目哲?chē)交換通行卡甚至車(chē)牌，從而實(shí)現(xiàn)逃費(fèi)。具體流程簡(jiǎn)述如下：甲車(chē)（載重M）從A領(lǐng)取通行卡1后駛?cè)敫咚俟罚康牡貫镈；乙車(chē)（一般為空車(chē)）從C領(lǐng)取通行卡2后駛?cè)耄c甲車(chē)同向行駛。兩車(chē)在C至D中途某地交換通行卡和車(chē)牌，隨后，兩車(chē)分別駛出收費(fèi)站D（甲車(chē)使用通行卡2及乙車(chē)車(chē)牌，反之亦然）。收費(fèi)系統(tǒng)誤判甲車(chē)行駛距離為CD，乙車(chē)為AD，綜合逃費(fèi)為（AD-CD）×M×P，其中P為單位承載重量行駛每公里收費(fèi)單價(jià)。

（2） 相向行駛換卡。該方式指相距較遠(yuǎn)的兩車(chē)沿高速公路對(duì)向行駛并在事先約定的地點(diǎn)交換通行卡甚至車(chē)牌，隨后二者分別在距離對(duì)方出發(fā)位置較近的收費(fèi)站駛出，達(dá)到逃費(fèi)目的。具體逃費(fèi)流程如下：甲車(chē)（載重M）從A領(lǐng)取通行卡1后駛?cè)敫咚俟罚康牡貫镃；乙車(chē)（載重N）從D領(lǐng)取通行卡2后駛?cè)耄康牡貫锽。兩車(chē)在B至C的中途（如R）交換通行卡和車(chē)牌。隨后，甲車(chē)使用通行卡2及乙車(chē)車(chē)牌由C駛出，乙車(chē)使用通行卡1及甲車(chē)車(chē)牌由B駛出。收費(fèi)系統(tǒng)誤判甲車(chē)的行駛距離為CD，乙車(chē)為AB，綜合逃費(fèi)為（（AC-CD）×M+（BD-AB）×N）×P。

通過(guò)調(diào)查，涉及以上兩類(lèi)換卡逃費(fèi)車(chē)輛一般為同一物流公司貨車(chē)，車(chē)輛外觀（如：車(chē)型、顏色、車(chē)身圖案等）幾乎相同，相向行駛車(chē)輛各自目的地距離對(duì)方出發(fā)點(diǎn)較近，同向行駛車(chē)輛中載重車(chē)目的地距離空車(chē)駛?cè)胝军c(diǎn)較近。

1.2 倒卡逃費(fèi)

在該方式中，駕駛員利用謊稱(chēng)丟失、多次補(bǔ)辦通行卡的方式，通過(guò)調(diào)換使用達(dá)到逃費(fèi)目的。具體描述如下：

甲車(chē)（載重M）從B領(lǐng)取卡1駛?cè)敫咚俟?，到達(dá)D，謊稱(chēng)卡1丟失。根據(jù)規(guī)定，該情況需按照路網(wǎng)內(nèi)最遠(yuǎn)路徑（如AD）支付通行費(fèi)，并賠償通行卡工本費(fèi)?？此频貌粌斒?，甲車(chē)可利用卡1制造一連串的逃費(fèi)事件。例如：

情況一：甲車(chē)（載重為N，其中N[?]M）再次從B的上游A站駛?cè)敫咚俟罚康牡貫镈，到達(dá)D站后便可以使用上次保留的通行卡1，綜合逃費(fèi)為AB×P×（N-M）。

情況二：甲車(chē)（載重N）從D駛?cè)?，目的地為A，到達(dá)A后使用卡1，綜合逃費(fèi)為（BD×N-AB×M）×P。

如上所述為車(chē)主自行倒卡，團(tuán)伙倒卡則可根據(jù)駕駛員需求提供路網(wǎng)內(nèi)任意入口通行卡，實(shí)現(xiàn)逃費(fèi)目的?；诼?lián)網(wǎng)收費(fèi)需求，主路收費(fèi)站已全面被匝道收費(fèi)站取代，除順接非封閉道路或個(gè)別特殊路段（如機(jī)場(chǎng)高速），大部分省份當(dāng)前僅由通行卡的出入口信息作為收費(fèi)依據(jù)，大都不辨別車(chē)輛來(lái)向。這為如上所述的換卡、倒卡逃費(fèi)提供了便利。

1.3 車(chē)頭、車(chē)廂分離逃費(fèi)

車(chē)頭、車(chē)廂分離逃費(fèi)俗稱(chēng)甩掛逃費(fèi)，逃費(fèi)車(chē)輛主要為拖掛集裝箱大貨車(chē)，其通過(guò)臨時(shí)停車(chē)區(qū)或服務(wù)區(qū)將車(chē)廂留下，僅車(chē)頭出站，再?gòu)泥徑召M(fèi)站領(lǐng)通行卡駛?cè)?，將?chē)廂裝載再次出站，從而達(dá)到逃費(fèi)的目的。

1.4 駁 載

長(zhǎng)途載重超限車(chē)在臨近目的地時(shí)，將貨物分載給就近駛?cè)敫咚俟返钠渌?chē)輛，達(dá)到逃費(fèi)目的。

1.5 “J轉(zhuǎn)”逃費(fèi)

車(chē)輛到達(dá)目的地后不駛出收費(fèi)站，調(diào)頭返回鄰近入口站的出口形成J轉(zhuǎn)，從而達(dá)到縮短運(yùn)距，少繳納通行費(fèi)的目的。例如，甲車(chē)（載重M）從A駛?cè)敫咚俟罚谙駾行駛過(guò)程中，將載有的貨物分發(fā)或轉(zhuǎn)賣(mài)給其他車(chē)輛或服務(wù)區(qū)，完成后通過(guò)非正常通道進(jìn)行掉頭反轉(zhuǎn)，選擇從離入口站A較近的B站空車(chē)駛離高速公路。

2 多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)

如引言中所述，多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是為了解決由聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)導(dǎo)致的通行費(fèi)拆分問(wèn)題。如圖2所示為典型多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)示意圖，車(chē)輛進(jìn)入高速公路領(lǐng)取集成“RFID有源電子標(biāo)簽+非接觸式IC卡”的復(fù)合通行卡，同時(shí)入口及車(chē)輛信息寫(xiě)入通行卡并上傳至數(shù)據(jù)中心；高速公路網(wǎng)內(nèi)，在具有二義性路徑的節(jié)點(diǎn)附近，路側(cè)射頻標(biāo)識(shí)站發(fā)射廣播信號(hào)，車(chē)輛進(jìn)入其覆蓋的電磁場(chǎng)，復(fù)合通行卡憑借接收信號(hào)產(chǎn)生的感應(yīng)電流所獲得的能量寫(xiě)入標(biāo)識(shí)站信息并同時(shí)發(fā)送出卡片標(biāo)識(shí)編號(hào)，路側(cè)標(biāo)識(shí)站閱讀器對(duì)接收的復(fù)合通行卡信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后傳送至數(shù)據(jù)中心；依次類(lèi)推，車(chē)輛最后通過(guò)出口時(shí)，收費(fèi)站讀取所有標(biāo)識(shí)信息，對(duì)車(chē)輛通行路徑進(jìn)行精確識(shí)別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按實(shí)際行駛路徑收費(fèi)以及拆分（部分省份仍按最短路徑收費(fèi)，標(biāo)識(shí)信息僅用于通行費(fèi)拆分）。

3 聯(lián)合多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的高速公路綜合防

逃費(fèi)實(shí)施方案

根據(jù)第1節(jié)的描述和分析，可以看出，雖然逃費(fèi)手段形式各異，但“跑長(zhǎng)買(mǎi)短”和“載重買(mǎi)輕”是其核心思想。如何分別從路徑以及載重兩方面彌補(bǔ)當(dāng)前收費(fèi)系統(tǒng)的漏洞是解決高速公路逃費(fèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。

如引言所述，目前各省應(yīng)對(duì)逃費(fèi)問(wèn)題缺乏整體解決方案，尤其對(duì)于“跑長(zhǎng)買(mǎi)短”問(wèn)題，“動(dòng)態(tài)超時(shí)”僅可作為逃費(fèi)懷疑依據(jù)，而“車(chē)牌識(shí)別”則受限于夜間照明導(dǎo)致的行駛安全問(wèn)題?；谏漕l識(shí)別的多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)具有全天時(shí)/全天候工作、抗干擾能力強(qiáng)、能夠識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體等一系列優(yōu)點(diǎn)。利用其可以“自己認(rèn)路”這一特點(diǎn)，輔以合理的防逃費(fèi)策略，能夠得到逃費(fèi)問(wèn)題的整體解決方案。

結(jié)合高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，以充分考慮業(yè)主利益為前提，兼顧公平原則，本著“重策略（軟件），輕投入（硬件）”的基本思想，下面給出高速公路綜合防逃費(fèi)實(shí)施方案，如圖3所示為收費(fèi)站入口數(shù)據(jù)采集方案，如圖4所示為出口防逃費(fèi)整體實(shí)施方案。

圖3中針對(duì)逃費(fèi)行為“跑長(zhǎng)買(mǎi)短”和“載重買(mǎi)輕”兩個(gè)核心宗旨，在入口數(shù)據(jù)采集階段，增加稱(chēng)重環(huán)節(jié)，結(jié)合車(chē)牌號(hào)、入口信息與復(fù)合通行卡，四者合一作為判斷逃費(fèi)的依據(jù)。收費(fèi)站出口防逃費(fèi)實(shí)施方案如圖4所示，分別從復(fù)合通行卡與數(shù)據(jù)庫(kù)的綁定關(guān)系、出入口號(hào)牌一致性、出入口稱(chēng)重一致性以及通行卡記錄的路徑信息來(lái)覆蓋第1節(jié)所述的所有逃費(fèi)行為。對(duì)于稱(chēng)重一致性判別環(huán)節(jié)，允許值根據(jù)稱(chēng)重設(shè)備精度確定，設(shè)定范圍可參考為100～200 kg。圖中黑色模塊為對(duì)逃費(fèi)行為的參考處理方式，各省可根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況加以調(diào)整。

值得說(shuō)明的是，出入口稱(chēng)重對(duì)比可以有效應(yīng)對(duì)第1節(jié)所述的同向行駛換卡行為，然而在復(fù)合通行卡與車(chē)牌號(hào)綁定信息一致以及兩次稱(chēng)重在允許值范圍內(nèi)情況下，仍然存在相向行駛換卡同時(shí)換車(chē)牌逃費(fèi)的潛在可能。此時(shí)通過(guò)復(fù)合通行卡記錄的路徑信息，可有效解決這一問(wèn)題。如上所述分析，相向行駛換卡發(fā)生后復(fù)合通行卡必然會(huì)寫(xiě)入至少一次重復(fù)的路徑信息，可由此對(duì)該逃費(fèi)行為作出判別。同時(shí)，在高速公路休息區(qū)以及互通立交允許掉頭處均設(shè)有標(biāo)識(shí)站，可根據(jù)標(biāo)識(shí)站掉頭信息排除正常掉頭車(chē)輛。

4 結(jié) 論

針對(duì)高速公路逃費(fèi)、作弊行為，本文通過(guò)理論分析結(jié)合實(shí)地調(diào)研的研究方法，在對(duì)逃費(fèi)方式進(jìn)行分類(lèi)及分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的路徑記錄優(yōu)勢(shì)，給出一套高速公路逃費(fèi)綜合應(yīng)對(duì)方案。在ETC全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、基于RFID的多義性路徑系統(tǒng)逐漸普及這一背景下，該方案充分利用高速公路收費(fèi)系統(tǒng)已有硬件資源，從策略入手，僅需對(duì)現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)軟件及流程進(jìn)行升級(jí)即可應(yīng)對(duì)當(dāng)前路網(wǎng)內(nèi)的主要逃費(fèi)方式。

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